Configure for Database Backup & Recovery

1. Configure Database
For Backup & Recovery

2. Overview
• 作为一个DBA, 最重要的职责之一就是保证数据库
不会丢失数据, oracle适当配置的情况下可以确保
这一点. 包含以下内容:
– 确定oracle数据库能承受的失败
– 实例恢复调优(Instance Recovery Tuning)
– 检查点, 重做日志文件以及归档重做日志文件
– 配置数据库归档日志模式
– 配置多个归档日志存储目录以提供可用性
– 理解和配置闪回区(flash recovery area)
– 使用闪回区

3. MTBF & MTTR & Data Loss
• 关于数据库备份与恢复有下面的两个术语:
– MTBF
Max Time Between Failure, 该术语表示数据库故障的发生
频率, 这个值应该尽可能的大. oracle提供了两种方式实
现数据库的100%可用性: RAC和高级流(Streams).
– MTTR
Max Time to Recover, 此术语表示从数据库故障恢复的时
间, 应当尽可能地缩小这个值.
• Data Loss
除了提高MTBF降低MTTR, 数据库管理的另一个目
标是预防数据丢失. Oracle数据库提供给了Data
Guard选项实现数据的零丢失率.

4. Categories of Failures
• 数据库故障可以分为以下类型
– 语句失败(statement failure)
SQL语句在执行时有可能会失败, 可分为以下类型:
• 不合法的数据, 比如违反数据库约束条件;
• 逻辑错误, 比如死锁;
• 与数据库存储相关的错误, 比如表空间无法扩展导致数据不
能被插入;
• 权限错误, 比如没有表的insert权限.
– 用户进程失败(user process failure)
很多原因会导致用户进程失败, 比如用户异常退出/终端
重启/或者程序错误等. 不管因为什么原因导致用户进程
失败, PMON进程会负责服务端进程和内存的清理.

5. Categories of Failures
– 网络错误(network failure)
网络错误有可能发生在数据库监听器, 网络接口, 以
及路由. 理想情况下应当为数据库所在的服务器配置
至少两个网卡并分别创建数据库监听器.
– 用户错误(user errors)
常见的用户错误是某些误操作, 比如执行不带where条件的
update或者delete语句并提交.
Tip: 执行DDL语句会导致当前会话被提交.
– 介质故障(Media Failure)
介质故障是所有数据库故障中最为棘手的, 通常指的是操作
系统磁盘硬件故障或者误删除了数据库文件(比如使用rm命
令). 为了预防介质故障, 需要:
• 对控制文件, 在线重做日志文件, 归档日志文件做多个拷贝;
• 备份控制文件, 数据文件以及归档日志文件

6. Categories of Failures
– 实例故障(instance failure)
实例故障指的是实例的异常关闭, 常被描述为实例崩
溃(crash), 出现的原因可能是断点/重启服务器/或者
一些严重的硬件异常. 另外shutdown abort命令也会
导致实例故障.
当实例故障发生时, 某些已提交的事务可能没有写入
数据文件, 而另外一些未提交事务则可能被写入, 这
导致数据库处在一种不一致的(inconsistent)状态.
实例故障不会导致数据库不可用, 系统会自动进行实
例恢复操作, 重做日志文件是其中的关键.

7. Instance Recovery
• 当数据库存在不一致性(inconsistency)时, 系统将会自动检测到并进
行实例恢复. 实例恢复的本质是通过重做日志文件, 将数据缓冲区恢
复到实例崩溃之前的状态. 实例恢复完全是自动进行的.
• Mechanics
实例恢复分为以下步骤:
– roll forward
这一步读取并执行重做日志, 将实例崩溃时未写入磁盘的内存块在内存中
进行重建. 这些内存块包括数据块(data block)和回滚块(undo block).
Tip: 在此操作之后, 虽然数据库仍然处在不一致的状态, 但此时应当允许
用户登录.
– rollback
此时数据库(文件)中可能包含未提交的事务, 系统在此阶段将执行rollback
操作以回滚这些事务.
Tip: 实例恢复由startup命令在启动数据库时执行, 由SMON进程进行.

