適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle數(shù)據(jù)庫方案

李海浩

（中國人民解放軍91413 部隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

0 引言

隨著船舶設(shè)備軟件的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為其組織和管理數(shù)據(jù)的必需成員。由于Oracle 數(shù)據(jù)庫相對其他數(shù)據(jù)庫顯現(xiàn)出穩(wěn)定性好、安全性高、數(shù)據(jù)處理性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為船舶設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的首選。Oracle 數(shù)據(jù)庫高可用方案往往需要資深的數(shù)據(jù)庫管理工程師的配合與維護(hù)，而船舶設(shè)備軟件的操作船員無法實(shí)現(xiàn)相關(guān)維護(hù)。根據(jù)Oracle 數(shù)據(jù)庫的高可用方案的功能與使用方法，結(jié)合船舶設(shè)備的使用特性，提出了一套適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle 數(shù)據(jù)庫方案，對船舶設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

1 Oracle 高可用方案概述

高可用性有兩種不同的含義，在廣義環(huán)境中是指整個(gè)系統(tǒng)的高可用性，在狹義方面一般指主機(jī)、服務(wù)的冗余。高可用性不僅包含了系統(tǒng)本身故障、應(yīng)用層的故障、網(wǎng)絡(luò)故障、人為操作的錯(cuò)誤等，還包含數(shù)據(jù)的冗余、容災(zāi)及計(jì)劃的維護(hù)時(shí)間等。

1.1 Oracle RAC

RAC 通過不同的節(jié)點(diǎn)使用一個(gè)或多個(gè)Oracle 實(shí)例與一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接，該數(shù)據(jù)庫存放于多個(gè)節(jié)點(diǎn)的公用存儲(chǔ)上，通過高速緩存合并技術(shù)使得集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過高速集群互聯(lián)高效的同步其內(nèi)存高速緩存，從而最大限度的降低磁盤IO，并自動(dòng)并行處理及均勻分布負(fù)載，當(dāng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)容錯(cuò)和恢復(fù)能力來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的故障切換，從而保證數(shù)據(jù)庫長時(shí)間的高效可用。

1.2 Oracle Data Guard

Data Guard 一般包括兩套數(shù)據(jù)庫環(huán)境，一臺(tái)主要數(shù)據(jù)庫，一臺(tái)備用數(shù)據(jù)庫，與RAC 不同的是只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于活動(dòng)狀態(tài)，所有應(yīng)用都連接到主服務(wù)器上，只有當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障才考慮切換到備用服務(wù)器。Oracle Data Guard 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫主機(jī)及存儲(chǔ)的完全冗余保護(hù)，該冗余甚至可以跨地域做成容災(zāi)保護(hù)，是Oracle 主推的容災(zāi)產(chǎn)品。在這種模式下，主數(shù)據(jù)庫必須運(yùn)行在歸檔模式下，以保證備用節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致性，因此該特性并不適合數(shù)據(jù)倉庫。

2 適用于船舶設(shè)備軟件的Oracle 數(shù)據(jù)泵方案

Oracle 數(shù)據(jù)泵方案利用Oracle 數(shù)據(jù)泵技術(shù)，結(jié)合操作系統(tǒng)腳本與計(jì)劃任務(wù)，搭建一套適用于船舶設(shè)備軟件使用環(huán)境的數(shù)據(jù)庫方案。該方案以O(shè)racle 10g 數(shù)據(jù)庫與Solaris 10 操作系統(tǒng)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)泵的搭建。

2.1 Oracle 數(shù)據(jù)泵技術(shù)介紹

Oracle 10g 的數(shù)據(jù)泵技術(shù)能夠幫助用戶將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)快速移動(dòng)到另一個(gè)Oracle 數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)泵導(dǎo)出是使用EXPDP 工具將數(shù)據(jù)庫對象的數(shù)據(jù)或元數(shù)據(jù)導(dǎo)出到轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件中；數(shù)據(jù)泵導(dǎo)入是使用IMPDP 工具將轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件中的數(shù)據(jù)或元數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Oracle 數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)泵導(dǎo)入導(dǎo)出可以再數(shù)據(jù)庫用戶之間、數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的移動(dòng)。

