医疗信息系统数据保障技术 与 Oracle 全方位解决方案 王长煜甲骨文大中国区技术部高级咨询顾问
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
什么是 最大可用性架构?
高可用性的业务问题 三个要点 数据 你是否因任意故障发生时的数据丢失而遭受损失? 时间 任意故障发生后你能多快恢复系统? 成本 你的系统中是否没有空闲的资源? 这些都是为了将运行中的 IT 系统的风险降到最低.
传统的高可用 生产服务器 第三方的冷集群 空闲的故障切换服务器 大量的空闲组件 只有尝试进行切换, 否则无法知道这些是否都管用 空闲的灾备系统 第三方远程数据镜像 第三方备份软件 第三方卷管理器和文件系统 与生产环境一样的存储
传统的高可用 生产服务器 第三方的冷集群 空闲的故障切换服务器 第三方远程数据镜像 大量的空闲组件 只有尝试进行切换, 否则无法知道这些是否都管用 空闲的灾备系统 数据丢失, 耗费时间, 系统资源浪费! 危险!! 第三方备份软件 第三方卷管理器和文件系统 与生产环境一样的存储
现今的高可用性需求来自 Oracle 的客户 需求 解决方案描述 保护故障停机典型的恢复时间测试频率典型的数据丢失量部署的复杂度技术堆栈集成性要求 任何类型, 任何地方数秒到数分钟任何时候零或数秒简单预集成 ROI 给我钱!
Oracle 高可用性设计原则 完整 面向应用 最小化计划内与计划外的停机时间标准的, 经过验证的最大可用性保护和恢复应用程序对象支持在线应用变更 可扩展的 横向扩展计算和存储资源 利用智能的软件使所有组件处于活动状态 集成且简单 基于可插拔组件的内建高可用性 自动 消除人工操作
Oracle 开放平台的最大可用性架构 Real Application Clusters & Clusterware 容错 服务器水平扩展 最佳 HA 技术的完整集合 - 每个都是可以水平扩展的, 完全激活的 联机升级 联机升级 硬件和软件 最高可用性和最低的成本 Data Guard GoldenGate 完全激活 故障切换到复制点 Automatic Storage Management 容错存储水平扩展 Flashback 退回到指定时间点修正错误 Database Storage 联机重定义联机重定义表 Database Storage Recovery Manager & Oracle Secure Backup 低成本高性能数据保护 & 归档
Oracle 数据库高可用解决方案业内唯一的数据库整体方案! 计划外 停机 计划内 停机 服务器 可用性 数据 可用性 系统变更 数据变更 应用变更 Real Application Clusters Flashback RMAN & Oracle Secure Backup ASM Data Guard Golden Gate 在线重配置滚动升级 在线重定义 基于版本的重定义 Oracle 最大可用性架构最佳实践
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
最大可用性架构保护计划外停机 停机 Oracle 解决方案停机时间 存储故障自动存储管理 (ASM) 零 服务器故障 Oracle RAC 零 人为错误 Oracle Flashback 技术比传统恢复快 80 倍 数据损坏 Oracle Data Guard/Golden gate 零到 5 分钟 数据库与站点损坏 Oracle Data Guard/Golden gate 小于 5 分钟
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
自动存储管理 (ASM) 存储 & 管理所有数据 数据库 应用 第三方 FS 自动存储管理 (ASM) ASM 实例 管理 Oracle 数据文件 ACFS 快照 ASM Cluster & Single Node File System (ACFS) 动态卷管理器 ASM 磁盘组 DB 数据文件, OCR 与 Voting Files Oracle 软件第三方文件系统 ASM 至此后所有数据 - 数据库文件, 文件系统, 集群文件 (OCR, Voting Disk) 内建的镜像机制防止磁盘故障 利用 ASM 的冗余机制利用镜像拷贝自动修复数据坏块
ASM 技术实现存储系统可靠性 一个共含八个磁盘的正常冗余磁盘组, 其中的磁盘分布在两个故障组中 Disk A Failure Group 1 Disk B Disk E Failure Group 2 Disk F 2 5 4 1 4 Disk C Disk D Disk G Disk H 3 1 2 5 3 Disk Group Secondary Extent Primary Extent 15
真正应用集群 (RAC) 虚拟化的低成本服务器 HIS LIS PACS 通过多台廉价服务器扩展负载 整合成更少的服务器与数据库 运行所有的 Oracle 数据库程序 内建的高可用性支持关键业务
为应用提供 24*7 的安全可靠性 透明的应用程序故障切换 消除单点故障 应用程序和用户连接在故障发生时, 可以自动透明地连接到其它的服务器上 应用程序和查询不会中断, 用户感觉不到故障的发生 安全认证信息可持续保留 Computer A Computer B 集群中的节点 A 发生故障, 用户被迁移到另一节点 Computer A Computer B
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
故障的类型 物理故障 组件 : 服务器, 磁盘, 网络, 内存 网络 : 路由器, 交换机, 网线 站点失效 物理文件删除 逻辑故障 操作错误 用户错误 错误的安装与升级 应用程序中的逻辑错误 Oracle Corporation 19
