數(shù)據(jù)庫復制的設計和管理簡介

【摘　要】　介紹數(shù)據(jù)庫復制在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的應用、設計和管理，給出了設計步驟和設計時考慮的因素。對設計和應用中出現(xiàn)的沖突問題進行了分析并給出了解決辦法。對于數(shù)據(jù)庫復制環(huán)境的維護和管理也作了陳述。
關鍵詞：數(shù)據(jù)庫，分布式系統(tǒng)，復制，管理

1　數(shù)據(jù)庫復制的原理

　　數(shù)據(jù)庫復制是在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中使用非常廣泛的技術。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系。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應用可訪問本地和遠程的數(shù)據(jù)庫，使用客戶服務器體系結構處理信息請求。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)點是個獨立的數(shù)據(jù)庫，可由不同部門分別進行管理和數(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)中的每個獨立的數(shù)據(jù)庫一般被稱為站點或數(shù)據(jù)庫站點。
　　在應用中，采用數(shù)據(jù)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(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)庫的復制是采用數(shù)據(jù)庫的后臺進程自動實現(xiàn)的。負責復制工作的后臺進程個數(shù)和它們被激活的時間是由數(shù)據(jù)庫參數(shù)確定的。數(shù)據(jù)庫的后臺進程是由系統(tǒng)進程進行管理，經(jīng)過設定的時間間隔執(zhí)行它們預定的工作，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)定期地從源站點到目標站點的傳播。Oracle數(shù)據(jù)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生成的數(shù)據(jù)是只讀的，用戶不能對復制生成的數(shù)據(jù)實施修改操作，這種實體被稱為快照。快照的信息將不斷地按照設計時定義的時間間隔從主表進行更新，間隔的設定可根據(jù)應用對信息要求的實時性而定。高級復制相對基本復制而言各復制點都可對數(shù)據(jù)進行修改，每個數(shù)據(jù)庫站點進行的修改都可傳播到其它站點，每個站點都可看到其它站點輸入或修改的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的一致性是采用高級復制時須全面考慮的問題。
　　數(shù)據(jù)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足大多數(shù)的需要，但有的實際問題，如帶有統(tǒng)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，自行開發(fā)復制軟件也就是輕而易舉的事了。

2　數(shù)據(jù)庫復制的用途

　　復制是在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中獲得多個數(shù)據(jù)庫信息的方法，如在部隊的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于上級機關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(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、平衡應用的負載、大批數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，如連鎖店的總店為了統(tǒng)一零售價格、及時將商品的價格發(fā)布給各零售店是非常重要的，為達到此目的，每個零售店的數(shù)據(jù)庫擁有價格列表的復制品，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(shù)據(jù)傳輸主要用于從別的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中導入數(shù)據(jù)，如從聯(lián)機事務處理系統(tǒng)中將信息復制到?jīng)Q策支持系統(tǒng)中等。
　　一般說來，應用只存取本地數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，而限制對遠程數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取，以減少網(wǎng)絡的負擔，提高性能；另一方面，如果重要的數(shù)據(jù)已被復制到其它服務器，那么在本地服務器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍然可用。使用復制技術還能提高數(shù)據(jù)庫存取的性能、數(shù)據(jù)的安全性和加強應用的限制。
　　利用數(shù)據(jù)庫復制的方法有利于及時獲得最新信息，有利于減少用戶的重復勞動，有利于及時維護數(shù)據(jù)庫的一致性。

