SQLServer中的 Always On 监控：使用 Extended Events 跟踪故障转移与同步状态

一、引言

在企业级数据库应用中，确保数据库的高可用性和数据的一致性是至关重要的。SQL Server 中的 Always On 功能为我们提供了一种强大的解决方案，它可以实现数据库的故障转移和数据同步，从而保证业务的连续性。然而，为了更好地管理和维护 Always On 环境，我们需要对其故障转移和同步状态进行有效的监控。Extended Events 是 SQL Server 中一种轻量级、高性能的事件跟踪机制，它可以帮助我们深入了解 Always On 的运行情况。接下来，我们将详细介绍如何使用 Extended Events 来跟踪 Always On 的故障转移与同步状态。

二、应用场景

2.1 实时监控

在生产环境中，我们需要实时了解 Always On 集群的状态，以便在出现故障时能够及时采取措施。通过 Extended Events 跟踪故障转移和同步状态，我们可以实时获取相关信息，如故障转移的时间、同步的进度等，从而快速定位问题并进行处理。

2.2 性能优化

通过分析 Extended Events 收集的数据，我们可以了解 Always On 环境中的性能瓶颈，如同步延迟、资源占用等。根据这些信息，我们可以对数据库进行优化，如调整同步策略、增加硬件资源等，以提高系统的性能和稳定性。

2.3 故障排查

当 Always On 环境出现故障时，Extended Events 收集的信息可以帮助我们快速定位问题的根源。例如，通过查看故障转移事件的详细信息，我们可以了解故障转移的原因，是由于网络问题、硬件故障还是其他原因导致的，从而采取相应的措施进行修复。

三、Extended Events 基础

3.1 什么是 Extended Events

Extended Events 是 SQL Server 中一种轻量级、高性能的事件跟踪机制，它可以捕获和记录 SQL Server 内部的各种事件。与 SQL Server Profiler 和 Trace 相比，Extended Events 具有更低的性能开销，并且可以更灵活地配置和管理。

3.2 Extended Events 的组成部分

Extended Events 主要由以下几个部分组成：

事件（Events）：表示 SQL Server 内部发生的各种操作或状态变化，如查询执行、锁等待、事务提交等。
动作（Actions）：在事件发生时执行的额外操作，如收集事件的上下文信息、记录事件的时间戳等。
目标（Targets）：用于存储事件数据的位置，如文件、内存表、环形缓冲区等。
会话（Sessions）：用于配置和管理事件的捕获和存储，一个会话可以包含多个事件、动作和目标。

3.3 示例：创建一个简单的 Extended Events 会话

以下是一个使用 T - SQL 创建简单 Extended Events 会话的示例：

-- 创建一个 Extended Events 会话
CREATE EVENT SESSION [SimpleSession] ON SERVER 
ADD EVENT sqlserver.sql_statement_starting(
    -- 定义事件发生时要收集的动作
    ACTION(sqlserver.client_app_name, sqlserver.client_hostname, sqlserver.username)
)
ADD TARGET package0.event_file(
    -- 指定目标文件的路径和文件名
    SET filename=N'C:\ExtendedEvents\SimpleSession.xel',
    max_file_size=(5),
    max_rollover_files = 5
)
WITH (
    -- 会话的启动选项
    MAX_MEMORY=4096 KB,
    EVENT_RETENTION_MODE=ALLOW_SINGLE_EVENT_LOSS,
    MAX_DISPATCH_LATENCY=30 SECONDS,
    MAX_EVENT_SIZE=0 KB,
    MEMORY_PARTITION_MODE=NONE,
    TRACK_CAUSALITY=OFF,
    STARTUP_STATE=OFF
);
GO

-- 启动会话
ALTER EVENT SESSION [SimpleSession]
ON SERVER
STATE = START;
GO

在这个示例中，我们创建了一个名为 SimpleSession 的 Extended Events 会话，该会话捕获 sqlserver.sql_statement_starting 事件，并在事件发生时收集客户端应用程序名称、客户端主机名和用户名等信息。事件数据将存储在指定的文件中。最后，我们启动了这个会话。

四、使用 Extended Events 跟踪 Always On 故障转移与同步状态

4.1 跟踪故障转移事件

要跟踪 Always On 的故障转移事件，我们可以使用 availability_group_failover 事件。以下是一个创建跟踪故障转移事件的 Extended Events 会话的示例：

-- 创建一个跟踪故障转移事件的 Extended Events 会话
CREATE EVENT SESSION [AGFailoverTracking] ON SERVER 
ADD EVENT sqlserver.availability_group_failover(
    -- 定义事件发生时要收集的动作
    ACTION(sqlserver.client_app_name, sqlserver.client_hostname, sqlserver.username, sqlserver.nt_username)
)
ADD TARGET package0.event_file(
    -- 指定目标文件的路径和文件名
    SET filename=N'C:\ExtendedEvents\AGFailoverTracking.xel',
    max_file_size=(5),
    max_rollover_files = 5
)
WITH (
    -- 会话的启动选项
    MAX_MEMORY=4096 KB,
    EVENT_RETENTION_MODE=ALLOW_SINGLE_EVENT_LOSS,
    MAX_DISPATCH_LATENCY=30 SECONDS,
    MAX_EVENT_SIZE=0 KB,
    MEMORY_PARTITION_MODE=NONE,
    TRACK_CAUSALITY=OFF,
    STARTUP_STATE=OFF
);
GO

