基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫備份與快速恢復(fù)機(jī)制研究與應(yīng)用

方銳 姚振 郭洋 吳躍

“十三五”以來，隨著國網(wǎng)公司信息化進(jìn)程的不斷深入，在國家電網(wǎng)公司十三五發(fā)展戰(zhàn)略綱要中明確指出，到2020年建成國家電網(wǎng)企業(yè)資源計劃系統(tǒng)3.0（SGERP3.0），實現(xiàn)業(yè)務(wù)活動動態(tài)監(jiān)控與分析優(yōu)化、核心資產(chǎn)集中管理和在線監(jiān)控；進(jìn)一步替身信息存儲、傳輸、集成、共享水平。伴隨國網(wǎng)業(yè)務(wù)流程的運(yùn)轉(zhuǎn)越來越高度依賴于數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的丟失必然會導(dǎo)致企業(yè)正常業(yè)務(wù)運(yùn)作中斷，僅僅是依靠傳統(tǒng)的災(zāi)難備份/恢復(fù)已經(jīng)滿足不了業(yè)務(wù)的需求，因此如何確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的快速可恢復(fù)性，顯得十分重要。

國網(wǎng)業(yè)務(wù)流程的運(yùn)轉(zhuǎn)越來越高度依賴于數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)成為了支撐企業(yè)運(yùn)作的基石。而數(shù)據(jù)的丟失必然會導(dǎo)致企業(yè)正常業(yè)務(wù)運(yùn)作中斷，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失、聲譽(yù)損失、以及客戶忠誠度下降等各種損失。為了保證企業(yè)24*7連續(xù)運(yùn)營，對企業(yè)的IT建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)，僅僅是依靠傳統(tǒng)的災(zāi)難備份/恢復(fù)已經(jīng)滿足不了業(yè)務(wù)的需求。因此，如何集中保護(hù)數(shù)據(jù)庫、確保數(shù)據(jù)庫可恢復(fù)性，顯得尤為重要。

隨著國網(wǎng)信息化進(jìn)程的不斷深入，數(shù)據(jù)已成為非常重要的資產(chǎn)，如何確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可快速恢復(fù)，顯得非常重要。

敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺是一套集合了True-CDP備份，歷史數(shù)據(jù)秒級恢復(fù)，災(zāi)備保護(hù)等功能的一體化云平臺。支持主流的Oracle、MySQL、MariaDB、SQLServer數(shù)據(jù)庫，可同時對大量數(shù)據(jù)庫做集中式備份和管理，并對備份進(jìn)行持續(xù)校驗以確保數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性。此外，還可用于應(yīng)用測試、預(yù)發(fā)布、性能優(yōu)化，POC等諸多應(yīng)用場景。

一、設(shè)計思路

敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺的設(shè)計從以下幾個方面，提供更加便捷、可視化的管理。

軟件定義備份，智能管理工具：區(qū)別于傳統(tǒng)手工備份，原來DBA需要手設(shè)置備份策略，管理備份集。敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺采用軟件定義備份，通過軟件整合底層物理資源，在高可用、高性能的物理平臺上，提供靈活的備份管理接口，一鍵式備份恢復(fù)管理，智能的備份策略。

化繁為簡，統(tǒng)一管理：對數(shù)據(jù)庫的備份，需要考慮的因素較多，很多企業(yè)內(nèi)部少則幾十套數(shù)據(jù)庫，備份工作非常繁瑣而且工作量大。敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺，通過靈活的備份策略實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自動備份和集中管理，簡化了備份的操作，降低了備份的管理成本。

資源虛擬化，資源分配靈活：通過虛擬化平臺，實現(xiàn)物理資源的靈活分配和安全隔離。如果有新的備份需求，不需要單獨(dú)申請物理機(jī)資源，直接通過管理界面申請需要的資源，即可實現(xiàn)對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的備份恢復(fù)。

備份可用性保證，實時驗證：如何確保備份的物理文件在關(guān)鍵時刻能夠恢復(fù)可用。敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺備份恢復(fù)方案，通過構(gòu)建“活”的備份，實現(xiàn)備份數(shù)據(jù)的實時驗證，確保備份數(shù)據(jù)的可用性。