2.2 數(shù)據(jù)泵方案

使用兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，分別安裝Oracle 10g 數(shù)據(jù)庫，每臺(tái)服務(wù)器擁有獨(dú)立的存儲(chǔ)，一臺(tái)高配置的服務(wù)器作為主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另外一臺(tái)作為備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

數(shù)據(jù)泵方案的基本內(nèi)容如下：

（1）將主數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到備用數(shù)據(jù)庫的命令形成腳本，在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)通過計(jì)劃任務(wù)定期運(yùn)行，而不需要對主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行任何配置；

（2）在完成主數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到備用數(shù)據(jù)庫操作后，使用EXPDP 工具將備用數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出到備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本地文件系統(tǒng)；

（3）每一天夜間對主數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)泵導(dǎo)出，導(dǎo)到主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本地文件系統(tǒng)，在主備數(shù)據(jù)都出現(xiàn)故障時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)使用；

（4）當(dāng)系統(tǒng)管理員需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行及時(shí)備份時(shí)，可以直接調(diào)用備份腳本；

（5）編寫主數(shù)據(jù)庫自動(dòng)啟動(dòng)腳本，使主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器開機(jī)后自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)，并啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫監(jiān)聽；

（6）編寫主數(shù)據(jù)庫自動(dòng)關(guān)閉腳本，使主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器關(guān)機(jī)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉數(shù)據(jù)庫服務(wù)；

（7）編寫備用數(shù)據(jù)庫自動(dòng)啟動(dòng)腳本，使備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器開機(jī)后自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)，但不啟動(dòng)備用數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序；

（8）編寫備份數(shù)據(jù)庫自動(dòng)關(guān)閉腳本，是備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器關(guān)機(jī)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

備用數(shù)據(jù)庫同步與備份腳本如圖1 所示：

在使用主數(shù)據(jù)庫時(shí)，主數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序處于啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，關(guān)閉主數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序，啟動(dòng)備用數(shù)據(jù)庫的監(jiān)聽程序，令備用數(shù)據(jù)庫對外提供服務(wù)。

上述備用數(shù)據(jù)庫從主數(shù)據(jù)庫中同步數(shù)據(jù)的腳本運(yùn)行周期需要適當(dāng)?shù)剡x取。不同的數(shù)據(jù)庫環(huán)境同步的時(shí)間是不相同的，從幾分鐘到幾十分鐘不等。如果在一次同步尚未結(jié)束時(shí)，又開始了另一個(gè)同步操作，雖然不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象，主數(shù)據(jù)庫的性能也會(huì)降低。選擇同步的周期可以根據(jù)使用數(shù)據(jù)庫的頻率和新增數(shù)據(jù)的重要性來選取。

另外，數(shù)據(jù)泵方案使用的是Oracle 數(shù)據(jù)庫的邏輯備份工具，解決的是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)失效的問題，對于物理文件的恢復(fù)不具有解決能力

3 數(shù)據(jù)泵方案的測試

3.1 測試環(huán)境與工具

測試環(huán)境的主數(shù)據(jù)庫機(jī)器選擇Sun Fire V490 服務(wù)器、雙核1500MHz 的CPU、8G 內(nèi)存，備數(shù)據(jù)庫機(jī)器選擇Dell OPTIPLEX780 臺(tái)式機(jī)、2926MHz 的CPU、2G 內(nèi)存。使用Quest Spotlight On Oracle 測試工具監(jiān)視Oracle 數(shù)據(jù)庫服務(wù)性能，包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)的使用情況；Benchmark Factory 測試工具測試數(shù)據(jù)庫性能和擴(kuò)展性，在非生產(chǎn)環(huán)境下模擬成千上萬用戶在實(shí)際數(shù)據(jù)庫上的事務(wù)處理。

