Nutanix咖啡館 - NDB 資料庫即服務

• 資料庫自動化簡介
• 資料庫即服務DBaaS
• NDB 架構、概念與名詞
• 配置和操作NDB
• NDB流程與配置需求
• NDB 安裝與初始化

資料庫自動化簡介

資料庫即服務DBaaS

資料庫即服務（DBaaS）

資料庫即服務（DBaaS）一詞是指軟體和/或服務，它使使用者能夠設定、操作和擴充套件資料庫，而無需設定物理硬體、安裝軟體或配置效能。 所有管理任務和維護都由服務商提供商負責，包含安裝、升級、備份、監控擴展等等，因此使用者或應用程式所有者只需要使用和訪問資料庫。 控制級別可能有所不同，這取決於使用者的偏好和服務提供商提供的內容。

DBaaS 的主要特點包含

主要優勢

潛在缺點

市面主流 DBaaS 產品比較

下表整理了目前主流 DBaaS 產品的比較：

產品名稱	供應商	資料庫類型	主要特點與優勢	支援雲平台
Amazon RDS/Aurora	AWS	關聯式（MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server、Aurora）	高可用性、自動擴展、原生雲端整合	AWS
Google Cloud SQL/Spanner	Google Cloud	關聯式/分布式	全球分布、強一致性、橫向擴展、支援多種引擎	Google Cloud
Azure SQL Database	Microsoft Azure	關聯式（SQL Server）	與Azure生態系緊密整合、自動調整資源、AI輔助管理	Azure
Oracle Autonomous Database	Oracle Cloud	關聯式/自治型	自動調校、自我修復、支援多種工作負載（OLTP/OLAP/JSON）	Oracle Cloud
IBM Db2 on Cloud	IBM Cloud	關聯式	企業級安全性、AI功能、與OpenShift整合	IBM Cloud
MongoDB Atlas	MongoDB Inc.	NoSQL（文件型）	跨雲部署、彈性擴展、支援多種雲平台、原生Spark連接器	AWS/Azure/GCP
MariaDB SkySQL	MariaDB	關聯式	Kubernetes原生、彈性擴展、跨雲部署	多雲/Kubernetes
OceanBase Cloud	螞蟻集團	NewSQL/HTAP	高性能HTAP、MySQL/Oracle兼容、企業級安全與監控	阿里雲等
Nutanix Database Service (NDB)	Nutanix	多種（關聯式/NoSQL）	HCI整合、快照備份、AI與資安功能、支援多資料庫	私有/多雲
Timescale Cloud	Timescale	時序型（基於Postgres	分離儲存與運算、彈性配置、高可擴展性	AWS

產品比較重點

新興趨勢

優缺點總結

NDB 架構、概念與名詞

NDB概覽

NDB資料庫即服務 (DBaaS) 自動化並簡化了資料庫管理，為資料庫配置和生命週期管理帶來一鍵式簡單和隱形操作。

NDB使資料庫管理員能夠執行資料庫註冊、供應、克隆、修補和恢復等操作。它允許管理員定義具有最終狀態驅動功能的配置標準，包括網絡分段、高可用性 (HA) 資料庫部署等等。

借助 NDB多叢集，您可以使用 Nutanix 集群輕鬆管理本地和雲中多個位置的資料庫。

*NDB(Nutanix Database Service)舊稱Era

Nutanix NDB 通過單擊體驗來簡化當前的常見資料庫管理任務，包括：

• 一鍵部署
• 複製資料管理(CDM)
• 資料庫保護
• 一鍵修補

一鍵部署

基於可從Profile調用以及最佳實踐的新資料庫和資料庫服務器配置

• 資料庫引擎：Oracle、SQL Server、PostgreSQL、MySQL、MariaDB、MongoDB

• 資料庫配置檔案(Profile)

