什么是 SQL Server 镜像？
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SQL Server 数据库镜像是一种高可用性解决方案，它通过在两个或三个 SQL Server 实例之间自动复制数据库事务来提供数据库的冗余和快速故障转移。
其核心思想是：当一台服务器（主体服务器）发生故障时，另一台服务器（镜像服务器）可以立即接管其角色，从而最小化数据库的停机时间,保证业务连续性。
核心组件与工作模式
数据库镜像主要涉及三个核心组件，根据配置不同,可以组成两种主要的工作模式。
核心组件
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主体数据库
（图片来源网络，侵删）- 角色：当前为客户端提供读写服务的数据库。
- 状态：所有事务都在主体数据库上提交。
- 操作：所有对数据库的修改操作都由主体数据库处理。
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镜像数据库
- 角色：主体数据库的实时、事务级别的副本。
- 状态：始终处于“恢复中”(Restoring) 状态,因为它不断地从主体接收事务日志记录并进行还原。
- 操作：它只读，不处理客户端请求,其唯一任务是保持与主体数据库的同步。
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见证服务器
- 角色：一个独立的 SQL Server 实例（可以是 Express 版本），它不承载任何数据库副本，只负责“见证”主体和镜像之间的通信。
- 作用：在自动故障转移中，见证服务器是防止“脑裂”的关键，它投票决定主体服务器是否真的发生故障，只有当主体与镜像都联系不上见证服务器时,镜像服务器才会被允许提升为新的主体。
工作模式
根据是否使用见证服务器,镜像可以分为两种模式：
| 特性 | 高安全模式 | 高可用性模式 |
|---|---|---|
| 组件 | 主体 + 镜像 + 见证服务器 | 主体 + 镜像 |
| 数据同步 | 同步 | 异步 |
| 提交方式 | 同步提交 | 异步提交 |
| 性能 | 性能较低，因为每次事务提交都需要等待镜像确认。 | 性能较高，因为事务提交后无需等待镜像。 |
| 故障转移 | 自动故障转移 | 需要手动故障转移 |
| 数据丢失风险 | 零数据丢失（在正常故障转移时） | 可能有数据丢失（主体上已提交但未传到镜像的事务会丢失） |
| 适用场景 | 对数据一致性要求极高，能容忍轻微性能损耗的场景。 | 对性能要求高，且能容忍少量数据丢失的场景。 |
工作原理与数据流
无论哪种模式，数据流的方向都是单向的：主体 → 镜像。
- 客户端连接：客户端应用程序通过一个数据库镜像端点连接到主体数据库。
- 事务处理：客户端在主体数据库上执行一个事务（如
UPDATE语句）。 - 日志记录：主体服务器将事务日志记录写入其事务日志。
- 日志传输：
- 主体服务器将事务日志记录发送给镜像服务器。
- 镜像服务器接收这些日志记录，并将其写入其自身的事务日志。
- 数据应用：
- 同步提交：镜像服务器将日志记录应用到其数据文件（即还原数据库）后，会向主体服务器发送一个“确认”信号，只有收到这个确认后，主体服务器才会向客户端返回“事务成功”的响应。
- 异步提交：主体服务器在发送日志记录后，无需等待镜像的确认，立即向客户端返回“事务成功”的响应,镜像服务器会在后台应用这些日志。
- 状态监控：
- 镜像服务器持续监控主体服务器的状态。
- 见证服务器持续监控主体和镜像服务器的状态。
配置步骤概要
配置数据库镜像是一个多步骤的过程,涉及两个或三台服务器。
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准备工作：
- 服务器：至少两台（主体和镜像），三台（包含见证）。
- 操作系统和 SQL Server 版本：尽量保持一致或兼容。
- 数据库：主体数据库必须处于 FULL 或 BULK_LOGGED 恢复模式。
- 网络：服务器之间必须能够相互通信,建议使用专用网络以提高性能和安全性。
- 服务账户：运行 SQL Server 服务的账户在所有服务器上必须相同,或者彼此具有权限。
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创建数据库镜像端点：
- 在主体、镜像和见证（如果使用）服务器上,都需要创建一个端点。
- 这个端点是服务器之间通信的通道，使用 TCP 协议，默认端口为 5022。
- 端点需要授予对其他服务器端点的连接权限。
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准备镜像数据库：
- 在主体服务器上，对要进行镜像的数据库进行完整备份。
- 将此备份文件和事务日志备份（如果有的话）复制到镜像服务器上。
- 在镜像服务器上，使用
WITH NORECOVERY选项还原这些备份，这确保了镜像数据库处于“恢复中”状态,可以接收日志。
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建立镜像会话：
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这是最关键的一步，在任意一台服务器上（通常在主体服务器上）使用 T-SQL 命令来启动会话。
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高安全模式（带自动故障转移）：
