數(shù)據(jù)庫復(fù)制的設(shè)計(jì)和管理簡介

【摘　要】　介紹數(shù)據(jù)庫復(fù)制在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的應(yīng)用、設(shè)計(jì)和管理，給出了設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素。對設(shè)計(jì)和應(yīng)用中出現(xiàn)的沖突問題進(jìn)行了分析并給出了解決辦法。對于數(shù)據(jù)庫復(fù)制環(huán)境的維護(hù)和管理也作了陳述。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫，分布式系統(tǒng)，復(fù)制，管理

1　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的原理

　　數(shù)據(jù)庫復(fù)制是在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中使用非常廣泛的技術(shù)。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由多個相同或不同的數(shù)據(jù)庫組成，它們通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)相連，不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)之間有非常緊密的關(guān)系。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)用可訪問本地和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫，使用客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)處理信息請求。不同物理數(shù)據(jù)庫之間使用數(shù)據(jù)庫鏈路連接，使得客戶端對它們的訪問就象訪問一個邏輯數(shù)據(jù)庫一樣。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)庫協(xié)同工作，但每個數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)是個獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，可由不同部門分別進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)庫的升級，一個數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障不會影響其它數(shù)據(jù)庫的使用。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的每個獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫一般被稱為站點(diǎn)或數(shù)據(jù)庫站點(diǎn)。
　　在應(yīng)用中，采用數(shù)據(jù)庫復(fù)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O(shè)racle數(shù)據(jù)庫為例來說明數(shù)據(jù)庫工作的基本原理。Oracle數(shù)據(jù)庫的復(fù)制是采用數(shù)據(jù)庫的后臺進(jìn)程自動實(shí)現(xiàn)的。負(fù)責(zé)復(fù)制工作的后臺進(jìn)程個數(shù)和它們被激活的時(shí)間是由數(shù)據(jù)庫參數(shù)確定的。數(shù)據(jù)庫的后臺進(jìn)程是由系統(tǒng)進(jìn)程進(jìn)行管理，經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間間隔執(zhí)行它們預(yù)定的工作，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定期地從源站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的傳播。Oracle數(shù)據(jù)庫具有基本復(fù)制和高級復(fù)制方法。所謂基本復(fù)制是指從主表到復(fù)制點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)是只讀的，用戶不能對復(fù)制生成的數(shù)據(jù)實(shí)施修改操作，這種實(shí)體被稱為快照?？煺盏男畔⒉粩嗟匕凑赵O(shè)計(jì)時(shí)定義的時(shí)間間隔從主表進(jìn)行更新，間隔的設(shè)定可根據(jù)應(yīng)用對信息要求的實(shí)時(shí)性而定。高級復(fù)制相對基本復(fù)制而言各復(fù)制點(diǎn)都可對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，每個數(shù)據(jù)庫站點(diǎn)進(jìn)行的修改都可傳播到其它站點(diǎn)，每個站點(diǎn)都可看到其它站點(diǎn)輸入或修改的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的一致性是采用高級復(fù)制時(shí)須全面考慮的問題。
　　數(shù)據(jù)庫的復(fù)制用途很大，但不同的應(yīng)用有不同的要求，Oracle提供的復(fù)制方法能滿足大多數(shù)的需要，但有的實(shí)際問題，如帶有統(tǒng)計(jì)匯總計(jì)算功能的復(fù)制，只有利用Oracle提供的思想方法自行開發(fā)復(fù)制軟件，將復(fù)制和匯總合二為一。理解了復(fù)制工作的基本原理后，自行開發(fā)復(fù)制軟件也就是輕而易舉的事了。

2　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的用途

　　復(fù)制是在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中獲得多個數(shù)據(jù)庫信息的方法，如在部隊(duì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于上級機(jī)關(guān)了解和獲得下屬各部隊(duì)的武器、彈藥、物資等的狀態(tài)情況的數(shù)據(jù)。還可用于沒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(yīng)用的負(fù)載、大批數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，如連鎖店的總店為了統(tǒng)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(dá)到此目的，每個零售店的數(shù)據(jù)庫擁有價(jià)格列表的復(fù)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(shù)據(jù)傳輸主要用于從別的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，如從聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)中將信息復(fù)制到?jīng)Q策支持系統(tǒng)中等。
　　一般說來，應(yīng)用只存取本地?cái)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，而限制對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取，以減少網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，提高性能；另一方面，如果重要的數(shù)據(jù)已被復(fù)制到其它服務(wù)器，那么在本地服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍然可用。使用復(fù)制技術(shù)還能提高數(shù)據(jù)庫存取的性能、數(shù)據(jù)的安全性和加強(qiáng)應(yīng)用的限制。
　　利用數(shù)據(jù)庫復(fù)制的方法有利于及時(shí)獲得最新信息，有利于減少用戶的重復(fù)勞動，有利于及時(shí)維護(hù)數(shù)據(jù)庫的一致性。

