高可用性技术在装备信息系统可靠性工程中的应用

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1、高可用性技术在装备信息系统 可靠性工程中的应用 表彬李霄张立新沈云秋 二炮装备研究院三所北京清河大楼子八y i b i n p u f a a s o h u C O a l 一蔓：本文介绍了基干D e Ip I I i 和O r a c l e 的装备信息系统的功能组成榘构和开发工具的选择集中探讨 了O r a c l el O s 敛据库高可用性实现技术方案在装备信患系统可靠性工程中的应用 关键字：装备信惠系统高可用性备份恢复 1 软件可靠性与可靠性工程 软件可靠性是指软鞘：产品在规定的条件”F 与规定的时间内完成规定的功能的能力，或者 是指在规定的环境下与规定的时间内软件不引起系统失效的

2、概率。软件可靠性是软件质量的 六人特性( 功能性、可靠性、易埘性、效率、可维护性、可移植性) 之一为了便于细化与 评估软件可靠性，又可认为软件可靠性与成熟性、容错性、易恢复性等三个基本的质簧子特 性属性有关易恢复性是指与软件发生失效后。重建其性能水平并恢复直接受影响数据之能 力以及为达此目的所需之时间和努力有关的软件属性所以在装备信息系统开发研制中。要 为数据库制定合适的高可用性实现技术方案以提高软件的易恢复性 软件可靠性= ：I ：程是指为达到软件产晶可靠性要求而采取的一系列软件：1 ：程活动与方法， 主要包括：软件可靠性分析、软件可靠性设计与实现、软件可靠性测馘、测试与评债和软件 可靠性控

3、制与管理。数据库高可用性技术可以保证装备信息系统数据库持续地，安全地和稳 定地工作所以他也是装备信息系统可靠性工程必不可少的组成部分 2 装备信息系统结构与组成 随着装备数字化、信息化进程的加快，软件在整个武器装备系统中的比重与作用越来越 大。装备发展呈软件化趋势，为了实现对装备信息的科学、有效管理，应借助计算机软硬件 手段建立适当的信息系统。装备信息系统一般采用分层结构建设，上一层信息结构向下一层 信思绪构下发数据收集、数据统计、数据分析等指令，下一层信息结构则向上一层信息结构 上报汇总数据、分析结果等。数据粒度从下往上越来越大，基层部队信息站面对的是小粒度 的现场原始数据，高层总部信息中心

4、面对的是人粒度的统计汇总信息。 作为个完糕的装备信息系统，应包括以下基本功能组成部分，见图l - l 3 9 ! ! ! ! 姜_ j l 一! 1 0 I 一一J 兰! 竺竺： 竺竺竺竺L 竺兰竺：! 竺! 竺 ：一一L c = ：一一一 t 一 装备信息蕊蜿、j 一一一： ：T 一一j 臣堕固I i t 毋t Fl! 够鼍矗_ - - = _ j 堕 】堕至三： 陌一l 陌 同f - 习r 嘉 j 矗i J 去Il 毪ll ：；I 譬 图1 1 装备信息系统功能框图 在开发与研制装备信息系统过程中应严格按照软件工程要求与方法进行，并应借助成熟 的数据库信息系统来构建装备信息系统。 3 数据

5、库基本概念 简单的说数据库就是数据的集合或仓库，它按一定的数据结构对数据进行组织、存储和 管理。一个比较完整的数据库定义是：数据库是存储在一起的相关数据集合，这些数据是结 构化的，无有害的或不必要的冗余，能为多种应用提供数据服务；数据的存储独立于它的应 用程序：对数据库实施增加、删除、修改和检索等数据操作均按一种通用的和可控制的方式 进行。用户通过应用程序操作界丽对数据库中的数据进行操作，利用专业的数据库管理系统 来对数据库进行管理，目前最常用的数据库管理系统有O r a c l e 公司的O r a c l e 、S y b a s e 公司的 S y b a s e 、M i c r o

