【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)計和管理，給出了設(shè)計步驟和設(shè)計時考慮的因素。對設(shè)計和應(yīng)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(fù)制環(huán)境的維護和管理也作了陳述。
??? 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(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(fù)制是采用數(shù)據(jù)庫的后臺進程自動實現(xiàn)的。負責復(fù)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(shè)定的時間間隔執(zhí)行它們預(yù)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(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(shè)計時定義的時間間隔從主表進行更新，間隔的設(shè)定可根據(jù)應(yīng)用對信息要求的實時性而定。高級復(fù)制相對基本復(fù)制而言各復(fù)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(fù)制時須全面考慮的問題。
　　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，但有的實際問題，如帶有統(tǒng)計匯總計算功能的復(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，如在部隊的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于上級機關(guān)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(yīng)用的負載、大批數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋邕B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(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(luò)的負擔，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，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)的安全性和加強應(yīng)用的限制。
　　利用數(shù)據(jù)庫復(fù)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(fù)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(fù)制設(shè)計的基本步驟

　　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)制到哪些站點的數(shù)據(jù)庫；
　　（2）在復(fù)制的各站點，建立復(fù)制用戶和復(fù)制的數(shù)據(jù)庫鏈路；
　　（3）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，使用數(shù)據(jù)庫鏈路建立快照；
　　（5）在復(fù)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(quán)限。
3．1．1　復(fù)制環(huán)境
　　在設(shè)計一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時，確定哪些主表將被復(fù)制，檢查每個參加復(fù)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(fù)制到哪些站點的數(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)的實時性要求等進行分組。
　　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)制的主站點和復(fù)制點建立對應(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(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到多個站點的復(fù)制。
3．1．4　建立快照
　　在每個復(fù)制站點，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(fù)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(shè)定怎樣和什么時候更新復(fù)制端的數(shù)據(jù)。可選用完全更新、快速更新、手工更新和自動更新方式。更新時間的設(shè)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(luò)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(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，因為快照是只讀的；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)制又分為多站點復(fù)制和可更新快照復(fù)制。其設(shè)計原理和步驟與基本復(fù)制相似，簡述如下。多站點復(fù)制包括以下步驟：
　　（1）設(shè)計并建立復(fù)制環(huán)境，確定哪些站點作為高級復(fù)制的站點，哪些主表將參與復(fù)制；
　　（2）使用復(fù)制管理器，定義參加復(fù)制的站點，在復(fù)制的各站點，建立包含復(fù)制實體的用戶和復(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)更新的計劃；
　　（3）建立主復(fù)制組，不同的需參與復(fù)制的實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?shù)臋?quán)限。
??? 可更新快照復(fù)制包括以下步驟：
　　（1）設(shè)計并建立復(fù)制環(huán)境，確定哪些站點作為復(fù)制的主站點，哪些主表和實體將參與復(fù)制，確定哪些為可更新快照的設(shè)置站點；
　　（2）在復(fù)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(fù)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(fù)制點建立必要的更新組；
　　（5）建立快照組，快照組可包含表、存儲過程、包、函數(shù)、同義詞、視圖等實體；
　　（6）授予需使用復(fù)制信息的用戶以適當?shù)臋?quán)限。

