災(zāi)備技術(shù)分析教學(xué)文稿

1、災(zāi)備技術(shù)分析1.1.1 災(zāi)備技術(shù)分析1.1.1.1災(zāi) 備等級建議設(shè)計一個災(zāi)備系統(tǒng)，需要考慮數(shù)據(jù)安全保障、網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)備份/恢復(fù)可用，關(guān)系到備份/恢復(fù)數(shù)據(jù)量大小、數(shù)據(jù)中心和災(zāi)備中心間的距離和數(shù)據(jù)傳輸方式、災(zāi)難發(fā)生時要求的恢復(fù)速度等。根據(jù)這些因素，通常將災(zāi)備分為四個等級。第 0 級，無災(zāi)備中心：這一級災(zāi)備，實際上沒有災(zāi)難恢復(fù)能力，它只在本地進行數(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，本地磁帶備份，異地保存：在本地將關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行備份，然后送到異地保存。災(zāi)難發(fā)生后，按照預(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，主備站點備份：在異地建立一個熱備份點，通過網(wǎng)絡(luò)以同步或異步方式

2、把主站點的數(shù)據(jù)備份到備份站點，備份站點一般只備份數(shù)據(jù)，不承擔(dān)業(yè)務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時，備份站點將接替主站點的業(yè)務(wù)，從而維護業(yè)務(wù)的連續(xù)性。第 3 級，活動災(zāi)備中心：在相隔較遠的地方分別建立兩個數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進行相互數(shù)據(jù)備份。當(dāng)某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時，另一個數(shù)據(jù)中心接替其工作任務(wù)。這種級別的備份需要配置專用的硬件設(shè)備和復(fù)雜的管理軟件，需要的投資相對而言是最大的，但恢復(fù)速度也是最快的。通過比較分析，本項目擬采用災(zāi)備第 2 級進行數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)。1.1.1.2 災(zāi) 備類型分析災(zāi)備系統(tǒng)可以分為業(yè)務(wù)級災(zāi)備、數(shù)據(jù)級災(zāi)備、應(yīng)用級災(zāi)備共三種類型。(1) .業(yè)務(wù)級災(zāi)備：主要在應(yīng)用軟件開發(fā)階段，對數(shù)

3、據(jù)進行主用數(shù)據(jù)庫和災(zāi)備數(shù)據(jù)庫的提交，這種方式需消耗10%左右的主機資源，對網(wǎng)絡(luò)的要求也很高，因為其數(shù)據(jù)幾乎是實時傳遞的，此外這種方式對系統(tǒng)開發(fā)人員要求極高，要注意每個模塊跟數(shù)據(jù)相關(guān)的代碼，否則極容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。(2) .數(shù)據(jù)級災(zāi)備：有基于存儲陣列的數(shù)據(jù)鏡像和基于管理軟件的數(shù)據(jù)鏡像兩種方式。前者跟主機以及現(xiàn)有的 IP 網(wǎng)絡(luò)沒有關(guān)系，它通過FC (或FC-IP-FC)來實現(xiàn)陣列一級的數(shù)據(jù)同步，整體投資大，但數(shù)據(jù)安全性最有保障，且應(yīng)用系統(tǒng)較多時實施較方便；后者需消耗 10%30%的處理器資源，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境依賴較大。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份可以認(rèn)為是初級的數(shù)據(jù)級災(zāi)備方式，只是實效性差。(3) .應(yīng)用級災(zāi)

4、備：主要用于基于數(shù)據(jù)庫的災(zāi)備，這種方式的系統(tǒng)變更的數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)庫本身的功能，通過IP 網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)中心復(fù)制到災(zāi)備中心，這種方式不用兼顧應(yīng)用層面和存儲層面，整體成本是比較低的。傳統(tǒng)的應(yīng)用級災(zāi)備是通過主機一級的卷復(fù)制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)災(zāi)備，對網(wǎng)絡(luò)、主機的資源消耗較大。根據(jù)業(yè)務(wù)需求并通過比較分析，本項目擬采用應(yīng)用級的數(shù)據(jù)災(zāi) 備方案。1.1.1.3 災(zāi) 備技術(shù)要求金保工程數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)要求必須實現(xiàn)以下災(zāi)備技術(shù)：(1) . 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)災(zāi)備：應(yīng)充分考慮金保工程整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置的容錯與容災(zāi)能力，滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性、有效性及不間斷的需求。數(shù)據(jù)災(zāi)備中心和省級數(shù)據(jù)中心之間將基于金保工程業(yè)務(wù)專網(wǎng)，擬增設(shè)一對10M MST