3　數(shù)據(jù)庫復制設計的基本步驟

　　數(shù)據(jù)庫復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)管理機制，自動地、定期地從主表更新數(shù)據(jù)。
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，復制到哪些站點的數(shù)據(jù)庫；
　?。?）在復制的各站點，建立復制用戶和復制的數(shù)據(jù)庫鏈路；
　?。?）在被復制的數(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鍵；
　　（4）在復制的各站點，使用數(shù)據(jù)庫鏈路建立快照；
　　（5）在復制的各站點，建立快照的更新組，定義更新時間和更新間隔，將需同時更新的快照加入一個更新組中；
　　（6）授予需使用快照的用戶對快照的查詢權限。
3．1．1　復制環(huán)境
　　在設計一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時，確定哪些主表將被復制，檢查每個參加復制的表，確認每個表都有主鍵。確定每個表中哪些信息以什么形式復制到哪些站點的數(shù)據(jù)庫。將需復制的主表根據(jù)其數(shù)據(jù)關系、應用關系、應用對數(shù)據(jù)的實時性要求等進行分組。
　　建議不同服務器中需復制的表在不同的數(shù)據(jù)庫位于相同的用戶名下，對應的用戶采用相同的口令，以便于操作。而采用高級復制的具有數(shù)據(jù)復制關系的表的結構在各站點應一致。
3．1．2　建立用戶和數(shù)據(jù)庫鏈路
　　在參加復制的主站點和復制點建立對應的用戶以包含復制對象。建立主表所在的數(shù)據(jù)庫到各復制站點的數(shù)據(jù)庫鏈路。雖然復制一般是在不同數(shù)據(jù)庫的相同用戶之間進行，但建立數(shù)據(jù)庫鏈路時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)生的需要復制的數(shù)據(jù)，哪些數(shù)據(jù)是已經(jīng)被復制過了的，因此每次更新只需復制那些最新的信息，以減少數(shù)據(jù)的復制量，降低網(wǎng)絡流量，縮短復制的時間。
　　在被復制的數(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到多個站點的復制。
3．1．4　建立快照
　　在每個復制站點，建立所需的快照。復制端的快照的邏輯結構是從一個或多個主表中進行查詢的SQL語句定義的，同時該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、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制的各站點建立快照的更新組，根據(jù)需要定義更新時間和更新間隔，將需同時更新的快照加入一個更新組中。
　　必須設定怎樣和什么時候更新復制端的數(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。更新時間的設置需遵循以下原則：
·下次更新時間為未來時間；
·更新間隔大于完成一次更新所需時間；
·可指定一具體時間進行手工更新。
　　出現(xiàn)網(wǎng)絡問題或系統(tǒng)錯誤時，更新將暫時被中斷，一旦問題解決，更新將恢復正常。
3．1．6　權限
　　對于使用簡單復制方法生成的快照，只需授予用戶查詢權限，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，用戶可執(zhí)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，簡述如下。多站點復制包括以下步驟：
　?。?）設計并建立復制環(huán)境，確定哪些站點作為高級復制的站點，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，在復制的各站點，建立包含復制實體的用戶和復制的數(shù)據(jù)庫鏈路，建立復制的管理用戶，配置數(shù)據(jù)更新的計劃；
　?。?）建立主復制組，不同的需參與復制的實體可加入不同的組中；
　?。?）授予需使用復制信息的用戶以適當?shù)臋嘞蕖?br /> 可更新快照復制包括以下步驟：
　?。?）設計并建立復制環(huán)境，確定哪些站點作為復制的主站點，哪些主表和實體將參與復制，確定哪些為可更新快照的設置站點；
　?。?）在復制的各站點建立快照管理用戶，建立包含可更新快照實體的用戶和復制的數(shù)據(jù)庫鏈路，配置數(shù)據(jù)更新的時間和間隔；
（3）在主站點建立快照日志；
（4）在復制點建立必要的更新組；
　?。?）建立快照組，快照組可包含表、存儲過程、包、函數(shù)、同義詞、視圖等實體；
　?。?）授予需使用復制信息的用戶以適當?shù)臋嘞蕖?br />
4　數(shù)據(jù)庫復制的設計

4．1　數(shù)據(jù)庫的分布
　　如何分布和設計數(shù)據(jù)庫需視具體工程應用的地理分布、組織關系、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)庫復制的設計要盡可能簡單，數(shù)據(jù)關系盡可能簡化，只要滿足需求即可。盡可能減少維護管理的工作量。
　　應用存取頻繁的數(shù)據(jù)盡量位于本地數(shù)據(jù)庫，如果這些數(shù)據(jù)由遠程數(shù)據(jù)庫進行管理，則需考慮將其復制到本地，這樣既可簡化應用程序的設計，又可提高數(shù)據(jù)的安全性、降低網(wǎng)絡流量、提高性能。如果應用程序需要同時存取本地和遠程的數(shù)據(jù)庫，設計時一定要通過事務的同時提交或回滾以保證數(shù)據(jù)的一致性。
　　如果采用高級復制，因為可能出現(xiàn)多個站點同時修改或輸入相同數(shù)據(jù)的可能，所以數(shù)據(jù)復制需考慮的首要問題是數(shù)據(jù)沖突問題。設計中要盡可能避免數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生。而設計時不可避免的數(shù)據(jù)沖突要在設計時確定解決方法，在運行時將其配置于復制環(huán)境以利于在沖突產(chǎn)生時數(shù)據(jù)庫能及時解決問題，不致于影響整個復制的工作進程。
4．2　數(shù)據(jù)沖突的解決
　　數(shù)據(jù)的沖突是設計人員設計分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫復制時主要解決的問題，數(shù)據(jù)沖突主要出現(xiàn)在高級復制環(huán)境。