數據庫復制的設計和管理簡(jiǎn)介

【摘　要】　介紹數據庫復制在分布式數據庫系統中的應用、設計和管理，給出了設計步驟和設計時(shí)考慮的因素。對設計和應用中出現的沖突問(wèn)題進(jìn)行了分析并給出了解決辦法。對于數據庫復制環(huán)境的維護和管理也作了陳述。
關(guān)鍵詞：數據庫，分布式系統，復制，管理

1　數據庫復制的原理

　　數據庫復制是在分布式數據庫系統中使用非常廣泛的技術(shù)。分布式數據庫系統由多個(gè)相同或不同的數據庫組成，它們通過(guò)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)相連，不同數據庫的數據之間有非常緊密的關(guān)系。在分布式數據庫系統中應用可訪(fǎng)問(wèn)本地和遠程的數據庫，使用客戶(hù)服務(wù)器體系結構處理信息請求。不同物理數據庫之間使用數據庫鏈路連接，使得客戶(hù)端對它們的訪(fǎng)問(wèn)就象訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)邏輯數據庫一樣。分布式數據庫系統中各個(gè)數據庫協(xié)同工作，但每個(gè)數據庫節點(diǎn)是個(gè)獨立的數據庫，可由不同部門(mén)分別進(jìn)行管理和數據庫的升級，一個(gè)數據庫出現故障不會(huì )影響其它數據庫的使用。在分布式數據庫系統中的每個(gè)獨立的數據庫一般被稱(chēng)為站點(diǎn)或數據庫站點(diǎn)。
　　在應用中，采用數據庫復制的原因是需定期地將信息傳播出去，或定期地從某地獲得信息。
　　可以Oracle數據庫為例來(lái)說(shuō)明數據庫工作的基本原理。Oracle數據庫的復制是采用數據庫的后臺進(jìn)程自動(dòng)實(shí)現的。負責復制工作的后臺進(jìn)程個(gè)數和它們被激活的時(shí)間是由數據庫參數確定的。數據庫的后臺進(jìn)程是由系統進(jìn)程進(jìn)行管理，經(jīng)過(guò)設定的時(shí)間間隔執行它們預定的工作，以實(shí)現數據定期地從源站點(diǎn)到目標站點(diǎn)的傳播。Oracle數據庫具有基本復制和高級復制方法。所謂基本復制是指從主表到復制點(diǎn)生成的數據是只讀的，用戶(hù)不能對復制生成的數據實(shí)施修改操作，這種實(shí)體被稱(chēng)為快照?？煺盏男畔⒉粩嗟匕凑赵O計時(shí)定義的時(shí)間間隔從主表進(jìn)行更新，間隔的設定可根據應用對信息要求的實(shí)時(shí)性而定。高級復制相對基本復制而言各復制點(diǎn)都可對數據進(jìn)行修改，每個(gè)數據庫站點(diǎn)進(jìn)行的修改都可傳播到其它站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)都可看到其它站點(diǎn)輸入或修改的數據。數據的一致性是采用高級復制時(shí)須全面考慮的問(wèn)題。
　　數據庫的復制用途很大，但不同的應用有不同的要求，Oracle提供的復制方法能滿(mǎn)足大多數的需要，但有的實(shí)際問(wèn)題，如帶有統計匯總計算功能的復制，只有利用Oracle提供的思想方法自行開(kāi)發(fā)復制軟件，將復制和匯總合二為一。理解了復制工作的基本原理后，自行開(kāi)發(fā)復制軟件也就是輕而易舉的事了。