5、P 業(yè)務(wù)專網(wǎng)線路，專門用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)災(zāi)備中心和省級數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過配置相關(guān)設(shè)備，在窄帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實現(xiàn)主、備數(shù)據(jù)中心之間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層的災(zāi)備。(2) .主機系統(tǒng)災(zāi)備：省級數(shù)據(jù)中心已采用主機系統(tǒng)的冗余及容錯，在主機與存儲系統(tǒng)的災(zāi)備設(shè)計中，應(yīng)考慮災(zāi)備系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心的兼容性及遠程切換的便捷性和智能性，理論上要求災(zāi)備中心盡可能配置與數(shù)據(jù)中心同型號的主機設(shè)備，系統(tǒng)一旦切換到災(zāi)備中心工作后可提供對等的主機系統(tǒng)服務(wù)(應(yīng)用接管)。(3) .業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)災(zāi)備：通過對EMC、 VIS、 H3C、 IBM 、 RD、 HDS等廠家所實現(xiàn)的金保工程數(shù)據(jù)災(zāi)備技術(shù)的比較分析，擬采用持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術(shù)、字節(jié)變化量傳輸技術(shù)，

6、實現(xiàn)應(yīng)用級的遠程數(shù)據(jù)備份與災(zāi)難恢復(fù)。實現(xiàn)省本級生產(chǎn)數(shù)據(jù)和福州市生產(chǎn)數(shù)據(jù)到三明數(shù)據(jù)災(zāi)備中心的遠程復(fù)制，既要保證數(shù)據(jù)的更新能夠?qū)崟r備份至遠端，又要保證備份數(shù)據(jù)的順序和關(guān)聯(lián)，當(dāng)省級數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心的數(shù)據(jù)立即可用，從而保證我省金保工程業(yè)務(wù)的連續(xù)性。1.1.2災(zāi)備方式分析現(xiàn)有災(zāi)備主要有盤陣對盤陣方式、災(zāi)備軟件方式、災(zāi)備控制器 方式等三種。1.1.2.1 陣列對陣列方式陣列對陣列的災(zāi)備方式是利用磁盤陣列自帶的數(shù)據(jù)復(fù)制功能(如Oracle的Data gurad HDS的TrueCopy等),不適合于金保工 程的數(shù)據(jù)災(zāi)備，原因在于省級數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)災(zāi)備中心之間距離遠 達216KM,傳輸線路僅為

7、10M帶寬。止匕外，該方式需要同型號設(shè)備，不適用于異構(gòu)環(huán)境，不利于將 來的擴展。1.1.2.2 純軟件災(zāi)備方式最常用的軟件Symantec Veritas有三款可用于數(shù)據(jù)的容災(zāi)與備 份：(1) .BE (Backup Exec) , Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)備份，只能做 備份不能做容災(zāi)，不支持 舊M AIX操作系統(tǒng)。.NBU (Net Backup) , UNIX環(huán)境下的數(shù)據(jù)備份，和 BE一樣 是數(shù)據(jù)備份軟件，NBU的功能比BE更加強大。(3).VVR (Veritas Volume Replicator),是 Veritas 的一種應(yīng)用較 廣的數(shù)據(jù)災(zāi)備軟件，但要求傳輸環(huán)境為裸光纖。Veri

8、tas用于數(shù)據(jù)災(zāi)備的產(chǎn)品實際上是 VVR ,使用Veritas Foundation的邏輯卷復(fù)制模 塊，具有快照功能；VVR在打快照時將通過對磁盤數(shù)據(jù)進行快照 (不對緩存數(shù)據(jù)進行快照)實現(xiàn)數(shù)據(jù)災(zāi)備。VVR最大特點是無法恢復(fù)邏輯錯誤，到目前為止仍無法應(yīng)對誤操作、誤刪除、病毒等“軟災(zāi)難”造成的數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)。由于金保 工程災(zāi)備的實際環(huán)境以及 RPO和RTO的目標(biāo)需求，需采用 VVR軟件 +主機HA （ VCS ）才能實現(xiàn)。此外，以上三種軟件在備份時都會對生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，而且通過備份軟件備份的數(shù)據(jù)需經(jīng)過還原后，才能被省級數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用系統(tǒng)讀取。1.1.2.3災(zāi)備軟件 + 陣列方式災(zāi)備軟件+陣列

