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

1、僅供個人參考隨著社會信息化步伐的不斷加快，人們對信息系統(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)的熱門課題， 很多容災(zāi)技術(shù)也快速地發(fā)展起來。在容災(zāi)行業(yè)，有一個常識是，災(zāi)難 一旦發(fā)生，如何盡量降低災(zāi)難給企業(yè)帶來的負(fù)面影響是需要高度重視 的一個問題。同樣，企業(yè)在遭受來自互聯(lián)網(wǎng)的“災(zāi)難”時，首先需要 做的就是迅速建立起事故響應(yīng)機制，盡早恢復(fù)日常的信息服務(wù)。不過, 這需要企業(yè)在進(jìn)行信息化的過程中做好未

2、雨綢繆的容災(zāi)備份工作，做好了準(zhǔn)備，才能有事情發(fā)生時的從容應(yīng)對。在容災(zāi)技術(shù)中通過容災(zāi)備份可以很好地解決系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運 行要求。容災(zāi)備份是通過特定的容災(zāi)機制，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。對于提供實時服務(wù)的信息系統(tǒng)，在用戶的服務(wù)請求 在災(zāi)難中中斷時，應(yīng)用備份可以提供不問斷的應(yīng)用服務(wù)， 讓客戶的服 務(wù)請求能夠繼續(xù)運行，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

3、靠的數(shù)據(jù)備份的基 礎(chǔ)之上，通過應(yīng)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)來實現(xiàn)。根據(jù) IBM 公司 SHARE78 標(biāo)準(zhǔn)，容災(zāi)技術(shù)可以分為 7 個層次， 從無任何容災(zāi)備份措施， 到將備份的磁帶存儲在異地， 再刮建立應(yīng)用 系統(tǒng)實時切換的異地容災(zāi)備份中心， 數(shù)據(jù)和應(yīng)用的恢復(fù)時間從數(shù)天到 幾個小時甚至幾秒。 一個完整的容災(zāi)備份系統(tǒng)包括 本地數(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 個系統(tǒng)， 只有對不可中斷的關(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

4、多種 容災(zāi)技術(shù) ，分類也比較復(fù)雜。 但總體上可以區(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)來實現(xiàn) 。其重要步驟是將數(shù) 據(jù)通過備份系統(tǒng)備份到磁帶上面，而后將磁帶運送到異地保存管理。 這種方式主要由備份軟件來實現(xiàn)備份和磁帶的管理， 除了磁帶的運送 和存放外，其他步驟可實現(xiàn)自動化管理。 整個方案的部署和管理比較 簡單，相應(yīng)的投資也較少。 但缺點也比較明顯：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)都會丟失，實時性比 較差。對于資金受限、對數(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)

5、備中心f同時工作，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)中心實時復(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，可由災(zāi)備中心自動接管并繼續(xù)提供服務(wù)。 應(yīng)用層的管理 一般由專門的軟件來實現(xiàn)，可以代替管理員實現(xiàn)自動管理。由上面分 析可見，實現(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)制有多種實現(xiàn) 方式，各有利弊。由于在線容災(zāi)可以 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時復(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

6、統(tǒng)技術(shù)的不同實現(xiàn)層次角度來看， 一個實用的容災(zāi) 抗毀系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是影響系統(tǒng)工作效能的重要方面。 一個典型的容 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)本地數(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)。本地數(shù)據(jù)容災(zāi)從技術(shù)上主要可分為：磁盤保護(hù)技術(shù)、快照數(shù)據(jù)保 護(hù)技術(shù)、磁帶/磁盤數(shù)據(jù)備份技術(shù)。本地服務(wù)容災(zāi)從實現(xiàn)技術(shù)上主要可分為：雙機熱備和本地集群技術(shù)。本地數(shù)據(jù)容災(zāi)通過對本地數(shù)據(jù)進(jìn) 行定時的備份手段，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障和人為錯誤時，可以將備份數(shù)據(jù) 恢復(fù)，從而保證了本地數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)然系統(tǒng)服務(wù)的暫時停頓不可 避免。

7、單純的數(shù)據(jù)容災(zāi)已不能滿足人們對關(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。本地服務(wù)容災(zāi)通過配置多 機環(huán)境，達(dá)到提高信息系統(tǒng)的高可用性，抗御單點故障的目的。一旦 系統(tǒng)發(fā)生局部的故障和人為錯誤，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)可以在用戶不可覺察的最短時間內(nèi)迅速接 替故障系統(tǒng)，使系統(tǒng)應(yīng)用繼續(xù)運行，確保系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)性。本地服務(wù)容災(zāi)典型的實現(xiàn)方式是采用雙機熱備技術(shù) 。這種方式是指采用兩臺 服務(wù)器進(jìn)行冗余容錯，將兩臺服務(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，從服務(wù)器立即接替主服務(wù)器的工作， 從

8、而使得一臺服務(wù)器 出現(xiàn)故障不會造成整個系統(tǒng)的崩潰。實際應(yīng)用時，也可以采用兩臺服 務(wù)器互為熱備。該項技術(shù)的最新發(fā)展是采用本地集群技術(shù)， 即完成多 機相互鏡像，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)器單點故障對信息系統(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， 如火災(zāi)、爆炸、地震、水災(zāi)、戰(zhàn)爭、雷擊等，單純的本地容災(zāi)無法保 障系統(tǒng)的高可用性，導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)無法進(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)運而 生。異地系統(tǒng)容災(zāi)通過物理距離將生產(chǎn)中心與容災(zāi)中心絕對隔離開， 這樣可以預(yù)防區(qū)域性、毀