數(shù)據(jù)可追回，歷史狀態(tài)快速回溯：數(shù)據(jù)丟失或者誤刪除在眾多企業(yè)中屢見不鮮，如何找回丟失數(shù)據(jù)。敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的快速找回，通過存儲級別快照和日志應(yīng)用的方式可以實現(xiàn)精確到秒級的歷史時間點(diǎn)恢復(fù)。

二、技術(shù)原理

如圖1所示，使用數(shù)據(jù)庫日志的增量傳輸來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的持續(xù)備份。日志的傳輸通Oracle DataGurad/Mysql Replication方式進(jìn)行重做日志的實時傳輸，在保證主庫性能的情況下，盡量實現(xiàn)日志的實時傳輸。

如圖2所示，備份使用zfs文件系統(tǒng)，對備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行文件系統(tǒng)級別的快照備份，采用 ROW（redirect over write）技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增量保存和快照功能。ROW方式的快照，沒有寫放大，對數(shù)據(jù)寫入性能沒有影響，支持大量快照并存，基于切片的快照，快照顆粒度小，空間占用小。

如圖3所示，采用KVM主機(jī)虛擬化技術(shù)，對一套硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，為虛擬機(jī)分配內(nèi)存和存儲資源，每一臺虛擬機(jī)用于一套數(shù)據(jù)庫的備份，實現(xiàn)資源的隔離和安全保護(hù)。

如圖4所示，備份節(jié)點(diǎn)自身通過Raid5做磁盤保護(hù)，任意壞一塊盤，不影響備份可用性。如果對備份有更高的安全要求，可以采用敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺，通過zfs Raid Z保證數(shù)據(jù)的可靠性，任意一臺備份節(jié)點(diǎn)意外退出，不影響備份的可用性。

充分考慮備份和恢復(fù)的操作實用性，結(jié)合多名數(shù)據(jù)庫專家的運(yùn)維經(jīng)驗，自主研發(fā)的監(jiān)控管理平臺，可進(jìn)行自動化備份策略管理，降低了備份的難度，減輕了運(yùn)維人員的工作量，加強(qiáng)了對備份的管理和安全可控性，如圖5所示。

三、應(yīng)用情況

一是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，保障數(shù)據(jù)的安全。解決現(xiàn)有備份方式對大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)庫備份恢復(fù)風(fēng)險大的問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的實時備份。

二是備份環(huán)境可實現(xiàn)歷史回溯，臨時庫拉起操作，用于測試或者臨時庫創(chuàng)建。

三是采用X86化的解決方案，可大幅度降低硬件設(shè)備投入，同時可以實現(xiàn)分布式架構(gòu)，在容量不足時可在線橫向擴(kuò)展。

四是備份在生產(chǎn)庫意外宕機(jī)時，可臨時拉起承載業(yè)務(wù)，縮短業(yè)務(wù)停機(jī)時間，減少經(jīng)濟(jì)損失。

五是通過統(tǒng)一的可視化管理界面，讓運(yùn)維變的更輕松，智能化運(yùn)維可以有效的減少運(yùn)維人員的投入。

四、效果及成效

通過敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺的建設(shè)，提高工作效率，減輕信息維護(hù)人員負(fù)擔(dān)，為全力支撐公司建設(shè)“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供了必要的技術(shù)支撐。

五、總結(jié)

通過敏捷數(shù)據(jù)庫仿真平臺的建設(shè)，尋求新的技術(shù)解決方案，支撐經(jīng)營策略、財務(wù)運(yùn)行機(jī)制和集團(tuán)管控模式優(yōu)化。通過優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新技術(shù)，支撐新型卓越資金管理體系、電費(fèi)結(jié)算、全面預(yù)算管理、資產(chǎn)全壽命周期管理、工程全過程、全面風(fēng)險管理等財務(wù)業(yè)務(wù)管理優(yōu)化。隨業(yè)務(wù)發(fā)展，持續(xù)支撐多維精益管理體系變革，以一流的財務(wù)管理和經(jīng)營業(yè)績，保障國網(wǎng)三型兩網(wǎng)發(fā)展新戰(zhàn)略的全面實施。

作者單位：國網(wǎng)安徽省電力有限公司信息通信分公司