基于SQL Sever播出數(shù)據(jù)庫的高安全部署方案

吳 艷，鄭 偉

（貴州廣播電視臺，貴州 貴陽 550025）

0 引 言

貴州廣播電視臺的播出數(shù)據(jù)庫采用NEC Express Cluster集群管理軟件和Microsoft SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫管理軟件相互集成，形成了主備自動接管的雙機備份數(shù)據(jù)庫集群架構(gòu)，同時將備份文件自動備份并還原到異地的第三備份數(shù)據(jù)庫。通過雙機熱備結(jié)合異地三備的數(shù)據(jù)庫備份方式，能夠有效地提升播出數(shù)據(jù)的安全性。本文詳細介紹這種基于SQL Sever播出數(shù)據(jù)庫的高安全部署方案。

1 系統(tǒng)組成

貴州廣播電視臺的播出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、第三備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)交換機。主、備數(shù)據(jù)庫之間通過NEC集群建立雙機熱備結(jié)構(gòu)，第三備數(shù)據(jù)庫采用自動備份和自動還原的方式，從而保證在極端情況下異地備份數(shù)據(jù)庫盡可能及時還原主備數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 主備集群架構(gòu)

2.1 集群架構(gòu)

NEC的集群架構(gòu)[1-2]通常包括服務(wù)器節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)、存儲、負載均衡、管理軟件以及虛擬化技術(shù)。服務(wù)器節(jié)點是集群的基本單元，負責(zé)運行應(yīng)用程序和服務(wù)的計算資源。服務(wù)器節(jié)點通常通過高速網(wǎng)絡(luò)連接。貴州廣播電視臺的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置了8塊容量為300 GB的硬盤。其中，1—2號磁盤配置為RAID1，用于操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫備份；3—6號磁盤配置為RAID10，存放數(shù)據(jù)庫文件及臨時數(shù)據(jù)庫的文件和日志；7—8號磁盤配置RAID1，用于存放數(shù)據(jù)庫的日志文件。兩臺服務(wù)器的操作系統(tǒng)均為Windows Server 2012 R2 Standard。由于兩臺服務(wù)器用于集群管理，因此，兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的其他硬件配置需保持一致。網(wǎng)絡(luò)是集群內(nèi)服務(wù)器節(jié)點之間的通信基礎(chǔ)設(shè)施。貴州廣播電視臺播出數(shù)據(jù)庫采用以太網(wǎng)的方式來實現(xiàn)服務(wù)器節(jié)點之間的通信。存儲是用于存儲數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的組件。NEC的集群通常使用網(wǎng)絡(luò)附屬存儲（Network Attached Storage，NAS）或存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）來提供高性能、高可用性的數(shù)據(jù)存儲。負載均衡器是用于分配工作負載到各個服務(wù)器節(jié)點的組件。負載均衡器可以根據(jù)不同的因素（如處理能力或網(wǎng)絡(luò)負載）來分配工作負載。管理軟件是用于配置、管理和監(jiān)控集群的軟件。NEC的集群通常使用管理軟件來自動化進行日常管理和監(jiān)控任務(wù)，以提高效率并減少人工錯誤。虛擬化技術(shù)是用于將一個或多個物理資源轉(zhuǎn)換為多個虛擬資源的技術(shù)。NEC的集群通常使用虛擬化技術(shù)來提高資源利用率并實現(xiàn)更高的可擴展性。通過將這些組件組合在一起，NEC的集群架構(gòu)可以提供高性能、高可用性和高可擴展性的計算能力，以滿足各種需求。

播出數(shù)據(jù)庫采用NEC集群軟件實施冗余構(gòu)架[3]。兩臺服務(wù)器SQL01和SQL02連接到播出網(wǎng)交換機VLAN100，SQL01的IP為IP-1，SQL02的IP為IP-2，主備集群的IP為IP-3。兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的第二個網(wǎng)口互聯(lián)，是心跳網(wǎng)口。當(dāng)其中一臺服務(wù)器故障，另一臺服務(wù)器則自動接管業(yè)務(wù)。

