2018/04/28

存储极客 | 多方位全面保护数据库

唐僧

✎✎✎“存储极客”栏目再次与大家见面啦！在这里，只有一位大咖名叫“存储”，它的粉丝我们称为“存储极客”！

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前不久看了朋友发的一条微博，去听了一场公开课，加深了我对数据库保护方面的理解，主要是结合使用多种措施的意义。

尽管我从事数据保护和灾备行业已经有几个年头，但更多时候是在向用户解释什么时候适合用备份？什么时候适合CDP（持续数据保护）？它们的区别，RPO和RTO等等。

简注：

RPO——恢复点目标，即到故障发生前的数据丢失量

RTO——恢复时间目标，即恢复故障所用的时间

拿这两个指标一衡量，就可以看出不同类型数据库保护/备份技术的差别，类似的比较网上有许多，在此我只是以Oracle为代表简单总结一下，如有不准确之处还请大家指正。

1.RMAN/备份软件

简化跨平台数据保护

为什么把Oracle RMAN和备份软件归为一类，因为后者目前主要的机制也是调用RMAN，或者导入/导出。作为一种定时的数据库物理备份方式，基于RMAN的备份可以保证恢复的有效性，以磁盘、磁带介质为目标，做到完全、增量和差异备份，可以说是DBA和备份管理员所必须掌握的。

✎不足：首先是备份间隔——定时备份通常不适合在业务繁忙时进行，所以频率不能太高，RPO相对较大；而且在有些数据量很大的用户那里，每天一次夜间备份窗口也不够用了，可能要改为每周一次；出现故障时，需要一个恢复的过程，数据才能可用，所以RTO也不算短；RMAN要求数据库必须打开归档日志。

如今随着两地三中心和双活的流行，人们对RPO和RTO的要求不断提高，备份看上去有些退居二线。但实际上它具有长期保留等方面的价值，还是很重要的一道保障。

代表产品：NetBackup、CommVault、戴尔NetVault（原Bakbone）等。

这些软件都能支持Windows、Linux和Unix多种平台，以及Oracle RAC集群。其中NetVault的一大特点是简捷易用，通过图形界面可以绕开RMAN命令的复杂性。

RMAN备份Oracle数据库到重复数据删除设备、远程复制容灾示意

1.5重复数据删除设备

这里我加了一个特殊的序号，该产品分类实际上要配合备份软件或者RMAN来使用，目的是通过重复数据删除等优化技术，节约存储空间并加快备份的速度。站在数据库保护的角度，不应完全算做一个单独的技术路线。

代表产品：EMC DataDomain、戴尔PowerVault DR系列等。

2.数据库物理复制

高可用的低成本容灾

如今DataGuard（DG）已经是Oracle一个免费的组件，它通过将redo log同步/异步传送到本地或者远程的数据库服务器，再将对数据块的操作进行到备库。在11g之后的版本中，Active DataGuard（ADG）支持只读方式挂载的活动备库，不是完全的双活。

注：ADG是需要额外收费的，DG不单独收费。

同步方式的DataGuard基本上可以做到RPO=0，并且支持通过脚本来实现自动故障切换，RPO最短可达分钟级水平，不过生产环境中通常还是手动切换，毕竟一旦误切也挺麻烦的。

✎不足：由于传送的是全量日志，对网络带宽和延时的要求较高。另外常用的DataGuard物理备库，偶尔也会遇到由于Oracle某种bug或者其他原因，导致block逻辑损坏，而且这个损坏会传输到备库，导致备库也异常。

DataGuard比较适合低成本容灾，非ADG不需要另外购买License，但也需要有人来监控、维护库之间的复制状态，或者说对DBA水平要求高一些，还是会产生一定成本。

注：备份可以理解为将某个时间点的数据状态导出单独保存；而数据库软件复制，只是建立了备库，如果想回滚到历史状态都需要用数据库自身的日志来实现。

3.数据库逻辑复制

随时可用的灵活容灾

代表产品：Oracle GoldenGate、戴尔SharePlex（原Quest）等。

它们的共同特点，都是从Oracle日志中解析出逻辑SQL语句，发送到备库，并将这些SQL重新执行一遍，以达到数据复制的效果。由于解析出来特定格式的文件，本身不需要传递所有日志，这类软件在传输的过程中可能还增加了压缩功能，所以逻辑复制通过网络传送的数据量显著减少，对带宽要求降低，RTO最短可达1秒。

