Oracle 高可用架构

高可用概述

Oracle 提供多种高可用解决方案，从单机高可用到多活集群，满足不同业务场景的 RPO（恢复点目标）和 RTO（恢复时间目标）要求。

Oracle RAC（Real Application Clusters）

RAC 架构

RAC 是 Oracle 的集群数据库解决方案，多个实例共享同一个数据库存储，提供高可用和负载均衡。

text

RAC 架构：
┌─────────────────────────────────────────┐
│           共享存储（ASM/集群文件系统）      │
│  ┌──────────────────────────────────┐   │
│  │  数据文件、控制文件、重做日志       │   │
│  └──────────────────────────────────┘   │
└─────────────────────────────────────────┘
         │              │              │
    ┌────┴────┐   ┌────┴────┐   ┌────┴────┐
    │ 实例 1  │   │ 实例 2  │   │ 实例 3  │
    │ (节点1) │   │ (节点2) │   │ (节点3) │
    └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘

RAC 优势

高可用：节点故障时自动切换到其他节点
负载均衡：多个实例同时处理请求
可扩展性：通过增加节点提升处理能力
滚动升级：可以逐个节点升级，减少停机时间

RAC 关键组件

1. 集群件（Grid Infrastructure）

bash

# 查看集群状态
crsctl stat res -t

# 查看集群节点
olsnodes -n

# 查看 VIP 状态
oifcfg getif

# 查看 ASM 磁盘组
asmcmd lsdg

2. 共享存储（ASM）

sql

-- 创建 ASM 磁盘组
CREATE DISKGROUP data NORMAL REDUNDANCY
    DISK '/dev/oracleasm/disks/DISK1',
         '/dev/oracleasm/disks/DISK2',
         '/dev/oracleasm/disks/DISK3'
    ATTRIBUTE 'compatible.asm' = '19.0',
              'compatible.rdbms' = '19.0';

-- 查看磁盘组信息
SELECT name, state, type, total_mb, free_mb
FROM v$asm_diskgroup;

-- 查看磁盘信息
SELECT name, path, total_mb, free_mb
FROM v$asm_disk;

-- 创建表空间（使用 ASM）
CREATE TABLESPACE users
    DATAFILE '+DATA/ORCL/datafile/users01.dbf' SIZE 1G
    AUTOEXTEND ON NEXT 100M MAXSIZE 10G;

3. 服务（Services）

sql

-- 创建服务
srvctl add service -db ORCL -service OLTP_SERVICE \
    -preferred orcl1,orcl2 -available orcl3

-- 启动服务
srvctl start service -db ORCL -service OLTP_SERVICE

-- 查看服务状态
srvctl status service -db ORCL

-- 配置服务的负载均衡和故障转移
EXEC DBMS_SERVICE.MODIFY_SERVICE(
    service_name => 'OLTP_SERVICE',
    failover_method => DBMS_SERVICE.FAILOVER_METHOD_BASIC,
    failover_type => DBMS_SERVICE.FAILOVER_TYPE_SELECT,
    failover_retries => 180,
    failover_delay => 1
);

RAC 连接配置

客户端连接字符串

text

# TNS 配置（tnsnames.ora）
ORCL_RAC =
  (DESCRIPTION =
    (ADDRESS = (PROTOCOL = TCP)(HOST = rac-scan)(PORT = 1521))
    (CONNECT_DATA =
      (SERVER = DEDICATED)
      (SERVICE_NAME = OLTP_SERVICE)
    )
  )

# 使用 SCAN（Single Client Access Name）
# SCAN 提供单一访问点，自动负载均衡

JDBC 连接

java

// JDBC 连接字符串
String url = "jdbc:oracle:thin:@(DESCRIPTION=" +
    "(ADDRESS=(PROTOCOL=TCP)(HOST=rac-scan)(PORT=1521))" +
    "(CONNECT_DATA=(SERVICE_NAME=OLTP_SERVICE)))";