6、s o f t 公司的S Q LS e r v e r 和A c e 豁等。O r a c l e 、S y b a s e 等系统结构完备j 技术先进， 具有强大的数据处理与分析功能，维护起来相对困难，对人员要求比较高，A c e s s 等系统，规 模较小，比较容易使用和维护。 一个好的信息系统应该是一个能在恰当的时间为恰当的人提供和管理恰当的信息系统。 因此在建设装备信息系统时不能单指标地要求技术先进，应考虑到用户的接受与使用便利程 度，视情选择合适的数据库管理系统。2 0 0 4 年，O r a c l e 公司推出了最新的数据库产品嘞c l c l O g ，在原有O r a c l

7、 e 9 i 的基础上，O r a c l e1 0 9 增加了G r i d 控制支挣，并且将O r a c l eE n t e r p r i s e M a n a g e r 完全集成到了W e b 页面中。O r a c l eS e r v e r 发展到今天，经历了由主机系统( H O S T ) 到客户月艮务器体系结构( C Sa r c h i t e c t u r e ) 、由C S 体系结构到N - 层体系结构的发展过程。今 天的O r a c l eS e r v e r 不仅保留了对主机系统、C S 体系结构的支持，还支持了对N 层体系结构 的支持。考虑到装备信息

8、系统使用单位提供的硬件环境、装备信息管理模式、装备信息数据 结构、装备信息数据量和复杂度、使用人员的素质，以及以往的数据库信息系统开发经验， 我们采用的数据库管理系统为O r a c l e1 0 9 ，它的安装和创建数据库都比以前的版本简捷方便， 采用客户，服务器结构( C Sa r c h i t e c t u r e ) ，客户端应用程序采用D e l p h i 7 0 进行开发，可以满足 使用单位对所属装备信息的采集、查询、统计和分析等功能。 4 O r a c l elO g 数据库高可用性实现技术方案 作为一个经常被数据库管理员任意定义的术语，高可用性( H i g hA v

9、a i l a b i l i t y ，H A ) 已经 柏 被探讨了数年，并且应用于各种环境，几乎所有涉及到保持业务每时每刻都能正常运行的情 况都可以用它来描述。然而，高可用性作为一种为人们所普遍认知的技术和实践的总称，在 过去的几年里发生了根本的转变，但可用性的概念渐渐形成：您的系统应当每周7 天、每天 2 4 小时都能处于可用状态。O r a c l e1 0 9 数据存储解决方案，提供了从多角度、不同层次满足用 户要求的技术、方法和平台。 针对系统失败、负载均衡：集群数据库方案 针对节点失败、跨域容灾：多：符点灾备方案 针对数据库崩溃、数据崩溃：数据库连续备份方案 和第三方结合使用：

10、C A 、V e r i t a s 、L e g a t o 、B a k b o n e 综合利用，可以全面解决用户问题 4 1 实时应用集群 薮据库网格”：饷基础是实时集群( R e a l 。A p p l i c a t i o nC l u s t e r ) ，或者简称为R A C 。R A C 从O r a c l e9 i 开始引入，它使得无需修改应用就可以改变规模，从而实现了O r a c l e 并行服务器 ( O r a c l eP a r a l l e lS e r v e r ，O P S ) 的潜在能力。R A C 的主要思想与网格计算的主要思想相同 在需要的

11、时候插入节点已处理多余的工作负载，或者在情况允许的时候删除节点并将它们移 至别处。O r a c l eD a t a b a s el O g 通过简化增加和删除节点的过程和增加R A C 集群中可拥有的节 点数，将上述思想进行深化。除此之外，O r a c l e 还通过在所有支持平台间提供了端对端的集 群解决方案，在某些平台上提供了它自己的集群文件系统，以及使用自动存储管理( A S M ) 的磁盘卷管理解决方案来进一步深化上述思想。 随着O r a c l eD a t a b a s el O g 的推出tO r a c l e 引入了集群就绪服务( C l u s t e r -