这类复制软件应用相当灵活，支持异构跨平台（比如在小型机和x86服务器之间），甚至跨不同数据库复制。数据库逻辑复制应用的场景包括数据迁移、多库合并、容灾等方面，能够做到双活双写实时可用，只是备库做不到与主库之间的严格同步一致（会有一点滞后）。因此不需要数据库的切换，只要做好站点的仲裁并在上层应用切换即可。

数据库逻辑复制流程示意

✎不足：正是因为灵活，逻辑复制有时没有redo log的物理复制来的可靠，因此有的DBA朋友提出它并不适合所有的容灾需求。另外，复制的对象是表，因此要求DBA必须参照主库提前规划好备库，增加了日常维护的工作量。还有就是价格，这类软件通常的销售方式是按照参与复制的节点数/CPU插槽来计算，所以购买成本不菲。

曾有业内资深人士表示，“SharePlex在国内的支持响应速度比较快，以前他们在某个用户的环境中遇到读归档日志慢的情况，原厂开发人员1天内就解决了这个bug。相比之下，有的厂商在国内的服务主要是第三方来做，原厂工程师来了有时解决不了问题”。

4.存储阵列的快照和复制

改善的存储经济性

磁盘/闪存阵列提供的本地、远程复制功能，被称为底层存储（数据块级）的容灾保护。在经过LUN的初始同步之后，只需要继续复制数据增量/变化量即可。该技术配置简单，以逻辑盘为单位，而无需关注到具体的应用数据内容。

存储级复制，容灾端阵列上的LUN可以随时挂载到备用数据库服务器使用，根据操作的自动化程度，RTO可达分钟级。同步复制（镜像）的RPO接近零，但需要裸光纤，并且一般距离不超过50公里；异步复制RPO通常不短于5分钟。

远程复制

✎不足：阵列复制只负责维护源端存储和目标端存储之间的一致性，而上面数据的有效性（比如数据库是否能正常打开）则不负责。因此该技术许多时候要结合快照一同使用。

快照是一种逻辑数据保护方式，它相当于在一个LUN上增加了时间点数据状态回滚/挂载的功能。为了实现应用数据的有效一致性，有些高级快照功能支持主机端代理程序，比如在快照之前通知Oracle将内存中脏数据写盘，短时暂停I/O等快照完成再恢复。此外，对于应用数据在多个LUN之间的同步一致，比如Oracle数据文件、日志文件等放在不同磁盘的情况，快照还需要支持一致性组功能，以保证它们在同一时间点创建快照。

快照能在很短的时间内回滚到历史点，或者直接生成即时数据回放（或称直接挂载、瘦克隆），需要人工干预但RTO也较短。带有快照的复制，能够更好地与应用结合。

高级快照功能

✎不足：不同阵列的快照技术水平，决定了对性能影响和磁盘空间的占用也不相同，单一LUN/整个系统的快照数量通常也会做出限制。因此默认就打开或者推荐用户使用快照的存储厂商并不多，比如戴尔SC（Compellent）和NetApp FAS系列。在存储高压力写入的情况下，即使有专门的一致性保证机制，还是有一定几率出现快照数据不可用的情况，这有点类似于主机掉电对数据库的影响。

戴尔SC系列得益于原生的底层存储空间虚拟化管理，在单一存储系统上支持高达16000个Replay快照，可短至1分钟间隔达到准CDP的效果。并独创了根据策略将快照数据转换为不同RAID级别（如RAID 10 to RAID 5/6）来节省空间，或者迁移到廉价存储层来降低成本。

对于快照、异步复制和同步复制功能，有些阵列品牌需要购买License，有的则包含在基础功能中。

小结

戴尔一站式解决方案构建多维度屏障

正如那位数据库专家朋友有感而发：“Oracle的备份、容灾不能全部依赖物理DataGuard容灾。因此在条件允许情况下，建议增加物理备份和逻辑容灾。”这里的物理备份就是我们介绍的第1类——RMAN/备份软件；逻辑容灾则是第3类——数据库逻辑复制软件；我认为第4类——存储阵列的快照和复制也可以作为一种补充。这三类产品戴尔全部都有，而且在技术上还都是属于广受好评的，能够为用户提供一站式解决方案。

至于同时应用多重数据保护技术是否复杂？“取决客户对于数据安全的重视程度”。本文我们只是拿Oracle来举例，对于其它类型数据库也可以作为一个参考。

相关内容：PowerProtect，戴尔存储

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