浅谈SQL Server中的事务日志(五)----日志在高可用和灾难恢复中的作用

吸毒的虫子

　　本篇文章是系列文章中的第五篇，是对前一个日志系列的补充篇。如果您对日志的基本概念还没有一个比较系统的了解，可以参看本系列之前的文章：
　　浅谈SQL Server中的事务日志(一)----事务日志的物理和逻辑构架
　　浅谈SQL Server中的事务日志(二)----事务日志在修改数据时的角色
　　浅谈SQL Server中的事务日志(三)----在简单恢复模式下日志的角色
　　浅谈SQL Server中的事务日志(四)----在完整恢复模式下日志的角色
　　
  简介
　　日志的作用是保证持久性和数据一致性，通过日志可以实现数据的Undo与Redo，因此通过日志，SQL Server不仅仅可以实现灾难恢复，还可以通过日志的Redo来实现高可用性。本篇文章主要讲述日志在SQL Server中提供的几种高可用性中的作用以及在灾难恢复中的角色。
　　
  日志损坏
　　日志可能会由于IO子系统的故障而损坏，当出现日志损坏时，如果您对日志的原来略有了解，并能在日志损坏的情况下尽量挽救数据，那么感觉一定是非常好的：-），下面我们来了解几种日志损坏的情况下的恢复情况。
　　
　　1.数据库正常关闭，日志损坏。
　　当数据库正常关闭时，日志损坏就不是那么重要了，因为此时数据库中所有提交的事务对应的脏数据都已经CheckPoint到物理磁盘，因此不存在数据不一致的问题。因此，如果MDF和NDF文件完好，直接指定 FOR ATTACH_REBUILD_LOG参数后附加即可，如图1所示。

　　图1.如果数据库正常关闭，直接附加即可
　　
　　但值得注意的是，使用该方式附加数据库会自动重建日志文件，日志文件大小为0.5MB，也就是2个VLF，自动增长为10%，因此您需要手动再来设置一下日志的大小，避免出现太多VLF的情况。
　　
　　2.数据库非正常关闭，日志损坏
　　在讲述这种情况之前，我们首先来看数据库所能处在的几种状态，一个完整的模型如图2所示。

　　图2.数据库所能处在的状态关系
　　
　　上面的几种状态的具体转换关系超出了本文的讨论范围，但是这里我会强调两种和日志损坏关系很大的状态：RECOVERY_PENDING和SUSPECT状态。
　　假如出现了数据库没有正常关闭，也就是还有数据没有CheckPoint到磁盘，如果数据库要启动就必须经历Recovery过程，如果日志损坏，则无法进行该Recovery过程，就会造成数据不一致的问题。
　　此时，数据库可能处于下面两种状态之一：
  

   

• RECOVERY_PENDING:需要运行crash recovery，但该过程由于资源等待无法开始，比如说日志完全损坏   
  
• SUSPECT：crash recovery已经开始，但无法完成
  

　　
　　因此处理该类情况要基于您所在的业务环境是否允许数据损失，可以选择从备份中恢复数据，或是将数据库状态改为EMERGENCY。EMERGENCY模式意味着数据库跳过crash recovery阶段，此时虽然可以访问数据库，但是会存在数据事务不一致的问题，如果仅仅是某些数据页不一致还好，但如果是对表结构修改的事务存在，那就可能存在数据库架构不一致的问题。如果您没有合适的备份集，那只能通过该方式来恢复数据。将数据库设置为EMERGENCY模式非常简单，如代码清单1所示。
  
   
ALTER DATABASE AdventureWorks2012 SET EMERGENCY
　　代码清单1.将数据库设置为紧急模式
　　
　　与该模式有关的一个选项是REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS，该选项依然会执行crash recovery过程，但会跳过受损的日子，从而尽可能的修复数据一致性问题，该选项会创建一个新的日志文件，最后使得数据库处于ONLINE状态，使用该选项的一个简单例子如代码清单2所示。





