分析持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術應用

精品文檔-下載后可編輯分析持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術應用在數(shù)據(jù)信息日益重要的今天，構建完善的數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)成為研究的熱點。持續(xù)數(shù)據(jù)保護（CDP）技術是對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)備份技術的革命性的重大突破。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份解決方案專注在對數(shù)據(jù)的周期性備份上，因此一直伴隨有備份窗口、數(shù)據(jù)一致性以及對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響等問題?，F(xiàn)在，CDP為用戶提供了新的數(shù)據(jù)保護手段，系統(tǒng)管理者無須關注數(shù)據(jù)的備份過程（因為CDP系統(tǒng)會不斷監(jiān)測關鍵數(shù)據(jù)的變化，從而不斷地自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護），而是僅僅當災難發(fā)生后，簡單地選擇需要恢復到的時間點即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復。

CDP技術通過在操作系統(tǒng)層中植入文件過濾驅動程序，來實時捕獲所有文件訪問操作。對于需要CDP連續(xù)備份保護的文件，當CDP管理模塊經(jīng)由文件過濾驅動攔截到其改寫操作時，則預先將文件數(shù)據(jù)變化部分連同當前的系統(tǒng)時間戳（SystemTimeStamp）一起自動備份到UnaCDP存儲體。從理論上說，任何的文件數(shù)據(jù)變化都會被自動記錄，因而稱之為持續(xù)數(shù)據(jù)保護。

網(wǎng)絡存儲工業(yè)協(xié)會（SNIA）數(shù)據(jù)保護論壇（DMF）的持續(xù)數(shù)據(jù)保護特別興趣小組（CDPSIG）對持續(xù)數(shù)據(jù)保護的定義是：持續(xù)數(shù)據(jù)保護是一套方法，它可以捕獲或跟蹤數(shù)據(jù)的變化，并將其在生產(chǎn)數(shù)據(jù)之外獨立存放，以確保數(shù)據(jù)可以恢復到過去的任意時間點。持續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)可以基于塊、文件或應用實現(xiàn)，可以為恢復對象提供足夠細的恢復粒度，實現(xiàn)幾乎無限多的恢復時間點[4]。

持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術的關鍵詞是“持續(xù)”，其主要功能是在故障瞬發(fā)生的瞬間完成對數(shù)據(jù)的快速恢復，保證業(yè)務的連續(xù)性。就給定的數(shù)據(jù)集而言，持續(xù)數(shù)據(jù)保護提供連續(xù)的恢復點，能夠存取任何時間點上的數(shù)據(jù)，允許應用恢復到任意的時間點之前，而不僅僅針對那些由備份流程預先確定的特殊時刻，且恢復點可在事件發(fā)生后選定并動態(tài)重建。因此持續(xù)數(shù)據(jù)保護能夠提供無限密集的恢復點，有些情況下可以提供接近即時的恢復。

持續(xù)數(shù)據(jù)保護并不是一項全新的數(shù)據(jù)保護技術，它是建立在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護、容災技術基礎之上的一套方法。和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份和恢復技術相比，持續(xù)數(shù)據(jù)保護在幾個方面有明顯的特點[6]：

保護連續(xù)性

更小的恢復點目標（RPO）

更小的恢復時間目標（RPO）

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護解決方案專注于數(shù)據(jù)的周期性備份，因此無法避免存在備份窗口、難以確保數(shù)據(jù)一致性以及會影響生產(chǎn)系統(tǒng)等問題。圖1所示為CDP與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護在保護時間間隔上的比較。而持續(xù)數(shù)據(jù)保護是一種精細化多點跟蹤技術，會不斷監(jiān)測關鍵數(shù)據(jù)的變化，捕獲和保護數(shù)據(jù)中所有的變化，而非僅僅是某個預先選定的時間點，能將數(shù)據(jù)風險丟失量降低到幾秒。

1持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術的實現(xiàn)

1.1持續(xù)數(shù)據(jù)保護關鍵技術

持續(xù)數(shù)據(jù)保護實現(xiàn)的關鍵技術是對數(shù)據(jù)變化的記錄和保存，以便實現(xiàn)任意時間點的快速恢復。一般來講，有3種實現(xiàn)方式。

（1）基準參考數(shù)據(jù)模式

基準參考數(shù)據(jù)模式如圖2所示?；鶞蕝⒖紨?shù)據(jù)模式是一種AfterImaging的策略，對要保護的數(shù)據(jù)建立一個初始的映像，然后將其日志按數(shù)據(jù)請求到來的順序記錄。這種策略中每次數(shù)據(jù)請求多只導致對磁盤的實際寫操作，因此實現(xiàn)簡單，帶來的額外開銷較小?；鶞蕝⒖紨?shù)據(jù)模式在數(shù)據(jù)恢復時，需要從原始的參考數(shù)據(jù)開始，逐步進行數(shù)據(jù)恢復，恢復點越靠近當前點，恢復所需要的時間就越長。

