原文: 第三篇——第二部分——第一文 SQL Server鏡像簡介

原文出處：http://blog.csdn.net/dba_huangzj/article/details/26951563

　　鏡像是什么？說白了就是個鏡子（沒用過鏡子？沒鏡子你總要小便吧？開個玩笑。。 ），這里鏡子的含義主要有兩個：1、一模一樣，下面會詳細介紹，包括庫名、數(shù)據(jù)文件和日志文件的存放路徑都要一樣。2、看得到，卻“用不了”，鏡像庫在沒有做任何處理時是不可訪問的。下面進入專業(yè)一點的解釋：

　　數(shù)據(jù)庫鏡像（SQL Server Mirroring）從SQL Server 2005? SP2開始引入，雖然從2008開始被列為“將會被棄用”的功能，但是由于其有很多優(yōu)勢，一直被廣泛使用至今。本文將介紹鏡像的基礎，也會介紹和其他SQL Server提供的高可用方案的對比。《SQL Server掃盲》系列將會單獨介紹各種高可用方案，所以這里不會過多介紹，主要是進行對比。

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術語：

本系列將會用到很多鏡像甚至高可用的術語，所以這里先介紹相關概念：

• 主體服務器，Principal：在鏡像環(huán)境中，包含活動庫的源服務器，可以理解為主服務器。
• 鏡像服務器，Mirror：在鏡像環(huán)境中，包含目標數(shù)據(jù)庫的服務器，即鏡像環(huán)境中的目標服務器。
• 見證服務器，Witness：可選的一個服務器，用于監(jiān)控主體服務器和鏡像服務器，最主要的作用是進行自動故障轉(zhuǎn)移（automatic Failover）。
• 伙伴服務器，Partner：相對于鏡像環(huán)境而言，鏡像服務器就是主體服務器的伙伴服務器，而主體服務器也是鏡像服務器的伙伴服務器。
• 端點，Endpoint：綁定到網(wǎng)絡協(xié)議中的對象，允許SQL Server通過端點在網(wǎng)絡間交互。
• 會話，Session：活動于鏡像環(huán)境中，用于維護服務器之間的狀態(tài)信息和關系。簡單來說就是鏡像環(huán)境中各個伙伴服務器之間信息的傳遞者。
• 運行模式，Operating Mode：表示鏡像環(huán)境的安全級別，鏡像的運行模式有三種：帶有自動故障轉(zhuǎn)移的高安全性模式（帶有見證服務器的同步模式），不帶有自動故障轉(zhuǎn)移的高安全性模式（沒有見證服務器的同步模式），高性能模式（沒有見證服務器的異步同步）。
• 角色，Role：在鏡像環(huán)境中的功能，同一時刻，一個特定的服務器只能是三種角色中的其中一種：主體、鏡像或見證。

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運行模式：

　　從大層面來說，SQL Server鏡像只有兩種模式：高安全模式和高性能模式。兩種模式的主要區(qū)別在于在事務提交后的操作。可以從圖1-1中查看運行模式。

　　在高性能模式下，主體服務器不需要等待鏡像服務器響應即可提交事務。

　　在高安全性模式，需要把事務同步到鏡像并得到響應后才最終提交主體服務器的事務。

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注意：不管使用何種模式，主體庫都必須配置為完整恢復模式。

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圖1-1 SQL Server鏡像運行模式

高安全模式，High-Safety Mode：

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　　這種模式是同步模式，可以細分為帶有自動故障轉(zhuǎn)移（即有見證服務器）的高安全模式和不帶自動故障轉(zhuǎn)移（即沒有見證服務器）的高安全性模式。如果沒有配置見證服務器，那么【帶自動故障轉(zhuǎn)移功能的高安全性(同步)】選項將會為灰色，即不可選。

　　兩者最大的區(qū)別在于是否引入見證服務器，前面提到過，見證服務器能作為仲裁，偵測主體服務器的狀態(tài)，一旦見證服務器不能連接主體服務器，將把會話自動切換到鏡像服務器，如果沒有見證服務器，那么需要手動切換。

　　在高安全模式下，事務必須在鏡像庫上提交，才能在主體庫提交，這也意味著整套程序都必須等待鏡像提交事務后才能最終提交，如果在網(wǎng)絡情況不理想，將影響整個運行過程。高安全模式支持標準版和企業(yè)版，并且主體和鏡像服務器必須是相同版本，比如不能一個是標準版，一個是企業(yè)版。

　　如果需要最高級別的鏡像安全性，可以使用見證服務器作為仲裁，見證服務器不是必須的，但是卻是自動Failover（故障轉(zhuǎn)移）功能必須的。見證服務器可以使用Workgroup（工作組版）或者Express版。

