信息容災(zāi)備份技術(shù)淺談

王碧翠 陳雪冰 魏 偉

（1.中國人民解放軍西安通信學(xué)院 陜西 西安 710106；2.中國人民解放軍61068部隊(duì) 陜西 西安 710106）

目前，各電力企業(yè)都致力于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的備用建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)各類數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的本地和異地容災(zāi)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速恢復(fù)甚至是在線恢復(fù)，保證企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)營的連續(xù)性。

1 信息容災(zāi)和備份概念

1.1 容災(zāi)備份的概念

通過在異地建立和維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)備份,利用地理分散性保證系統(tǒng)對(duì)于災(zāi)難事件的抵御能力的技術(shù)稱為數(shù)據(jù)容災(zāi)(DisasterTolerance)。數(shù)據(jù)容災(zāi)的目的是盡可能減少災(zāi)難帶來的損失。主要研究災(zāi)前存儲(chǔ)與備份數(shù)據(jù);災(zāi)后及時(shí)、準(zhǔn)確地恢復(fù)數(shù)據(jù),保持應(yīng)用的正常運(yùn)行。

如圖所示。

數(shù)據(jù)容災(zāi)原理圖

容災(zāi)備份是通過特定的容災(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)。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。

1.2 容災(zāi)系統(tǒng)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

容災(zāi)系統(tǒng)分為四個(gè)等級(jí)。

第0級(jí)：沒有備援中心。這一級(jí)容災(zāi)系統(tǒng)，實(shí)際上沒有災(zāi)難恢復(fù)能力，它只在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并且被備份的數(shù)據(jù)只在本地保存，沒有送往異地。

第1級(jí)：本地磁帶備份。異地保存在本地將關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份，然后送到異地保存。災(zāi)難發(fā)生后，按預(yù)定數(shù)據(jù)恢復(fù)程序恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。

第2級(jí)：熱備份。站點(diǎn)備份在異地建立一個(gè)熱備份點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。

第3級(jí)：活動(dòng)備援中心。在相隔較遠(yuǎn)的地方分別建立兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進(jìn)行相互數(shù)據(jù)備份，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時(shí)，另一個(gè)數(shù)據(jù)中心接替其工作任務(wù)。

2 容災(zāi)備份的幾種典型技術(shù)

2.1 容災(zāi)系統(tǒng)的衡量指標(biāo)

2.1.1 RPO（Recovery Point Objective）：即數(shù)據(jù)恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)，主要指的是業(yè)務(wù)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。

2.1.2 RTO（Recovery Time Objective）：即恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)，主要指的是所能容忍的業(yè)務(wù)停止服務(wù)的最長時(shí)間，也就是從災(zāi)難發(fā)生到業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)功能所需要的最短時(shí)間周期。

2.2 容災(zāi)備份的典型技術(shù)

在建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時(shí)會(huì)涉及到多種技術(shù)，如：SAN或NAS技術(shù)、遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)、基于IP的SAN的互連技術(shù)、快照技術(shù)等。這里重點(diǎn)介紹遠(yuǎn)程鏡像、快照和互連技術(shù)

2.2.1 遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)

遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是在主數(shù)據(jù)中心和備援中心之間的數(shù)據(jù)備份時(shí)用到。鏡像是在兩個(gè)或多個(gè)磁盤或磁盤子系統(tǒng)上產(chǎn)生同一個(gè)數(shù)據(jù)的鏡像視圖的信息存儲(chǔ)過程，一個(gè)叫主鏡像系統(tǒng)，另一個(gè)叫從鏡像系統(tǒng)。按主從鏡像存儲(chǔ)系統(tǒng)所處的位置可分為本地鏡像和遠(yuǎn)程鏡像。遠(yuǎn)程鏡像又叫遠(yuǎn)程復(fù)制，是容災(zāi)備份的核心技術(shù)，同時(shí)也是保持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步和實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程鏡像按請(qǐng)求鏡像的主機(jī)是否需要遠(yuǎn)程鏡像站點(diǎn)的確認(rèn)信息，又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。

同步遠(yuǎn)程鏡像(同步復(fù)制技術(shù))是指通過遠(yuǎn)程鏡像軟件，將本地?cái)?shù)據(jù)以完全同步的方式復(fù)制到異地，每一本地的I/O事務(wù)均需等待遠(yuǎn)程復(fù)制的完成確認(rèn)信息，方予以釋放。

異步遠(yuǎn)程鏡像(異步復(fù)制技術(shù))保證在更新遠(yuǎn)程存儲(chǔ)視圖前完成向本地存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本I/O操作，而由本地存儲(chǔ)系統(tǒng)提供給請(qǐng)求鏡像主機(jī)的I/O操作完成確認(rèn)信息。

遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)復(fù)制是以后臺(tái)同步的方式進(jìn)行的，這使本地系統(tǒng)性能受到的影響很小，傳輸距離長 (可達(dá)1000公里以上)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求小。但是，許多遠(yuǎn)程的從屬存儲(chǔ)子系統(tǒng)的寫沒有得到確認(rèn)，當(dāng)某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問題。為了解決這個(gè)問題，目前大多采用延遲復(fù)制的技術(shù)(本地?cái)?shù)據(jù)復(fù)制均在后臺(tái)日志區(qū)進(jìn)行)，即在確保本地?cái)?shù)據(jù)完好無損后進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新。

2.2.2 快照技術(shù)

遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫、光盤庫中。

快照是通過軟件對(duì)要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個(gè)要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號(hào)LUN和快照cache。在快速掃描時(shí)，把備份過程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時(shí)快速拷貝到快照cache中?？煺誏UN是一組指針，它指向快照cache和磁盤子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊(在備份過程中)。在正常業(yè)務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，利用快照LUN實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)據(jù)的一個(gè)完全的備份?？煺帐峭ㄟ^內(nèi)存作為緩沖區(qū)(快照cache)，由快照軟件提供系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)的即時(shí)數(shù)據(jù)映像，它存在緩沖區(qū)調(diào)度的問題。

2.2.3 互連技術(shù)

早期的主數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠(yuǎn)程復(fù)制(鏡像)，即通過光纖通道FC，把兩個(gè)SAN連接起來，進(jìn)行遠(yuǎn)程鏡像(復(fù)制)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，由備援?dāng)?shù)據(jù)中心替代主數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。這種遠(yuǎn)程容災(zāi)備份方式存在一些缺陷，如：實(shí)現(xiàn)成本高、設(shè)備的互操作性差、跨越的地理距離短(10公里)等，這些因素阻礙了它的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。它們是利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將主數(shù)據(jù)中心SAN中的信息通過現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程復(fù)制到備援中心SAN中。當(dāng)備援中心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量過大時(shí)，可利用快照技術(shù)將其備份到磁帶庫或光盤庫中。這種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程容災(zāi)備份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可擴(kuò)展性好，具有廣闊的發(fā)展前景?；贗P的互連協(xié)議包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。

3 云存儲(chǔ)在容災(zāi)備份中的應(yīng)用

3.1 云存儲(chǔ)的概念

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算(cloudcomputing)概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。

3.2 云存儲(chǔ)在企業(yè)容災(zāi)備份中的全新模式

目前，國內(nèi)外存儲(chǔ)廠商提供的云存儲(chǔ)服務(wù)，都只是簡單地為用戶提供在線數(shù)據(jù)備份，將企業(yè)的數(shù)據(jù)直接備份到云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心去。對(duì)此，結(jié)合了云存儲(chǔ)的技術(shù)，UIT認(rèn)為，磁盤-磁盤-云(D2D2C)的客戶端應(yīng)用模式，即數(shù)據(jù)從本地磁盤到云存儲(chǔ)本地客戶端系統(tǒng)(簡稱D2D2C設(shè)備)再到云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心的模式,將成為云存儲(chǔ)時(shí)代企業(yè)業(yè)務(wù)安全的新模式。

D2D2C的數(shù)據(jù)保護(hù)模式還可應(yīng)用于具有多個(gè)分支機(jī)構(gòu)的企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)保護(hù)。針對(duì)在各地?fù)碛蟹种C(jī)構(gòu)的大型企業(yè)，各分支機(jī)構(gòu)只需在本地配置一臺(tái)D2D2C備份設(shè)備，便可方便的把數(shù)據(jù)備份到企業(yè)總部或集中數(shù)據(jù)中心，從而提高存儲(chǔ)安全和數(shù)據(jù)災(zāi)備能力。同時(shí)，D2D2C模式還可實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)容災(zāi)保護(hù)，在各個(gè)數(shù)據(jù)中心之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程容災(zāi)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的多重保護(hù)。而對(duì)于中小企業(yè)而言，現(xiàn)有的云存儲(chǔ)解決方案，幾乎都是為大型企業(yè)準(zhǔn)備的，成本過高，技術(shù)復(fù)雜，讓中小企業(yè)只能望“云”興嘆。但D2D2C解決方案讓云存儲(chǔ)的成本更低，企業(yè)可以根據(jù)自己的需要，按需購買云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心的容量，存儲(chǔ)多少數(shù)據(jù)就支付云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心多少成本，而并不需要建立數(shù)據(jù)中心。與自建數(shù)據(jù)中心相比，用戶可以有效抑制成本的增加,并按需擴(kuò)展自己的容量，這就讓中小企業(yè)得以真正走進(jìn)這朵“云”中，全面提高投資回報(bào)率。

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