一种数据库服务多点容灾系统

1、一种数据库服务多点容灾系统（1.四川大学计算机学院，成都610065;2.中国石油西南油气田分公司通信公司，成都610051）设计并实现了一种数据库服务多点容灾系统。该系统实时监控主数据库的数据变化，将监控到的数据变化在多个异地备用数据库上进行实时重放，保证备用数据库与主数据库的数据一致性。同时对主数据库进行失效检测，及时发现故障，并以较短的时间（秒级）完成数据库服务的漂移，确保服务连续性，提高数据库服务的容灾抗毁能力。?r、？词：数据镜像；服务容灾；失效检测；服务漂移DatabaseservicemultipointdisastertolerancesystemLUZhengtian1,LI

2、Tao1,ZHAOKui1,HUXiaoqin1,LIUCaiming2（1.SchoolofComputer,SichuanUniversity,Chengdu610065,China;2.CommunicationCompanySouthwestOil&GasfieldCompany,CNPC,Chengdu610051,China）:Thispaperdesignedandimplementedadatabaseservicemultipointdisastertolerancesystem.Thesystemmonitoredthedatachangesoftheprimary

3、databaseinrealtime.Andthedatachanges,whichweremonitored,werereplayedontheseveralremotestandbydatabasesinrealtime,ensuredthedataconsistencyofthestandbydatabasesandtheprimarydatabase.Thesystemdetectedthefailureoftheprimarydatabase.Whentheprimarydatabasefailed,thedatabaseservicewouldbeautomaticallymigr

4、atedtoastandbydatabaseinfewseconds,ensuredtheservicecontinuity,andimprovedthedisastertolerancecapacityofthedatabaseservice.?fe?在“9.11事件”之后，信息系统的容灾抗毁建设受到人们的高度重视，相关容灾抗毁理论及其应用技术的研究已成为当前信息安全领域一个备受瞩目的研究热点1,2。作为信息系统重要组成部分的数据库系统，其服务的中断将带来巨大的损失，即服务中断的时间越长，损失越大。2001年有调查显示：商业数据失效的平均代价是25万美元/h，其中有8%更达到100万美元/h

5、3。目前，服务容灾技术的研究还主要集中在国外，他们提供的产品或技术普遍需要架设专线或者光纤通道，价格异常昂贵，非一般单位所能承受；并且往往需要改变单位现有的网络拓扑结构，较难与单位现有的信息系统无缝集成，产品实施部署较为困难46。而国内近年来也出现了容灾技术的研究7,8，但这些技术大多只能实现数据的容灾，无法实现服务容灾。鉴于此，本文设计并实现了一种数据库服务多点容灾系统，以保证数据库服务在灾后仍能连续、安全、可靠地运行。该系统具有以下特点：a）数据库实时镜像，保证主备数据库的数据一致性；b）多点容灾，可生存性好；c）高效的失效检测，及时发现故障；d）漂移速度快，达到秒级；e）漂移过程对用户透

6、明，消除灾难带来的影响；f）费用低廉，无须专线，可直接架构于慢速非稳定线路上，如Internet;g）无须改变用户现有信息系统的网络拓扑结构，实施部署简单灵活、适应性强。1 系统设计1. 1体系架构图1为系统的体系架构。主数据库同时向多个备用数据库进行数据实时镜像。管理服务器完成各类配置管理接口的汇聚，向管理主机提供管理信息交互接口。管理主机负责与管理员的图形化交互，显示系统信息，接受管理员配置管理命令等。数据库客户机通过轮询管理服务器，获取当前主数据库服务器的信息，对数据库服务进行访问。1. 2模块结构系统的模块结构如图2所示。1) 数据镜像模块该模块驻留于数据库服务器（包括主数据库服务器和

7、若干台备用数据库服务器）。它将主数据库数据实时镜像到多个备用数据库上，使备用数据库与主数据库的数据保持一致，当主数据库发生故障后以便接替其对外提供服务。2) 管理控制中心该模块驻留于管理服务器。负责发布数据镜像命令；监控数据镜像情况；对主数据库进行失效检测，控制服务漂移过程；向服务漂移代理提供漂移信息查询接口；向管理控制台提供管理接口。3) 服务漂移代理其驻留于数据库客户机。在主数据库故障时，将到主数据库的服务访问请求重定向到备用数据库，并维持这个连接，保证服务不中断。4) 管理控制台其驻留于管理主机。完成与管理员的图形化交互，接收管理员的各类控制管理命令，显示系统状态和命令执行情况等。5)

8、具体实现2. 1数据镜像模块数据镜像模块将主数据库数据实时镜像到多个异地备用数据库，将主数据库的数据变化在异地备用数据库上进行实时重放，从而实现主备数据库的数据一致性。因为有多个备用数据库，所以数据库服务的容灾点就有多个，有力地保证了数据库服务的可生存性。为便于描述，只讨论一对一的数据镜像原理，如图3所示，而一对多的镜像原理与此类似。数据监控模块监控主数据库的数据变化，将监控到的数据变化封装成记录写到备用数据库服务器上的重放记录文件中。远程重放模块将重放记录文件中的重放记录解析为重放命令集合，应用于备用数据库实现数据变化的重放，保证主备数据库的数据一致性。2. 2管理控制中心管理控制中心解析管理控制台发过来的数据镜像请求，转换为数据镜像命令，转发给数据镜像模块；定时查询数据镜像模块，获取数据镜像状态；将漂移信息、管理信息按一定格式封装发给服务漂移代理和管理控制台。关于失效检测，目前有两种模型：a)PULL模型，为检测者主动向被检测者发送请求消息，被检测者接收到该消息后，发出响应报文。b)PUSH模型(又叫心跳检测算法)，为被检测者定时向检测者发送存活包。PULL模型对于检测者来说是主动地检