// 或使用 UCP（Universal Connection Pool）
PoolDataSource pds = PoolDataSourceFactory.getPoolDataSource();
pds.setConnectionFactoryClassName("oracle.jdbc.pool.OracleDataSource");
pds.setURL("jdbc:oracle:thin:@//rac-scan:1521/OLTP_SERVICE");
pds.setConnectionPoolName("RAC_POOL");
pds.setMinPoolSize(10);
pds.setMaxPoolSize(50);

RAC 管理和监控

sql

-- 查看集群数据库信息
SELECT inst_id, instance_name, host_name, status
FROM gv$instance;

-- 查看全局会话
SELECT inst_id, COUNT(*) AS session_count
FROM gv$session
GROUP BY inst_id;

-- 查看全局等待事件
SELECT inst_id, event, COUNT(*) AS wait_count
FROM gv$session
WHERE wait_class != 'Idle'
GROUP BY inst_id, event
ORDER BY inst_id, wait_count DESC;

-- 查看全局锁
SELECT inst_id, type, id1, id2, lmode, request
FROM gv$lock
WHERE type IN ('TM', 'TX');

RAC 故障转移

sql

-- 配置 TAF（Transparent Application Failover）
ALTER SYSTEM SET service_name = 'OLTP_SERVICE'
    FAILOVER_METHOD = BASIC
    FAILOVER_TYPE = SELECT
    FAILOVER_RETRIES = 180
    FAILOVER_DELAY = 1;

-- 查看 TAF 配置
SELECT service_name, failover_method, failover_type,
       failover_retries, failover_delay
FROM dba_services;

RAC 最佳实践

使用 SCAN：提供单一访问点，简化客户端配置
配置服务：按应用类型分配不同的服务
使用 ASM：简化存储管理，提供自动条带化
监控 Cache Fusion：关注全局缓存相关的等待事件
优化 SQL：减少跨实例的数据访问
定期测试故障转移：确保高可用性

Oracle Data Guard

Data Guard 架构

Data Guard 提供数据保护和灾难恢复，通过维护一个或多个备库来保护主库数据。

text

Data Guard 架构：
┌─────────────┐          ┌─────────────┐
│  主库        │  Redo    │  物理备库    │
│  (Primary)  │ ───────> │  (Physical  │
│             │  传输     │   Standby)  │
└─────────────┘          └─────────────┘
                                │
                                │ 可选
                                ↓
                         ┌─────────────┐
                         │  逻辑备库    │
                         │  (Logical   │
                         │   Standby)  │
                         └─────────────┘

Data Guard 保护模式

模式	说明	性能	数据保护
最大性能	异步传输	最高	可能丢失少量数据
最大可用	同步传输，失败时降级为异步	中等	高
最大保护	同步传输，必须确认	最低	最高，不丢数据

配置物理备库

1. 主库配置

sql

-- 启用强制日志
ALTER DATABASE FORCE LOGGING;

-- 创建备用重做日志
ALTER DATABASE ADD STANDBY LOGFILE
    GROUP 4 SIZE 50M,
    GROUP 5 SIZE 50M,
    GROUP 6 SIZE 50M,
    GROUP 7 SIZE 50M;

-- 配置归档
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_1 =
    'LOCATION=/u01/app/oracle/arch VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=primary';

ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_2 =
    'SERVICE=standby ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=standby';

ALTER SYSTEM SET log_archive_config =
    'DG_CONFIG=(primary,standby)';

ALTER SYSTEM SET fal_server = 'standby';
ALTER SYSTEM SET fal_client = 'primary';
ALTER SYSTEM SET standby_file_management = 'AUTO';

2. 备库配置

sql

-- 配置归档
ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_1 =
    'LOCATION=/u01/app/oracle/arch VALID_FOR=(ALL_LOGFILES,ALL_ROLES) DB_UNIQUE_NAME=standby';

ALTER SYSTEM SET log_archive_dest_2 =
    'SERVICE=primary ASYNC VALID_FOR=(ONLINE_LOGFILES,PRIMARY_ROLE) DB_UNIQUE_NAME=primary';

ALTER SYSTEM SET log_archive_config =
    'DG_CONFIG=(primary,standby)';

