26、RMAN故障排除与性能调优指南

RMAN故障排除与性能调优指南

1. RMAN基础命令与恢复目录

在RMAN中， REPORT 命令可用于报告基于配置的保留策略标记为过时的备份，示例如下：

RMAN> report obsolete;

LIST 和 REPORT 命令还有其他各种选项，可参考 备份和恢复参考指南 查看所有选项。

恢复目录是一个可选的存储库，但它的重要性不可忽视。不使用恢复目录时，有些操作无法完成；使用恢复目录后，某些方面的操作会更高效。虽然使用控制文件可能更简单，但为了充分发挥RMAN的优势，创建和使用恢复目录是必要的。

2. RMAN故障排除概述

RMAN虽然是一个成熟的工具，但仍可能需要进行故障排除。可能出现的问题包括命令语法错误，如拼写错误；也可能遇到更复杂的错误，如 ORA - 4031 导致备份作业失败。

Oracle数据库错误代码以 ORA 开头，例如 ORA - 4031 表示内存不足错误，当内存池无法为操作提供所需内存时会报告此错误。要了解更多关于此错误的信息，可查看支持说明 1088239.1。

由于使用RMAN涉及多个基础设施层，如存储、数据库、磁带和软件管理，因此故障排除的范围更广。下面将介绍一些重要的故障排除方面。

3. 使用CHECKSYNTAX验证命令语法

许多DBA更喜欢使用命令行方式使用RMAN，而记住命令的正确语法是一个挑战。 CHECKSYNTAX 选项可以帮助在实际执行命令之前验证其语法。

使用 CHECKSYNTAX 选项时，无需登录目标数据库，可按以下步骤操作：
1. 启动RMAN并带上 CHECKSYNTAX 选项：

$ rman checksyntax

2. 在RMAN会话中输入要测试的命令，例如测试使用 DURATION 子句备份表空间的命令：

RMAN> BACKUP DURATON 2:00 TABLESPACE users;

此命令会报错，因为故意输入了拼写错误：

RMAN-00571: ===================================================
RMAN-00569: ============ ERROR MESSAGE STACK FOLLOWS ==========
RMAN-00571: ===================================================
RMAN-00558: error encountered while parsing input commands
RMAN-01009: syntax error: found "identifier": expecting one of: 
"archivelog, as, auxiliary, backupset, backup, channel, check, 
controlfilecopy, copies, copy, cumulative, current, database, 
datafilecopy, datafile, db_file_name_convert, db_recovery_file_dest, 
device, diskratio, duration, filesperset, force, format, for, from, full, 
incremental, keep, maxsetsize, nochecksum, noexclude, nokeep, not, pool, 
proxy, recovery, reuse, section, skip readonly, skip, spfile, tablespace, 
tag, to, validate, ("
RMAN-01008: the bad identifier was: duraton
RMAN-01007: at line 1 column 8 file: standard input

如果命令语法正确，输出将显示“命令没有语法错误”。

另外，还可以通过输入命令的起始关键字（如 ALLOCATE 或 CONFIGURE ）并连续按三次回车键，让RMAN列出该命令的下一个可用选项。例如：

RMAN> BACKUP
2>
3>

RMAN会列出 BACKUP 命令的可用选项。若要备份所有归档日志，可继续输入 ARCHIVELOG 并按三次回车键：

RMAN> BACKUP ARCHIVELOG
2>
3>

RMAN会列出 BACKUP ARCHIVELOG 命令的下一个可用选项，如 ALL 、 FROM 等，备份所有归档日志的命令是 BACKUP ARCHIVELOG ALL 。

4. 读取RMAN错误堆栈

RMAN的错误输出包含一长串错误代码和相应的消息，排查具体问题时，只需记住从错误堆栈的底部向上读取。最相关的错误消息代码将在底部，它会揭示实际发生的问题。错误堆栈中可能混合了 ORA 和 RMAN 错误代码，前者表示数据库错误，后者表示RMAN错误。

以下是一个失败的RMAN命令的错误堆栈示例：

RMAN-03002: failure of recover command at 06/16/2013 00:56:29
ORA-00283: recovery session canceled due to errors
RMAN-11003: failure during parse/execution of SQL statement: alter 
database recover if needed
 datafile 1
ORA-00283: recovery session canceled due to errors
ORA-01124: cannot recover data file 1 - file is in use or recovery
ORA-01110: data file 1: '/u01/app/oracle/oradata/orcl/system01.dbf'