-- 启动会话
ALTER EVENT SESSION [AGFailoverTracking]
ON SERVER
STATE = START;
GO

在这个示例中，我们创建了一个名为 AGFailoverTracking 的 Extended Events 会话，该会话捕获 sqlserver.availability_group_failover 事件，并在事件发生时收集客户端应用程序名称、客户端主机名、用户名和 NT 用户名等信息。事件数据将存储在指定的文件中。最后，我们启动了这个会话。

4.2 跟踪同步状态事件

要跟踪 Always On 的同步状态事件，我们可以使用 availability_replica_state_change 事件。以下是一个创建跟踪同步状态事件的 Extended Events 会话的示例：

-- 创建一个跟踪同步状态事件的 Extended Events 会话
CREATE EVENT SESSION [AGSyncTracking] ON SERVER 
ADD EVENT sqlserver.availability_replica_state_change(
    -- 定义事件发生时要收集的动作
    ACTION(sqlserver.client_app_name, sqlserver.client_hostname, sqlserver.username, sqlserver.nt_username)
)
ADD TARGET package0.event_file(
    -- 指定目标文件的路径和文件名
    SET filename=N'C:\ExtendedEvents\AGSyncTracking.xel',
    max_file_size=(5),
    max_rollover_files = 5
)
WITH (
    -- 会话的启动选项
    MAX_MEMORY=4096 KB,
    EVENT_RETENTION_MODE=ALLOW_SINGLE_EVENT_LOSS,
    MAX_DISPATCH_LATENCY=30 SECONDS,
    MAX_EVENT_SIZE=0 KB,
    MEMORY_PARTITION_MODE=NONE,
    TRACK_CAUSALITY=OFF,
    STARTUP_STATE=OFF
);
GO

-- 启动会话
ALTER EVENT SESSION [AGSyncTracking]
ON SERVER
STATE = START;
GO

在这个示例中，我们创建了一个名为 AGSyncTracking 的 Extended Events 会话，该会话捕获 sqlserver.availability_replica_state_change 事件，并在事件发生时收集客户端应用程序名称、客户端主机名、用户名和 NT 用户名等信息。事件数据将存储在指定的文件中。最后，我们启动了这个会话。

4.3 分析事件数据

收集到事件数据后，我们可以使用 SQL Server Management Studio 或 T - SQL 来分析这些数据。以下是一个使用 T - SQL 分析 AGFailoverTracking 会话收集的事件数据的示例：

-- 从事件文件中读取数据
SELECT 
    XEventData.value('(event/@timestamp)[1]', 'datetime') AS [Event Time],
    XEventData.value('(event/data[@name="ag_name"]/value)[1]', 'nvarchar(100)') AS [Availability Group Name],
    XEventData.value('(event/data[@name="role"]/value)[1]', 'int') AS [Role],
    XEventData.value('(event/action[@name="client_app_name"]/value)[1]', 'nvarchar(100)') AS [Client App Name],
    XEventData.value('(event/action[@name="client_hostname"]/value)[1]', 'nvarchar(100)') AS [Client Hostname]
FROM 
    (SELECT CAST(event_data AS XML) AS XEventData
     FROM sys.fn_xe_file_target_read_file('C:\ExtendedEvents\AGFailoverTracking*.xel', NULL, NULL, NULL)) AS EventData;

在这个示例中，我们使用 sys.fn_xe_file_target_read_file 函数从事件文件中读取数据，并使用 XML 查询来提取所需的信息，如事件时间、可用性组名称、角色、客户端应用程序名称和客户端主机名等。

五、技术优缺点

5.1 优点

高性能：Extended Events 是一种轻量级的事件跟踪机制，对系统性能的影响较小，适合在生产环境中使用。
灵活性：可以根据需要灵活配置事件、动作和目标，满足不同的监控需求。
详细信息：可以捕获和记录 SQL Server 内部的各种详细信息，帮助我们深入了解系统的运行情况。

5.2 缺点

学习曲线：Extended Events 的配置和管理相对复杂，需要一定的技术知识和经验。
数据处理：收集到的事件数据可能非常庞大，需要进行有效的处理和分析，否则可能会导致数据过载。

六、注意事项

6.1 权限问题

在创建和管理 Extended Events 会话时，需要具有足够的权限。通常，需要 ALTER ANY EVENT SESSION 权限才能创建和修改会话。

6.2 存储问题

事件数据的存储需要足够的磁盘空间，特别是在长时间运行的情况下。需要定期清理或归档事件文件，以避免磁盘空间不足。

6.3 性能影响

虽然 Extended Events 的性能开销较小，但在高并发环境下，过多的事件捕获和存储可能会对系统性能产生一定的影响。需要根据实际情况合理配置会话。

七、文章总结

通过使用 Extended Events 跟踪 SQL Server Always On 的故障转移与同步状态，我们可以实时监控系统的运行情况，及时发现和解决问题，提高系统的可用性和稳定性。本文详细介绍了 Extended Events 的基础概念、如何使用 Extended Events 跟踪 Always On 的故障转移和同步状态事件，以及事件数据的分析方法。同时，我们还分析了该技术的优缺点和注意事项。在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活配置和使用 Extended Events，以满足不同的监控和管理需求。

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