數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計

1、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計1. 引言對于一個關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)運作的核心。但人為的操 作錯誤、軟件的缺陷、硬件的損壞、電腦病毒、黑客攻擊、自然災(zāi)難等諸多因素 都有可能造成計算機數(shù)據(jù)的丟失，那么將會對于業(yè)務(wù)運作造成無法估量的影響。 此時，最關(guān)鍵的問題在于如何盡快恢復(fù)信息系統(tǒng)，使其能正常運行。為了省級交 通管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全及業(yè)務(wù)的正常運行， 有必要建立一套完善的具有高可 用性的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)， 為廣大機動車駕駛?cè)撕腿罕娬＾k理交通管理業(yè)務(wù)提供強 大而持續(xù)的技術(shù)支撐，以避免在各種極端情況下造成的重大損失。本文分析了省級交通管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方式，軟硬件要求，備份系統(tǒng)的 組成，磁帶介質(zhì)

2、及備份系統(tǒng)的成本等內(nèi)容。2. 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的基本要求一個全面的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)對備份軟件和硬件都有較高的要求2.1. 軟件要求對于備份軟件來說，界面友好、使用靈活是必不可少的。備份軟件應(yīng)提供集 中管理方式，用戶在備份管理服務(wù)器上可以備份服務(wù)器到桌面的文件數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù) 庫中數(shù)據(jù)。支持在線備份數(shù)據(jù)、離線備份數(shù)據(jù)等多種備份方式，可自由設(shè)置備份 策略。支持多種介質(zhì)備份，具有對相應(yīng)的備份設(shè)備的管理功能。支持備份的安全性，在備份時應(yīng)能進行數(shù)據(jù)備份校驗，能夠設(shè)置備份的密碼防止未授權(quán)的數(shù)據(jù)恢 復(fù)。2.2. 硬件要求數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)備份介質(zhì)主要有磁帶庫、虛擬磁帶庫、磁盤陣列、光盤庫等。 備份介質(zhì)應(yīng)便于移動和重復(fù)使用。 備

3、份介質(zhì)的容量應(yīng)遠大于現(xiàn)有系統(tǒng)的總數(shù) 據(jù)量，備份介質(zhì)應(yīng)具有較高的可用性，應(yīng)使用高速度的備份設(shè)備。2.3. 網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)進行在線數(shù)據(jù)備份時對網(wǎng)絡(luò)有較高的要求， 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的備份 時間及恢復(fù)時間計算網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小。3. 數(shù)據(jù)存儲方式的設(shè)計通常數(shù)據(jù)存儲采用三種方式： DAS、NAS、 SAN，下面詳細介紹這三種數(shù)據(jù)存 儲方式。3.1. DAS直連存儲這種存儲方案的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如同 PC機架構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備 （ 如磁盤陣列、 光盤機、磁帶機等 ） 都直接掛接在服務(wù)器內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是整個服務(wù) 器結(jié)構(gòu)的一部分，同樣服務(wù)器也擔(dān)負著整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲職責(zé)。 DAS這種直連 方式，能夠解決單臺

4、服務(wù)器的存儲空間擴展、高性能傳輸需求 , 。此外，DAS還可 以構(gòu)成基于磁盤陣列的雙機高可用系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)存儲對高可用的要求。3.2. NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲此方式全面改進了以前低效的 DAS存儲方式，它是采用獨立于 PC服務(wù)器， 單獨為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲而開發(fā)的一種文件服務(wù)器。 NAS服務(wù)器中集中連接了所有的 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（如各種磁盤陣列、磁帶、光盤機等） ，存儲容量可以較好地 擴展, 同時由于這種網(wǎng)絡(luò)存儲方式是 NAS服務(wù)器獨立承擔(dān)的，所以，對原來的網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)器性能基本上沒什么影響，以確保整個網(wǎng)絡(luò)性能不受影響。它提供了一個 簡單、高性價比、高可用性、高擴展性和低總擁有成本 （TCO）的網(wǎng)絡(luò)存儲解

5、決方 案。3.3. SAN存儲域網(wǎng)絡(luò)它與 NAS是完全不同，它不是把所有的存儲設(shè)備集中安裝在一個專門的NAS服務(wù)器中，而是將這些存儲設(shè)備單獨通過光纖交換機連接起來，形成一個光纖通 道的網(wǎng)絡(luò)，然后這個網(wǎng)絡(luò)再與企業(yè)現(xiàn)有局域網(wǎng)進行連接，在這種方案中，起著核 心作用的當(dāng)然就是光纖交換機了，它的支撐技術(shù)就是 Fibre Channel （ FC，光纖 通道）協(xié)議，這是 ANSI為網(wǎng)絡(luò)和通道 I/O 接口建立的一個標(biāo)準(zhǔn)集成， 支持 HIPPI， IPI ，SCSI，IP ， ATM等多種高級協(xié)議。在 SAN中，數(shù)據(jù)以集中的方式進行存儲， 加強了數(shù)據(jù)的可管理性，同時適應(yīng)于多操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)共享同一存儲池，降