  ：軟體、計算、網路和資料庫引數的可定製資料庫配置檔案。
  • 軟體profile：從已註冊的資料庫虛擬機產生且包含資料與作業系統的映像檔。如果是開源的資料庫會有預設模板，商業的資料庫需自己建立。
  • 運算profile：明確定義資料庫虛擬機vCPUs、核心和記憶體的profile。
  • 網路profile：給資料庫虛擬機網路配置用，不同的資料庫用不同的網路。
  • 資料庫參數profile：客製化資料庫參數用。
  • Windows網域 profile：包含Windows網域資訊，像是FQDN、網域使用者、密碼等等AD資訊。
• 資料庫恢復 SLA：針對連續、每日、每週、每月和季度恢復點目標 (RPO) 的可定製恢復 SLA。

複製資料管理(CDM)

NDB允許您複製資料庫，並使用快照或事務日誌重新整理資料庫克隆。

NDB使用儲存高效的Nutanix快照，從而降低了儲存資料庫多個副本的成本(減少儲存開銷以及複製資料時間開銷)。 NDB允許您將複製（Clone）和刷新（Reflash）複製到一個時間點此操作非常精細。

• 時間機器(Time machine)：從資料庫中收集日誌和快照。 
• 一鍵複製和刷新：零位元組（Zero-byte）資料庫克隆到任何時間點。

使用NDB，您可以執行以下操作：

要使用 CDM，請執行以下操作：

在您註冊資料庫虛擬機器後，NDB會為資料庫建立一個時間機器。 時間機器定期進行資料庫快照和日誌追趕。 時間機器執行您在資料庫註冊期間選擇或建立的SLA中定義的快照和日誌追趕操作。

了解什麼是Time Machine

Time Machine 是 Nutanix NDB 副本數據管理服務的核心構造。 TimeMachine 管理或捕獲數據以交付於其上的恢復點目標 (RPO) 服務級別協議 (SLA)。 使用 Nutanix NDB，您可以在資料庫註冊和入職期間指定 SLA。在為 SLA 配置時，您還可以自定義系統如何實現它。 NDB允許您指定時間機器應該採取的備份或快照的數量、拍攝這些快照的時間以及每週或每月備份的一周中的哪一天。這些選項可幫助您構建 Time Machine 捕獲操作的完整計劃。 Time Machine 帶有預配置的默認計劃，可以讓您快速啟動和運行，因此您不必自定義計劃，除非您的特定業務需要不同的東西。

時間機器第一份快照(應用程式一致性快照)

時間機器第一個日誌抓取鏈

• 最小15分鐘週期
• 為實現高效的日誌收集，數據庫主機上的 NDB代理維護一個小型暫存硬碟，代理會定期將日誌從資料庫掃描到此暫存位置，最後再將內容移動至永久硬碟

時間機器第二天做快照

時間機器跑了八天並做快照後

時間機器Log保留時間在第八天快照後

• 刪除第一個和第二個快照間的日誌，根據我們的範本 RPO SLA(7天)

時間機器在第一個日誌被清空

時間機器跑了兩週

資料庫保護

通過利用存儲在 NDB 中的快照和日誌以及從第三方解決方案的存儲庫訪問備份檔來提高效率的數據保護（備份/恢復）

資料庫恢復恢復允許您將使用NDB註冊的來源資料庫恢復到來源資料庫時間機器支援的快照或時間點。 使用NDB，您可以使用快照ID、時間點恢復（PITR）時間戳記、來恢復資料庫。

資料庫恢復操作將當前資料庫替換為指定快照或時間點的資料。 在啟動恢復操作之前，源資料庫的時間機器會暫停。 成功恢復後，時間機器會自動恢復，繼續恢復的資料庫的新快照和日誌追趕操作。 如果恢復操作失敗，資料庫將保持恢復啟動前的狀態。