3　數(shù)據(jù)庫復(fù)制設(shè)計(jì)的基本步驟

　　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的基本工作方式是，定義一個查詢，使用數(shù)據(jù)庫的作業(yè)管理機(jī)制，自動地、定期地從主表更新數(shù)據(jù)。
3．1　基本復(fù)制
基本復(fù)制的設(shè)計(jì)主要包括以下步驟：
　　（1）建立復(fù)制環(huán)境，確定哪些主表將被復(fù)制，復(fù)制到哪些站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫；
　?。?）在復(fù)制的各站點(diǎn)，建立復(fù)制用戶和復(fù)制的數(shù)據(jù)庫鏈路；
　?。?）在被復(fù)制的數(shù)據(jù)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；
　　（4）在復(fù)制的各站點(diǎn)，使用數(shù)據(jù)庫鏈路建立快照；
　?。?）在復(fù)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更新組中；
　?。?）授予需使用快照的用戶對快照的查詢權(quán)限。
3．1．1　復(fù)制環(huán)境
　　在設(shè)計(jì)一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)，確定哪些主表將被復(fù)制，檢查每個參加復(fù)制的表，確認(rèn)每個表都有主鍵。確定每個表中哪些信息以什么形式復(fù)制到哪些站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫。將需復(fù)制的主表根據(jù)其數(shù)據(jù)關(guān)系、應(yīng)用關(guān)系、應(yīng)用對數(shù)據(jù)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(fù)制的表在不同的數(shù)據(jù)庫位于相同的用戶名下，對應(yīng)的用戶采用相同的口令，以便于操作。而采用高級復(fù)制的具有數(shù)據(jù)復(fù)制關(guān)系的表的結(jié)構(gòu)在各站點(diǎn)應(yīng)一致。
3．1．2　建立用戶和數(shù)據(jù)庫鏈路
　　在參加復(fù)制的主站點(diǎn)和復(fù)制點(diǎn)建立對應(yīng)的用戶以包含復(fù)制對象。建立主表所在的數(shù)據(jù)庫到各復(fù)制站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫鏈路。雖然復(fù)制一般是在不同數(shù)據(jù)庫的相同用戶之間進(jìn)行，但建立數(shù)據(jù)庫鏈路時(shí)還是需顯式地指定連接的用戶名和口令。不要建立公共的數(shù)據(jù)庫鏈路，一般建立屬于直接連接的復(fù)制用戶的私有鏈路。
3．1．3　建立日志
　　日志是為了記錄對主表數(shù)據(jù)的輸入、更新、刪除操作，有了日志，系統(tǒng)可識別哪些數(shù)據(jù)是新產(chǎn)生的需要復(fù)制的數(shù)據(jù)，哪些數(shù)據(jù)是已經(jīng)被復(fù)制過了的，因此每次更新只需復(fù)制那些最新的信息，以減少數(shù)據(jù)的復(fù)制量，降低網(wǎng)絡(luò)流量，縮短復(fù)制的時(shí)間。
　　在被復(fù)制的數(shù)據(jù)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站點(diǎn)到多個站點(diǎn)的復(fù)制。
3．1．4　建立快照
　　在每個復(fù)制站點(diǎn)，建立所需的快照。復(fù)制端的快照的邏輯結(jié)構(gòu)是從一個或多個主表中進(jìn)行查詢的SQL語句定義的，同時(shí)該SQL語句也定義快照所含的來自主表的那部分信息，它不能包含合計(jì)、分組、連接、集合功能。
3．1．5　更新
　　根據(jù)對主表的分組情況在復(fù)制的各站點(diǎn)建立快照的更新組，根據(jù)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更新組中。
　　必須設(shè)定怎樣和什么時(shí)候更新復(fù)制端的數(shù)據(jù)?？蛇x用完全更新、快速更新、手工更新和自動更新方式。更新時(shí)間的設(shè)置需遵循以下原則：
·下次更新時(shí)間為未來時(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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題或系統(tǒng)錯誤時(shí)，更新將暫時(shí)被中斷，一旦問題解決，更新將恢復(fù)正常。
3．1．6　權(quán)限
　　對于使用簡單復(fù)制方法生成的快照，只需授予用戶查詢權(quán)限，因?yàn)榭煺帐侵蛔x的；對于使用高級復(fù)制方法生成的復(fù)制品，可視需求設(shè)置不同權(quán)限，但由于權(quán)限越大，用戶可執(zhí)行的操作越多，產(chǎn)生復(fù)制沖突的可能性越大，因此權(quán)限還需有限制地授予。
3．2　高級復(fù)制
　　高級復(fù)制又分為多站點(diǎn)復(fù)制和可更新快照復(fù)制。其設(shè)計(jì)原理和步驟與基本復(fù)制相似，簡述如下。多站點(diǎn)復(fù)制包括以下步驟：
　?。?）設(shè)計(jì)并建立復(fù)制環(huán)境，確定哪些站點(diǎn)作為高級復(fù)制的站點(diǎn)，哪些主表將參與復(fù)制；
　?。?）使用復(fù)制管理器，定義參加復(fù)制的站點(diǎn)，在復(fù)制的各站點(diǎn)，建立包含復(fù)制實(shí)體的用戶和復(fù)制的數(shù)據(jù)庫鏈路，建立復(fù)制的管理用戶，配置數(shù)據(jù)更新的計(jì)劃；
　?。?）建立主復(fù)制組，不同的需參與復(fù)制的實(shí)體可加入不同的組中；
　　（4）授予需使用復(fù)制信息的用戶以適當(dāng)?shù)臋?quán)限。
可更新快照復(fù)制包括以下步驟：
　?。?）設(shè)計(jì)并建立復(fù)制環(huán)境，確定哪些站點(diǎn)作為復(fù)制的主站點(diǎn)，哪些主表和實(shí)體將參與復(fù)制，確定哪些為可更新快照的設(shè)置站點(diǎn)；
　?。?）在復(fù)制的各站點(diǎn)建立快照管理用戶，建立包含可更新快照實(shí)體的用戶和復(fù)制的數(shù)據(jù)庫鏈路，配置數(shù)據(jù)更新的時(shí)間和間隔；
（3）在主站點(diǎn)建立快照日志；
（4）在復(fù)制點(diǎn)建立必要的更新組；
　　（5）建立快照組，快照組可包含表、存儲過程、包、函數(shù)、同義詞、視圖等實(shí)體；
　?。?）授予需使用復(fù)制信息的用戶以適當(dāng)?shù)臋?quán)限。