9、方式采用災(zāi)備控制器構(gòu)建，災(zāi)備控制器由主控制器和存儲陣列（稱災(zāi)備陣列）兩部分組成，主控制器用于安裝災(zāi)備管理軟件。這種災(zāi)備方式采用基于硬件底層數(shù)據(jù)變化量的持續(xù)復(fù)制和鏡像快照技術(shù)，對鏈路帶寬要求很低，且不受距離限制，融合了盤陣對盤陣的高效和純?yōu)膫滠浖撵`活。災(zāi)備控制器的最大特點是無法進行數(shù)據(jù)歸檔，當(dāng)需要對備份數(shù)據(jù)進行歸檔時，必須配置磁帶庫或虛擬磁帶庫等歸檔設(shè)備。通過上述分析比較，基于對金保工程省級數(shù)據(jù)中心、設(shè)區(qū)市數(shù)據(jù)中心存在的異構(gòu)存儲環(huán)境，以及金保工程業(yè)務(wù)專網(wǎng)的窄帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和線路租用成本等的綜合考慮，本項目擬采用“災(zāi)備軟件+存儲陣列”的災(zāi)備技術(shù)方案。1.1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計金保工程數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

10、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：憫宜入侵檢測服務(wù)器 系統(tǒng)核心咬接機防火端防火增彷止變掩機數(shù)無三F月小型機窿位犯名器IDiM HS01救呢庵服器譙工小型機）管琦朋罪f直月股如S【小型機I優(yōu)航存鰭女投I ffcs DJOOODJbOCI 藤帶庫 ,EbEMTli生產(chǎn)陣刑DH3 U3F-VI災(zāi)省!控畚府陣。I 1i 文卷控制勒災(zāi)者降51社會保障省級數(shù)拒中心I. .4 r. -數(shù)據(jù)災(zāi)巒中心（三期市數(shù)據(jù)中心）數(shù)據(jù)災(zāi)備中心擬分別配置防火墻、入侵防御系統(tǒng)、核心交換機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、災(zāi)備控制器（含軟件）、災(zāi)備陣 列及管理服務(wù)器等設(shè)備。1.1.4 基礎(chǔ)實施設(shè)計（1） .網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)目前，*省社會保障省級數(shù)據(jù)中心與三

11、明市數(shù)據(jù)中心之間以金 保工程業(yè)務(wù)專網(wǎng)（10M MSTP專線）連接，目前基本滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 傳輸?shù)膸捯?。省級?shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)災(zāi)備中心之間，擬基于金保工程業(yè)務(wù)專 網(wǎng)，通過增設(shè)一對10M的MSTP專線，實現(xiàn)省級數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)災(zāi) 備中心間的數(shù)據(jù)傳輸。為適應(yīng)將來業(yè)務(wù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)速度、帶寬和性能的要求，擬分別配置高端核心交換機及安全設(shè)備，為數(shù)據(jù)災(zāi)備中心提供安全的網(wǎng)絡(luò)支撐。（2） .主機系統(tǒng)目前，省級數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)區(qū)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器均采用IBM小型機，運行操作系統(tǒng) AIX ,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle; Oracle數(shù)據(jù) 庫架設(shè)于生產(chǎn)陣列上。為實現(xiàn)應(yīng)用級的數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)，省級數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障或災(zāi)難后，數(shù)

12、據(jù)災(zāi)備中心在進行數(shù)據(jù)恢復(fù)時，還將接管省級數(shù)據(jù)中心的核心業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。建議在金保工程二期項目中，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心參照省級數(shù)據(jù)中心主機服務(wù)器的選型及其TPC-C 測算，配置1 臺高端小型機作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器， 1 臺中端小型機作為應(yīng)用服務(wù)器；同時配置1臺PC服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理及災(zāi)備管理。（3） .存儲系統(tǒng)按照 4.4.3.5節(jié)對數(shù)據(jù)的需求分析，二期項目擬建的數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)的磁盤陣列（災(zāi)備陣列）將存儲省本級生產(chǎn)數(shù)據(jù)（企業(yè)養(yǎng)老保險、新農(nóng)村保險、機關(guān)保險、醫(yī)療保險）和福州市生產(chǎn)數(shù)據(jù)，需要的數(shù)據(jù)物理存儲容量為 24.54 TB。擬配置 1 臺災(zāi)備陣列，要求災(zāi)備陣列的物理容量為 24.54TB（41>600G

