容災(zāi)系統(tǒng)方案及數(shù)據(jù)備份技術(shù)

1、.隨著社會(huì)信息化步伐的不斷加快，人們對(duì)信息系統(tǒng)的容災(zāi)備份能JJ 提出更高的要求。容災(zāi)技術(shù)岡此也日新月異。研究容災(zāi)技術(shù)，建立容災(zāi)系統(tǒng)的體系架構(gòu)，提高容災(zāi)系統(tǒng)性能，都是重要的研究方向。近幾年，大量數(shù)據(jù)災(zāi)難如 911 事件，黑客服務(wù)器攻擊等，使得數(shù)據(jù)安全問(wèn)題更加迫切。容災(zāi)已經(jīng)成為信息數(shù)據(jù)中心建設(shè)的熱門(mén)課題，很多容災(zāi)技術(shù)也快速地發(fā)展起來(lái)。在容災(zāi)行業(yè)，有一個(gè)常識(shí)是，災(zāi)難一旦發(fā)生，如何盡量降低災(zāi)難給企業(yè)帶來(lái)的負(fù)面影響是需要高度重視的一個(gè)問(wèn)題。同樣，企業(yè)在遭受來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的“災(zāi)難”時(shí)，首先需要做的就是迅速建立起事故響應(yīng)機(jī)制，盡早恢復(fù)日常的信息服務(wù)。不過(guò)，這需要企業(yè)在進(jìn)行信息化的過(guò)程中做好未雨綢繆的容災(zāi)備份工作

2、，做好了準(zhǔn)備，才能有事情發(fā)生時(shí)的從容應(yīng)對(duì)。在容災(zāi)技術(shù)中通過(guò)容災(zāi)備份可以很好地解決系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。容災(zāi)備份是通過(guò)特定的容災(zāi)機(jī)制，在各種災(zāi)難損害發(fā)生后，仍然能夠最大限度地保障提供正常應(yīng)用服務(wù)的信息系統(tǒng)。 容災(zāi)備份可以分為數(shù)據(jù)備份和應(yīng)用備份 。數(shù)據(jù)備份需要保證用戶數(shù)據(jù)的完整性、可靠性和一致性。對(duì)于提供實(shí)時(shí)服務(wù)的信息系統(tǒng)，在用戶的服務(wù)請(qǐng)求在災(zāi)難中中斷時(shí)，應(yīng)用備份可以提供不問(wèn)斷的應(yīng)用服務(wù)，讓客戶的服務(wù)請(qǐng)求能夠繼續(xù)運(yùn)行，保證信息系統(tǒng)提供的服務(wù)完整、可靠、一致。 數(shù)據(jù)備份是容災(zāi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也足容災(zāi)系統(tǒng)能夠正常工作的保障；應(yīng)用備份則是容災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)，它必須建立.在可靠的數(shù)據(jù)備份的基礎(chǔ)之上 ，通過(guò)應(yīng)

3、用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等各種資源之間的良好協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù) IBM 公司 SHARE78 標(biāo)準(zhǔn)，容災(zāi)技術(shù)可以分為 7 個(gè)層次，從無(wú)任何容災(zāi)備份措施，到將備份的磁帶存儲(chǔ)在異地，再刮建立應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)切換的異地容災(zāi)備份中心，數(shù)據(jù)和應(yīng)用的恢復(fù)時(shí)間從數(shù)天到幾個(gè)小時(shí)甚至幾秒。 一個(gè)完整的容災(zāi)備份系統(tǒng)包括 本地?cái)?shù)據(jù)備份、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制和異地備份中心 。當(dāng)然，并不是所有的企業(yè)都需要這樣一個(gè)系統(tǒng)， 只有對(duì)不可中斷的關(guān)鍵業(yè)務(wù)才有必要建立容災(zāi)備份中心 。而小型企業(yè)通過(guò)建立 NAS 或 SAN 的離線數(shù)據(jù)備份和人為的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移就可以達(dá)到很好的容災(zāi)備份效果。1、容災(zāi)方案的分類目前有很多種 容災(zāi)技術(shù) ，分類也比較復(fù)雜。但總體上可以

4、區(qū)分為離線式容災(zāi)（冷容災(zāi)）和在線容災(zāi)（熱容災(zāi)）兩種類型。所謂的離線式容災(zāi) 主要依靠備份技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其重要步驟是將數(shù)據(jù)通過(guò)備份系統(tǒng)備份到磁帶上面，而后將磁帶運(yùn)送到異地保存管理。這種方式主要由備份軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)備份和磁帶的管理，除了磁帶的運(yùn)送和存放外，其他步驟可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。整個(gè)方案的部署和管理比較簡(jiǎn)單，相應(yīng)的投資也較少。但缺點(diǎn)也比較明顯：由于采用磁帶存放數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)恢復(fù)較慢，而且備份窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)都會(huì)丟.失，實(shí)時(shí)性比較差。對(duì)于資金受限、對(duì)數(shù)據(jù)恢復(fù)的RTO 和 RPO 要求較低的用戶可以選擇這種方式。在線式容災(zāi) 要求生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心f 同時(shí)工作，生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心之間有傳輸鏈路連接。數(shù)據(jù)自生產(chǎn)中心

