92- Oracle-RMAN 知识准备

远方1609

于 2025-06-27 18:32:40 发布

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文章标签： oracle 数据库 database sql 大数据

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Oracle RMAN（Recovery Manager）是其核心备份与恢复工具，其重要性在于为数据安全与业务连续性提供了官方级保障。作为Oracle原生的物理备份解决方案，RMAN通过高效、自动化的机制确保数据库在遭遇硬件故障、人为误操作或灾难时能够快速恢复，最大限度减少停机时间并满足合规性要求。同时是Oracle每一阶段认证的必考内容。同时RMAN提供接口给于第三方调用，业界能够备份oracle、提供各个级别备份和恢复的第三方工具必然会用到RMAN。

一、RMAN 功能与技术定位

RMAN（Recocovery Manager） 是Oracle数据库内置的物理级备份与恢复工具，通过深度集成数据库内核，提供高效、安全的块级（Block-Level）数据处理能力。与逻辑备份工具（如EXPDP/IMPDP）不同，RMAN直接操作数据库物理文件（数据文件、控制文件、归档日志等），避免了逻辑一致性问题，支持在线热备份（无需停库）。

核心价值：

高效性：增量备份仅备份修改的数据块，压缩空块，显著减少I/O和存储开销。
可靠性：自动校验备份完整性，支持块级恢复（修复损坏块无需全文件恢复）。
自动化：脚本化备份策略、自动管理备份集生命周期。

二、RMAN 架构与核心组件

RMAN采用客户端-服务进程模型，关键模块如下：

目标数据库（Target Database）

需备份的数据库实例，RMAN操作对象。
关键限制：不备份联机重做日志、密码文件、初始化参数文件（pfile）。

RMAN客户端（RMAN Executable）

用户交互接口（命令行或OEM），解析命令并发送至目标数据库服务进程。

服务进程（Server Process）

后台进程，执行实际I/O操作（备份/恢复）。每个通道（Channel）对应一个服务进程。

通道（Channel）

数据传输核心通路，控制I/O设备（磁盘/磁带）资源分配。
配置方式：

 -- 手动分配  
RUN { ALLOCATE CHANNEL ch1 DEVICE TYPE DISK FORMAT '/backup/%U'; }
 -- 自动分配  
CONFIGURE CHANNEL DEVICE TYPE DISK MAXPIECESIZE 2G;

并行度：通过多通道实现并行备份/恢复（需与PARALLELISM参数匹配）。

恢复目录（Recovery Catalog）

可选组件，独立数据库（非目标库），存储备份元数据（备份集位置、SCN范围等）。
优势：
- 长期保留备份历史（控制文件循环覆盖默认保留7天）。
- 集中管理多目标库，存储备份脚本。
创建步骤：

CREATE TABLESPACE cattbs DATAFILE 'cattbs01.dbf' SIZE 100M;  
CREATE USER rman IDENTIFIED BY rman DEFAULT TABLESPACE cattbs;  
GRANT RECOVERY_CATALOG_OWNER TO rman;  
RMAN> CREATE CATALOG;

介质管理层（Media Management Layer, MML）

第三方工具接口（如Veritas NetBackup）,现在比较火的Veeam等，支持备份至磁带设备。

三、备份技术原理

物理备份类型

类型	说明	命令示例
备份集（BackupSet）	默认格式，逻辑集合（含多个备份片），压缩空块节省空间	BACKUP AS BACKUPSET DATABASE;
镜像副本（Image Copy）	文件系统级副本（类cp命令），可直接用于恢复	BACKUP AS COPY DATAFILE 1;
增量备份（Incremental）	仅备份修改块（依赖块修改跟踪文件加速定位）	BACKUP INCREMENTAL LEVEL 1 DATABASE;

增量备份策略

Level 0：基准全备份（所有数据块）。
Level 1：
- 差异（DIFFERENTIAL）：备份上次Level 0/1后变化的块（默认）。
- 累积（CUMULATIVE）：备份上次Level 0后所有变化的块。
增量更新备份（Incremental Updated Backup）：

RUN {  
  RECOVER COPY OF DATABASE WITH TAG 'daily_copy';  -- 应用增量到镜像副本  
  BACKUP INCREMENTAL LEVEL 1 FOR RECOVER OF COPY WITH TAG 'daily_copy' DATABASE;  
}

（通过增量更新镜像副本，减少全备频率）。

备份优化技术

块修改跟踪（Block Change Tracking）：记录修改块位图，增量备份无需全扫描。
双工备份（Duplexing）：同时生成多个备份集副本（最多4个），提升容灾能力。
加密与压缩：AES加密、二进制压缩（COMPRESSED BACKUPSET）。

