【金仓数据库征文】金仓数据库双机热备部署

一、方案概述

金仓数据库双机热备部署方案是基于KingbaseES数据库的高可用性解决方案，旨在通过主备节点实时数据同步与自动故障转移机制，确保业务系统7×24小时不间断运行。本方案采用"一主一备"架构设计，通过流复制技术实现数据实时同步，结合VIP漂移机制实现应用无感知切换，满足金融、政务、民航等关键行业对数据库高可用性的严苛要求。

核心价值体现：

• RPO=0：通过同步复制技术确保故障切换时零数据丢失
• RTO<30秒：自动检测与切换机制实现服务快速恢复
• 应用透明：VIP机制使应用无需修改连接配置
• 国产化合规：通过EAL4+安全认证，满足信创要求

典型应用场景包括银行核心系统、机场货运管理系统、电力调度系统等对连续性要求极高的业务环境。在某金融系统实施案例中，该方案成功实现了同城双中心部署，通过1主2备读写分离集群架构，保障了关键业务在主机房故障时的无缝切换。

二、部署环境准备

2.1 硬件配置要求

双机热备环境需要两台相同规格的服务器作为主备节点，建议配置如下：

表1：硬件配置标准（根据某金融项目实际配置整理）

特殊注意事项：

• 需配置独立心跳网络（建议使用交叉线直连）
• 存储应使用高性能磁盘阵列避免IO瓶颈
• 网卡需支持MAC地址漂移以实现VIP切换

2.2 软件环境配置

操作系统要求：

• 麒麟V10/UOS20等国产系统（需SP3以上版本）
• 关闭防火墙或放行54321（默认）、54322（流复制）端口
• 时区统一设置为Asia/Shanghai，时间同步误差<50ms

# 时区设置示例
timedatectl set-timezone "Asia/Shanghai"
# 时间同步（需配置NTP）
ntpdate ntp.kingbase.com.cn
依赖包安装：

# 基础依赖
yum install -y lsof net-tools unzip
# 图形化支持（可选）
yum groupinstall "X Window System"
yum install -y xorg-x11-xauth wqy-zenhei-fonts
系统参数优化：

• 修改/etc/sysctl.conf调整内核参数
• 设置/etc/security/limits.conf解除资源限制
• 禁用Transparent Huge Pages(THP)避免性能抖动

2.3 介质准备

1. 软件下载：

   • 金仓官网获取V8R6集群版安装包（如KingbaseES_V009R001C001B0025_Lin64_install.iso）
   • 下载对应版本的授权文件（license_企业版_90天.zip）

2. 目录规划：

   mkdir -p /KingbaseES/V8
   mkdir -p /data /backup /archive
   chown -R kingbase:kingbase /KingbaseES /data /backup /archive
   chmod -R 775 /KingbaseES
   chmod -R 700 /data

三、详细部署步骤

3.1 数据库软件安装

主节点安装流程：

1. 挂载安装镜像：

   mount -o loop KingbaseES_V009R001C001B0025_Lin64_install.iso /mnt

2. 图形化安装（推荐）：

   su - kingbase
   export DISPLAY=本地IP:0.0
   cd /mnt
   ./setup.sh

3. 命令行安装（无图形环境）：

   sh setup.sh -i console

4. 执行安装后脚本：

   /KingbaseES/V8/install/script/root.sh

注意：备节点采用相同步骤安装，但无需初始化数据库

3.2 集群组件部署

1. 获取集群部署包：

   cd /home/kingbase/es/v8/kesrealpro/v008r006c007b0024/clienttools/guitools/deploytools/zip
   cp cluster_install.sh install.conf trust_cluster.sh db.zip /home/kingbase/software/

2. 配置install.conf：

   all_ip=(kes1 kes2)  # 主备IP
   virtual_ip="192.168.129.202/24"  # VIP地址
   net_device=(ens33 ens33)  # 网卡名称
   trusted_servers="192.168.129.1"  # 网关IP防脑裂

3. 建立SSH互信：

   ./trust_cluster.sh  # 需输入root密码

4. 执行集群安装：

   ./cluster_install.sh  # 自动完成以下操作：
   # - 解压db.zip到各节点
   # - 配置VIP资源
   # - 初始化repmgr元数据库
   # - 启动集群监控服务

3.3 流复制配置

主节点参数调整：

1. 修改/data/kingbase.conf：

   wal_level = replica
   max_wal_senders = 10
   max_replication_slots = 10
   synchronous_commit = on
   synchronous_standby_names = '1(备节点主机名)'