ALTER SYSTEM SET fal_server = 'primary';
ALTER SYSTEM SET fal_client = 'standby';
ALTER SYSTEM SET standby_file_management = 'AUTO';

3. 创建备库

sql

-- 使用 RMAN 从活动数据库创建备库
rman target sys/password@primary auxiliary sys/password@standby

RMAN> DUPLICATE TARGET DATABASE FOR STANDBY
      FROM ACTIVE DATABASE
      DORECOVER
      NOFILENAMECHECK;

-- 启动备库的 Redo Apply
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE
    USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT FROM SESSION;

Data Guard Broker

sql

-- 启用 Data Guard Broker
ALTER SYSTEM SET dg_broker_start = TRUE;

-- 连接到 DGMGRL
dgmgrl sys/password@primary

-- 创建配置
DGMGRL> CREATE CONFIGURATION 'DG_CONFIG' AS
        PRIMARY DATABASE IS primary
        CONNECT IDENTIFIER IS primary;

-- 添加备库
DGMGRL> ADD DATABASE standby AS
        CONNECT IDENTIFIER IS standby
        MAINTAINED AS PHYSICAL;

-- 启用配置
DGMGRL> ENABLE CONFIGURATION;

-- 查看配置状态
DGMGRL> SHOW CONFIGURATION;

-- 查看备库状态
DGMGRL> SHOW DATABASE VERBOSE standby;

角色转换

Switchover（计划内切换）

sql

-- 使用 Data Guard Broker
DGMGRL> SWITCHOVER TO standby;

-- 手动 Switchover
-- 主库：
ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO STANDBY;
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP MOUNT;

-- 备库：
ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PRIMARY;
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP;

-- 原主库（现在是备库）：
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE DISCONNECT FROM SESSION;

Failover（故障切换）

sql

-- 使用 Data Guard Broker
DGMGRL> FAILOVER TO standby;

-- 手动 Failover
-- 备库：
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE FINISH;
ALTER DATABASE COMMIT TO SWITCHOVER TO PRIMARY;
SHUTDOWN IMMEDIATE;
STARTUP;

Active Data Guard

Active Data Guard 允许备库在应用日志的同时提供只读查询服务。

sql

-- 启用 Active Data Guard
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE CANCEL;
ALTER DATABASE OPEN READ ONLY;
ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE
    USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT FROM SESSION;

-- 配置只读服务
srvctl add service -db standby -service REPORT_SERVICE \
    -role PHYSICAL_STANDBY

-- 查看备库状态
SELECT database_role, open_mode, protection_mode
FROM v$database;

监控 Data Guard

sql

-- 查看归档日志应用情况
SELECT sequence#, first_time, next_time, applied
FROM v$archived_log
WHERE dest_id = 1
ORDER BY sequence# DESC
FETCH FIRST 10 ROWS ONLY;

-- 查看 Redo 传输延迟
SELECT name, value, datum_time
FROM v$dataguard_stats
WHERE name IN ('transport lag', 'apply lag');

-- 查看 Redo 传输状态
SELECT dest_id, status, error, gap_status
FROM v$archive_dest_status
WHERE dest_id = 2;

Oracle GoldenGate

GoldenGate 架构

GoldenGate 提供实时数据复制和集成，支持异构数据库和双向复制。

text

GoldenGate 架构：
┌─────────────┐          ┌─────────────┐
│  源数据库    │          │  目标数据库  │
│             │          │             │
│  Extract    │  Trail   │  Replicat   │
│  (捕获)     │ ───────> │  (应用)     │
└─────────────┘  文件    └─────────────┘

GoldenGate 配置

1. 源端配置

sql

-- 启用补充日志
ALTER DATABASE ADD SUPPLEMENTAL LOG DATA;
ALTER DATABASE ADD SUPPLEMENTAL LOG DATA (PRIMARY KEY) COLUMNS;

-- 为特定表启用补充日志
ADD TRANDATA hr.employees
ADD TRANDATA hr.departments

bash

-- 配置 Extract 进程
GGSCI> ADD EXTRACT ext1, TRANLOG, BEGIN NOW
GGSCI> ADD EXTTRAIL ./dirdat/et, EXTRACT ext1