四、RMAN的技术演进与版本革新

RMAN自诞生以来，随Oracle数据库版本迭代持续升级，其架构优化与功能增强显著提升了备份效率与可靠性。演进阶段：

1. 奠基期：Oracle 8i–9i（1999–2001）

初代架构：
- Oracle 8i首次集成RMAN，支持物理备份集（BackupSet） 和块级增量备份，替代传统OS备份。
- 引入恢复目录（Recovery Catalog），实现元数据集中管理，突破控制文件7天保留限制。
关键革新（9i）：
- 增量备份分级：Level 0（基准全备）与Level 1（差异/累积增量），减少备份量。
- 块介质恢复（BMR）：支持单数据块修复，避免全文件恢复。
- 控制文件自动备份：CONFIGURE CONTROLFILE AUTOBACKUP ON，降低控制文件丢失风险。

2. 企业级强化期：10g–11g（2003–2009）

性能优化：
- 10g引入增量更新备份（Incrementally Updated Backups）：合并增量备份到镜像副本，缩短恢复时间。
- 压缩备份：二进制压缩减少存储占用（COMPRESSED BACKUPSET）。
高可用增强（11g）：
- 活动数据库复制（Active Database Duplication）：网络直接克隆，无需预备份。
- 归档日志优化：DELETE ARCHIVELOG支持按时间/序列批量清理，避免空间溢出。

3. 云与多租户适应期：12c–19c（2013–2019）

多租户支持（12c）：
- 容器数据库（CDB）与可插拔数据库（PDB） 独立备份策略，支持PDB级BACKUP PLUGGABLE DATABASE。
- 多段备份（Multisection Backups）：TB级大文件并行备份（SECTION SIZE）。
自动化提升（18c/19c）：
- 自动归档清理：根据保留策略自动删除过期归档（需配置恢复目录）。
- 备份加密集成：支持TDE（透明数据加密）备份集，增强安全性。

4. 智能化与自动化：21c及以后（2020–至今）

AI驱动优化：
- 自适应压缩算法：动态选择压缩率平衡CPU与存储成本。
- 恢复预测模型：基于历史数据估算恢复时间（RTO）。
云原生集成：
- Oracle Cloud Backup Module：直接备份至OCI对象存储，替代传统磁带。
- Zero-Downtime迁移：RMAN备份直接转换为云数据库实例。

五、核心功能演进对比

特性	9i	11gR2	12c	19c
增量备份	Level 0/1	Level 0/1	多段增量	自适应增量
压缩支持	✗	基础压缩	高级压缩	智能压缩
多租户管理	✗	✗	CDB/PDB	PDB热克隆
归档自动化清理	✗	✗	半自动	全自动
云存储集成	✗	✗	基础支持	深度集成

六、恢复机制关键技术

恢复类型

完全恢复（Complete Recovery）：应用所有归档日志至最新状态。
时间点恢复（PITR）：恢复到指定SCN/时间点（需归档日志连续）。
块介质恢复（BMR）：仅修复损坏数据块（RECOVER BLOCK）。

恢复流程

1、还原（Restore）：将备份文件复制到目标位置（物理替换）。

RESTORE DATABASE;                 -- 全库还原  
RESTORE TABLESPACE users;         -- 表空间还原

2、 恢复（Recover）：应用归档/在线日志同步数据（逻辑一致）。

RECOVER DATABASE;                  -- 全库恢复  
RECOVER TABLESPACE users;          -- 表空间恢复

注：使用RESETLOGS重置日志序列号的条件（不完全恢复/备份控制文件恢复）。

关键场景恢复

控制文件丢失：

STARTUP NOMOUNT;  
RESTORE CONTROLFILE FROM AUTOBACKUP; -- 依赖自动备份  
ALTER DATABASE MOUNT;

无恢复目录时的恢复：依赖目标库控制文件（需开启CONTROLFILE AUTOBACKUP）

七、维护与监控核心操作

备份生命周期管理

保留策略（Retention Policy）：

CONFIGURE RETENTION POLICY TO RECOVERY WINDOW OF 7 DAYS;  -- 恢复窗口策略  
CONFIGURE RETENTION POLICY TO REDUNDANCY 2;               -- 冗余策略

过时（Obsolete）备份清理：

REPORT OBSOLETE;          -- 报告过时备份  
DELETE OBSOLETE;          -- 删除过时备份

REPORT OBSOLETE;          -- 报告过时备份  
--
REPORT OBSOLETE;
using target database control file instead of recovery catalog
RMAN retention policy will be applied to the command
RMAN retention policy is set to redundancy 1
Report of obsolete backups and copies
Type                 Key    Completion Time    Filename/Handle
-------------------- ------ ------------------ --------------------
Backup Set           1      13-JUN-25
  Backup Piece       1      13-JUN-25          /opt/oracle/DB_FRA/FREE/autobackup/2025_06_13/o1_mf_s_1203693020_n4qmpwhg_.bkp
Backup Set           2      14-JUN-25
  Backup Piece       2      14-JUN-25          /opt/oracle/DB_FRA/FREE/autobackup/2025_06_14/o1_mf_s_1203791825_n4tn6ks0_.bkp
DELETE OBSOLETE;          -- 删除过时备份  
--Backup Set           17     25-JUN-25
  Backup Piece       17     25-JUN-25          /opt/oracle/DB_FRA/FREE/autobackup/2025_06_25/o1_mf_s_1204708097_n5pm023z_.bkp
Backup Set           18     25-JUN-25
  Backup Piece       18     25-JUN-25          /opt/oracle/DB_FRA/FREE/autobackup/2025_06_25/o1_mf_s_1204742033_n5qn4kt5_.bkp

