DAY8:Oracle高可用架构深度解析与Data Guard单节点搭建实战

引言

在数据库领域，高可用性（High Availability）是保障业务连续性的核心要求。Oracle作为企业级数据库的领导者，提供了RAC、Data Guard、GoldenGate三大核心方案。本文将深入剖析这些技术的实现原理，并手把手指导搭建单节点Data Guard环境。

一、Oracle高可用架构三大核心

1.1 Oracle RAC集群

架构原理
RAC（Real Application Clusters）通过共享存储架构实现多节点并行访问，关键组件包括：

• OCR（Oracle Cluster Registry）：存储集群配置信息

• Voting Disk：节点健康检测仲裁

• ASM（Automatic Storage Management）：自动化存储管理

• Cache Fusion：全局缓存同步机制

集群特性：

• 负载均衡：通过SCAN监听器自动分配连接

• 故障转移：TAF（Transparent Application Failover）实现会话级容错

• 在线扩展：动态添加计算节点

典型部署场景：

• 核心交易系统

• 需要线性扩展的OLTP系统

• 高并发查询业务

1.2 Data Guard体系

物理备库

• 基于Redo日志的块级复制

• 备库以MOUNT模式运行

• 支持实时应用（Real-Time Apply）

• 快速故障切换（Switchover/Failover）

逻辑备库

• SQL Apply技术解析Redo日志

• 备库可开放读写

• 支持异构平台

• 典型应用场景：报表分离、数据仓库

技术对比：

特性	物理备库	逻辑备库
数据一致性	字节级一致	事务级一致
延迟	毫秒级	秒级
备库功能	只读查询	支持读写
升级维护	需要停机	支持滚动升级

1.3 GoldenGate数据同步

• 基于日志的实时数据捕获

• 支持异构数据库同步

• 双向同步架构

• 典型应用场景：

  • 跨数据中心同步

  • 数据库迁移

  • 零停机升级

二、单节点Data Guard搭建实验

2.1 实验环境规划

• 主机配置：

  • 主库：orcl_primary（IP:192.168.1.101）

  • 备库：orcl_standby（IP:192.168.1.102）

• 软件版本：Oracle 19c Enterprise Edition

• 数据库参数：

  • DB_NAME=orcl

  • DB_UNIQUE_NAME=orcl_primary（主库）/orcl_standby（备库）

2.2 主库配置步骤

1. 启用强制日志模式

ALTER DATABASE FORCE LOGGING;

2. 配置归档模式

SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP MOUNT;
ALTER DATABASE ARCHIVELOG;
ALTER DATABASE OPEN;

3. 修改初始化参数

ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_CONFIG='DG_CONFIG=(orcl_primary,orcl_standby)';
ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_1='LOCATION=USE_DB_RECOVERY_FILE_DEST VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES)';
ALTER SYSTEM SET LOG_ARCHIVE_DEST_2='SERVICE=orcl_standby LGWR ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=orcl_standby';
ALTER SYSTEM SET FAL_SERVER=orcl_standby;
ALTER SYSTEM SET STANDBY_FILE_MANAGEMENT=AUTO;

4. 创建Standby Redo Logs

ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 4 ('/u01/oradata/ORCL/stby_redo04.log') SIZE 512M;
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 5 ('/u01/oradata/ORCL/stby_redo05.log') SIZE 512M;
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE GROUP 6 ('/u01/oradata/ORCL/stby_redo06.log') SIZE 512M;

2.3 备库部署流程

1. 主库生成参数文件

CREATE PFILE='/tmp/initstandby.ora' FROM SPFILE;

2. 修改备库参数文件

*.db_unique_name='orcl_standby'
*.log_archive_config='DG_CONFIG=(orcl_primary,orcl_standby)'
*.fal_server='orcl_primary'

3. 使用RMAN克隆数据库

rman TARGET sys/password@orcl_primary AUXILIARY sys/password@orcl_standbyRUN {ALLOCATE CHANNEL c1 DEVICE TYPE DISK;ALLOCATE AUXILIARY CHANNEL c2 DEVICE TYPE DISK;DUPLICATE TARGET DATABASE FOR STANDBY NOFILENAMECHECK;
}

4. 启动同步进程

ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT;

2.4 状态验证方法

1. 主库查询传输状态

SELECT DEST_NAME, STATUS, ERROR FROM V$ARCHIVE_DEST WHERE DEST_ID=2;

2. 备库查看应用进度

SELECT PROCESS, STATUS, THREAD#, SEQUENCE# FROM V$MANAGED_STANDBY;

3. 数据同步测试

主库执行：

CREATE TABLE dg_test(id NUMBER);
INSERT INTO dg_test VALUES(1);
COMMIT;

备库验证：

SELECT * FROM dg_test;

三、运维管理要点

1. 角色切换操作：

   • Switchover（计划内切换）：

     -- 主库执行
     ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO STANDBY;
     -- 新主库执行
     ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PRIMARY;

   • Failover（故障转移）：

     -- 备库执行
     ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE FINISH FORCE;
     ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PRIMARY;

2. 性能优化建议：

   • 调整LOG_ARCHIVE_DEST_n参数中的ASYNC/NOSYNC属性

   • 使用COMPRESSION参数压缩传输日志

   • 监控V$DATAGUARD_STATS视图分析延迟

3. 常见故障处理：

   • ORA-16191：检查网络连通性和TNS配置

   • 归档间隙处理：手动注册缺失日志

   • 数据文件不一致：重建备库控制文件

四、高可用方案选型指南

场景	推荐方案	优势
同城双活	RAC+Data Guard	零数据丢失，自动故障转移
异地容灾	Data Guard Far Sync	异步传输，低延迟
多数据中心同步	GoldenGate	双向同步，异构支持
滚动升级	Logical Standby	零停机升级

总结

Oracle高可用架构需要根据业务场景灵活组合使用。Data Guard作为基础容灾方案，通过本实验可以快速构建生产级保护环境。建议在生产部署时结合RMAN备份策略，定期进行容灾演练，确保系统的真正高可用。

附录：参考命令速查

1. 查看Data Guard配置：

   SELECT * FROM V$DATAGUARD_CONFIG;

2. 暂停/恢复日志应用：

   ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE CANCEL;
   ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT;

3. 检查数据保护模式：

   SELECT PROTECTION_MODE FROM V$DATABASE;