（2）復制參考數(shù)據(jù)模式

復制參考數(shù)據(jù)模式如圖3所示。復制參考數(shù)據(jù)模式是一種BeforeImaging的策略，它維護的映像是數(shù)據(jù)的狀態(tài)，因此它克服了基準參考數(shù)據(jù)模式中數(shù)據(jù)讀效率低的缺點，適合于讀請求較多的環(huán)境。復制參考數(shù)據(jù)模式通常利用CopyonWrite技術，即映像中的原始數(shù)據(jù)被覆寫之前先將其拷貝到日志中。這樣記錄的日志在恢復點越靠近當前點時所需時間越短，但寫操作能引發(fā)兩次寫操作，因此，需要較多的系統(tǒng)資源。

（3）合成參考數(shù)據(jù)模式

合成參考數(shù)據(jù)模式如圖4所示。合成參考數(shù)據(jù)模式是以上兩種模式的折衷，較好地實現(xiàn)了以上兩種模式的妥協(xié)，因此可以得到較好的資源占用和恢復時間效果。但需要復雜的軟件管理和數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)起來比較復雜。

1.2持續(xù)數(shù)據(jù)保護實現(xiàn)層次

CDP技術或解決方案可以在不同的層次實現(xiàn)，參考SNIA的存儲共享模型，可以將當前實現(xiàn)CDP的產(chǎn)品或解決方案分為3類：

基于應用的持續(xù)數(shù)據(jù)保護

基于文件的數(shù)據(jù)保護

（1）數(shù)據(jù)塊級持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術

數(shù)據(jù)塊級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術可以直接在物理的存儲設備上運行，也可以在數(shù)據(jù)塊傳輸層上運行。當發(fā)生數(shù)據(jù)塊寫入操作時，持續(xù)數(shù)據(jù)保護功能模塊可以將原始的數(shù)據(jù)復制并傳送到另外一個存儲設備中進行存儲。數(shù)據(jù)塊級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護需要將所有更改過的數(shù)據(jù)塊按時間順序保存下來[7]。每次寫操作都會生成帶有時間標記的數(shù)據(jù)塊副本。由于每次數(shù)據(jù)寫操作都被完整的記錄保存下來，因此數(shù)據(jù)塊級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術能夠動態(tài)地訪問歷史任意一個時間點的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術的優(yōu)點是與應用的相關性比較?。ㄒ驗檫\作在塊設備層，與文件系統(tǒng)、應用無關），性能以及效率都比較高（特別是對于數(shù)據(jù)庫這類直接訪問塊設備的應用）。其缺點是對備份存儲空間的要求比較高，同時對于數(shù)據(jù)一致性的處理也缺乏通用有效的機制。數(shù)據(jù)塊級持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術又有基于主機、基于傳輸層和基于存儲層3類實現(xiàn)方式。

（a）基于主機端卷管理軟件或客戶端代理軟件Agent實現(xiàn)

目前常見的主機端卷管理軟件有VeritasVxVM、LinuxLVM、Microsoft動態(tài)磁盤等，也有廠商針對Linux和Windows平臺開發(fā)了客戶端代理軟件Agent。它們的功能是通過卷鏡像的方式獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)副本，并以此副本為基準進行數(shù)據(jù)持續(xù)保護。SymantecStorageFoundation、FalconStorCDP、浪潮CDP屬于此類。

（b）基于傳輸層實現(xiàn)

該方式通過含有DataSplitter功能的FCSAN交換機來獲取同寫入生產(chǎn)卷相同的I/O數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)CSAN交換機有BrocadeAP-7420B、CISCOMDS9000配置SANTAPSSM模塊等，價格比較高。EMCRecoverpoint、LSIStoragAge等屬于這種方式。

（c）基于存儲層實現(xiàn)

某些廠商的存儲陣列本身支持WriteSplitter功能，比如EMCClariiON磁盤陣列，這種實現(xiàn)方式比較受限于廠商。

（2）文件級持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術

文件級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術工作在文件系統(tǒng)之上。它可以跟蹤文件系統(tǒng)中文件數(shù)據(jù)或者元數(shù)據(jù)的改變，及時備份這些變動信息并記錄發(fā)生改變的時間，以便將來能夠實現(xiàn)文件歷史任意時間點的恢復。

