數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 引言對(duì)于一個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)資料是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的核心。但人為的操作錯(cuò)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的丟失，那么將會(huì)對(duì)于業(yè)務(wù)運(yùn)作造成無(wú)法估量的 影響。此時(shí)，最關(guān)鍵的問(wèn)題在于如何盡快恢復(fù)信息系統(tǒng)，使其能正常運(yùn)行。為 了省級(jí)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(yùn)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(jī)動(dòng)車駕駛?cè)撕腿罕娬＾k理交通管 理業(yè)務(wù)提供強(qiáng)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(jí)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)及備份

2、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(gè)全面的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)對(duì)備份軟件和硬件都有較高的要求2.1. 軟件要求對(duì)于備份軟件來(lái)說(shuō)，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(kù)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(duì)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(shí)應(yīng)能進(jìn)行數(shù)據(jù)備份校驗(yàn)，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(kù)、虛擬磁帶庫(kù)、磁盤(pán)陣列、光盤(pán)庫(kù) 等。備份介質(zhì)應(yīng)便于移動(dòng)和重復(fù)使用。備份介質(zhì)的

3、容量應(yīng)遠(yuǎn)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(jìn)行在線數(shù)據(jù)備份時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)有較高的要求，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的備份時(shí)間及恢復(fù)時(shí)間計(jì)算網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小。3. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的設(shè)計(jì)通常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用三種方式：DAS NAS SAN,下面詳細(xì)介紹這三種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。3.1. DAS直連存儲(chǔ)這種存儲(chǔ)方案的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如同 PC機(jī)架構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備（如磁盤(pán)陣列、光盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)等 ）都直接掛接在服務(wù)器內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備是整個(gè)服務(wù)器結(jié)構(gòu)的一部分，同樣服務(wù)器也擔(dān)負(fù)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)職責(zé)。DAS這種直連方式,能夠解決單臺(tái)服務(wù)器的存儲(chǔ)空間擴(kuò)展、高性能傳輸需

4、求 ,。此外,DAS還可以構(gòu)成基于磁盤(pán)陣列的雙機(jī)高可用系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)高可用的要求。32 NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)此方式全面改進(jìn)了以前低效的 DAS存儲(chǔ)方式，它是采用獨(dú)立于 PC服務(wù)器,單獨(dú)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而開(kāi)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(chǔ)設(shè)備（如各種磁盤(pán)陣列、磁帶、光盤(pán)機(jī)等） ,存儲(chǔ)容量可以較好 地?cái)U(kuò)展，同時(shí)由于這種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式是 NAS服務(wù)器獨(dú)立承擔(dān)的，所以，對(duì)原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器性能基本上沒(méi)什么影響，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能不受影響。它提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、高性價(jià)比、高可用性、高擴(kuò)展性和低總擁有成本（TCO的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案。3.3. SAN存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)它與NAS是完全不同，它

5、不是把所有的存儲(chǔ)設(shè)備集中安裝在一個(gè)專門(mén)的NAS服務(wù)器中，而是將這些存儲(chǔ)設(shè)備單獨(dú)通過(guò)光纖交換機(jī)連接起來(lái)，形成一個(gè)光纖通道的網(wǎng)絡(luò)，然后這個(gè)網(wǎng)絡(luò)再與企業(yè)現(xiàn)有局域網(wǎng)進(jìn)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(jī)了，它的支撐技術(shù)就是Fibre Cha nnel（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(gè)標(biāo)準(zhǔn)集成，支持HI PPI IPI, SCSI IP, atm等多種高級(jí)協(xié)議。在SAN中，數(shù)據(jù)以集中的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可管理性，同時(shí)適應(yīng)于多操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)共 享同一存儲(chǔ)池,降低了總擁有成本。3.4. 存儲(chǔ)方式對(duì)比DAS直連存儲(chǔ)的最大弊病在于，各部分的存儲(chǔ)資源相