一鍵修補

• 作業系統修補：此模式允許您修補作業系統和其他軟體。 這不包括資料庫軟體或與實現資料庫相關的元件，例如，Oracle ASM或資料庫相關的HA驅動程式在作業系統修補期間不會修補。 NDB支援Oracle、PostgreSQL和MongoDB資料庫伺服器虛擬機器的作業系統修補。
• 資料庫軟體修補：此模式允許您使用NDB軟體配置檔案版本修補或升級資料庫軟體和相關元件（例如HA軟體）。 建立軟體配置檔案版本需要不同的形式。 對於SQL伺服器，您可以透過提供ISO來升級資料庫軟體。對於其他資料庫，您可以更新軟體配置檔案。

NDB術語

名詞	解釋
Brownfield 資料庫VMs	來自 Oracle、SQL Server、PostgreSQL、MariaDB、MySQL、ＭongoDB 和 SAP HANA 的資料庫服務器虛擬機，它們託管在 Nutanix 平台上並在 Era 上註冊。
克隆 或 已克隆的資料庫	一個資料庫，其中包含在某個時間點或使用時間機器從快照中捕獲的源資料庫中的數據副本。您可以使用克隆的資料庫，並根據需要進行更改。您還可以根據需要從時間機器中可用的最新數據集中刷新克隆。
叢集資料庫	叢集資料庫由兩個或多個資料庫服務器虛擬機組成。在叢集資料庫中，同一資料庫的多個實例運行在不同的資料庫服務器虛擬機上，可以跨不同的 Nutanix 叢集進行設置。例如，RAC for Oracle、AG forSQL Server、Postgres HA instance for PostgreSQL。
資料庫	資料庫包含您的應用程序數據。源資料庫在 Era 中註冊或配置，克隆的資料庫包含從源資料庫克隆的數據。
資料庫VMs	來自 Oracle、SQL Server、PostgreSQL、MariaDB、MySQL、ＭongoDB 和 SAP HANA的資料庫服務器虛擬機，用於託管您的資料庫。
NDB資料庫代理	在資料庫服務器上運行的 NDB Worker 服務。它負責調度和監控資料庫服務器上與 NDB 相關的操作。
NDB硬碟	附加到源資料庫服務器。在 NDB複製日誌之前臨時存儲源資料庫的事務日誌。
Greenfield資料庫VMs	在 Era 中配置的來自 Oracle、SQL Server、PostgreSQL、MariaDB、MySQL、ＭongoDB 和 SAP HANA 的資料庫服務器虛擬機。
Log Catch-up(抓取)操作	根據指定的時間表將事務日誌從源資料庫複製到 Era。該計劃可以在資料庫註冊或供應期間提供，也可以在以後修改。
Nutanix叢集	承載所有組件（例如源資料庫和資料庫服務器 VM、目標資料庫和資料庫服務器以及 NDB）的底層基礎架構。
Profiles	NDB用於配置資料庫或資料庫服務器 VM 的資料庫軟件、網絡、計算、資料庫和Windows網域參數。
Service Level Agreement (SLA)	允許您指定 NDB保留時間機器拍攝的日誌備份和快照（每日、每月、每週或每季度快照）的數據保留策略。
來源等級	Nutanix 集群與時間機器相關聯，為同一時間機器託管一個或多個源資料庫。
Time Machine時間機器	捕獲和維護源資料庫的快照和事務日誌。對於您在 NDB上配置或註冊的每個源資料庫，NDB都會創建一個時間機器。您可以從時間機器捕獲的快照或事務日誌創建克隆和刷新克隆。
Windows容錯移轉叢集(WSFC)	一組獨立伺服器，共同工作，以提高應用程式和服務的可用性。 Microsoft SQL Server使用WSFC服務來支援Alway On availability groups（AG）和SQL Server故障轉移叢集例項。

NDB 優勢

• 資料庫抽象
• 簡單管理
• 標準化軟體版本
• 客製化恢復SLAs
• 像雲端一樣的操作
• 備份還原複製省時省空間省力
• 透過API調度資料庫

配置和操作NDB

NDB流程與配置需求

NDB流程

1. 安裝NDB：在Nutanix叢集安裝NDB VM
2. 選擇設定檔：使用 NDB 中可用的示範設定文件，更新範例設定檔符合您的要求，或建立一個設定檔。
3. 在 Nutanix 叢集上設定新的來源資料庫伺服器 VM 或使用 NDB 註冊現有的來源資料庫。作為配置或註冊過程的一部分：