13、B SAS硬盤），采用Raid 5,實際可用容量為35>600GB=21.0 TB。備份陣列采用SAN技術(shù)架構(gòu)，旁路接入數(shù)據(jù) 災(zāi)備中心生產(chǎn)區(qū)光纖存儲交換機。擬配置2臺光纖存儲交換機，每臺8個光纖自感應(yīng)8Gbps端 口，HBA 卡。（4） .其它軟硬件部署其他軟硬件包括：防火墻、入侵防御系統(tǒng)、災(zāi)備控制器和防病 毒軟件等。1.1.5災(zāi)備解決方案1.1.5.1 RPO/RTO 要求RPO和RTO是衡量備份和業(yè)務(wù)連續(xù)性常用的兩個概念。建立災(zāi) 備的最終目的，是在災(zāi)難發(fā)生后能以最快的速度恢復(fù)數(shù)據(jù)服務(wù)，所 以數(shù)據(jù)災(zāi)備中心的設(shè)計指標(biāo)與災(zāi)備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力有關(guān)。最常 見的設(shè)計指標(biāo)是RPO和RTO。數(shù)據(jù)恢

14、復(fù)點目標(biāo)（RPO）是在發(fā)生災(zāi)難的情況下用戶可接受的 數(shù)據(jù)丟失量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。受到目前數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)技術(shù)上的限制， 很多用戶設(shè)定的RPO是24小時一一在預(yù)定的增量備份過程發(fā)生之 間。換言之，即使用戶通過備份系統(tǒng)完全恢復(fù)數(shù)據(jù)，也損失了24小時的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量?；謴?fù)時間目標(biāo)（RTO）是指災(zāi)難發(fā)生后，業(yè)務(wù)恢復(fù)運行所用的 時間，一般的用戶從數(shù)小時到數(shù)天都是比較實際的RTO。各種災(zāi)備解決方案的RTO有較大差別，基于光通道技術(shù)的同步數(shù)據(jù)復(fù)制或鏡 像，配合異地備用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心與災(zāi)備中心的高可 用管理，這種災(zāi)備解決方案具有最小的 RTO。實際上，災(zāi)備系統(tǒng)為 獲得最小的RTO,往往需要投入大量資金。RPO

15、反映了恢復(fù)數(shù)據(jù)完整性，在使用數(shù)據(jù)鏡像或同步復(fù)制方式 時，RPO等于數(shù)據(jù)傳輸時延的時間；而在異步數(shù)據(jù)復(fù)制方式下， RPO 為異步傳輸數(shù)據(jù)排隊的時間。在數(shù)據(jù)中心與災(zāi)備中心相差距離 不超過 10KM 的時候，通過光纖做數(shù)據(jù)鏡像或同步數(shù)據(jù)復(fù)制方式的數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)的RPO可以做到幾乎為0。1.1.5.2 系統(tǒng)軟硬件部署數(shù)據(jù)災(zāi)備中心除部署網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等設(shè)備外，擬部署1 臺災(zāi)備控制器。數(shù)據(jù)災(zāi)備中心與省級數(shù)據(jù)中心通過兩端 IP 的訪問，兩個災(zāi)備控制器可實現(xiàn)數(shù)據(jù)變化量的周期性復(fù)制（差異復(fù)制模式）。數(shù)據(jù)中心的磁盤陣列及 Oracle數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分別通過 實時系統(tǒng)鏡像和Oracle Agent （數(shù)據(jù)庫