6、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(pán)且不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)逐 漸被SAN ISCS等方式所取代。NAS具有無(wú)人值守、高度職能、性能穩(wěn)定、功能專一的特點(diǎn)，因此我們對(duì)般數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用了投入成本少而安全性高的 NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。但NAS技術(shù)不能滿足可靠度為 99.999%的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，主要用于文件級(jí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及備份，無(wú)法用于數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及備份。而SAN的最大優(yōu)勢(shì)則在于，可以把異構(gòu)環(huán)境下不同廠商的存儲(chǔ)設(shè)備整合在起，實(shí)現(xiàn)資源的共享。而其較高的性能可用于數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)備份，不適 用于文件級(jí)的存儲(chǔ)。4. 存儲(chǔ)介質(zhì)的選擇傳統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：硬盤(pán)、光盤(pán)、磁帶機(jī)、磁帶庫(kù)、

7、虛擬帶庫(kù)、磁盤(pán)陣 列等。硬盤(pán)、光盤(pán)、磁帶機(jī)等主要用于單機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，作為備份系統(tǒng)的存儲(chǔ) 介質(zhì)應(yīng)具有可用容量大、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全、可共享等特性。磁盤(pán)陣列優(yōu)點(diǎn) :可靠性高、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，磁盤(pán)備份的讀寫(xiě)速度非?？?，并且磁盤(pán)可以做RAID保護(hù)。缺點(diǎn)：總體擁有成本高、不能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)應(yīng)用。磁帶庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備可共享、可連接至多臺(tái)備份客戶端共同使用，可靠性、 安全性高、可實(shí)現(xiàn)離線操作，可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作。缺點(diǎn)：費(fèi)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(xiě)方式備份及恢復(fù)速度低。虛擬帶庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：具有磁帶庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，因其采用磁盤(pán)陣列模擬磁帶庫(kù)，性能AIX、Solaris、取決于磁盤(pán)的數(shù)量。缺點(diǎn)：總體擁有成本

8、高，相對(duì)備份容量有限。因省級(jí)交通管理信息系統(tǒng)包含多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，分別部署于Windows、Linux等多個(gè)平臺(tái)之上。此次備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用虛擬磁帶庫(kù)作為數(shù)據(jù)備份的一級(jí)備份設(shè)備，對(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)備份；采用磁帶庫(kù)作為二級(jí)備 份設(shè)備，對(duì)存儲(chǔ)于虛擬磁帶庫(kù)中的備份數(shù)據(jù)進(jìn)行二次備份，實(shí)現(xiàn)備份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存 的目的。5. 數(shù)據(jù)備份對(duì)象因省級(jí)交通管理信息系統(tǒng)部署于多個(gè)平臺(tái)之上，采用數(shù)據(jù)庫(kù)包含Oracle、SQLServe等數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)應(yīng)可備份AIX、Solaris Windows、Linux等操作系統(tǒng)，以及備份Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。5.1. Windows 操作系統(tǒng)備份Windows 操作系統(tǒng)因其屬于微

9、軟公司研發(fā)，代碼未公開(kāi)。對(duì) Windows 操作 系統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時(shí)重啟 Windows 系統(tǒng)進(jìn)入備份模式，對(duì)Windows 操作系統(tǒng)采用鏡像方式進(jìn)行備份。創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo) 盤(pán)，鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫(kù)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(pán)引導(dǎo)服務(wù)器進(jìn)入鏡像恢復(fù)模 式，通過(guò)引導(dǎo)盤(pán)加載已備份的操作系統(tǒng)鏡像對(duì)服務(wù)器進(jìn)行操作系統(tǒng)恢復(fù)。5.2. AIX、Solaris、Linux 等系統(tǒng)備份AIX、Solaris 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(duì)此類操作系統(tǒng)進(jìn)行備份可采用 DD 工具對(duì)系統(tǒng)分區(qū)進(jìn)行備份，將系統(tǒng) 分區(qū)創(chuàng)建成系