5、實(shí)時(shí)復(fù)制傳送到災(zāi)備中心。在此基礎(chǔ)上，可以在應(yīng)用層進(jìn)行集群管理，當(dāng)生產(chǎn)中心遭受災(zāi)難、出現(xiàn)故障時(shí)，可由災(zāi)備中心自動(dòng)接管并繼續(xù)提供服務(wù)。應(yīng)用層的管理一般由專門(mén)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以代替管理員實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理。由上面分析可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)在線容災(zāi)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的復(fù)制。數(shù)據(jù)的復(fù)制有多種實(shí)現(xiàn)方式，各有利弊。由于在線容災(zāi)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)復(fù)制，因此，數(shù)據(jù)恢復(fù)的RTO 和 RPO 都可以滿足用戶的高要求。因此，數(shù)據(jù)重要性很高的用戶都應(yīng)選擇這種方式，比如金融行業(yè)的用戶。但要實(shí)現(xiàn)這種方式的容災(zāi)必須有很高的投入。2、容災(zāi)系統(tǒng)的體系架構(gòu)從容災(zāi)抗毀系統(tǒng)技術(shù)的不同實(shí)現(xiàn)層次角度來(lái)看，一個(gè)實(shí)用的容災(zāi)抗毀系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是影響系統(tǒng)工作效能的重要方

6、面。一個(gè)典型的容災(zāi)系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖所示。2.1 本地容災(zāi)技術(shù)本地?cái)?shù)據(jù)保護(hù)可以保證在一些本地的災(zāi)難發(fā)生的情況下，盡快地恢復(fù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。本地容災(zāi)技術(shù)分為 數(shù)據(jù)容災(zāi)和服務(wù)容災(zāi)。.本地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi) 從技術(shù)上主要可分為：磁盤(pán)保護(hù)技術(shù)、快照數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)、磁帶 / 磁盤(pán)數(shù)據(jù)備份技術(shù)。 本地服務(wù)容災(zāi) 從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上主要可分為：雙機(jī)熱備和本地集群技術(shù)。本地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi)通過(guò)對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)的備份手段，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障和人為錯(cuò)誤時(shí)，可以將備份數(shù)據(jù)恢復(fù)，從而保證了本地?cái)?shù)據(jù)的安全性。當(dāng)然系統(tǒng)服務(wù)的暫時(shí)停頓不可避免。單純的數(shù)據(jù)容災(zāi)已不能滿足人們對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)不間斷提供服務(wù)的需求，因此，服務(wù)容災(zāi)目前成為應(yīng)用熱點(diǎn)。本地

7、服務(wù)容災(zāi)通過(guò)配置多機(jī)環(huán)境，達(dá)到提高信息系統(tǒng)的高可用性，抗御單點(diǎn)故障的目的。一旦系統(tǒng)發(fā)生局部的故障和人為錯(cuò)誤，比如，操作系統(tǒng)故障、網(wǎng)絡(luò)故障、掉電等，本地服務(wù)容災(zāi)系統(tǒng)可以在用戶不可覺(jué)察的最短時(shí)間內(nèi)迅速接替故障系統(tǒng)，使系統(tǒng)應(yīng)用繼續(xù)運(yùn)行，確保系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)性。 本地服務(wù)容災(zāi)典型的實(shí)現(xiàn)方式是采用雙機(jī)熱備技術(shù)。這種方式是指采用兩臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行冗余容錯(cuò)，將兩臺(tái)服務(wù)器分為主從服務(wù)器，在正常情況下，主服務(wù)器提供服務(wù)，從服務(wù)器保持和主服務(wù)器的一致。當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，從服務(wù)器立即接替主服務(wù)器的工作，從而使得一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也可以采用兩臺(tái)服務(wù)器互為熱備。該項(xiàng)技術(shù)的最新發(fā)展是采用