12、R e a d yS e r v i c e s ， C R S ) ，它是O r a c l e 提供的集群件发展过程的必然趋势。为了确保C R S 安装尽可能的顺利，一 定要做好必要的准备工作。如果这样的话，实际的安装只需花费几分钟的时间，而准备：【作 才是关键。安装工作分为两大部分：首先是配置共享存储，其次是配置网络组件。正确配置 好后，就可以开始实际安装C R S 。安装C R S 之后还需要安装R D B M S ，在安装的过程中，需 要进行相应的配置。到此，配置好了R A C 集群，并且拥有了一个正在运行的R A C 环境，可 以进行相应的数据库管理。在R A C 环境中进行数据库

13、管理的关键之一就是如何管理重做和回 滚，而管理重做与回滚的关键则在于认识到每个单独实例需要的是他自己的、独立的重做日 志集以及它自己的撤销表空间。一般而言，重做与撤销是在单个实例的基础上进行的处理 因此，如果一个R A C 数据库由三个实例构成，那么每个实例必须有两个重墩且嘉囊个集 合对应一个实例，至少需要6 个联机的重做日志纽，岂耋然，每个实瓣撂可秘黼至多的重做 日志集，但对卜个常规实例两个B 占集是底线， 4 2O r a c _ l e D a m C m a 一 上面我们讨论了一个璃麴实对癍娜集群可以获得一个高一J 用的数据库系统。通过R A C ， 羹魄痒可以具有很人的规模，同时为朋

14、户提供最火的可用性。但是假如R A C 集群所在的房间 被花为一片灰烬，或者是数据中心所在的地方发生了自然灾害，需要多长时间来重新购置集 4 l 群并安装系统和配置集群? 需要多长时间来安装所有的软件和恢复数据库( 这些：l ：作的完成 还必须假设已经将数据备份在安全的地方) ? 虽然R A C 解决不了上面的问题，但这里仍有一 个解决方案。O r a c l e D a t a G u a r d 是自底向上设计的。它提供了处理火难事件的能力。冈此客户 端可以在几分钟之内重新访问数据库。而不是需要几天或儿周。D a t aG u a r d 可以设置为保证 无数据丢失、数据库停J ：服务时间

15、最短或者通过卸掉报表和备份米减轻数据库的负载D a t a G u a r d 通过经远端保存与原数据库事务一致的数据库备份，来提供有效的灾难恢复解决方案， 这些备份或者备用数据库有两种类型：物理类型和逻辑类型D a t aG u a r d 配置中选择哪一种 类型取决于需要满足什么样的业务需求 物理备用数据库通过存储介质的恢复来实现主数据库重做以达到与主数据库保持一致 的目的。逻辑备用数据库将从土数据库中接收的重做日志转化成逻辑的S Q L 语句并在备用 数据库中执行这些S Q L 语句来保证与主数据库的一致性这两种都有各自的优缺点选择 那一种籀J j 数据库来实现是一个很重要而又简单的过程

16、逻辑备川数据库不支持O r a c l e 的所 有数据类型如果主数据库中有逻辑备用数据库不支持的数据类弛同时又无法将其转变成 为逻辑数据库支持的数据类塑，这种情况下物理备j ：I j 数据库将是最好的选择另外，还需 要以只读方式打开备用数据库而应用中又没有逻辑备用数据库不支持的数据类型这时就 应该考虑选择逻辑备用数据库如果在改变发生时不需要访问数据库或者有逻辑备用数据库 不支持的数据类型这时就应该选择物理备用数据库有时候需要考虑同时实现逻辑备用数 据库和物理备用数据库这种方式是两种方法的互补结合，提供了最高级的数据保护和系统 资源利用率 4 3 高可用性环境的备份和恢复 几乎是每一个人都会对数据库备份人们在遇到某种数据库故障时，都会在备份数据库 的脚本上花费一定时间对数据库的备份，一般认为并不是数据库高可用性技术之一因为