闪回技术 ( 恢复 ) 多个层面的数据恢复 数据库 Customer Flashback Database (Database) Flashback Table (Table) 回退整个数据库 FLASHBACK DATABASE TO 10:15AM 回退整张表 FLASHBACK TABLE TO SCN 123456; Order Flashback Drop (Table) 找回被删除的表 FLASHBACK TABLE HR.DEPT TO BEFORE DROP; Flashback Transaction (Row) 回退一个事务 DBMS_FLASHBACK. TRANSACTION_BACKOUT Oracle Corporation 20
闪回技术 ( 查询 ) 闪回查询 查询时间点的所有数据 select * from Salary AS OF 12:00 P.M. where Tx 3 Tx 2 Tx 1 闪回版本查询 查看在两个时间点之间某一行的所有版本 查看改变该行的事务处理 select * from Salary VERSIONS BETWEEN 12:00 PM and 2:00 PM where 闪回事务处理查询 查看一个事务处理造成的所有改变 select * from FLASHBACK_TRANSACTION_QUERY where xid = HEXTORAW( 000200030000002D ); Oracle Corporation 21
逻辑错误的一些场景 Oracle Corporation 22
场景 #1 批量更新错误 问题 : 执行了一半的批处理更新过程,DBA 意识到错误的更新了若干张表 挑战 : 需要在很短的 RTO 内将数据库返回处理前的状态 解决方案 : FLASHBACK DATABASE 将数据库倒回到之前的某个时间点 FLASHBACK DATABASE TO RESTORE POINT BEFORE_UPDATE; Oracle Corporation 23
场景 #2 恢复删除的对象 问题 : 用户意外删除了一张很重要的表. 挑战 : 用户想要找回删除的表而不调动 DBA 或存储管理员 解决方案 FLASHBACK DROP 找回删除的对象 FLASHBACK W2 TO BEFORE DROP; Oracle Corporation 24
场景 #3 过去的数据 问题 : @ 11AM, 用户想要查看某个客户的 @ 9AM 时的数据 挑战 : 找回历史数据不是应用程序的设计部分. 需要很复杂的代码逻辑, 并且需要花费大量时间. 解决方案 FLASHBACK QUERIES 找回旧的数据 开发人员可以很容易的将其包含在应用逻辑中 SELECT * FROM CUSTOMER AS OF 9:00 AM WHERE CUSTNO=123456; Oracle Corporation 25
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数据损坏服务器对数据可用性的影响 系统中的任何组件故障都可能导致数据损坏 软件 应用, 中间件, 数据库, 硬件 磁盘, 磁盘控制器, HBA 卡, 内存, 网络 路由器, 交换机, 网线, 操作 人为错误, 错误的安装升级, 数据损坏可能损失惨重 查错与诊断非常困难
需要 : 新一代的容灾解决方案全面的可用性和保护 数据可用性 系统的宕机对用户透明 快速恢复系统宕机 具备减少计划或非计划停机的能力 数据保护 备用数据能够与生产环境的错误隔离 没有数据丢失 系统利用率 备用资源可以在生产环境中使用 全面集成的具有成本效益的方案 这就是 Oracle 的解决方案!
Oracle Data Guard 最佳数据保护 生产节点 灾备节点 实时查询 自动故障切换 主数据库 Log Data 灾备数据库 (Read Only) 快速增量备份 Active Data Guard 容灾系统 灾备数据库是主数据库的复制备份 ( 可支持多个灾备库 ) 当主数据库发生变化, 记录修改的日志信息会被复制到灾备数据库, 然后利用日志实施数据同步 如果主数据库发生故障, 可以激活备用数据库 主 备数据库要求软件版本相同
Data Guard 同步传输 最大可用模式远端传输与本地日志并行写入 用户事务 在线 Redo Logs LGWR 活动的备用数据库 SGA Redo Buffer LNS RFS MRP LSP 主数据库 Oracle 网络 备用 Redo Logs MRP 物理的 LSP 逻辑的 查询, 报告, 测试, 备份
Data Guard 异步传输 最大性能模式事务直接从 Log Buffer 传输至备端 用户事务 在线 Redo Logs LGWR 活动的备用数据库 SGA Redo Buffer LNS RFS MRP LSP 主数据库 Oracle 网络 备用 Redo Logs MRP 物理的 LSP 逻辑的 查询, 报告测试, 备份
事务 Data Guard 11g 流程架构自动的数据缺失解决方案 Oracle 网络 活动的备用数据库 Redo Buffer SGA 同步 异步 LNS RFS MRP LSP 主数据库 在线 Redo Logs LGWR 备用 Redo Logs ARCH ping RFS ARCH 查询报告测试备份 归档的 Redo Logs 32
Oracle GoldenGate 灾备解决方案消除非计划停机 实现 : 快速恢复和切换 最小化数据损失 重新同步主备两端数据 用途 : 在非计划性停机时保持业务连续