ALTER DATABASE AdventureWorks2012 SET SINGLE_USER



DBCC CHECKDB(AdventureWorks2012,REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS)
　　代码清单2.使用REPAIR_ALLOW_DATA_LOSS选项
　　
　　值得注意的是，作为DBA永远是要有“备”无患，上面这些操作是在您准备工作不充分的情况下才要去考虑的。
　　
　　3.数据库处于在线状态，日志损坏
　　在这种情况下，如果SQL Server在运行时需要使用的日志损坏（比如说回滚时），则SQL Server会将数据库下线，并转为SUSPECT模式。
　　同样如果没有备份的话，只能考虑使用EMERGENCY模式。
　　还有一种方式是，将数据库的恢复模式改为简单，然后手动发起一个CheckPoint来截断日志，最后再将数据库改回完整恢复模式。但这种方式会破坏日志链。但可能会将被损坏的日志清除掉。
　　
　　

日志在高可用性中的作用
　　
　　镜像与AlwaysOn
　　这两种高可用性技术都是基于日志来维护一个数据库的副本。通过将日志实时的传送到副本，在副本上来不断的进行REDO操作，就可以保证主体和副本数据库之间的实时同步。
　　对于镜像来说，可以同步或异步将日志传送的1个副本。
　　而对于AlwaysOn可用性组来说，就可以将日志最多同步到2个副本+异步到2个副本（据说SQL Server 2014已经将该特性翻倍，也就是最多可以4个同步副本和最多4个异步副本，但目前还没有发布，所以只是小道消息）。
　　所谓的同步概念就是主副本只有将传送的日志发送到辅助副本之后，由辅助副本返回ACK信息后，才能够在本地提交，因此可能会造成明显的延迟并影响性能。这里还值得注意的是，主副本不是等待事务在辅助副本提交之后才能提交，而是只是需要收到辅助副本返回的收到日志的ACK信息即可。
　　无论对于上面两种高可用特性，无论是哪一种，都需要考虑监控发送队列和REDO队列。发送队列过长意味着当故障转移时，可能丢失大量数据，同时还会阻止日志截断。REDO队列过长意味着当故障转移时，RECOVERY截断将会消耗更多的时间，从而使得故障转移消耗的宕机时间延长。这两种队列的监控都可以使用性能监视器进行，如图3所示。

　　图3.监控队列的计数器
　　
　　事务日志传送
　　相比其他高可用性功能来说，事务日志传送功能比较简单。本质上就是一个不断备份、传送、还原日志的过程。使用事务日志传送对于测试日志是否有效来说非常合适。
　　事务日志传送还有一点值得注意的地方就是，当有批量操作的时候，考虑使用大容量事务日志模式，从而避免大量的日志通过网络传输。
　　事务日志对于维护一个数据库冗余的副本来说是最简单的方式，虽然不能保证数据实时，但对于特定业务场景还是非常有意义的。
　　
　　事务复制
　　与前几种高可用性特性不同的是，事务日志无法直接传送事务日志。因为发布端和订阅端数据库的结构可以完全不一样，订阅端可以仅仅订阅一个或多个表，表中的一部分列，或是一部分数据子集。由于发布端和订阅端的表结构和数据不一致，因此无法直接将发布端的日志传送到订阅端。
　　因此事务复制的原理是Log Reader Agent定期读取发布端的日志，汇总日志对发布内容的更改，从而将这些更改变为逻辑操作，从而使得订阅端可以Replay这些操作来打到数据同步的目的。
　　这里值得注意的是，如果Log Reader Agent还没有扫描最新的修改，事务复制可能造成发布端的日志无法截断。
　　
　　

小结
　　本篇文章作为对前面四篇文章的补充，讲述了日志在灾难恢复和高可用性中的原理和作用。这些原理对于设计一个好的备份计划、高可用性计划来说，是必不可少的。