集群磁盤共享采用磁盤鏡像的方式。F盤和G盤均作為鏡像，相當(dāng)于主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的F盤和G盤分別為RAID1。其中，每個F盤均由4塊300 GB硬盤配置RAID10組成，而G盤由2塊300 GB硬盤配置RAID1組成。F盤存儲數(shù)據(jù)庫在線數(shù)據(jù)，備份數(shù)據(jù)；G盤存儲數(shù)據(jù)庫在線日志，備份日志。鏡像磁盤只有主控的設(shè)備可以訪問。當(dāng)設(shè)備為備控時，無法打開本地F盤和G盤。

貴州廣播電視臺一共配置了兩個播出數(shù)據(jù)庫。一個是名為xbroadcast28的播出數(shù)據(jù)庫，包含了所有的素材信息和操作日志信息的存儲和管理，保存素材信息的數(shù)據(jù)文件存放在F盤，保存操作日志信息的日志文件存放在G盤。另一個是名為UserVerify數(shù)據(jù)庫，保存播出系統(tǒng)的人員信息，包括人員姓名、賬號、密碼以及權(quán)限等信息。該人員數(shù)據(jù)文件存放在F盤。

2.2 集群維護

使用桌面的chrome瀏覽器可以登錄集群管理系統(tǒng)[4]。集群管理Cluster manager1的登錄地址為“IP-1＋端口號”，集群管理Cluster manager2的登錄地址為“IP-2＋端口號”。Cluster manager1對應(yīng)SQL01，Cluster manager2對應(yīng)SQL02。正常情況下，兩個管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是完全同步的，登陸任何一個系統(tǒng)都可以。如果集群中一臺服務(wù)器出現(xiàn)異常，則Cluster manager有可能不能啟動，此時應(yīng)啟動本機的管理系統(tǒng)，即SQL01正常則啟動Cluster manager1，SQL02正常則啟動Cluster manager2。登錄以后，左邊頁簽Servers為當(dāng)前連接的服務(wù)器。正常為綠色，異常為叉符號和紅色，未啟動為灰色。頁簽Groups下的failover為建立的集群組名稱，下面分別有datadisk、logdisk、VIP、SQLServer及SQLServerAgent幾個資源。這些資源正常為綠色，異常為叉符號和紅色，未啟動為灰色。設(shè)定值顯示的是當(dāng)前使用資源的服務(wù)器。正常情況下應(yīng)統(tǒng)一為bc-sql-m。集群管理界面如圖2所示。

圖2 集群管理界面

在集群管理界面右鍵failover，可以手動啟動/停止/移動集群服務(wù)。正常情況下，集群服務(wù)是自動啟動的。如果出現(xiàn)異常，則需要手動操作。移動是指資源組的使用權(quán)從當(dāng)前服務(wù)器切換到另一臺服務(wù)器。正常情況下，集群服務(wù)是自動接管的，出現(xiàn)異常時可以手動操作。需要注意的是，集群服務(wù)的移動和停止操作都會造成集群服務(wù)停止至少30 s，會造成播出數(shù)據(jù)庫斷開連接，操作需謹慎。

集群的開關(guān)機有順序要求。正常情況下，開機時，先開邏輯主機，再開邏輯備機；關(guān)機時，先關(guān)邏輯備機，再關(guān)邏輯主機。如果出現(xiàn)異常情況，開機順序變化，則開機時應(yīng)保持原則，先啟動最后關(guān)閉的機器，確保最后關(guān)閉的機器留有完整的日志配置信息。