10、統(tǒng)分區(qū)文件并創(chuàng)建恢復(fù)引導(dǎo)盤(pán)，系統(tǒng)分區(qū)文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫(kù) 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(pán)引導(dǎo)服務(wù)器進(jìn)入恢復(fù)模式， 通過(guò)引導(dǎo)盤(pán)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(xiě)入系統(tǒng)分區(qū)中實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)恢復(fù)。5.3. Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)備份Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)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 EXPDF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工具對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行熱備份，先對(duì)數(shù)據(jù)文件、控制文件進(jìn)行備份 完成數(shù)據(jù)庫(kù)全庫(kù)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(guò)EXP

11、EXPDP RMAN等備份工具備份出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至虛擬帶庫(kù)中。在有重大數(shù)據(jù)變更時(shí)導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫(kù) 邏輯數(shù)據(jù)備份，平時(shí)日常數(shù)據(jù)庫(kù)備份采用 RMAN在線數(shù)據(jù)備份方式。Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)在常規(guī)情況下恢復(fù)采用 RMAN工具進(jìn)行恢復(fù)，現(xiàn)恢復(fù)最近次備份的全庫(kù)備份文件，再通過(guò)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(jí)備份文件級(jí)備份在做完全備份時(shí)，將文件系統(tǒng)中所有指定的目錄及文件通過(guò)COPY CP等復(fù)制的方式，備份至虛擬磁帶庫(kù)中。文件備份至虛擬磁帶庫(kù)后，創(chuàng)建文件屬性列表，對(duì)文件名稱、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間、文件大小、文件宿主的 屬性進(jìn)行存儲(chǔ)。文件級(jí)備份在完

12、成完全備份后，通過(guò)對(duì)服務(wù)器中文件的修改時(shí)間等文件屬性與備份系統(tǒng)中的文件屬性列表進(jìn)行對(duì)比，對(duì)差別的文件進(jìn)行備份，對(duì)無(wú)差別 文件進(jìn)行忽略，并創(chuàng)建新的文件屬性列表。以此方式完成文件級(jí)的增量備份與 差異備份。6.2. 數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)備份Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)備份可通過(guò)RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫(kù)的全庫(kù)備份及增量備份,備份系統(tǒng)在對(duì)Oracle進(jìn)行備份時(shí)，采用腳本方式調(diào)用 RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫(kù)備份。6.3. 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(kāi)。對(duì)Windows 操作 系統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時(shí)重啟 Windows 系統(tǒng)進(jìn)入備份模式，對(duì)Windows 操作系統(tǒng)采

13、用鏡像方式進(jìn)行備份。創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo) 盤(pán)，鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫(kù)中。7. 備份策略7.1. 操作系統(tǒng)備份策略對(duì)于應(yīng)用服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)異機(jī)的恢復(fù)，方便靈活的選擇備份和恢復(fù)文件。通過(guò)備份系統(tǒng)的定時(shí)備份功能，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)非忙碌時(shí)段，由備份服務(wù)器，定時(shí) 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(kù)中完成備份。每日備份策略：每日 22:00-03:00 之間每臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行一次增量備份。每周備份策略：每周六使用 NetVaultBackup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(dòng)進(jìn)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(gè)鏡像，保證每個(gè)月至 少有兩個(gè)全備份存在7.2. Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)備份策略數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，由于使用的是 Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，我們利用RMAN工具分3級(jí)備份，通過(guò)SAN結(jié)構(gòu)用直接備份到虛擬磁帶庫(kù)中，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)非忙碌時(shí)段，再 由虛擬帶庫(kù)備份到物理磁帶庫(kù)中。每日備份策略：每天 20:00-22:00使用Oracle RAM作levell級(jí)別的備份，以保證每天到上一次全備份的增量備份每周備份策略：每周日作level0級(jí)別的備份，保證每周能有一個(gè)全備份每月備份策略：每月第一個(gè)星期六開(kāi)始用exp導(dǎo)出一份全備份如下圖所示：BKfcUpHiimi 0111