6、低 了總擁有成本。3.4. 存儲方式對比DAS直連存儲的最大弊病在于， 各部分的存儲資源相互隔離， 容易形成孤島，DAS因其相當(dāng)于在本地系統(tǒng)中增加一塊大硬盤且不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)逐漸被 SAN、ISCSI 等方式所取代。NAS具有無人值守、高度職能、性能穩(wěn)定、功能專一的特點，因此我們對一 般數(shù)據(jù)存儲使用了投入成本少而安全性高的 NAS數(shù)據(jù)存儲方式。 但 NAS技術(shù)不能 滿足可靠度為 %的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的要求，主要用于文件級數(shù)據(jù)的存儲及備份，無 法用于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存儲及備份。而 SAN的最大優(yōu)勢則在于， 可以把異構(gòu)環(huán)境下不同廠商的存儲設(shè)備整合在一 起，實現(xiàn)資源的共享。而其較高的性能可用于數(shù)據(jù)庫存儲

7、及數(shù)據(jù)備份，不適用于 文件級的存儲。4. 存儲介質(zhì)的選擇傳統(tǒng)的存儲介質(zhì)包括：硬盤、光盤、磁帶機、磁帶庫、虛擬帶庫、磁盤陣列 等。硬盤、光盤、磁帶機等主要用于單機的數(shù)據(jù)存儲，作為備份系統(tǒng)的存儲介質(zhì) 應(yīng)具有可用容量大、數(shù)據(jù)存儲安全、可共享等特性。磁盤陣列優(yōu)點 : 可靠性高、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，磁盤備份的讀寫速度非常快， 并且磁盤可以做 RAID保護。缺點 : 總體擁有成本高、不能實現(xiàn)跨平臺應(yīng)用。磁帶庫優(yōu)點：設(shè)備可共享、可連接至多臺備份客戶端共同使用，可靠性、安 全性高、可實現(xiàn)離線操作，可實現(xiàn)跨平臺操作。缺點：費用高，磁帶的保管、保 存困難、數(shù)據(jù)恢復(fù)困難，磁帶采用順序讀寫方式備份及恢復(fù)速度低。虛擬帶庫優(yōu)

8、點：具有磁帶庫的優(yōu)點，因其采用磁盤陣列模擬磁帶庫，性能取 決于磁盤的數(shù)量。缺點：總體擁有成本高，相對備份容量有限。因省級交通管理信息系統(tǒng)包含多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，分別部署于AIX、 Solaris 、Windows、Linux 等多個平臺之上。 此次備份系統(tǒng)設(shè)計采用虛擬磁帶庫作為數(shù)據(jù)備 份的一級備份設(shè)備，對信息系統(tǒng)進行在線數(shù)據(jù)備份；采用磁帶庫作為二級備份設(shè) 備，對存儲于虛擬磁帶庫中的備份數(shù)據(jù)進行二次備份， 實現(xiàn)備份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的目的。5. 數(shù)據(jù)備份對象因省級交通管理信息系統(tǒng)部署于多個平臺之上，采用數(shù)據(jù)庫包含 Oracle 、 SQLServer 等數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)應(yīng)可備份 AIX、Solaris 、W

9、indows、Linux 等操作系統(tǒng)，以及備份 Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。5.1. Windows 操作系統(tǒng)備份Windows操作系統(tǒng)因其屬于微軟公司研發(fā)，代碼未公開。對 Windows操作系 統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時重啟 Windows系統(tǒng)進入備份模式，對 Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進行備份。 創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo)盤， 鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。如需恢復(fù)操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復(fù)引導(dǎo)盤引導(dǎo)服務(wù)器進入鏡像恢復(fù)模 式，通過引導(dǎo)盤加載已備份的操作系統(tǒng)鏡像對服務(wù)器進行操作系統(tǒng)恢復(fù)。5.2. AIX 、 Solaris 、 Linux 等系統(tǒng)備份AIX、Solaris 、