16、快照代理）實現(xiàn)數(shù)據(jù)向災(zāi)備控 制器的實時寫入，無須干預(yù)，沒有任何備份窗口。在省級數(shù)據(jù)中心，同樣部署 1 臺災(zāi)備控制器，對生產(chǎn)區(qū)的系統(tǒng)及存儲架構(gòu)不做任何改造，通過SAN 網(wǎng)絡(luò)接入現(xiàn)有光纖存儲交換機。災(zāi)備控制器同時提供FC接口和IP接口，對生產(chǎn)卷進行數(shù)據(jù)鏡 像，以保證生產(chǎn)卷數(shù)據(jù)的安全。1.1.5.3 災(zāi)備控制器選擇災(zāi)備控制器由主控制器和存儲陣列構(gòu)成，主控制器是雙冗余控制器 +冗余電源+災(zāi)備管理軟件的安全架構(gòu)，若出現(xiàn)故障不影響陣列中數(shù)據(jù)的正常讀取。選擇災(zāi)備控制器時，要求滿足窄帶傳輸數(shù)據(jù)、采用字節(jié)變化量 傳輸?shù)刃阅埽?1) .要求采用旁路部署方式，確保不影響現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境；省級數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)主機故障時可通

17、過災(zāi)備控制器啟動，待系統(tǒng)恢復(fù)后再 切換回生產(chǎn)陣列。(2) .支持異構(gòu)環(huán)境，采用持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術(shù)(CDP),基于磁盤扇區(qū)的數(shù)據(jù)變化量的持續(xù)復(fù)制，確保在10M 低帶寬傳輸?shù)某晒β始皟傻財?shù)據(jù)實時一致性。(3) .數(shù)據(jù)復(fù)制和鏡像不通過主機服務(wù)器的操作系統(tǒng)層，而是通過磁盤底層及SAN 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，先將數(shù)據(jù)持續(xù)復(fù)制和鏡像，再將本地和異地數(shù)據(jù)進行同步。(4) .災(zāi)備控制器內(nèi)部設(shè)計符合薩班斯法案及企業(yè)內(nèi)部控制基本規(guī)范，要求支持?jǐn)?shù)據(jù)寫入磁盤陣列(災(zāi)備陣列)后不可修改的功能。(5) .能夠通過任意快照點來恢復(fù)邏輯錯誤，完整恢復(fù)到任意時間點；打快照時，須首先通知系統(tǒng)清空緩存，然后才進行快照，確保數(shù)據(jù)恢復(fù)的完整性。災(zāi)備

18、控制器實現(xiàn)本地備份和遠程災(zāi)備，加上生產(chǎn)陣列，使金保工程生產(chǎn)區(qū)將同時擁有三份數(shù)據(jù)，避免了當(dāng)兩份數(shù)據(jù)同時丟失時造成無法恢復(fù)的結(jié)果。1.1.5.4災(zāi)備管理軟件選擇金保工程數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)選擇災(zāi)備管理軟件時，要求可實現(xiàn)下述 功能：(1) .由于數(shù)據(jù)災(zāi)備中心與省級數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬低(10Mb)、傳輸距離長(216KM),要求災(zāi)備管理軟件須采用磁盤 扇區(qū)的數(shù)據(jù)變化量的持續(xù)復(fù)制和持續(xù)數(shù)據(jù)保護技術(shù)，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心 和省級數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫為雙活狀態(tài)，數(shù)據(jù)災(zāi)備中心為省級數(shù)據(jù)中 心的生產(chǎn)陣列建立鏡像復(fù)本，并實時保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。(2) .要求能夠防止因誤操作、誤刪除、病毒等“軟災(zāi)難”導(dǎo)致的 邏輯錯誤；采用快照機制，進行快照時先將生產(chǎn)陣列的緩存數(shù)據(jù)臨 時搬遷到快照區(qū)，然后才進行快照，以確保數(shù)據(jù)恢復(fù)回滾的完整性 和數(shù)據(jù)庫的可用性、一致性。(3) .災(zāi)備的數(shù)據(jù)格式為立即可用，無需恢復(fù)過程，災(zāi)備中心數(shù)據(jù) 庫處于實時打開狀態(tài)(災(zāi)備中心和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處于雙活狀 態(tài))，災(zāi)難時，可立即提供災(zāi)備陣列中的數(shù)據(jù)恢復(fù)生產(chǎn)；同時接管 核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)異地應(yīng)用災(zāi)備。(4) .具備開放性，支持軟硬件異構(gòu)平臺(各種服務(wù)器、陣列和操 作系統(tǒng))。1.1.5.5災(zāi)難發(fā)生后的恢復(fù)當(dāng)發(fā)生災(zāi)難或數(shù)據(jù)丟失時，首先從