4　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的設(shè)計(jì)

4．1　數(shù)據(jù)庫的分布
　　如何分布和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫需視具體工程應(yīng)用的地理分布、組織關(guān)系、數(shù)據(jù)量、資金和對數(shù)據(jù)的安全性等情況而定。
　　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的設(shè)計(jì)要盡可能簡單，數(shù)據(jù)關(guān)系盡可能簡化，只要滿足需求即可。盡可能減少維護(hù)管理的工作量。
　　應(yīng)用存取頻繁的數(shù)據(jù)盡量位于本地?cái)?shù)據(jù)庫，如果這些數(shù)據(jù)由遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，則需考慮將其復(fù)制到本地，這樣既可簡化應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，又可提高數(shù)據(jù)的安全性、降低網(wǎng)絡(luò)流量、提高性能。如果應(yīng)用程序需要同時(shí)存取本地和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)時(shí)一定要通過事務(wù)的同時(shí)提交或回滾以保證數(shù)據(jù)的一致性。
　　如果采用高級復(fù)制，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)多個站點(diǎn)同時(shí)修改或輸入相同數(shù)據(jù)的可能，所以數(shù)據(jù)復(fù)制需考慮的首要問題是數(shù)據(jù)沖突問題。設(shè)計(jì)中要盡可能避免數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生。而設(shè)計(jì)時(shí)不可避免的數(shù)據(jù)沖突要在設(shè)計(jì)時(shí)確定解決方法，在運(yùn)行時(shí)將其配置于復(fù)制環(huán)境以利于在沖突產(chǎn)生時(shí)數(shù)據(jù)庫能及時(shí)解決問題，不致于影響整個復(fù)制的工作進(jìn)程。
4．2　數(shù)據(jù)沖突的解決
　　數(shù)據(jù)的沖突是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫復(fù)制時(shí)主要解決的問題，數(shù)據(jù)沖突主要出現(xiàn)在高級復(fù)制環(huán)境。