2　數據庫復制的用途

　　復制是在分布式數據庫系統中獲得多個(gè)數據庫信息的方法，如在部隊的數據庫系統中用于上級機關(guān)了解和獲得下屬各部隊的武器、彈藥、物資等的狀態(tài)情況的數據。還可用于沒(méi)條件一直處于連接的環(huán)境、信息的分布使用、信息匯總、提高性能、備份、平衡應用的負載、大批數據傳輸等，如連鎖店的總店為了統一零售價(jià)格、及時(shí)將商品的價(jià)格發(fā)布給各零售店是非常重要的，為達到此目的，每個(gè)零售店的數據庫擁有價(jià)格列表的復制品，每天晚上從總店的主表更新，這是信息的分布使用的典型例子。大批數據傳輸主要用于從別的數據庫系統中導入數據，如從聯(lián)機事務(wù)處理系統中將信息復制到?jīng)Q策支持系統中等。
　　一般說(shuō)來(lái)，應用只存取本地數據庫的數據，而限制對遠程數據庫數據的存取，以減少網(wǎng)絡(luò )的負擔，提高性能；另一方面，如果重要的數據已被復制到其它服務(wù)器，那么在本地服務(wù)器出現故障時(shí)，系統仍然可用。使用復制技術(shù)還能提高數據庫存取的性能、數據的安全性和加強應用的限制。
　　利用數據庫復制的方法有利于及時(shí)獲得最新信息，有利于減少用戶(hù)的重復勞動(dòng)，有利于及時(shí)維護數據庫的一致性。

3　數據庫復制設計的基本步驟

　　數據庫復制的基本工作方式是，定義一個(gè)查詢(xún)，使用數據庫的作業(yè)管理機制，自動(dòng)地、定期地從主表更新數據。
3．1　基本復制
基本復制的設計主要包括以下步驟：
　?。?）建立復制環(huán)境，確定哪些主表將被復制，復制到哪些站點(diǎn)的數據庫；
　?。?）在復制的各站點(diǎn)，建立復制用戶(hù)和復制的數據庫鏈路；
　?。?）在被復制的數據庫中建立所有主表的更新日志，更新日志是支持快速更新的關(guān)鍵；
　?。?）在復制的各站點(diǎn)，使用數據庫鏈路建立快照；
　?。?）在復制的各站點(diǎn)，建立快照的更新組，定義更新時(shí)間和更新間隔，將需同時(shí)更新的快照加入一個(gè)更新組中；
　?。?）授予需使用快照的用戶(hù)對快照的查詢(xún)權限。
3．1．1　復制環(huán)境
　　在設計一個(gè)分布式數據庫系統時(shí)，確定哪些主表將被復制，檢查每個(gè)參加復制的表，確認每個(gè)表都有主鍵。確定每個(gè)表中哪些信息以什么形式復制到哪些站點(diǎn)的數據庫。將需復制的主表根據其數據關(guān)系、應用關(guān)系、應用對數據的實(shí)時(shí)性要求等進(jìn)行分組。
　　建議不同服務(wù)器中需復制的表在不同的數據庫位于相同的用戶(hù)名下，對應的用戶(hù)采用相同的口令，以便于操作。而采用高級復制的具有數據復制關(guān)系的表的結構在各站點(diǎn)應一致。
3．1．2　建立用戶(hù)和數據庫鏈路
　　在參加復制的主站點(diǎn)和復制點(diǎn)建立對應的用戶(hù)以包含復制對象。建立主表所在的數據庫到各復制站點(diǎn)的數據庫鏈路。雖然復制一般是在不同數據庫的相同用戶(hù)之間進(jìn)行，但建立數據庫鏈路時(shí)還是需顯式地指定連接的用戶(hù)名和口令。不要建立公共的數據庫鏈路，一般建立屬于直接連接的復制用戶(hù)的私有鏈路。
3．1．3　建立日志
　　日志是為了記錄對主表數據的輸入、更新、刪除操作，有了日志，系統可識別哪些數據是新產(chǎn)生的需要復制的數據，哪些數據是已經(jīng)被復制過(guò)了的，因此每次更新只需復制那些最新的信息，以減少數據的復制量，降低網(wǎng)絡(luò )流量，縮短復制的時(shí)間。
　　在被復制的數據庫中建立所有主表的更新日志，更新日志只需建立一次即可支持一個(gè)站點(diǎn)到多個(gè)站點(diǎn)的復制。
3．1．4　建立快照
　　在每個(gè)復制站點(diǎn)，建立所需的快照。復制端的快照的邏輯結構是從一個(gè)或多個(gè)主表中進(jìn)行查詢(xún)的SQL語(yǔ)句定義的，同時(shí)該SQL語(yǔ)句也定義快照所含的來(lái)自主表的那部分信息，它不能包含合計、分組、連接、集合功能。
3．1．5　更新
　　根據對主表的分組情況在復制的各站點(diǎn)建立快照的更新組，根據需要定義更新時(shí)間和更新間隔，將需同時(shí)更新的快照加入一個(gè)更新組中。
　　必須設定怎樣和什么時(shí)候更新復制端的數據?？蛇x用完全更新、快速更新、手工更新和自動(dòng)更新方式。更新時(shí)間的設置需遵循以下原則：
·下次更新時(shí)間為未來(lái)時(shí)間；
·更新間隔大于完成一次更新所需時(shí)間；
·可指定一具體時(shí)間進(jìn)行手工更新。
　　出現網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題或系統錯誤時(shí)，更新將暫時(shí)被中斷，一旦問(wèn)題解決，更新將恢復正常。
3．1．6　權限
　　對于使用簡(jiǎn)單復制方法生成的快照，只需授予用戶(hù)查詢(xún)權限，因為快照是只讀的；對于使用高級復制方法生成的復制品，可視需求設置不同權限，但由于權限越大，用戶(hù)可執行的操作越多，產(chǎn)生復制沖突的可能性越大，因此權限還需有限制地授予。
3．2　高級復制
　　高級復制又分為多站點(diǎn)復制和可更新快照復制。其設計原理和步驟與基本復制相似，簡(jiǎn)述如下。多站點(diǎn)復制包括以下步驟：
　?。?）設計并建立復制環(huán)境，確定哪些站點(diǎn)作為高級復制的站點(diǎn)，哪些主表將參與復制；
　?。?）使用復制管理器，定義參加復制的站點(diǎn)，在復制的各站點(diǎn)，建立包含復制實(shí)體的用戶(hù)和復制的數據庫鏈路，建立復制的管理用戶(hù)，配置數據更新的計劃；
　?。?）建立主復制組，不同的需參與復制的實(shí)體可加入不同的組中；
　?。?）授予需使用復制信息的用戶(hù)以適當的權限。
可更新快照復制包括以下步驟：
　?。?）設計并建立復制環(huán)境，確定哪些站點(diǎn)作為復制的主站點(diǎn)，哪些主表和實(shí)體將參與復制，確定哪些為可更新快照的設置站點(diǎn)；
　?。?）在復制的各站點(diǎn)建立快照管理用戶(hù)，建立包含可更新快照實(shí)體的用戶(hù)和復制的數據庫鏈路，配置數據更新的時(shí)間和間隔；
（3）在主站點(diǎn)建立快照日志；
（4）在復制點(diǎn)建立必要的更新組；
　?。?）建立快照組，快照組可包含表、存儲過(guò)程、包、函數、同義詞、視圖等實(shí)體；
　?。?）授予需使用復制信息的用戶(hù)以適當的權限。