-- 编辑 Extract 参数
GGSCI> EDIT PARAMS ext1

EXTRACT ext1
USERID ggate, PASSWORD password
EXTTRAIL ./dirdat/et
TABLE hr.employees;
TABLE hr.departments;

-- 配置 Data Pump
GGSCI> ADD EXTRACT pump1, EXTTRAILSOURCE ./dirdat/et
GGSCI> ADD RMTTRAIL ./dirdat/rt, EXTRACT pump1

-- 编辑 Data Pump 参数
GGSCI> EDIT PARAMS pump1

EXTRACT pump1
RMTHOST target_host, MGRPORT 7809
RMTTRAIL ./dirdat/rt
PASSTHRU
TABLE hr.*;

2. 目标端配置

bash

-- 配置 Replicat 进程
GGSCI> ADD REPLICAT rep1, EXTTRAIL ./dirdat/rt

-- 编辑 Replicat 参数
GGSCI> EDIT PARAMS rep1

REPLICAT rep1
USERID ggate, PASSWORD password
MAP hr.employees, TARGET hr.employees;
MAP hr.departments, TARGET hr.departments;

-- 启动进程
GGSCI> START EXTRACT ext1
GGSCI> START EXTRACT pump1
GGSCI> START REPLICAT rep1

GoldenGate 监控

bash

-- 查看进程状态
GGSCI> INFO ALL

-- 查看 Extract 状态
GGSCI> INFO EXTRACT ext1

-- 查看 Replicat 状态
GGSCI> INFO REPLICAT rep1

-- 查看延迟
GGSCI> LAG EXTRACT ext1
GGSCI> LAG REPLICAT rep1

-- 查看统计信息
GGSCI> STATS EXTRACT ext1
GGSCI> STATS REPLICAT rep1

Oracle Sharding

Sharding 架构

Oracle Sharding 提供水平扩展能力，将数据分布到多个独立的数据库（Shard）上。

text

Sharding 架构：
┌─────────────────────────────────────────┐
│           Shard Director (GDS)          │
│         全局服务目录和路由               │
└─────────────────────────────────────────┘
         │              │              │
    ┌────┴────┐   ┌────┴────┐   ┌────┴────┐
    │ Shard 1 │   │ Shard 2 │   │ Shard 3 │
    │ (分片1) │   │ (分片2) │   │ (分片3) │
    └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘

Sharding 配置

sql

-- 创建分片目录数据库
CREATE DATABASE shard_catalog;

-- 配置分片目录
EXEC DBMS_GSM_ADMIN.CREATE_SHARDCATALOG(
    catalog => 'shard_catalog',
    chunks => 12
);

-- 添加 Shard
EXEC DBMS_GSM_ADMIN.ADD_SHARD(
    shard_name => 'shard1',
    connect_string => 'host1:1521/shard1'
);

EXEC DBMS_GSM_ADMIN.ADD_SHARD(
    shard_name => 'shard2',
    connect_string => 'host2:1521/shard2'
);

-- 创建分片表
CREATE SHARDED TABLE customers (
    customer_id NUMBER,
    customer_name VARCHAR2(100),
    region VARCHAR2(50)
)
PARTITIONSET BY LIST (region)
PARTITION BY CONSISTENT HASH (customer_id)
PARTITIONS AUTO
(
    PARTITIONSET p_americas VALUES ('AMERICAS'),
    PARTITIONSET p_emea VALUES ('EMEA'),
    PARTITIONSET p_apac VALUES ('APAC')
);

-- 创建分片区表（每个 Shard 都有完整副本）
CREATE DUPLICATED TABLE countries (
    country_id NUMBER PRIMARY KEY,
    country_name VARCHAR2(100)
);

Sharding 查询

sql

-- 查询自动路由到正确的 Shard
SELECT * FROM customers WHERE customer_id = 12345;