4　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的設(shè)計

4．1　數(shù)據(jù)庫的分布
　　如何分布和設(shè)計數(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。盡可能減少維護管理的工作量。
　　應(yīng)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(fù)制到本地，這樣既可簡化應(yīng)用程序的設(shè)計，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)用程序需要同時存取本地和遠程的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計時一定要通過事務(wù)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(fù)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(fù)制需考慮的首要問題是數(shù)據(jù)沖突問題。設(shè)計中要盡可能避免數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生。而設(shè)計時不可避免的數(shù)據(jù)沖突要在設(shè)計時確定解決方法，在運行時將其配置于復(fù)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(fù)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(shè)計人員設(shè)計分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫復(fù)制時主要解決的問題，數(shù)據(jù)沖突主要出現(xiàn)在高級復(fù)制環(huán)境。
4．2．1　唯一性約束沖突
　　如果復(fù)制的數(shù)據(jù)將破壞完整性約束（如當不同站點的事務(wù)向參加復(fù)制的表中插入主鍵相同的記錄時）將導(dǎo)致唯一性約束沖突。
　　如果復(fù)制方在插入或修改時出現(xiàn)違反唯一性約束問題，則復(fù)制方檢測到唯一性約束沖突。
　　多站點復(fù)制時網(wǎng)絡(luò)上不同數(shù)據(jù)庫上的用戶同時修改或刪除同一記錄或同時插入主鍵相同的記錄的矛盾，在設(shè)計時要考慮充分，可用以下方法避免：
??? （1）盡量減少需同時更新數(shù)據(jù)的站點數(shù)；
　　（2）建立不同取值范圍的序列生成器生成主鍵，避免主鍵重復(fù)的矛盾。但對于站點很多的情況這種方法不合適。避免主鍵重復(fù)的另一方法是在每一站點采用相同的全范圍的序列生成器，將其與站點的唯一標識結(jié)合作為復(fù)合主鍵；
　　（3）在應(yīng)用中不允許修改主鍵。
4．2．2　刪除沖突
　　如果復(fù)制方在執(zhí)行刪除和更新操作時，主鍵不存在，復(fù)制方將檢測到一個刪除沖突。如果一個事務(wù)試圖刪除已經(jīng)被別的用戶刪除了的或正被別的用戶修改的記錄時將出現(xiàn)刪除沖突。刪除沖突在復(fù)制環(huán)境中必須避免。可采用異步刪除方法，即在應(yīng)用程序中不采用刪除命令，而采用標記需刪除的記錄，然后系統(tǒng)定期地統(tǒng)一執(zhí)行刪除操作以避免刪除沖突。
4．2．3　更新沖突
　　當不同站點的事務(wù)在幾乎同一時間修改同一記錄時將導(dǎo)致更新沖突。
　　在設(shè)計時需盡可能避免更新沖突，但不能徹底杜絕。設(shè)計時不能避免的沖突，在設(shè)計時要全部理出，針對不同情況配置數(shù)據(jù)庫提供的沖突解決方法解決。但數(shù)據(jù)庫內(nèi)建的沖突解決功能不能解決刪除沖突、對主鍵的修改、違反參考一致性等沖突，這些需要通過應(yīng)用的設(shè)計解決。
4．3　參數(shù)的設(shè)置
??? 要使復(fù)制能自動、正常工作，需在參數(shù)文件中適當設(shè)置和調(diào)整以下參數(shù)：

　　它們決定復(fù)制進程啟動的時間間隔和復(fù)制進程的個數(shù)，它們的設(shè)置需與復(fù)制的作業(yè)的多少和間隔進行協(xié)調(diào)。
　　一般第一個參數(shù)為2（必須大于0）即可，如果數(shù)據(jù)庫中配置的作業(yè)非常多、有多個同時更新的作業(yè)，需增大此參數(shù)。其取值范圍為0～9，A～Z。
　　第二個參數(shù)單位為秒，定義喚醒服務(wù)器后臺進程的時間間隔，使用缺省值60。
　　如果二者設(shè)置不協(xié)調(diào)，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫不能及時更新數(shù)據(jù)或后臺進程死鎖。