   一個。 NDB 將資料庫使用的 VM 註冊為一個資料庫伺服器。

   b. NDB 希望該來源資料庫建立一個時間機器。當您設定或註冊來源資料庫時，時間機器會依照計畫中的拍攝快照並複製交易。

4.  

   使用NDB克隆來源資料庫建立更多資料庫執行個體。

5. 使用NDB的其他功能，例如複製資料管理。

NDB注意與限制

限制

• 目前NDB支援資料庫伺服器VM作業系統和資料庫軟體英文、日文和德文、中文。
• NDB 僅支援中文和日文的資料庫伺服器 VM 上的資料庫名稱、VM 名稱、圖形使用者介面 (GUI) 和命令介面 (CLI)。
• NDB 不支援穿透 Prism Element 或 Prism Central 對 NDB 配置的資料庫伺服器虛擬機進行任何 AOS 等級保護，例如 NearSync、MetroAvailability、Nutanix Disaster Recovery 或 Nutanix DRaaS。

  注意：NDB 可以使用現有的 AOS Prism Element 保護網域來為在 NDB 中註冊的資料庫伺服器虛擬機器提供保護。

• NDB不支援以下之間的正向或反向代理：
  • 資料庫伺服器虛擬機器和NDB。
  • 透過器存取 NDB API 或 NDB 使用者介面的使用者端。
• NDB目前支援SCSI磁盤，不支援SATA磁盤。
• NDB 不支援向資料庫伺服器 VM 新增非 Nutanix 磁盤。
• 如果 SCSI 和非 SCSI 磁盤（CD-ROM 不會影響註冊），NDB 不支援資料庫伺服器 VM 的新註冊。即使儲存是非作業系統、非資料庫或非軟體磁盤，NDB 也不支援註冊。此限制不會影響已存在於 NDB 註冊的具有非 SCSI 磁盤的現有資料庫伺服器伺服器虛擬機器。
• NDB 不支援手動向資料庫伺服器虛擬機器的暫存磁盤新增磁盤。
• NDB 在 ESXi VM 上每個控制器最多支援 15 個磁盤。
• NDB 不支援以下遷移範例：
  • 將 NDB 伺服器和 NDB 代理程式遷移到相同 Nutanix 叢集內的不同儲存容器。
  • 將 NDB 伺服器和 NDB 代理程式遷移到不同的 Nutanix 叢集。
  • 將 NDB 管理的 UVM 遷移到不同的 Nutanix 叢集。
  • NDB 不支援配備 NDB 的資料庫伺服器 VM 新增至保護網域 (PD)。如果資料庫伺服器 VM 已經是保護網域的一部分，則可以向 NDB 註冊該 VM。但是，這並不妨礙資料庫伺服器虛擬機提供災難性故障。
  • NDB控制平面沒有災難性的多重解決方案。
  • NDB 不支援資料庫快照和 VM 快照共存的範例。
  • 當升級操作正在運作時，所有已提交的操作（使用者提交的操作或計畫的操作）可能無法被拾取執行，或在收到執行後失敗。
  • NDB 不支援在 Ubuntu 上配置 HA 資料庫，其中一個節點位於 AHV 上，另一個節點位於 ESX 上。您無法將在 AHV 上為 Ubuntu 上的資料庫拍攝的快照複製到 ESX 叢集。