-- 跨 Shard 查询（需要协调）
SELECT region, COUNT(*) AS customer_count
FROM customers
GROUP BY region;

-- 多 Shard 查询
SELECT c.customer_name, co.country_name
FROM customers c
JOIN countries co ON c.country_id = co.country_id
WHERE c.customer_id = 12345;

高可用最佳实践

选择合适的高可用方案

场景	推荐方案	RPO	RTO
单机高可用	RAC	0	秒级
异地容灾	Data Guard	秒级	分钟级
读写分离	Active Data Guard	秒级	分钟级
数据集成	GoldenGate	秒级	分钟级
水平扩展	Sharding	0	秒级

高可用设计原则

消除单点故障：所有关键组件都要有冗余
自动化故障检测：使用健康检查和监控
快速故障恢复：自动化故障转移流程
定期测试：定期演练故障场景
文档化：详细记录高可用架构和操作流程

练习：把「Oracle 高可用架构」变成可验证能力

从本文任选一个示例，在可丢弃环境重跑；记录运行时/服务版本、输入、关键输出和清理动作。
保持其他条件不变，只制造一个边界：空值、重复请求、并发、超时、断连、权限不足或资源耗尽。
用四句话复盘：现象是什么、原理在哪一层、证据是什么、生产中如何止损。

验收清单

[ ] 示例能从空环境重复执行，必要依赖和版本已写明。
[ ] 同时保留成功路径与至少一个失败路径，不用“应该没问题”冒充证据。
[ ] 结论写明适用边界，并能链接回对应学习路线的能力域。
[ ] 练习结束后已清理临时数据、凭据、端口或进程。

对照数据库练习答案与复盘尺。先交自己的证据再翻答案；答案是镜子，不是传送门。

Oracle 高可用架构 ​

高可用概述 ​

Oracle RAC（Real Application Clusters） ​

RAC 架构 ​

RAC 优势 ​

RAC 关键组件 ​

1. 集群件（Grid Infrastructure） ​

2. 共享存储（ASM） ​

3. 服务（Services） ​

RAC 连接配置 ​

客户端连接字符串 ​

JDBC 连接 ​

RAC 管理和监控 ​

RAC 故障转移 ​

RAC 最佳实践 ​

Oracle Data Guard ​

Data Guard 架构 ​

Data Guard 保护模式 ​

配置物理备库 ​

1. 主库配置 ​

2. 备库配置 ​

3. 创建备库 ​

Data Guard Broker ​

角色转换 ​

Switchover（计划内切换） ​

Failover（故障切换） ​

Active Data Guard ​

监控 Data Guard ​

Oracle GoldenGate ​

GoldenGate 架构 ​

GoldenGate 配置 ​

1. 源端配置 ​

2. 目标端配置 ​

GoldenGate 监控 ​

Oracle Sharding ​

Sharding 架构 ​

Sharding 配置 ​

Sharding 查询 ​

高可用最佳实践 ​

选择合适的高可用方案 ​

高可用设计原则 ​

练习：把「Oracle 高可用架构」变成可验证能力 ​

Oracle 高可用架构

高可用概述

Oracle RAC（Real Application Clusters）

RAC 架构

RAC 优势

RAC 关键组件

1. 集群件（Grid Infrastructure）

2. 共享存储（ASM）

3. 服务（Services）

RAC 连接配置

客户端连接字符串

JDBC 连接

RAC 管理和监控

RAC 故障转移

RAC 最佳实践

Oracle Data Guard

Data Guard 架构

Data Guard 保护模式

配置物理备库

1. 主库配置

2. 备库配置

3. 创建备库

Data Guard Broker

角色转换

Switchover（计划内切换）

Failover（故障切换）

Active Data Guard

监控 Data Guard

Oracle GoldenGate

GoldenGate 架构

GoldenGate 配置

1. 源端配置

2. 目标端配置

GoldenGate 监控

Oracle Sharding

Sharding 架构

Sharding 配置

Sharding 查询

高可用最佳实践

选择合适的高可用方案

高可用设计原则

练习：把「Oracle 高可用架构」变成可验证能力