从底部向上读取可知，报告的错误是 ORA - 01110 ，表示文件1出现错误，上面的消息是相关的支持错误信息。

RMAN错误代码分为不同类别，例如1000 - 1999表示关键字错误，2000 - 2999表示语法错误等。虽然不可能记住所有错误代码和类别，但经常查看会记住大部分。可在Oracle在线文档中查找错误代码的解释。

5. 使用DEBUG子句调试RMAN

RMAN默认不提供跟踪或调试功能，但可以根据需要启用。调试可以收集详细信息，有助于排查问题。

可以在不同层和多个级别启用调试，例如在连接时或在RMAN内执行命令时启用。以下是在连接时启用调试的示例：

$ rman target / trace=/tmp/rmantrc.trc debug 

所有调试信息将记录到 RMANTRC.trc 跟踪文件中。

在RMAN内为特定命令启用调试的示例：

RMAN> run{debug on;
2> BACKUP TABLESPACE users;
3> debug off;}

调试默认级别为9，类型为 ALL 。调试还可以针对不同类型启用，包括：
- IO
- SQL
- PLSQL
- RCVMAN
- RPC

若要为I/O类型启用跟踪级别为10的调试，可执行以下命令：

$ rman target / trace=/tmp/rman.trc debug=io level=10

需要注意的是，调试会影响系统资源的消耗，且捕获的信息量大，包含许多内部函数、包和API。建议在Oracle支持的帮助下使用此选项，并让支持工程师分析跟踪文件。

6. 使用警报日志和操作系统跟踪文件

由于RMAN通过连接数据库工作，有时可能会遇到由数据库本身引发的问题，如 ORA - 600 内部数据库错误。 ORA - 600 是一个通用错误代码，表示Oracle数据库内核存在问题，通常是由某个bug引起的，建议联系Oracle支持解决。可在支持说明153788.1中查找该错误的原因。

这些错误消息将在数据库的警报日志中报告，某些情况下可能会创建单独的跟踪文件。如果在使用RMAN时收到错误，查看自动诊断存储库（ADR）目标（由参数 DIAGNOSTIC_DEST 控制）下的这些文件会有帮助。

对于RMAN，除了磁盘，还可以使用磁带驱动器，其由媒体管理软件配置。当RMAN对磁带驱动器执行操作时，媒体管理库（MML）可能会出现错误，会报告 RMAN ORA - 19511 错误及相关的MML错误信息。例如：

ORA-19511: Error received from media manager layer, error text:
RPC receive operation failed.  A network connection could not be 
established with the host.

此错误表示无法与包含磁带的主机建立网络连接，需要朝着这个方向进行故障排除。MML错误也有相关的类别和错误代码，可参考Oracle文档和支持说明604143.1获取完整列表。

安装完成后，验证MML是否报告问题很重要。如果有问题，可能会收到 ORA - 27211 错误。可使用 SBTTEST 实用程序确认MML软件的安装情况，该实用程序应位于 $ORACLE_HOME/bin 文件夹下，如果没有可向Oracle支持获取，使用详情可参考支持说明942418.1。

RMAN通常不会有需要打补丁或联系Oracle支持的问题，错误通常源于其配置或使用磁带时的媒体管理软件。如果尝试解决错误但仍无法解决，可以向Oracle支持提交工单获取帮助，My Oracle Support（MOS）上有各种与RMAN相关的注意事项，可能会有很大帮助。

7. RMAN性能调优简介

RMAN性能调优与备份和恢复等操作相关。任何因素都可能导致这些操作变慢，需要检测瓶颈并进行优化以提高性能。如今，数据库平均大小达到数TB，且备份工作是24/7运行的，RMAN的性能尤为重要，任何缓慢都可能不被管理层接受。

可能影响RMAN性能的因素包括：
- 存储的I/O瓶颈
- 配置的备份类型
- 备份或恢复作业是否涉及并行性
- 不受直接控制的因素，如网络缓慢或存储设备带宽不足

接下来将介绍DBA可以评估的方面，并尝试优化I/O瓶颈。

8. I/O与RMAN的关系

RMAN的所有工作都与I/O相关，无论是备份作业还是恢复作业。因此，了解RMAN如何处理内部I/O相关任务很重要。RMAN使用通道执行所有备份、恢复和恢复操作，通道作为I/O流与底层设备通信，执行读取（用于备份）或写入（用于恢复备份）操作。每个通道的I/O操作分为三个不同阶段：
| 阶段 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 读取阶段 | 通道读取源数据文件，并将其内容复制到输入缓冲区 |
| 复制阶段 | 对输入缓冲区的内容进行处理（如验证或压缩）后，将其复制到输出缓冲区 |
| 写入阶段 | 将输出缓冲区的内容移动到底层设备（磁带驱动器或磁盘） |