　　見證服務器用于檢查鏡像環(huán)境中，主體庫和鏡像庫的聯(lián)接是否正常。見證服務器并不實際執(zhí)行Failover，僅僅是告知鏡像服務器：“主體服務器宕機了”。即使見證服務器也宕機了，僅僅是不能自動Failover而已，不影響鏡像環(huán)境。可以把見證服務器理解為，僅用于回答：主體服務器是否已經(jīng)宕機了？圖1-2 是帶有見證服務器的高安全性模式的示意圖

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圖1-2 帶有見證服務器的高安全性模式

　　當出現(xiàn)性能問題的時候，可以根據(jù)圖1-2的步驟來一步一步偵測。

高性能模式，High-Performance Mode：

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　　這種模式是異步模式，只能手動Failover，所以沒有必要設置見證服務器（實際上是可以設置，但是沒有任何意義。）。這種模式會有數(shù)據(jù)丟失的可能。和高安全性模式相比，這種模式不需要等待鏡像服務器的確認，所以在網(wǎng)絡條件不理想的環(huán)境下，是不錯的選擇。圖1-3是高性能運行模式的示意圖。

圖1-3? 高性能運行模式

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同步、異步處理：

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　　從圖1-1 中可以看到，三種運行模式又可以分為兩類處理，同步和異步。當鏡像運行在同步模式下時，數(shù)據(jù)庫的SAFETY選項為FULL。當鏡像為異步時，數(shù)據(jù)庫SAFETY的選項為OFF。兩種高安全模式均為同步模式，高性能模式使用異步處理。表1-1 列出了兩種模式的主要特點：

表1-1 同步和異步模式的特點：

模式	版本要求	數(shù)據(jù)丟失	SAFETY選項	性能影響	恢復速度	故障轉(zhuǎn)移
同步	標準/企業(yè)	0丟失	FULL	網(wǎng)絡可能影響性能	快	可自動
異步	企業(yè)版	有可能丟失數(shù)據(jù)	OFF	影響較小	根據(jù)需要提交的事務量而定	不可自動

?圖1-4 SQL Server鏡像運行模式選擇

??????????????? SQL Server鏡像的運行模式及其重要，直接影響到配置、預算及故障偵測和性能優(yōu)化。需要在前期做好評估，并且選擇滿足當前SLA要求的模式。

會話：

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　　在配置完數(shù)據(jù)庫鏡像之后，就可以開始鏡像會話。在鏡像環(huán)境的所有服務器交互過程中，都通過會話來維護對方的狀態(tài)信息。開始會話本質(zhì)上就是開始主體數(shù)據(jù)庫和鏡像數(shù)據(jù)庫的同步進程。

暫停和恢復會話：

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　　當服務器出現(xiàn)性能問題時，暫停數(shù)據(jù)庫會話可以臨時停止因為鏡像帶來的壓力，但是要注意，暫停會話會導致日志依舊活動，并且無法截斷，如果時間持續(xù)太久，會引起日志文件的迅速增長，帶來一系列的性能問題。日志相關問題可以查看《SQL Server掃盲》中關于日志備份的文章。地址：http://blog.csdn.net/dba_huangzj/article/details/26844859

SSMS暫停會話：

　　可以通過圖1-5中的方式暫時鏡像會話

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圖1-5 暫停會話

T-SQL暫停、恢復會話：

　　可在主體庫或者鏡像庫上執(zhí)行下面的腳本暫停和恢復會話：

ALTER DATABASE AdventureWorks2008R2 SET PARTNER SUSPEND;--暫停會話ALTER DATABASE AdventureWorks2008R2 SET PARTNER RESUME;--恢復會話

　　當數(shù)據(jù)庫鏡像會話啟動后，主體服務器會發(fā)送事務給鏡像服務器，所有未發(fā)送到鏡像服務器的事務都被收集到發(fā)送隊列（send queue）。在高安全性模式下，僅在鏡像庫處于暫停狀態(tài)時才會建立send queue。如果是高性能模式，不僅鏡像處于暫停，即使服務器處于高使用率、網(wǎng)絡慢、鏡像服務器上有一個大型redo 隊列或者其他原因都會引起send queue。

　　在鏡像庫中，已經(jīng)傳送過來但是未被寫入鏡像庫的事務日志的事務會存放到redo queue中。如果redo操作失敗，鏡像服務器會暫停會話直到問題解決。

　　關于隊列的介紹，將會在本系列的第六篇《監(jiān)控和優(yōu)化SQL Server鏡像》中介紹。http://blog.csdn.net/dba_huangzj/article/details/26846203

　　注意：一個數(shù)據(jù)庫只能有一個鏡像庫，如果需要保持多個副本，可以借助日志傳送加鏡像。

鏡像狀態(tài)：?