目前根據(jù)持續(xù)數(shù)據(jù)保護思想在文件系統(tǒng)級進行相關研究的公司不多，主要包括：Symantec的ContinuousProtectionServer[8]、XOsoft的XOsoftEngine[9]、IBM的TivoliContinuousDataProtectionforFiles[10]、Storactive公司的LiveBackupforDesktop/Laptops、TimeSpring公司的TimeData等產(chǎn)品。

（3）應用級持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術

實現(xiàn)應用級持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術時，需要在受保護的應用程序中直接插入和運行持續(xù)數(shù)據(jù)保護功能程序代碼。在應用程序中實現(xiàn)持續(xù)數(shù)據(jù)保護的優(yōu)勢是與能和應用程序無縫整合，確保應用程序的數(shù)據(jù)在持續(xù)保護過程中的一致性，同時管理也比較靈活，用戶容易部署和實施。目前在應用程序級實現(xiàn)的連續(xù)數(shù)據(jù)保護解決方案大多是針對成熟的應用開發(fā)的。已經(jīng)有一些公司的持續(xù)數(shù)據(jù)保護軟件可以支持微軟公司的Office、Exchange，IBM公司的DBZ，以及Oracle公司的數(shù)據(jù)庫等。

對于以上3種類別的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術，數(shù)據(jù)塊級和文件級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術是一種通用方法，可以支持多種不同應用。而應用級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術則只為某種特定應用提供連續(xù)數(shù)據(jù)保護能力，其通常的表現(xiàn)形式是與應用程序的一種更為深入的集成。

2持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術的應用

對于持續(xù)數(shù)據(jù)保護的應用范圍，目前大體可以歸納為3類：

（1）為數(shù)據(jù)中心內(nèi)的文件服務器/網(wǎng)絡附屬存儲提供普通的數(shù)據(jù)保護

在這種應用中，持續(xù)數(shù)據(jù)保護逐漸取代了以前那種夜間的磁盤或磁帶備份任務。雖然，有些人認為持續(xù)數(shù)據(jù)保護只是為那些關鍵的數(shù)據(jù)而準備的，但是我們發(fā)現(xiàn)有些持續(xù)數(shù)據(jù)保護產(chǎn)品要比那些傳統(tǒng)的備份方法更加易于使用，并且效果也更好。因此完全可以用于普通的文件服務器的備份。

（2）為遠程的分支機構進行集中化的備份

將持續(xù)數(shù)據(jù)保護用于遠程分支機構備份應用的好處就是避免了遠距離轉移磁帶介質的風險。我們使用同總部一樣的復制技術將分支機構的備份數(shù)據(jù)同步傳輸回來；同時集中化的控制也可以讓異地之間的數(shù)據(jù)安全管理工作變得更加主動、高效。

（3）幫助實現(xiàn)筆記本電腦上的數(shù)據(jù)備份

也許人們曾經(jīng)使用過很多方法來保護筆記本電腦上的數(shù)據(jù)，但都收效甚微。不過，從技術定義上講，這并不能稱為持續(xù)數(shù)據(jù)保護。因為這類產(chǎn)品只有在筆記本電腦與網(wǎng)絡連接的時候，才能上傳改變的數(shù)據(jù)。不過，像IBMTivoliCDP這樣的產(chǎn)品，即使在沒有連接網(wǎng)絡的情況下，依然可以很好地對數(shù)據(jù)進行保護。

一點要說的是CDP并不是對所有企業(yè)都很適合。CDP技術本身并不難使用，但卻非常昂貴。CDP采用基本的數(shù)據(jù)保護技術，因此CDP適用于那些對數(shù)據(jù)備份窗口以及RPO忽略的公司，那些處理非常繁忙的網(wǎng)絡事務的公司也非常適合。而不做這些事務的企業(yè)則可以找到更加適合于它們的磁盤備份技術，比如虛擬磁帶庫（VTL）以及快照技術。

3結束語

在實際應用中真CDP技術應用較少，一方面是技術原因，需要解決數(shù)據(jù)的持續(xù)不間斷監(jiān)控和記錄的技術難題；另一方面是由于真CDP技術持續(xù)備份時產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，遠大于其他備份方式產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，對數(shù)據(jù)存儲形成巨大壓力，也給用戶造成費用負擔，所以大多數(shù)CDP備份產(chǎn)品都采用準CDP技術。

準CDP技術目前在市場宣傳中已經(jīng)突破了原有的限定，被廣泛用于代指可以按照一定的周期持續(xù)性保護數(shù)據(jù)的技術，如Symentac、EMC、飛康、愛數(shù)等公司采用的大多是快照技術，但也歸入了準CDP技術行列。

采用真CDP技術的國內(nèi)災備企業(yè)大多是后起之秀，如壹進制公司的Una