5　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的管理

　　數(shù)據(jù)庫復(fù)制的設(shè)計主要由研制方完成，而其管理主要是指系統(tǒng)投入使用后的日常管理工作，主要由使用方的數(shù)據(jù)庫管理員來完成。
5．1　參數(shù)的修改
　　在設(shè)計時，設(shè)計者會綜合考慮各種因素以設(shè)置參數(shù)，但隨著用戶業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量的增大，在數(shù)據(jù)庫還未出現(xiàn)問題時，數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)及時地對
JOB　QUEUE　PROCESS，JOB　QUEUE　
INTERVAL參數(shù)進行調(diào)整。如果所設(shè)置的參數(shù)不能滿足應(yīng)用的需要，數(shù)據(jù)的復(fù)制將出現(xiàn)問題。這可查看快照和數(shù)據(jù)庫的日志文件，如果出現(xiàn)錯誤，日志中有記錄，并且生成CORE文件。后臺進程出現(xiàn)的問題數(shù)據(jù)庫自己能解決，但CORE文件需要數(shù)據(jù)庫管理員及時刪除，否則由于它增長迅速，將很快占滿整個硬盤。
5．2　更改復(fù)制更新的間隔
　　復(fù)制作業(yè)執(zhí)行的時間和觸發(fā)的時間間隔也是管理員經(jīng)常需調(diào)整的因素。
　　數(shù)據(jù)庫管理員能根據(jù)需要更改復(fù)制間隔時間，以滿足需求的變化。每個用戶只能更改屬于自己的作業(yè)執(zhí)行間隔。
　　作業(yè)間隔的設(shè)定一定不能小于執(zhí)行一次數(shù)據(jù)更新所需的時間。
5．3　取消復(fù)制作業(yè)
　　由于某種原因不需繼續(xù)執(zhí)行復(fù)制操作時可取消復(fù)制作業(yè)。有兩種選擇：暫時終止和徹底刪除。暫時終止的復(fù)制作業(yè)在將來需要時可恢復(fù)執(zhí)行，而徹底刪除的復(fù)制作業(yè)不可恢復(fù)，只能重建。
??? 用戶只能停止或取消屬于自己的復(fù)制作業(yè)。
5．4　可能出現(xiàn)的問題
　　下列情況下數(shù)據(jù)庫的復(fù)制不能正常進行：缺少后臺進程，網(wǎng)絡(luò)故障，數(shù)據(jù)庫例程失敗，以及復(fù)制程序出現(xiàn)錯誤。
　　若由于某種原因復(fù)制作業(yè)不能正常執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫將以一定的時間間隔重復(fù)執(zhí)行此作業(yè)，在經(jīng)過一定次數(shù)的嘗試后仍不能成功，則該作業(yè)將由數(shù)據(jù)庫自動標記為“終止”。一旦造成終止的問題被解決，被終止的作業(yè)可人為地讓其執(zhí)行復(fù)制（一旦執(zhí)行成功，該作業(yè)的狀態(tài)將自動改變），或?qū)⑵錉顟B(tài)由終止改為自動執(zhí)行，讓數(shù)據(jù)庫自動執(zhí)行復(fù)制。如果造成終止的問題在數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)問題至設(shè)定的嘗試次數(shù)的時間范圍之內(nèi)解決，復(fù)制作業(yè)將正常執(zhí)行而不會終止。
　　如果復(fù)制方在設(shè)定的時間得不到數(shù)據(jù)的更新，這時有可能是后臺進程死鎖，有三種解決方法：人為執(zhí)行復(fù)制作業(yè)，將數(shù)據(jù)復(fù)制上來；如果用戶并不急需看到更新的數(shù)據(jù)，那么可以再等待一段時間，Oracle的系統(tǒng)監(jiān)視進程將自動殺掉死的復(fù)制進程，重新生成新的后臺進程，復(fù)制將自動恢復(fù)；關(guān)閉并重新打開數(shù)據(jù)庫，復(fù)制將自動恢復(fù)。
　　每個用戶只能人工執(zhí)行屬于自己的作業(yè)。
5．5　擴充站點的問題
　　如果為了滿足新的需求，需在已建立好的復(fù)制環(huán)境中建立新的快照，則以下三個條件同時成立，系統(tǒng)將出錯：
??? （1）新的快照須采用快速更新方式更新；
　　（2）新的快照與某個已存在的快照是基于相同的主表；
　　（3）該已存在的快照在創(chuàng)建新的快照時能被快速更新。
　　解決此問題的方法是新建的快照采用完全更新方式，或采用以下方法避免問題出現(xiàn)：在建新的快照之前建立一個基于同一主表的虛擬快照，以避免在快照創(chuàng)建時的數(shù)據(jù)更新，然后以快速更新方式建立所需的快照，最后刪除虛擬快照。

6　結(jié)束語

　　數(shù)據(jù)庫的復(fù)制是個非常靈活的技術(shù)，恰當?shù)貞?yīng)用該技術(shù)將給用戶和設(shè)計者帶來意想不到的好處。但復(fù)制的應(yīng)用經(jīng)常會給數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理帶來很多麻煩，因此，設(shè)計數(shù)據(jù)庫復(fù)制環(huán)境時要盡可能地簡單、實用，以提高系統(tǒng)的可用性。同時，一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理員，必須具有全面的數(shù)據(jù)庫知識以保證系統(tǒng)正常、穩(wěn)定地工作。