4　數據庫復制的設計

4．1　數據庫的分布
　　如何分布和設計數據庫需視具體工程應用的地理分布、組織關(guān)系、數據量、資金和對數據的安全性等情況而定。
　　數據庫復制的設計要盡可能簡(jiǎn)單，數據關(guān)系盡可能簡(jiǎn)化，只要滿(mǎn)足需求即可。盡可能減少維護管理的工作量。
　　應用存取頻繁的數據盡量位于本地數據庫，如果這些數據由遠程數據庫進(jìn)行管理，則需考慮將其復制到本地，這樣既可簡(jiǎn)化應用程序的設計，又可提高數據的安全性、降低網(wǎng)絡(luò )流量、提高性能。如果應用程序需要同時(shí)存取本地和遠程的數據庫，設計時(shí)一定要通過(guò)事務(wù)的同時(shí)提交或回滾以保證數據的一致性。
　　如果采用高級復制，因為可能出現多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)修改或輸入相同數據的可能，所以數據復制需考慮的首要問(wèn)題是數據沖突問(wèn)題。設計中要盡可能避免數據沖突的產(chǎn)生。而設計時(shí)不可避免的數據沖突要在設計時(shí)確定解決方法，在運行時(shí)將其配置于復制環(huán)境以利于在沖突產(chǎn)生時(shí)數據庫能及時(shí)解決問(wèn)題，不致于影響整個(gè)復制的工作進(jìn)程。
4．2　數據沖突的解決
　　數據的沖突是設計人員設計分布式數據庫系統的數據庫復制時(shí)主要解決的問(wèn)題，數據沖突主要出現在高級復制環(huán)境。