-- 在主体服务器上执行 ALTER DATABASE YourDatabaseName SET PARTNER = 'TCP://MirrorServerName:5022'; GO -- 在镜像服务器上执行 ALTER DATABASE YourDatabaseName SET PARTNER = 'TCP://PrincipalServerName:5022'; GO -- 在见证服务器上执行 ALTER DATABASE YourDatabaseName SET WITNESS = 'TCP://WitnessServerName:5022'; GO
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高性能模式（手动故障转移）：
-- 在主体服务器上执行 ALTER DATABASE YourDatabaseName SET PARTNER = 'TCP://MirrorServerName:5022'; GO -- 在镜像服务器上执行 ALTER DATABASE YourDatabaseName SET PARTNER = 'TCP://PrincipalServerName:5022'; GO
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配置客户端连接：
- 默认情况下，当故障转移发生时,客户端连接会中断。
- 为了实现自动重连，需要在客户端的连接字符串中添加
Failover Partner参数，指定见证服务器的地址（或镜像服务器的地址）。 - 当客户端连接失败时，它会自动尝试连接到
Failover Partner指定的服务器。
故障转移
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自动故障转移：
- 触发条件：主体服务器与网络发生故障，且无法与镜像和见证服务器通信。
- 过程：镜像服务器在确认与主体和见证都失去联系后，会自动将自己提升为新的主体，见证服务器的存在确保了只有在主体完全“孤立”时才会发生，避免了“脑裂”。
- 客户端：配置了
Failover Partner的客户端会自动重连到新的主体服务器,整个过程对用户透明。
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手动故障转移：
- 触发条件：计划内的维护（如升级主体服务器）或在高性能模式下发生的故障。
- 过程：需要数据库管理员手动执行，需要先让主体数据库同步到镜像,然后强制切换角色。
- 命令：
-- 1. 在原主体服务器上，执行强制服务（将主体降级为镜像） ALTER DATABASE YourDatabaseName SET PARTNER FAILOVER;
执行后，原主体成为新的镜像，原镜像成为新的主体,之后需要手动重新配置所有服务器的角色。
优点与缺点
优点
- 高可用性：提供快速、自动的故障转移能力,最大限度地减少停机时间。
- 数据安全性高：通过同步提交模式,可以实现零数据丢失。
- 故障转移透明：客户端可以配置为自动重连,无需应用程序修改。
- 配置相对简单：与 Always On 可用性组等解决方案相比,配置步骤更直接。
缺点
- 数据库级别：镜像只能针对单个数据库进行配置，无法像 Always On AG 那样对多个数据库进行统一管理。
- 性能开销：同步提交模式会显著增加事务提交的延迟,影响性能。
- 资源消耗：镜像服务器需要与主体服务器配置相当或更高的硬件资源,因为需要实时处理日志和应用数据。
- Windows 故障转移集群 依赖：在高安全模式下，强烈建议将镜像配置在 Windows 故障转移集群 上，以防止镜像服务器本身发生硬件故障,这增加了部署的复杂性。
- 已弃用：非常重要！ 微软已将数据库镜像标记为“弃用” (Deprecated)，这意味着在未来的 SQL Server 版本中,它可能会被移除。
替代方案：Always On 可用性组
由于数据库镜像已被弃用，微软推荐使用 Always On 可用性组 作为其现代的、功能更强大的高可用性和灾难恢复解决方案。
Always On AG 的优势：
- 多数据库支持：一个可用性组可以包含多达 8 个用户数据库。
- 读写次要副本：次要副本可以被配置为可读，用于报表等负载,分担主体压力。
- 更灵活的故障转移：支持自动、手动和强制手动多种故障转移模式。
- 更优的架构：基于 Windows Server 故障转移集群,提供更健壮的故障检测和恢复机制。
- 连续复制：支持异步提交的次要副本，用于灾难恢复,可以容忍更大的数据延迟。
| 特性 | SQL Server 数据库镜像 | SQL Server Always On 可用性组 |
|---|---|---|
| 状态 | 已弃用 | 当前推荐 |
| 支持对象 | 单个数据库 | 多个数据库（可用性组） |
| 次要副本用途 | 仅用于故障转移 | 可读、用于备份、用于灾难恢复 |
| 故障转移 | 自动（高安全模式）或手动 | 自动、手动、强制手动 |
| 灵活性 | 低 | 高 |
| 未来 | 不建议在新项目中使用 | 新项目的首选高可用方案 |
对于新的项目或需要升级现有高可用架构的系统，强烈建议使用 Always On 可用性组，数据库镜像虽然在某些简单场景下仍然可用，但由于其已弃用的状态和功能上的局限性，不应作为长期解决方案，对于仍在使用镜像的系统，应制定计划，逐步迁移到 Always On AG。