SQL Server鏡像狀態(tài)可能包含下面幾種：

• SYNCHRONIZING：正在同步，通常在第一次啟用數(shù)據(jù)庫鏡像時出現(xiàn)，表示鏡像服務器正在追上主體服務器的進度。
• SYNCHRONIZED：已經(jīng)同步完畢，大部分時間都是這種狀態(tài)，一旦有爆發(fā)性的事務傳輸?shù)界R像數(shù)據(jù)庫，狀態(tài)會從SYNCHRONIZED轉(zhuǎn)變成SYNCHRONIZING。在高安全性模式下，這種狀態(tài)通常不會導致數(shù)據(jù)丟失，僅表示鏡像服務器正在同步，但是在高性能模式下，可能有數(shù)據(jù)丟失的風險。
• SUSPENDED：掛起，當主體服務器不發(fā)送事務到鏡像服務器時出現(xiàn)，在Failover發(fā)生后會出現(xiàn)這種狀態(tài)（如果鏡像環(huán)境依舊運行，僅使用Failover則不出現(xiàn)，但是如果鏡像庫斷開連接，則會出現(xiàn)）。手動暫停鏡像會話或者redo 日志發(fā)生錯誤時都會出現(xiàn)。
• PENDING_FAILOVER：僅當主體服務器變成鏡像服務器并且斷開用戶連接時，會在原主體服務器出現(xiàn)這種狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，主體服務器和鏡像服務器都會表現(xiàn)這種狀態(tài)。但是見證服務器會出現(xiàn)：CONNECTED/DISCONNECTED/UNKNOWN的其中一種狀態(tài)。
  • CONNECTED：代表見證服務器能連到其中一個伙伴，另外兩種代表不能連到伙伴服務器，這種情況下，數(shù)據(jù)庫會變成不可用，如果鏡像環(huán)境使用了見證，而鏡像服務器為DISCONNECTED，并且鏡像服務器奔潰，那么數(shù)據(jù)庫（即使在主體服務器上）都會變得無法訪問。所以當見證為disconnected，可以關閉見證，從而禁用仲裁，使用ALTER DATABASE <DB> SET WITNESS OFF實現(xiàn)。
  • DISCONNECTED：當鏡像環(huán)境中的伙伴均無法連接對方時出現(xiàn)。

　　可以使用sys.database_mirroring目錄視圖查看鏡像信息。

切換角色：

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相比其他高可用，鏡像可以輕易切換角色，SQL Server鏡像可以使用下面三種方式切換角色：

手動Failover：

使用T-SQL語句：

Use master go ALTER DATABASE <DB> SET PARTNER FAILOVER--在主體服務器上執(zhí)行

使用SSMS：

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圖1-6使用SSMS實現(xiàn)手動Failover

注意：高性能模式下不支持手動切換

自動Failover：

帶有見證服務器的高安全模式，當主體連接失敗或者停止工作時，會自動切換到鏡像服務器。當原主體服務器重新連機時，這臺原主體服務器會變成鏡像環(huán)境中的鏡像服務器。

可能丟失數(shù)據(jù)的強制切換：

這種切換方式支持沒有見證服務器的高性能和高安全模式，可以使用下面的T-SQL語句實現(xiàn)：

ALTER DATABASE <DB> SET PARTNER FORCE_SERVICE_ALLOW_DATA_LOSS --在鏡像庫執(zhí)行

透明客戶端重定向?：

由SQL Native Client（SNAC）提供，允許鏡像環(huán)境下，應用程序自動重定向到鏡像數(shù)據(jù)庫中。通過在連接字符串加上Failover_Partner關鍵字來實現(xiàn)。應用程序需要添加重新嘗試聯(lián)接的功能。?

SQL Server2008鏡像的改進：

日志流壓縮：

基于最小化網(wǎng)絡帶寬帶來的影響，2008引入了日志流壓縮功能，但是需要注意壓縮和解壓功能天生就會增加CPU的開銷。

自動頁還原：

在過去，頁損壞是很頭痛的事情，并且很難恢復。2008的鏡像功能通過把鏡像庫的對應頁恢復到主體庫的頁上，從而恢復數(shù)據(jù)。但是有些頁鏡像是不能回復的，比如文件頭（page 0），數(shù)據(jù)庫啟動頁（boot page，page 9），SGAM、PFS。但是對于下面的情況，鏡像可以恢復：

• Error 823：OScyclic redundancy check（CRC）failure
• Error 824：logical errors including a bad page checksum or torn write
• Error 829：page has been marked as restore pending

SQL Server鏡像各功能所需版本：

　　一圖抵千言，圖1-7展示了SQL Server鏡像中各個功能所需的版本支持：

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圖1-7 SQL Server鏡像中各個功能所需的版本支持