10、 Linux 等操作系統(tǒng)均屬于 UNIX或源于 UNIX系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 基本類似。對此類操作系統(tǒng)進行備份可采用 DD工具對系統(tǒng)分區(qū)進行備份，將系 統(tǒng)分區(qū)創(chuàng)建成系統(tǒng)分區(qū)文件并創(chuàng)建恢復(fù)引導(dǎo)盤， 系統(tǒng)分區(qū)文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫 中。如需恢復(fù)操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復(fù)引導(dǎo)盤引導(dǎo)服務(wù)器進入恢復(fù)模式，通 過引導(dǎo)盤加載已備份的系統(tǒng)分區(qū)文件，采用 DD工作將分區(qū)文件重寫入系統(tǒng)分區(qū) 中實現(xiàn)操作系統(tǒng)恢復(fù)。5.3. Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)備份Oracle 數(shù)據(jù)庫備份分為在線數(shù)據(jù)備份及離線數(shù)據(jù)備份兩種模式， 離線數(shù)據(jù)備 份包含 EXP、EXPDP邏輯數(shù)據(jù)導(dǎo)出與冷備份數(shù)據(jù)文件復(fù)制等方式。在線數(shù)據(jù)備份 則采用 RMAN工

11、具對數(shù)據(jù)庫進行熱備份，先對數(shù)據(jù)文件、控制文件進行備份完成 數(shù)據(jù)庫全庫備份，再備份歸檔日志文件作為增量備份文件。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)封裝上述幾種 Oracle 備份工具，將通過 EXP、EXPD、P RMAN等 備份工具備份出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至虛擬帶庫中。 在有重大數(shù)據(jù)變更時導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫邏輯 數(shù)據(jù)備份，平時日常數(shù)據(jù)庫備份采用 RMAN在線數(shù)據(jù)備份方式。Oracle 數(shù)據(jù)庫在常規(guī)情況下恢復(fù)采用 RMAN工具進行恢復(fù)，現(xiàn)恢復(fù)最近一次 備份的全庫備份文件，再通過重做日志方式恢復(fù)到最近的歸檔日志。6. 數(shù)據(jù)備份方式數(shù)據(jù)備份方式分為完全備份及增量備份兩種。6.1. 文件級備份文件級備份在做完全備份時，將文件系統(tǒng)中所有指定

12、的目錄及文件通過COP、Y CP等復(fù)制的方式，備份至虛擬磁帶庫中。文件備份至虛擬磁帶庫后，創(chuàng)建 文件屬性列表，對文件名稱、創(chuàng)建時間、修改時間、文件大小、文件宿主的屬性 進行存儲。文件級備份在完成完全備份后， 通過對服務(wù)器中文件的修改時間等文件屬性 與備份系統(tǒng)中的文件屬性列表進行對比，對差別的文件進行備份，對無差別文件 進行忽略，并創(chuàng)建新的文件屬性列表。以此方式完成文件級的增量備份與差異備 份。6.2. 數(shù)據(jù)庫級備份Oracle 數(shù)據(jù)庫備份可通過 RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫的全庫備份及增量備份，備份系統(tǒng)在對 Oracle 進行備份時，采用腳本方式調(diào)用 RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫備份。6.3. Windo

13、ws 操作系統(tǒng)備份Windows操作系統(tǒng)因其屬于微軟公司研發(fā)，代碼未公開。對 Windows操作系 統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時重啟 Windows系統(tǒng)進入備份模式，對 Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進行備份。 創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo)盤， 鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。7. 備份策略7.1. 操作系統(tǒng)備份策略對于應(yīng)用服務(wù)器，可實現(xiàn)異機的恢復(fù)，方便靈活的選擇備份和恢復(fù)文件。通 過備份系統(tǒng)的定時備份功能，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)非忙碌時段，由備份服務(wù)器，定時將應(yīng) 用系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)快速的備份至虛擬磁帶庫中完成備份。每日備份策略：每日 22:00-03:00 之間每臺應(yīng)用服務(wù)器進行一次增量備份。每周備份策略：每周六使用 NetVault:Backup 的增量合并式備份功能，將每 周所有的增量備份與前一次的全備份自動進行合并，產(chǎn)生新的全備份。每月備份策略：每月 1 日將合并產(chǎn)生的全備份做一個鏡像，保證每個月至少 有兩個全備份存在7.2. Oracle 數(shù)據(jù)庫備份策略數(shù)據(jù)庫的備份，由于使用的是 Oracle 數(shù)據(jù)庫，我們利用 RMAN工具分 3 級備份，通過 SAN結(jié)構(gòu)用直接備份到虛擬磁帶庫中，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)非忙碌時段，再由虛 擬帶庫備份到物理磁帶庫中。每日備份策略：每天 20:00-22:00 使用 Oracle RAM作 level1 級別的備份， 以保證每天到上一次全備份的增量備份每