8. Instance Recovery
- Tuning
• 虽然实例恢复机制保证了数据库不会因为崩溃而不可用, 但
是实例恢复有可能会花费大量的时间(可以查看系统告警日
志文件), 这取决于在实例恢复时重做日志的读取量, 以及执
行这些重做操作时对数据文件的读写量. 这两者均可以使用
检查点(checkpoint)进行控制.
• 检查点保证了在该检查点发生时数据库处在一致的状态, 实
例恢复只需要读取并执行从最近检查点开始的重做日志. 因
此检查点越新, 那么实例恢复将会越快, 但是这也带来了一个
问题就是需要执行更多的磁盘IO从而导致系统性能的下降.
• FAST_START_MTTR_TARGET
此参数用于设置实例恢复的目标时间(单位: 秒), 默认值为0.
在默认设置下DBWn遵循”尽量执行写操作, 每次尽量少写”的
原则. 如果设置了非0值, 那么系统将根据该值设置DBWn进程
的调用频率. 设置该参数的另一个效果是, 如果操作系统有额
外的空闲资源 (IO/cpu etc.), 那么会尽量利用这些资源更积极
推动检查点操作(checkpoint auto-turing).

9. MTTR Advisor
• oracle提供了系统当前进行实例恢复的相关信
息, 这些信息可以通过Database Control(Advisor
Central)或者通过v$instance_recovery视图进行
查询, 该视图比较重要的列如下:

10. Checkpoint
• 如前所述, 检查点的位置决定了实例恢复时读取重做日志的起始位置. 检查
点操作分为两种类型:
– full
此类型的检查点操作会将所有的脏数据块写入数据库, 11g版本中在两种情况下会
发生此种类型的检查点操作:
• 手动检查点, 执行命令alter system checkpoint;
• shutdown normal|immediate|transactional
– partial
在执行某些动作时会导致部分检查点操作, 这些动作包括:

11. Database Recoverability
- Controlfile
• 控制文件对于oracle数据库至关重要. 可以通过多路复用
(multiplex)或者备份(backup)的方式保护控制文件不被丢失.
Tip: 采用多路复用的方式时, 控制文件最多可以有8份拷贝.
Tip: 在理想情况下控制文件应当至少保存两份拷贝, 并且分
别保存在不同的磁盘上面.
• 使用如下步骤实现控制文件的多路复用:
– 关闭数据库
– 使用操作系统命令将控制文件移动到指定的位置
– 修改control_files实例参数以指向这些位置, 如果是pfile则直接修改文
件, 如果是spfile这将数据库启动至nomount模式执行alter system操
作, 示例：
alter system set control_files="/path1/to/file", "/path2/to/file"
scope=spfile;
– 关闭(如果需要)并重启数据库.

12. Database Recoverability
- Online redo log files
• 丢失当前的重做日志文件组可能会导致数据丢失, 因为实例恢复依赖于这些重
做日志. 可以使用多路复用的方式保护重做日志文件, 使用至少两个日志组, 每
个日志组设置至少两个成员(multiplex), 并将每个成员分别放在不同的磁盘上
面.
• 与控制文件不同的是, 重做日志组的成员丢失或者损坏不会导致数据库崩溃,
提前是日志组中还有其他的成员可用. 通过v$log和v$logfile视图查看重做日志
组的相关信息. 示例:
select group#, sequence#, members, status from v$log;
sequence# 日志组处在log switch的序号
status CURRENT表示当前正在使用的日志组, 如果状态为ACTIVE则表
示该日志组会被用于实例恢复. INACTIVE表示日志组暂时不被 使
用.
• 如果使用DBCA创建的数据库, 那么默认会创建3个重做日志组, 但每个组只有一
个成员, 可以在数据库打开的情况下添加或者删除重做日志组, 修改日志组的
成员. 示例添加一个日志组成员:
alter database add logfile member '/path/to/logfile' to group 1;

13. Database Recoverability
- Archivelog Mode
• oracle的实例恢复机制确保数据库不会因为崩溃而丢失数据, 如需要在介质
故障的情况下仍保持数据的完整性, 则需要将数据库设置为归档模式
(archivelog). 在归档模式下, 每次进行重做日志组的切换时会将重做日志拷
贝至相应的位置, 这样就记录了数据库所有的变更历史.
• Archiver process
在归档模式下归档进程ARCn被启动, 默认情况下会启动四个归档进程分别
为ARC0, ARC1...
• Archive log destination
通过数据库参数log_archive_dest_n指定归档日志的存放目录, 最多可以指
定10个目录. 这里采用了多路复用机制, 每个目录下面存储的归档日志内容
是相同的.
• Archive log file name
通过数据库参数log_archive_format指定归档日志文件的名称, 可以使用如
下占位符
%d 数据库标识符
%t 线程号
%r incarnation number
%s 日志切换序号