8、本地集群技術(shù)，即完成多機(jī)相互鏡像，負(fù)載均衡，應(yīng)用切換功能，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的高可用性。本地容災(zāi)的局限性本地容災(zāi)可以避免服務(wù)器單點(diǎn)故障對(duì)信息系統(tǒng)的打擊，提高系統(tǒng)的高可用性。但是，當(dāng)發(fā)生區(qū)域性、毀滅性的災(zāi)難時(shí)，如火災(zāi)、爆炸、地震、水災(zāi)、戰(zhàn)爭(zhēng)、雷擊等，單純的本地容災(zāi)無(wú)法保障系統(tǒng)的高可用.性，導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)無(wú)法進(jìn)行、重要數(shù)據(jù)丟失、破壞，造成的損失將不可估量。因此，全面的異地容災(zāi)保護(hù)解決方案應(yīng)運(yùn)而生。異地系統(tǒng)容災(zāi)通過(guò)物理距離將生產(chǎn)中心與容災(zāi)中心絕對(duì)隔離開(kāi)，這樣可以預(yù)防區(qū)域性、毀滅性的災(zāi)難。2.2 異地容災(zāi)技術(shù)本地?cái)?shù)據(jù)備份是容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)的前提基礎(chǔ)，而通過(guò)對(duì)重要業(yè)務(wù)的遠(yuǎn)程異地容災(zāi)技術(shù)，從而增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心的區(qū)域性抗打

9、擊能力，保障數(shù)據(jù)安全及業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性，才能真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)安全的關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。 異地容災(zāi)技術(shù)按上述體系結(jié)構(gòu)分為3 個(gè)層次數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)、服務(wù)容災(zāi)技術(shù)。2.2.1 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)客災(zāi)技術(shù)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)是指通過(guò)將本地?cái)?shù)據(jù)在線備份到遠(yuǎn)離本地的異地?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)保存，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生后，可以通過(guò)數(shù)據(jù)重構(gòu)，來(lái)達(dá)到抵御區(qū)域性、毀滅性災(zāi)難，保護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的目的。但關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)的暫時(shí)停頓不可避免。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)可以分為如下幾類：（ 1 ）遠(yuǎn)程磁帶數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)；（ 2）基于智能存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)，（ 3）基于服務(wù)器卷的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)；（ 4）基于文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)；（ 5）基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)。2.2.2 網(wǎng)

10、絡(luò)容災(zāi)技術(shù).隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的用戶將這一網(wǎng)絡(luò)作為提供協(xié)同工作、電子商務(wù)、教育和休閑娛樂(lè)的一條便捷途徑。如何防止業(yè)務(wù)中斷或者在中斷不可避免時(shí)將業(yè)務(wù)的損失降至最低成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因此，網(wǎng)絡(luò)的可生存性成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)生存性是指網(wǎng)絡(luò)在遭受各種故障，如通信人為故障和客觀因素導(dǎo)致的通信事故等時(shí)，仍能維持可接受的業(yè)務(wù)質(zhì)量的能力。按照網(wǎng)絡(luò)生存性性能工作組的定義，網(wǎng)絡(luò)生存性包括兩個(gè)方面：（ 1）網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的情況下，通過(guò)各種恢復(fù)技術(shù)，來(lái)維持或恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使性能達(dá)到可接受的程度。（ 2）網(wǎng)絡(luò)通過(guò)應(yīng)用預(yù)防技術(shù)，從故障中減輕或預(yù)防服務(wù)失效。提高網(wǎng)絡(luò)可生存性的相關(guān)方案，有基于底層光網(wǎng)

11、絡(luò)的技術(shù)，也有基于 IP 層的技術(shù)以及這些技術(shù)的融合。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)有全光網(wǎng)絡(luò)可生存技術(shù)、 SDH 網(wǎng)絡(luò)可生存技術(shù)、 IP 層網(wǎng)絡(luò)可生存技術(shù)。2.2.3 服務(wù)容災(zāi)技術(shù)一個(gè)全面的容災(zāi)抗毀系統(tǒng)不僅僅是提供數(shù)據(jù)級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)的保護(hù)，它的一個(gè)重要功能就是為了保證信息系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，也即保證業(yè)務(wù)的高可用性，并向用戶提供不間斷的、可靠的服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，當(dāng)發(fā)生災(zāi)難時(shí)，需要將生產(chǎn)中心的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到容災(zāi)中心去運(yùn)行，這就是服務(wù)容災(zāi)技術(shù)要解決的問(wèn)題。服務(wù)容災(zāi)的另一個(gè)目的是保證服務(wù)的自動(dòng)無(wú)縫遷移，讓用戶感覺(jué)不出提供服務(wù)的主體發(fā)生了變化。.正常情況下，系統(tǒng)的各種應(yīng)用運(yùn)行在生產(chǎn)中心的信息系統(tǒng)上，生產(chǎn)中心數(shù)據(jù)闊步或異