GoldenGate 异构环境支持 降低成本 充分利用既有系统 系统可高低搭配 Capture( 捕获 ) 源数据库 : Oracle IBM DB2 IBM AS400 MS SQL Server Sybase ASE Teradata Enscribe SQL/MP SQL/MX Delivery( 投递 ) 目标数据库 : Oracle IBM DB2 MS SQL Server Sybase ASE Teradata Enscribe SQL/MP SQL/MX Ingres MySQL HP Neoview 所有 ODBC 兼容数据库 平台 : Sun Solaris, IBM AIX, HP-UX, Linux, Windows 2000, 2003, XP HP NonStop, HP TRU64, HP OpenVMS, IBM z/os
灵活的拓扑结构 单向复制 报表 双向复制 立即接管 点对点 负载均衡, 高可用性及容灾 广播复制 数据分发 集中复制 综合备份 / 数据仓库 数据分布 基于消息 BPM
应用容错主站点和应用层依然可用 主站点 应用层 Oracle 应用服务器集群 3 备用站点 客户端超时, 应用快速连接到新的主数据库 数据层 Oracle RAC 2 启动 Trigger 以重新定位主数据库服务 数据库服务 主数据库 1 手动或者自动的容错 Data Guard Redo Transport 备用数据库变 Standby 成主数据库 Database 36
完全的站点失效 主站点 WAN 通信管理 Firewall Firewall 应用层 Oracle 应用服务器集群 3 Primary 备用站点 Site 自动的 WAN DNS traffic 容错 manager 路由用户到新 的主站点 Firewall 2 启动 中间层 Firewall 1 数据层 Oracle RAC Data Guard Redo 自动容错 Transport 备用数据库 转变成主数据库 37
主流容灾方案的对比 实施成本 灾备技术 主机异构 存储异构 版本异构 灾备数据库 license 成本 实施要求 存储镜像 * 支持不支持支持需要极高统一存储 设备及管理 卷复制 * 不支持 支持 支持 需要 极高 统一主机和 存储管理 Data Guard 不支持支持不支持需要极低系统分类 GoldenGate 支持支持支持需要低 * 存储镜像和逻辑卷复制在实际应用中很难支持主机异构 38
主流容灾方案的对比 RTO 恢复步骤 磁盘镜像 卷复制 Data Guard 文件系统的重装载 GoldenGate - - 数据库的重装载 - - 应用系统的启动 /- - 网络链路切换 /- 总时间 长长短接近零 39
Oracle 容灾方案优点在质量和服务上进行投资 1. 网络效率 仅传输重组数据 4. 功能性 全面的数据恢复解决方案 2. 更加适合广域网 基于标准的, 不需要进行协议转换 3. 更好的数据保护 保持写顺序的一致性 避免逻辑的或物理的当机 5. 灵活性 不会占用底层存储 6. 最大化投资回报率 和数据库很好的整合带来更多的数据恢复投资回报 40
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
最大可用性架构最小化计划停机 计划事件 Oracle 解决方案停机时间 操作系统或硬件维护, 添加删除集群节点 Oracle RAC, Grid Infrastructure (ASM and Clusterware) 零 数据库打补丁, 文件系统与集群升级 Oracle RAC, Grid Infrastructure, Exadata, Standby First Patching 零 站点维护, 集群维护 Oracle Data Guard, GoldenGate 极小或零 Oracle 大版本升级 Oracle Data Guard, GoldenGate 极小或零 平台迁移 Oracle Data Guard, GoldenGate 极小或零 应用程序升级在线重定义, GoldenGate 零
数据库滚动升级使用 Dataguard 减少计划停机时间 分别在 A,B 上安装新的 Oracle 版本, 在 A 上设置确认恢复点 (GRP) Database A PROD release n release n+1 Synchronize Redo apply Database B PSTBY 使用 KEEP IDENTITY (11g) 转换 B 到逻辑, 升级 再同步 PROD Synchronize SQL Apply LSTBY 切换, 闪回 A 到 GRP,mount 到 new/upgraded home, 转换成物理的 LSTBY PSTBY SWITCHOVER PROD 通过 redo 流再同步升级 PSTBY Synchronize Redo Apply PROD 43
Goldengate 减少计划内停机 实现 : 保障业务零或者近似零停机 滚动升级 降低业务中断带来的损失 用途 : 保障系统 / 应用 / 数据库在升级 移植和维护期间业务的可用性 44
在线表重定义 Source Table 复制表 转换 Result Table 继续进行查询与更新 更新追踪 Store Updates 转换更新 所有的索引变更可以在线完成 表可以通过包 DBMS_REDEFINITION 完成在线的重定义 运行改变位置, 表类型, 分区, 字段, 字段类型 表中的内容将自动完成转换
议程 Oracle 最大可用性架构 计划外停机 存储故障 服务器故障 人为错误 数据损坏 站点失效 计划内维护 数据库升级 应用程序升级
总结 :Oracle 高可用设计 完整, 全面的数据保护 应用为导向的设计原则 可扩展 集成与简化 低风险, 高效的投入产出
Q & A