3.2 測試內(nèi)容

（1）在備用數(shù)據(jù)庫上運(yùn)行腳本，一次將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的所有對象導(dǎo)入備用數(shù)據(jù)庫。結(jié)果：導(dǎo)入成功，耗時(shí)4 分鐘。

（2）在備用數(shù)據(jù)庫上運(yùn)行腳本，僅將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導(dǎo)入備用數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)入數(shù)據(jù)量500M。結(jié)果：由于備用數(shù)據(jù)庫在做改變時(shí)不斷寫歸檔日志，當(dāng)歸檔日志空間未滿時(shí)，耗時(shí)3 分鐘；當(dāng)歸檔日志空間已滿時(shí)，不能完成導(dǎo)入。

（3）將備用數(shù)據(jù)庫改為非歸檔模式，在備用數(shù)據(jù)庫上運(yùn)行腳本，僅將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導(dǎo)入備用數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)入數(shù)據(jù)量為500M。結(jié)果：導(dǎo)入成功，備用數(shù)據(jù)庫在做改變時(shí)不再寫歸檔日志，耗時(shí)2 分鐘。

（4）在主數(shù)據(jù)服務(wù)器上運(yùn)行腳本，將主數(shù)據(jù)庫scott 用戶的表數(shù)據(jù)導(dǎo)出到主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器文件系統(tǒng)，即生成dump 文件。結(jié)果：導(dǎo)出成功，耗時(shí)小于2 分鐘。

（5）聯(lián)機(jī)重做日志設(shè)置為3 組，每組3 各成員，每個(gè)成員50M。聯(lián)機(jī)重做日志在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)上設(shè)置計(jì)劃任務(wù)，每3 分鐘同步一次。結(jié)果：運(yùn)行2 天后，聯(lián)機(jī)重做日志寫入出現(xiàn)故障。

（6）聯(lián)機(jī)重做日志設(shè)置為7 組，每組3個(gè)成員，每個(gè)成員200M。聯(lián)機(jī)重做日志在備用數(shù)據(jù)庫所在操作系統(tǒng)上設(shè)置計(jì)劃任務(wù)，每5 分鐘同步一次。結(jié)果：運(yùn)行8×24 小時(shí)，正常運(yùn)行。

3.3 測試結(jié)論

數(shù)據(jù)泵方案能夠滿足功能以及特定的性能需求，操作簡單。數(shù)據(jù)泵方案的同步過程會(huì)不斷的修改備用數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)生大量重做日志，如果重做日志的組數(shù)較少，會(huì)導(dǎo)致一組日志尚未寫完，又一個(gè)寫操作已經(jīng)來臨，可能導(dǎo)致重做日志寫失敗使重做日志損壞。因此備用數(shù)據(jù)庫要指定多組重做日志組，每組的成員不能太少，如果備用數(shù)據(jù)庫處于歸檔模式，很快歸檔空間就會(huì)裝滿導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫無法啟動(dòng)，因此備用數(shù)據(jù)庫處于非歸檔模式。

4 結(jié)束語

通過對Oracle 數(shù)據(jù)泵方案的測試，此方案得到了驗(yàn)證。Oracle 數(shù)據(jù)泵方案能夠有效的滿足數(shù)據(jù)庫高可用性，同時(shí)兼顧方便船員的使用，充分考慮了不同的使用環(huán)境、不同使用需求，提高了設(shè)備軟件數(shù)據(jù)庫的可用性、可維護(hù)性。此方案在應(yīng)用時(shí)，用戶應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體需求，考慮調(diào)整同步的周期、數(shù)據(jù)庫日志的配置以及對應(yīng)的備份策略等方面的問題。

［1］呂海波.Oracle 內(nèi)核技術(shù)揭密[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014，09:113-149.

［2］林樹澤，李淵.Oracle 數(shù)據(jù)庫進(jìn)階——高可用、性能優(yōu)化和備份恢復(fù)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2011.