12、步地實(shí)時(shí)復(fù)制到容災(zāi)中心，數(shù)據(jù)同時(shí)存放在生產(chǎn)中心和容災(zāi)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)中。當(dāng)生產(chǎn)巾心由于斷電、火災(zāi)甚至地震等災(zāi)難無(wú)法正常工作時(shí)，則將業(yè)務(wù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信線路切換至容災(zāi)中心，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)運(yùn)行。因此，應(yīng)用級(jí)容災(zāi)需要建立一個(gè)同生產(chǎn)系統(tǒng)相一致的生產(chǎn)中心備份系統(tǒng)。在沒(méi)有發(fā)生災(zāi)難的情況F，由生產(chǎn)中心對(duì)外提供服務(wù)，容災(zāi)中心則實(shí)時(shí)跟蹤生產(chǎn)中心的處理，同時(shí)備份生產(chǎn)中心的相關(guān)信息，確保在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，能將信息服務(wù)功能切換到容災(zāi)中心，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中心的功能，抵御災(zāi)難。服務(wù)級(jí)容災(zāi)足在數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi)的基礎(chǔ)上，增加對(duì)整個(gè)服務(wù)的備份，使得投資較高，要求提供業(yè)務(wù)連續(xù)性的應(yīng)用平臺(tái)，數(shù)據(jù)、傳輸線路、基礎(chǔ)設(shè)施等所有環(huán)節(jié)的容災(zāi)備份，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要求

13、高，難度大。因此，一般用于對(duì)、也務(wù)連續(xù)性要求很高的系統(tǒng)中，如金融銀行系統(tǒng)、電信營(yíng)業(yè)帳務(wù)系統(tǒng)等。目前，己經(jīng)出現(xiàn)多種與服務(wù)容災(zāi)相關(guān)的技術(shù)，包括失效檢測(cè)技術(shù)、服務(wù)遷移技術(shù)。其中有代表性的失效檢測(cè)技術(shù)有心跳技術(shù)，主要的服務(wù)遷移技術(shù)包括基于 DNS 的服務(wù)遷移技術(shù)、基于 IP 重定向的服務(wù)遷移、基于集群的服務(wù)遷移。3、數(shù)據(jù)備份實(shí)現(xiàn)技術(shù)3.1 服務(wù)器層的數(shù)據(jù)復(fù)制.在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的服務(wù)器上安裝專用的數(shù)據(jù)復(fù)制軟件，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程復(fù)制功能。兩中心間必須有網(wǎng)絡(luò)連接作為數(shù)據(jù)通道?？梢栽诜?wù)器層增加應(yīng)用遠(yuǎn)程切換功能軟件，從而構(gòu)成完整的應(yīng)用級(jí)容災(zāi)方案。這種數(shù)據(jù)復(fù)制方式相對(duì)投入較少，主要是軟件的采購(gòu)成本；兼容性較好，可

14、以兼容不同品牌的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，較適合硬件組成復(fù)雜的用戶。但這種方式要在服務(wù)器上運(yùn)行軟件，會(huì)影響服務(wù)器性能。3.2 交換機(jī)層的數(shù)據(jù)復(fù)制存儲(chǔ)交換機(jī)技術(shù)的發(fā)展使交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。很多原來(lái)由服務(wù)器和存儲(chǔ)變現(xiàn)的功能現(xiàn)在也可在交換機(jī)層實(shí)現(xiàn)，比如存儲(chǔ)虛擬化。同樣，現(xiàn)在有些廠家的交換機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)制功能。在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心都要部署這種交換機(jī)，并在交換機(jī)之間通過(guò)專用鏈路連接起來(lái)。由于交換機(jī)可以管理和復(fù)制的數(shù)據(jù)是存放在存賭層內(nèi)的，因此，用戶需要將生產(chǎn)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在交換機(jī)所連接的存儲(chǔ)沒(méi)備中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理和復(fù)制。目前使用這種技術(shù)的產(chǎn)品還不是很多，成熟性還有待提高，具有這種功能的交換機(jī)價(jià)格也相對(duì)較高，所以采用這種方案的用戶比較少。3.3 存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)復(fù)制現(xiàn)在的存儲(chǔ)設(shè)備經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)十分成熟，特別足中高端產(chǎn)品，一般都具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理功能。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制功能幾乎是.現(xiàn)有中高端產(chǎn)品的必備功能。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制需要在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心都部署一套這樣的存儲(chǔ)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)復(fù)制功能由存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如果距離比較近（幾十公里之內(nèi)），之間的鏈路可由兩中心的存儲(chǔ)交換機(jī)通過(guò)光纖直接連接；如果距離在200 公里內(nèi)，可通過(guò)增加 DWDM 等設(shè)備直接進(jìn)行光纖連接 l 超過(guò) 200 公里，則可增加存儲(chǔ)路由器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換途徑 WAN 或 In