3 數(shù)據(jù)庫自動備份

播出數(shù)據(jù)庫的備份采用完全備份和差異備份[5-6]相結(jié)合的方式。這種方式可以提高數(shù)據(jù)恢復(fù)的可靠性。首先進行數(shù)據(jù)庫的完全備份。完成完全備份后，進行差異備份。差異備份過程中，只備份有標記的那些選中的文件和文件夾，不清除標記，也就是備份后不標記為已備份文件，不清除存檔屬性。進行恢復(fù)時，只需對第一次完全備份和最后一次差異備份進行恢復(fù)即可。通過以上步驟，可以結(jié)合完全備份和差異備份的優(yōu)點，提高數(shù)據(jù)恢復(fù)的可靠性和效率。數(shù)據(jù)庫配置了數(shù)據(jù)備份和日志備份[7]。備份時間片如圖3所示。

圖3 備份時間片

數(shù)據(jù)備份每隔3 h進行一次，01:30開始，每天循環(huán)。日志備份每3 h一次，00:00開始，每天循環(huán)。每次備份，將備份文件保存在本地磁盤。數(shù)據(jù)備份保存到F盤，日志備份保存到G盤。第三備數(shù)據(jù)庫也是通過自動備份加自動還原的方式將數(shù)據(jù)和日志備份并還原到第三備數(shù)據(jù)庫IP-4。即使主備數(shù)據(jù)庫同時宕機，也可以最大限度地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫信息，損失的數(shù)據(jù)信息時長控制在1.5 h以內(nèi)。當(dāng)主備數(shù)據(jù)庫宕機，只需要將主備數(shù)據(jù)庫斷開網(wǎng)絡(luò)，同時將第三備數(shù)據(jù)庫的IP地址改為IP-3即可。

第三備數(shù)據(jù)庫的自動備份可以通過在主數(shù)據(jù)庫添加作業(yè)任務(wù)來實現(xiàn)，執(zhí)行以下命令：

echo f|xcopy "F:Program FilesMicrosoft SQL ServerMSSQL10_50.MSSQLSERVERMSSQLackupXBroadcast28"%filename1% "\172.18.226.14e$播出數(shù)據(jù)庫備份數(shù)據(jù)庫xbroadcast28"%filename3% /y。

第三備數(shù)據(jù)庫日志文件的自動備份執(zhí)行以下命令：

echo f|xcopy "G:Program FilesMicrosoft SQL ServerMSSQL10_50.MSSQLSERVERMSSQLackupXBroadcast28"%filename1% "\172.18.226.14e$播出數(shù)據(jù)庫備份日志XBroadcast28"%filename1% /y。

4 數(shù)據(jù)庫還原

當(dāng)數(shù)據(jù)庫發(fā)生異常無法訪問時，需要通過數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)備份文件bak和事務(wù)日志備份文件trn將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到指定時間節(jié)點。采用完整日志模型配置，理論上可以恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到任何一個時間點。使用數(shù)據(jù)庫備份文件bak恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到備份的時間節(jié)點，每3 h生成一個備份文件，但無法恢復(fù)到時間節(jié)點以外的時間。如果所需要的數(shù)據(jù)沒有包含在數(shù)據(jù)庫備份文件bak中，則需要對數(shù)據(jù)庫進行事務(wù)日志備份trn文件的恢復(fù)。此時，可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到trn文件包含的時間點內(nèi)。需要在恢復(fù)選項中選擇不對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行任何操作，此時顯示數(shù)據(jù)庫正在還原。

第三備播數(shù)據(jù)庫可以進行自動還原[8-9]。在第三備數(shù)據(jù)庫中添加自動還原數(shù)據(jù)庫的作業(yè)任務(wù)，自動執(zhí)行SQL腳本，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動還原。數(shù)據(jù)庫自動還原作業(yè)步驟屬性如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫自動還原作業(yè)步驟屬性

5 結(jié) 語

本文對電視播出數(shù)據(jù)庫部署方案進行了分析和探討，通過對數(shù)據(jù)庫的實際應(yīng)用和驗證發(fā)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)庫架構(gòu)和部署方案可以有效提高播出數(shù)據(jù)庫的可用性和安全性，極大地節(jié)省人力，同時確保電視播出的安全和穩(wěn)定。