9、滅性的災(zāi)難。2.2 異地容災(zāi)技術(shù)本地數(shù)據(jù)備份是容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)的前提基礎(chǔ)， 而通過對重要業(yè)務(wù)的 遠(yuǎn)程異地容災(zāi)技術(shù)， 從而增強數(shù)據(jù)中心的區(qū)域性抗打擊能力， 保障數(shù) 據(jù)安全及業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性， 才能真正實現(xiàn)一個安全的關(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)是指通過將本地數(shù)據(jù)在線備份到遠(yuǎn)離本地的異地 數(shù)據(jù)系統(tǒng)保存，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生后，可以通過數(shù)據(jù)重構(gòu)，來達(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)

10、；（ 2 ）基于智能存儲系統(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)庫的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)。2.2.2 網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展， 越來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將業(yè)務(wù)的損失降至最低成為一個關(guān)鍵問題， 因此，網(wǎng)絡(luò)的可生存性成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中必須考慮的一個方面。 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， 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)生存性包括兩個方面

11、：（ 1 ）網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的 情況下， 通過各種恢復(fù)技術(shù)， 來維持或恢復(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)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)一個全面的容災(zāi)抗毀系統(tǒng)不僅僅是提供數(shù)據(jù)級、網(wǎng)絡(luò)級的保護(hù)， 它的一個重要功能就是為了保證信息系統(tǒng)的連續(xù)運行， 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)。為了實現(xiàn)這個功 能，當(dāng)發(fā)生災(zāi)難時，需要將生產(chǎn)中心的業(yè)

12、務(wù)轉(zhuǎn)移到容災(zāi)中心去運行， 這就是服務(wù)容災(zāi)技術(shù)要解決的問題。 服務(wù)容災(zāi)的另一個目的是保證服 務(wù)的自動無縫遷移，讓用戶感覺不出提供服務(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)闊步或異步地實時復(fù)制到容災(zāi)中心， 數(shù)據(jù)同時存放在生產(chǎn) 中心和容災(zāi)中心的存儲系統(tǒng)中。 當(dāng)生產(chǎn)巾心由于斷電、 火災(zāi)甚至地震 等災(zāi)難無法正常工作時， 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)運行。 因此，應(yīng)用級容災(zāi)需要建立一個同生產(chǎn)系 統(tǒng)相一致的生產(chǎn)中心備份系統(tǒng)。在沒有發(fā)生災(zāi)難的情況 F ，由生產(chǎn)中 心對外提供服務(wù)， 容災(zāi)中心則實時跟蹤生產(chǎn)中心的處理， 同時備份生

13、 產(chǎn)中心的相關(guān)信息， 確保在災(zāi)難發(fā)生時， 能將信息服務(wù)功能切換到容 災(zāi)中心，實現(xiàn)生產(chǎn)中心的功能，抵御災(zāi)難。服務(wù)級容災(zāi)足在數(shù)據(jù)級容 災(zāi)的基礎(chǔ)上，增加對整個服務(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，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，實現(xiàn)的技術(shù)要求高，難度大。因此，一般用于對、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)， 包括失效檢測技術(shù)、 服務(wù)遷移技術(shù)。 其中有代表性的失效檢測技術(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、

14、數(shù)據(jù)備份實現(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。 可以在 服務(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)用級容災(zāi)方 案。這種數(shù)據(jù)復(fù)制方式相對投入較少，主要是軟件的采購成本；兼容性較好，可以兼容不同品牌的服務(wù)器和存儲設(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)器上運行軟件，會影響服務(wù)器性能。3.2 交換機層的數(shù)據(jù)復(fù)制存儲交換機技術(shù)的發(fā)展使交換機可以實現(xiàn)更多的功能。 很多原來 由服務(wù)器和存儲變現(xiàn)的功能現(xiàn)在也可在交換機層實現(xiàn)， 比如存儲虛擬 化。同樣，現(xiàn)在有些廠家的交換機產(chǎn)品

15、已經(jīng)可以實現(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， 并在交換機之間通過專用鏈 路連接起來。由于交換機可以管理和復(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)都存儲在交換機所連接的存儲沒備中， 這 樣就可以實現(xiàn)交換機對數(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價格也相對 較高，所以采用這種方案的用戶比較少。3.3 存儲層的數(shù)據(jù)復(fù)制現(xiàn)在的存儲設(shè)備經(jīng)過多年的發(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。 要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制需要在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中 心

16、都部署一套這樣的存儲系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)復(fù)制功能由存儲系統(tǒng)實現(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交換機 通過光纖直接連接；如果距離在 200 公里內(nèi)，可通過增加 DWDM 等設(shè)備直接進(jìn)行光纖連接I超過200公里，則可增加存儲路由器進(jìn)行 協(xié)議轉(zhuǎn)換途徑 WAN 或 Internet 實現(xiàn)連接。因此，從理論上可實現(xiàn) 無限制連接。 在存儲層實現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制功能足很成熟的技術(shù)， 而且對應(yīng) 用服務(wù)器的性能基本沒有影響。 在應(yīng)用層增加遠(yuǎn)程集群軟件后就可以 實現(xiàn)自動災(zāi)難切換的整體容災(zāi)解決方案。 目前，這種容災(zāi)方案穩(wěn)定性 高、對服務(wù)器性能基本無影響，是容災(zāi)方案的主流選擇。4、結(jié)束語目前，隨著社會信息化步伐的不斷加快， 人們對信息系統(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。不得用于商業(yè)用途僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f