注意事項

• NDB正在調整每個其軟體供應商資料庫引擎生命週期和作業系統的支援矩陣政策。這意味著NDB將只需供應商支持，就支援特定版本。

  如果您目前正在管理資料庫或資料庫伺服器VM在EOL版本上執行，Nutanix建議在升級NDB到最新版本之前先升級到NDB支援的資料庫引擎或作業系統。

• 執行下列步驟，以更換任何執行 NDB 平面控制虛擬機器（VM）及由 NDB 管理的資料庫伺服器虛擬機器之 Nutanix 叢集的底層硬體：
  • 將新的 Nutanix 節點加入現有的 Nutanix 叢集。
  • 從現有的 Nutanix 集中移除舊的 Nutanix 節點。
  • 更換完成後，Nutanix 叢集本身維持穩定，但仍以新的硬體相容。
• NDB 支援在 Nutanix 叢集中同時混合使用僅計算節點（compute-only）和僅儲存節點（storage-only）。
  
  
• NDB使用者介面可顯示英文、西班牙文、日文及中文內容。若為其他語系，NDB使用者介面將顯示中文內容。
  
  
• 如需變更 NDB 使用者介面的語言設置，請參閱本指南中的「變更語言設定」主題。
  
  
• 在 NDB 能夠開始管理該叢集上的資料庫伺服器虛擬機器之前，必須先在其中一個 Nutanix 叢集上設定並設定 NDB 虛擬機器。
• NDB支援ark站點部署或與網路網路斷線的部署環境。
• NDB 不支援在 Nutanix 外部平台的資料庫上運作。

注意：要複製運行於其他平台的資料庫，您必須先將來源資料庫複製到一台資料庫伺服器虛擬機（VM）上。您可以選擇將資料庫伺服器虛擬機及其資料庫一併複製到 Nutanix，或是將資料庫複製到已經在 Nutanix 平台上運行的資料庫伺服器虛擬機。例如，您可以使用 Oracle Data Guard 來複製 Oracle 資料庫。

• 正確的目錄與檔案權限對於 NDB 的正常運作至關重要。請勿變更以下目錄、子目錄及其所包含的目錄或檔案權限：

• • /opt/era_base
  • /home/<ndb用戶名>
  • Patroni、etcd、Keepalived、HAProxy 的二進位文件
  • /etc/etcd
  • /etc/patrons
  • /etc/haproxy
  • /etc/keepalived
  • /etc/systemd/system/patroni.service
  • /usr/lib/systemd/system/etcd.service
  • /usr/lib/systemd/system/patroni-watchdog.service
  • /var/lib/etcd/數據
  • /var/日誌/etcd
  • /var/log/patrony
  • /home/postgres/era_custom_pg_params.conf
  • /tmp
  • /tmp/perfrom_work.lock
  • /var/tmp
  • /etc/mongod.conf

• 資料庫引擎與NDB軟體相關的目錄，例如：資料庫資料、資料庫日誌、歸檔日誌，以及software_home。
  • POSTGRES_SOFTWARE_HOME 路徑（例如 /usr/pgsql-10.4）
  • ORACLE_HOME 路徑（例如 /u02/app/oracle/product/19.0.0/dbhome_1）
  • GRID_HOME 路徑（例如 /u01/app/19.0.0/grid）
• NDB log 磁盤。
• C:\NTNX\
• SQL Server資料庫相關的目錄
  • 預設軟體路徑: C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13.CDMINSTANCE\MSSQL\Binn\sqlservr.exe
  • 預設資料庫data\log 路徑:  C:\Program Files\Microsoft SQL Server\MSSQL13.CDMINSTANCE\MSSQL\DATA
  • NDB 配置預設資料庫data\log 路徑: C:\NTNX\ERA_DATABASES\<database_name>