Do you really want to delete the above objects (enter YES or NO)? yes

元数据校验与同步

交叉检查（Crosscheck）：验证备份文件物理存在性。

CROSSCHECK BACKUP;        -- 检查所有备份  
--
RMAN> CROSSCHECK BACKUP;
CROSSCHECK BACKUP;
using channel ORA_DISK_1
crosschecked backup piece: found to be 'AVAILABLE'
backup piece handle=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/375897C9631A1373E0636100020A8B39/backupset/2025_06_22/o1_mf_nnndf_TAG20250622T083646_n5gn0z8v_.bkp RECID=10 STAMP=1204447007
crosschecked backup piece: found to be 'AVAILABLE'
backup piece handle=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/backupset/2025_06_22/o1_mf_nnndf_TAG20250622T083646_n5gn1rl1_.bkp RECID=11 STAMP=1204447032
crosschecked backup piece: found to be 'AVAILABLE'
backup piece handle=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/33849D816603293CE063EA865E6444D9/backupset/2025_06_22/o1_mf_nnndf_TAG20250622T083646_n5gn2kyh_.bkp RECID=12 STAMP=1204447057
crosschecked backup piece: found to be 'AVAILABLE'
backup piece handle=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/backupset/2025_06_22/o1_mf_annnn_GLOBAL_BACKUP_n5gn2scb_.bkp RECID=13 STAMP=1204447065
crosschecked backup piece: found to be 'AVAILABLE'
backup piece handle=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/autobackup/2025_06_25/o1_mf_s_1204742934_n5qo0poq_.bkp RECID=19 STAMP=1204742934
Crosschecked 5 objects
--
CROSSCHECK ARCHIVELOG ALL;  
--
RMAN> CROSSCHECK ARCHIVELOG ALL;
CROSSCHECK ARCHIVELOG ALL;
released channel: ORA_DISK_1
allocated channel: ORA_DISK_1
channel ORA_DISK_1: SID=37 device type=DISK
validation succeeded for archived log
archived log file name=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/archivelog/2025_06_22/o1_mf_1_58_n5gn2rty_.arc RECID=54 STAMP=1204447064
validation succeeded for archived log
archived log file name=/opt/oracle/DB_FRA/FREE/archivelog/2025_06_22/o1_mf_1_59_n5h4425w_.arc RECID=55 STAMP=1204463491

删除失效记录（Expired）：

DELETE EXPIRED BACKUP;    -- 删除状态为EXPIRED的记录  
--RMAN> DELETE EXPIRED BACKUP;
DELETE EXPIRED BACKUP;
using channel ORA_DISK_1

监控与报告

备份有效性检查：

VALIDATE BACKUPSET 22;    -- 校验备份集完整性，分片22

报告需求备份文件：

REPORT NEED BACKUP DAYS 3;     -- 报告3天未备份的文件  
--
RMAN> REPORT NEED BACKUP DAYS 3;
REPORT NEED BACKUP DAYS 3;
Report of files whose recovery needs more than 3 days of archived logs
File Days  Name
---- ----- -----------------------------------------------------
1    5     /opt/oracle/oradata/FREE/system01.dbf
3    5     /opt/oracle/oradata/FREE/sysaux01.dbf
7    5     /opt/oracle/oradata/FREE/users01.dbf
11   5     /opt/oracle/oradata/FREE/undotbs01.dbf
12   5     /opt/oracle/oradata/FREE/FREEPDB1/system01.dbf
13   5     /opt/oracle/oradata/FREE/FREEPDB1/sysaux01.dbf
14   5     /opt/oracle/oradata/FREE/FREEPDB1/undotbs01.dbf
15   5     /opt/oracle/oradata/FREE/FREEPDB1/users01.dbf
16   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/hr_data01.dbf
17   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/OE_data01.dbf
18   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/SH_data01.dbf
20   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/CO_data01.dbf
21   5     /opt/oracle/oradata/FREE/FREE/375897C9631A1373E0636100020A8B39/datafile/o1_mf_shrink_t_n4wq0rmz_.dbf
23   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/SECURE_LOB_TS.dbf
24   5     /opt/oracle/product/23ai/dbhomeFree/dbs/assm_ts.dbf

REPORT UNRECOVERABLE;          -- 报告不可恢复文件（NOLOGGING操作导致）
--
REPORT UNRECOVERABLE;
Report of files that need backup due to unrecoverable operations
File Type of Backup Required Name
---- ----------------------- -----------------------------------