如果使用异步I/O，输入缓冲区和输出缓冲区从程序全局区（PGA）内存分配，用于存储和处理从磁盘文件读取的块，处理操作包括数据压缩、加密等。如果配置了I/O从属进程（用于同步I/O），则从系统全局区（SGA）中的共享池或大池（如果设置）分配。后续将详细讨论异步和同步I/O。

下面是I/O操作阶段的mermaid流程图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A(读取阶段):::process --> B(复制阶段):::process
    B --> C(写入阶段):::process

以上介绍了RMAN故障排除和性能调优的相关内容，包括基础命令、故障排除方法和I/O与RMAN的关系等方面，希望能帮助DBA更好地使用和优化RMAN。

RMAN故障排除与性能调优指南

9. 异步I/O与同步I/O

在前面提到了异步I/O和同步I/O，下面详细介绍它们的区别以及对RMAN的影响。

9.1 异步I/O

异步I/O允许RMAN在发起I/O请求后继续执行其他任务，而不必等待I/O操作完成。当使用异步I/O时，输入缓冲区和输出缓冲区从程序全局区（PGA）内存分配。这种方式可以提高RMAN的并发性能，因为多个I/O操作可以同时进行。例如，在备份多个数据文件时，RMAN可以同时向磁盘发起多个读取请求，而不需要依次等待每个请求完成。

要配置RMAN使用异步I/O，可以在配置通道时指定相关参数。例如：

RMAN> CONFIGURE CHANNEL DEVICE TYPE DISK PARMS 'SBT_LIBRARY=/path/to/library,ASYNC_IO=TRUE';

9.2 同步I/O

同步I/O则要求RMAN在发起I/O请求后必须等待该操作完成才能继续执行后续任务。如果配置了I/O奴隶（用于同步I/O），输入缓冲区和输出缓冲区的分配是从系统全局区（SGA）中的共享池或大池（如果设置）进行的。同步I/O的优点是实现相对简单，但在高并发情况下可能会成为性能瓶颈，因为RMAN需要依次处理每个I/O请求。

配置RMAN使用同步I/O时，通常不需要额外指定特殊参数，默认情况下可能会使用同步I/O。不过，也可以通过配置通道参数来明确指定：

RMAN> CONFIGURE CHANNEL DEVICE TYPE DISK PARMS 'SBT_LIBRARY=/path/to/library,ASYNC_IO=FALSE';

9.3 选择合适的I/O模式

选择异步I/O还是同步I/O取决于具体的环境和需求。如果系统具有较高的I/O并发能力，并且磁盘系统支持异步I/O，那么使用异步I/O通常可以提高RMAN的性能。相反，如果系统的I/O负载较低，或者磁盘系统不支持异步I/O，同步I/O可能是一个更合适的选择。

10. RMAN内存管理

RMAN的性能也与内存管理密切相关。合理分配内存可以确保RMAN在执行备份和恢复操作时能够高效运行。

10.1 程序全局区（PGA）

如前面所述，当使用异步I/O时，输入缓冲区和输出缓冲区从PGA内存分配。PGA的大小会影响RMAN处理数据的能力。如果PGA过小，可能会导致频繁的内存交换，从而降低性能。可以通过调整 PGA_AGGREGATE_TARGET 参数来控制PGA的大小。例如：

ALTER SYSTEM SET PGA_AGGREGATE_TARGET = 2G SCOPE = BOTH;

10.2 系统全局区（SGA）

如果配置了I/O奴隶用于同步I/O，相关的内存分配会从SGA中的共享池或大池进行。可以通过调整 SHARED_POOL_SIZE 和 LARGE_POOL_SIZE 参数来优化SGA的使用。例如：

ALTER SYSTEM SET SHARED_POOL_SIZE = 1G SCOPE = BOTH;
ALTER SYSTEM SET LARGE_POOL_SIZE = 512M SCOPE = BOTH;