其他高可用對比

截至SQL Server 2012為止，內(nèi)置的高可用功能有集群（Cluster）、鏡像（Mirroring）、復制（Replication）、日志傳送（Log Shipping）和AlwaysOn（2012出現(xiàn)）。其中AlwaysOn基本上已經(jīng)實現(xiàn)了集群、鏡像的組合功能，所以本文不把鏡像和AlwaysOn比較。僅對其他部分比較。詳細信息可以看官方文檔：

http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms190202(v=sql.105).aspx

下面簡要介紹一下鏡像和其他部分的對比：

集群（Cluster）

優(yōu)點：

• 這部分特指2012之前的Cluster，它基于Windows 的故障轉(zhuǎn)移集群，可以自動檢測SQL Server的健康狀態(tài)，進行自動故障轉(zhuǎn)移切換（自動Failover）。并且它的切換時間幾乎等于SQL Server服務啟動時間，除非有大量事務需要redo，否則一般不會延時很久，和帶有見證服務器的高安全運行模式一起被稱為2012之前的0延時高可用技術。另外兩種都不能實現(xiàn)自動切換及0延時。
• 通過虛擬網(wǎng)絡名稱，客戶端可以透明訪問活動實例，而不用修改程序的連接字符串，這一點比鏡像有進一步的改進，鏡像由于只有一個鏡像庫，所以在第一次Failover成功之后，如果不做處理，鏡像環(huán)境中原主體庫即使重新聯(lián)機。
• 從2008開始可以指定對非活躍節(jié)點進行升級維護。

缺點：

• 使用共享磁盤，如果共享磁盤出問題，整個Cluster都會癱瘓。
• 非活躍節(jié)點一直處于停止狀態(tài)，不能分攤負載，也造成資源浪費。
• 實施成本高，需要最少3臺機且必須在域中。
• 故障轉(zhuǎn)移是整個實例的，和鏡像不同，如果只有某個或者少數(shù)幾個庫出現(xiàn)問題需要Failover，鏡像可以進行單獨轉(zhuǎn)移，但是Cluster不可以，這樣會導致少數(shù)不相關的庫受牽連。

　　Cluster有譯成群集，不過這個無所謂，大家知道這個意思即可。我個人偏向使用英文。

復制（Replication）

　　復制天生就不是一種高可用技術，實際上是用來進行數(shù)據(jù)同步而已。如果單純進行高可用方案，復制不是一個首選方案。

優(yōu)點：

• 實現(xiàn)對象級別的同步，可以細化到列和行。
• 訂閱庫（也就是復制環(huán)境下的目標庫）是可讀的，可以進行讀寫分離方案。
• 支持多個庫訂閱一個庫。延時可以達到秒級。
• 可以使用不同的SQL Server版本。

缺點：

• 不提供自動故障轉(zhuǎn)移。
• 不保證對象0丟失。
• 故障偵測較為困難，錯誤信息往往不能很明顯地表現(xiàn)出問題。
• 對表的定義有一定限制，比如事務復制要求表必須有主鍵。

日志傳送（Log Shipping）

優(yōu)點：

• 目標庫可作為報表使用。并且過程中對主體服務器的壓力很小。
• 支持冗余多個副本，可進行遠程暖備。
• 機制簡單，故障偵測較為容易。

缺點：

• 不支持不同版本的SQL Server。
• 延時是一定有的，不能實現(xiàn)完全同步。
• 不支持自動偵測和轉(zhuǎn)移。
• 還原日志時，目標庫不能對外訪問。
• 同步以庫為單位。

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　　下面借用《SQL Server 2012 實施與管理實戰(zhàn)指南》上的一個表格來總結(jié)一下：

功能	Cluster	日志傳送	鏡像	復制
保護級別	實例	庫	庫	數(shù)據(jù)庫對象
數(shù)據(jù)丟失	/	可能	同步模式下無	可能有
自動故障轉(zhuǎn)移	是	否	高安全模式下是	否
對客戶端是否透明	是	否	是，但需要設置字符串	否
停機時間	基于服務重啟	長	等于恢復時間	長
多備用庫	否	是	否	是
備用副本可讀	/	是	否	是
抵御誤操作	否	是	否	否
抵御磁盤故障	否	是	是	是
是否需要特定硬件	Windows集群	無	要求較好的磁盤和網(wǎng)絡	無
對性能影響	低	中	中	高
版本支持	2000開始	2000開始	2005開始	2000開始

下一篇：第三篇——第二部分——第二文 計劃搭建SQL Server鏡像?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第三篇——第二部分——第一文 SQL Server镜像简介的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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