14. Database Recoverability
- Archivelog Mode
• 默认情况下归档模式不被打开, 可以在数据库处在mount阶段时设置归档模式(SYSDBA登录), 需要执
行如下动作:
– 设置归档日志目录
alter system set log_archive_dest_1='location=/opt/oracle/archive1/' scope=spfile;
alter system set log_archive_dest_2='location=/opt/oracle/archive2/' scope=spfile;
最多可以设置10个目录, 并保证至少一个在本地磁盘. 每个归档目录可以指定为optional或者
mandatory, 这与另外一个参数log_archive_min_succeed_dest相关, 示例:
log_archive_dest_1='location=/u02/orcl/arch1/ mandatory'
log_archive_dest_2='location=/u03/orcl/arch2/ optional'
log_archive_dest_3='location=/u03/orcl/arch3/ optional'
log_archive_min_succeed_dest=2
– 设置归档日志文件名
alter system set log_archive_format='arch_%d_%t_%r_%s.log' scope=spfile;
– 关闭数据库并将数据库启动至mount节点
shutdown immediate;
startup mount;
– 设置归档模式并打开数据库
alter database archivelog;
alter database open;
• 可以通过v$database, v$instance等性能视图查看归档模式的相关信息, 比如:
select log_mode from v$database;
select archiver from v$instance;
手动切换日志, 并查看归档文件:
alter system switch logfile;
select name from v$archived_log;

15. Flash Recovery Area
- Overview
• 闪回区是所有与数据库还原和恢复相关文件的默认存储位
置, 闪回区可以使文件系统目录也可以是ASM磁盘组. 闪回
区可以简化与数据库还原和恢复操作相关文件的管理, 默认
情况下闪回区被禁用, 如果使用DBCA创建数据库则会自动
启用闪回区.
• Recovery Files
闪回区可以存储以下文件:
– Contolfile multiplexed copies
如果没有指定CONTROL_FILES和DB_CREATE_FILE_DEST参
数, 会自动在闪回区创建控制文件的拷贝.
– Online redo log file multiplexed copies
如果没有指定DB_CREATE_ONLINE_LOG_DEST_N参数, 并且在
创建数据库(create database)时没有指定重做日志组成员, 将
会在闪回区创建重做日志文件.
Tip: 以上两类文件在闪回区会被永久存储, 即不会被自动删除.

16. Flash Recovery Area
- Overview
• Recovery Files
除了闪回日志文件之外, 这些闪回区文件被称为是临时
的, 它们可以被重置到其它的位置或者被RMAN删除. 可
以定义相应的规则如果清除这些文件.
– Archive redo log files
如果设置归档模式时, 没有指定任何的LOG_ARCHIVE_DEST_n
参数, 则会自动设置参数LOG_ARCHIVE_DEST_10执行闪回区.
– RMAN backups
– RMAN copies
– CONTROLFILE auto-backups
– Flashback log files

17. Flash Recovery Area
- Configure
• 使用如下两个参数对闪回区进行配置:
– DB_RECOVERY_FILE_DEST
指定闪回区的位置, 可以使文件系统目录或者ASM磁盘组.
– DB_RECOVERY_FILE_DEST_SIZE
此参数必须先于上一参数进行设置, 用于指定闪回区的
大小.
• 通过以下视图的IS_RECOVERY_DEST_FILE字段判断文件
是否为闪回区文件, 这些视图有:
v$controlfile
v$logfile
v$archived_log
v$backup_piece

18. Flash Recovery Area
- Space Usage
• RMAN用于对闪回区的空间进行管理, 当闪回区空
间被使用完时, 可以根据规则删除相应的文件拷
贝和备份. 另外数据库提供了相应的机制实现对
闪回区的备份.
• 通过视图v$flash_recovery_area_usage查看闪回区
空间的使用情况, 该视图如下:
SQL> desc v$flash_recovery_area_usage
Name Null? Type
----------------------------------------- -------- ----------------------------
FILE_TYPE VARCHAR2(20)
PERCENT_SPACE_USED NUMBER
PERCENT_SPACE_RECLAIMABLE NUMBER
NUMBER_OF_FILES NUMBER
第二, 三列根据当前使用的空间和剩余空间除以参数
DB_RECOVERY_FILE_DEST_SIZE得到.

19. Flash Recovery Area
- Database Control
• Database Control提供了相关的链接用于对闪回
区进行查询和设置, 通过路径: Home >
Availability > Recovery Settings导航到相应的页
面如下:

20. END