注意：您不能移除/opt/era_base目錄和子目錄下的任何檔案

• Nutanix 建議使用原始碼（解壓縮）方式安裝 PostgreSQL 和 MongoDB。不建議使用如 YUM 或 DNF 等 Linux 套件管理工具進行安裝。如果您使用 Linux 套件管理工具安裝資料庫引擎，則不支援透過 NDB 進行修復作業。
• 這包括透過Linux套件管理工具或新軟體設定進行的小幅升級（修復），以及從NDB以外來源進行的修復。
• NDB不支援針對以開箱即用（OOB）軟體設定檔部署的作業系統或資料庫進行修復。
• 您必須為同一個 NDB 執行個體所管理的每台資料庫伺服器虛擬機器指派唯一的 IP 位址。
• 您必須在 RHEL 8.x 和 9.x 軟體設定檔中安裝 ifup/ifdown 套件。
• Nutanix 建議為磁碟區啟用 fstrim 操作。更多資訊請參閱 Nutanix Volumes 文件。
• NDB會頭部RHEL或CentOS 8版本以上版本在跨Hypervisor（AHV與ESXi之間）進行軟體設定檔與軟體快照的複製。
• 若 /var/lib/dh​​cp/leasefilename 目錄中存在 DNS 項目，則佈建操作將會失敗。
• 在佈建使用 ssh-rsa 演算法 SSH 金鑰的 Red Hat Enterprise Linux（RHEL）9.x 資料庫伺服器虛擬機器時，可能會發生失敗。請依照以下步驟解決此問題：
  1. 將金密鑰算法更新為 ed25519。
  2. 提供更新後的ed25519金鑰，以順利完成佈建流程。
• 如果在 AHV 叢集上進行資料庫叢集佈建時出現「沒有主機有足夠的可用資源用於 VM <VM_UUID>」的例外錯誤，則得到skip_ahv_host_affinity_assignment_for_clustered_dbservers 設定旗標設為 true。此旗標會略過 AHV 叢集的主機親和性分配。如果啟用此旗標，則多台資料庫伺服器虛擬機器可被指派到同一台主機上。
• 如果Nutanix叢集有超過500台VM，在ESXi上資料庫部署可能會失敗，將出現下列訊息

  Error in Registering Database

  請參考KB-15476解決此問題
• 請確保firewalld.service檔案中的'Conflicts'行未包含nftables.service。

NDB安裝前需求

若要了解 NDB 在不同資料庫引擎上的先決條件，請參閱 Support & Insights Portal 上《Nutanix 資料庫服務管理指南》的相關章節。

Oracle 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

SQL Server 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

PostgreSQL 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

MongoDB 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

MySQL 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

MariaDB 資料庫伺服器 VM 註冊先決條件

Azure 上 NC2 上的 NDB 先決條件

Linux 資料庫伺服器 VM 軟體套件需求

您還需要注意NDB部署的網路需求。
NDB網路需求

NDB控制平面配置與擴展

為了確保NDB控制平面自動故障轉移的高可用性，Nutanix需要三個Nutanix叢集來在故障域之間分配NDB控制平面虛擬機器。 為了防止站點故障，這些應該在單獨的DC或站點。 不支援在兩個Nutanix叢集上實現NDB控制平面HA，因為它引入了Nutanix叢集執行兩個Repository DB的單點故障。

表1. NDB 服務拓樸選項

Nutanix 叢集配置	高可用性（HA）配置	描述
單叢集，多叢集未啟用	未啟用	單一 Nutanix 叢集無需 HA 即可管理。
已啟用多叢集	未啟用	多個 Nutanix 叢集無需 HA 即可管理。
已啟用多叢集	在單一叢集上啟用 HA	在單一叢集上啟用 HA 來管理多個 Nutanix 叢集。
已啟用多叢集	跨叢集啟用 HA	使用跨三個 Nutanix 叢集啟用的NDB控制平面 HA來管理多個 Nutanix 叢集 。

• Log Backup Storage 使用Volume Group最多單個叢集100個時光機、三個叢集最多200個時光機
• Log Backup Storage 使用Objects最多單個叢集400個時光機(Non-HA)300個時光機(HA、最短每15分鐘一次日誌抓取)、三個叢集最多800個時光機(Non-HA)

其他進階配置請參考

NDB Control Plane Configuration and Scalability

NDB 安裝與初始化

在AHV上安裝NDB