2. 配置/data/sys_hba.conf：

   echo "host replication system 备节点IP/32 scram-sha-256" >> /data/sys_hba.conf

3. 创建复制槽：

   SELECT * FROM sys_create_physical_replication_slot('slot_standby1');

备节点数据同步：

# 清空数据目录
rm -rf /data/*

# 执行基础备份
sys_basebackup -h 主节点IP -p 54321 -U system -Fp -X stream -v -P -D /data \
--slot=slot_standby1

3.4 集群服务启动

1. 初始化集群：

   /home/kingbase/cluster/install/kingbase/bin/repmgr primary register
   /home/kingbase/cluster/install/kingbase/bin/repmgr standby register -h 主节点IP

2. 启动监控服务：

   /home/kingbase/cluster/install/kingbase/bin/sys_monitor.sh start

3. 验证集群状态：

   repmgr cluster show  # 应显示1主1备且状态为running
   ksql -h VIP -U system -d test -c "SELECT * FROM sys_stat_replication;"

四、高可用测试与验证

4.1 自动切换测试

模拟主节点故障：

# 在主节点执行
systemctl stop kingbase  # 或直接断电

预期结果：

1. 30秒内VIP漂移至备节点（可通过ARP -a验证）
2. 备节点提升为新主节点，日志中出现：

   LOG:  standby promotion completed
   LOG:  database system is ready to accept connections

3. 原主节点恢复后自动降级为备节点并开始同步

4.2 数据一致性验证

1. 主节点插入测试数据：

   CREATE TABLE switch_test(id int PRIMARY KEY, ts timestamp);
   INSERT INTO switch_test VALUES(1, now());

2. 切换后查询验证：

   -- 在新主节点执行
   SELECT * FROM switch_test;  -- 应返回完整数据

3. 使用kwalitee工具校验：

   /KingbaseES/V8/Server/bin/kwalitee -h 原主IP -U system -d test -t switch_test

4.3 性能基准测试

使用sysbench压测：

sysbench oltp_read_write --db-driver=kingbase \
--kingbase-host=VIP --kingbase-user=system \
--kingbase-password=123456 --kingbase-db=test \
--tables=10 --table-size=100000 --threads=32 --time=300 run

关键指标：

• 事务平均响应时间<50ms
• 99%事务完成时间<100ms
• 切换前后TPS波动<5%

五、运维管理指南

5.1 日常监控命令

表2：常用监控命令集

5.2 常见故障处理

场景1：脑裂（双主）

# 确定有效主节点（比较时间线）
ksql -h 节点1 -c "SELECT timeline_id FROM sys_control_checkpoint();"
ksql -h 节点2 -c "SELECT timeline_id FROM sys_control_checkpoint();"

# 将无效节点降级
/home/kingbase/cluster/install/kingbase/bin/repmgr node rejoin \
-h 有效主IP -U esrep -d esrep -p 54321 --force-rewind

场景2：备节点不同步

# 检查复制槽状态
SELECT slot_name, active FROM sys_replication_slots;

# 重新初始化备节点
sys_basebackup -h 主IP -U system -D /data -X stream --slot=slot_standby1

5.3 备份策略建议

1. 物理备份：

   # 每日全备
   sys_rman backup -B /backup -b full -U system -d test

2. 逻辑备份：

   sys_dump -h VIP -U system -Fc -f /backup/db_$(date +%Y%m%d).dump test

3. 归档配置：

   # kingbase.conf
   archive_mode = on  
   archive_command = 'test ! -f /archive/%f && cp %p /archive/%f'

六、方案扩展与优化

6.1 同城双中心部署

基于金仓KFS同步工具构建同城灾备中心：

1. 生产中心：1主2备读写分离集群
2. 同城中心：3个备节点（1同步+2异步）
3. 仲裁节点：独立部署于第三方机房

6.2 读写分离优化

通过RWC集群实现读负载均衡：

// JDBC连接字符串示例
jdbc:kingbase8://VIP:54321/test?USEDISPATCH=true
&SLAVE_ADD=192.168.129.201,192.168.129.202
&SLAVE_PORT=54321,54321
注：读请求自动分发至备节点，写操作定向到主节点

6.3 监控集成

部署KMonitor监控系统：

• 实时采集数据库性能指标
• 可视化展示主备同步状态
• 自定义阈值告警（邮件/短信）