10.3 内存监控与调整

定期监控RMAN的内存使用情况是很重要的。可以使用Oracle提供的性能视图，如 V$PGA_TARGET_ADVICE 和 V$SGA_TARGET_ADVICE 来评估当前内存设置是否合理。根据监控结果，适时调整内存参数，以确保RMAN的性能最优。

11. 监控RMAN

为了确保RMAN的正常运行和性能优化，需要对其进行监控。以下是一些常用的监控方法和工具。

11.1 RMAN日志文件

RMAN会生成详细的日志文件，记录每次备份、恢复操作的执行情况。通过查看日志文件，可以了解操作是否成功，以及是否出现了错误。日志文件通常位于 DIAGNOSTIC_DEST 目录下。例如：

$ tail -f /u01/app/oracle/diag/rdbms/orcl/orcl/alert/log.xml

11.2 动态性能视图

Oracle提供了许多动态性能视图，用于监控RMAN的性能和状态。例如：
- V$RMAN_BACKUP_JOB_DETAILS ：显示备份作业的详细信息，包括作业开始时间、结束时间、备份类型等。
- V$RMAN_STATUS ：提供RMAN操作的当前状态，如是否正在运行、是否成功完成等。

可以使用SQL查询这些视图来获取所需的信息。例如：

SELECT * FROM V$RMAN_BACKUP_JOB_DETAILS;

11.3 Enterprise Manager

Oracle Enterprise Manager是一个强大的管理工具，可以用于监控RMAN。通过Enterprise Manager，可以直观地查看RMAN作业的执行情况、性能指标等。可以在Enterprise Manager中创建自定义报表，以便更方便地监控RMAN。

12. 使用跟踪进行RMAN性能调优

除了前面提到的调试功能，还可以使用跟踪来进行RMAN性能调优。跟踪可以记录RMAN在执行过程中的详细信息，帮助分析性能瓶颈。

12.1 启用跟踪

可以在RMAN中使用 TRACE 命令启用跟踪。例如：

RMAN> TRACE ON;

启用跟踪后，RMAN会将详细的执行信息记录到跟踪文件中。

12.2 分析跟踪文件

跟踪文件包含了大量的信息，需要进行分析才能找出性能瓶颈。可以使用Oracle提供的工具，如 tkprof 来格式化跟踪文件，使其更易于阅读。例如：

tkprof /tmp/rman.trc /tmp/rman_formatted.trc

分析格式化后的跟踪文件，可以找出执行时间较长的操作、频繁的I/O操作等，从而有针对性地进行性能优化。

13. 并行性与RMAN

并行性是提高RMAN性能的重要手段之一。通过并行执行备份或恢复作业，可以充分利用系统资源，加快操作速度。

13.1 配置并行通道

可以通过配置多个通道来实现并行性。例如，配置4个并行通道进行备份：

RMAN> CONFIGURE CHANNEL 1 DEVICE TYPE DISK FORMAT '/u01/backup/%U';
RMAN> CONFIGURE CHANNEL 2 DEVICE TYPE DISK FORMAT '/u01/backup/%U';
RMAN> CONFIGURE CHANNEL 3 DEVICE TYPE DISK FORMAT '/u01/backup/%U';
RMAN> CONFIGURE CHANNEL 4 DEVICE TYPE DISK FORMAT '/u01/backup/%U';

然后在执行备份或恢复操作时，RMAN会使用这些通道并行执行。

13.2 并行度的选择

并行度的选择需要根据系统资源和作业的特点来决定。如果系统资源充足，可以适当增加并行度；但如果并行度过高，可能会导致资源竞争，反而降低性能。可以通过测试不同的并行度，找到最优的配置。

以下是并行操作的mermaid流程图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A(备份/恢复作业):::process --> B(通道1):::process
    A --> C(通道2):::process
    A --> D(通道3):::process
    A --> E(通道4):::process
    B --> F(完成):::process
    C --> F
    D --> F
    E --> F

14. 总结

RMAN是一个强大的备份和恢复工具，但在使用过程中可能会遇到各种问题，同时也需要进行性能优化。通过掌握RMAN的基础命令、故障排除方法、I/O处理机制、内存管理、监控和性能调优等方面的知识，DBA可以更好地使用和管理RMAN，确保数据库的备份和恢复工作高效、稳定地进行。在实际应用中，需要根据具体的环境和需求，灵活运用这些方法和技术，不断优化RMAN的性能。

希望本文介绍的内容能够帮助DBA们在RMAN的使用和管理中取得更好的效果，应对各种挑战。