論工控生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份及系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)方法

論工控生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份及系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)方法TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"初識(shí)工控生產(chǎn)系統(tǒng) 3\o"CurrentDocument".應(yīng)用架構(gòu)與部署方式 3\o"CurrentDocument". 硬件組成 5\o"CurrentDocument".操作系統(tǒng) 8\o"CurrentDocument".應(yīng)用程序 8\o"CurrentDocument"工控機(jī)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)保護(hù)分析 8\o"CurrentDocument". 數(shù)據(jù)重要VS系統(tǒng)重要 8\o"CurrentDocument". 硬件容易損壞 9\o"CurrentDocument".工控機(jī)應(yīng)用程序復(fù)雜 9\o"CurrentDocument".昂貴的費(fèi)用 10\o"CurrentDocument"對工控機(jī)的保護(hù)方案有哪些 10\o"CurrentDocument"冷備機(jī) 10\o"CurrentDocument"Ghost方案 10\o"CurrentDocument"磁盤克隆 11\o"CurrentDocument"理想的工控機(jī)保護(hù)方案 11\o"CurrentDocument".工控機(jī)需要備份什么 11\o"CurrentDocument". 在線熱備份 12\o"CurrentDocument". 多種備份機(jī)制 12\o"CurrentDocument".災(zāi)難發(fā)生后的系統(tǒng)快速恢復(fù) 12\o"CurrentDocument".異機(jī)還原與系統(tǒng)遷移 13\o"CurrentDocument"Acronis至U底能對工控干點(diǎn)啥 13\o"CurrentDocument".在線熱備份，無停機(jī)時(shí)間 16\o"CurrentDocument".在線熱備份，無停機(jī)時(shí)間生產(chǎn)快速恢復(fù) 17\o"CurrentDocument". 更經(jīng)濟(jì)、更有效 17初識(shí)工控生產(chǎn)系統(tǒng)工控機(jī)(IndustrialPersonalComputer,IPC)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)的辦公用計(jì)算機(jī)不同，工控機(jī)采用專用的硬件設(shè)備，使用特殊的制造工藝而成。在控制現(xiàn)場、路橋控制收費(fèi)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測、通訊保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊(duì)機(jī)、POS柜臺(tái)收銀機(jī)、數(shù)控機(jī)床、加油機(jī)、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。我們將從多個(gè)方面來認(rèn)識(shí)工控機(jī)，以下將進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的介紹。.應(yīng)用架構(gòu)與部署方式工控機(jī)從應(yīng)用架構(gòu)與部署方式來分，可分為單節(jié)點(diǎn)工控設(shè)備、集中管控型工控系統(tǒng)、混合型工控系統(tǒng)。單節(jié)點(diǎn)工控設(shè)備只負(fù)責(zé)對單個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，不與其它生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生必然的數(shù)據(jù)聯(lián)系。例如，某機(jī)械生產(chǎn)機(jī)床設(shè)備配置一臺(tái)工控機(jī)，并在前端配置LED按鍵式控制面板，生產(chǎn)工人通過前端LED面板的操作對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的配置與調(diào)整，最后生產(chǎn)出預(yù)期的產(chǎn)品。如下圖所示(本文中圖片或來自網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到讀者對所講述內(nèi)容深入理解，僅供參考)：

如上圖所示，這類工控機(jī)主要體現(xiàn)為數(shù)控機(jī)床等單節(jié)點(diǎn)設(shè)備。集中管控型工控系統(tǒng)由一個(gè)主控端和多個(gè)子生產(chǎn)系統(tǒng)組成，主控端對子端工控機(jī)達(dá)到完全控制的目的。由主控端下發(fā)指令到子端，子端嚴(yán)格按主控端下發(fā)的指令進(jìn)行操作，操作完成后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)再反饋到主控端以達(dá)成數(shù)據(jù)的收集等目標(biāo)。參考以下實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境和拓?fù)涫疽鈭D：如上圖所示，有兩條生產(chǎn)線。每條生產(chǎn)線都有一個(gè)主控端服務(wù)器對本產(chǎn)線的其它五個(gè)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行完全控制。這類工控系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，例如生產(chǎn)型企業(yè)、氣象采集與預(yù)報(bào)系統(tǒng)、銀行ATM系統(tǒng)、交通調(diào)度系統(tǒng)等多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合工作的環(huán)境。混合型工控系統(tǒng)既可以完全集中式管控，同時(shí)每個(gè)子節(jié)點(diǎn)又可以獨(dú)立操作。.硬件組成工控系統(tǒng)與日常辦公系統(tǒng)的硬件組成幾乎相同，但是制造工藝不同。工控機(jī)的制造在對溫度、濕度、防輻射、防粉塵、散熱、防震動(dòng)、防腐蝕等方面有嚴(yán)格的生產(chǎn)規(guī)格和工藝。因此，工控機(jī)的使用壽命相對于日常辦公計(jì)算機(jī)會(huì)更長，更適合在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行。下列圖片所列出的工控機(jī)硬件實(shí)物圖，僅供參考：通常工控機(jī)的硬件組成包括：主板：工控機(jī)的主板與普通的計(jì)算機(jī)的主板從基礎(chǔ)技術(shù)概念來看，幾乎是相同的。同樣為了更穩(wěn)定的運(yùn)行，所采用的是工業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)制造。所以在穩(wěn)定性方面有著很高的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)定制化程度高。CPU：隨著技術(shù)的發(fā)展與更新，目前大多數(shù)工控機(jī)采用的CPU與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的CPU的技術(shù)參數(shù)幾乎相同。但是從工作環(huán)境來講，工控機(jī)的CPU需要更好的散熱，所以大部分的工控機(jī)會(huì)將常見的CPU散熱風(fēng)扇改成金屬散熱型設(shè)備。以占用更小的空間、更好的散熱性、更穩(wěn)定的運(yùn)行。內(nèi)存：與常見的內(nèi)存沒有本質(zhì)的區(qū)別，但是在物理硬件的尺寸上設(shè)計(jì)更小化。外存設(shè)備：包括常見的模式硬盤、SSD硬盤、CF卡等。輸入、輸出設(shè)備：新型的輸入、輸出接口都采用USB接口，可連接常見的鼠標(biāo)、鍵盤、USB存儲(chǔ)設(shè)備、打印機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)接口卡：簡稱網(wǎng)卡，用于連接至網(wǎng)絡(luò)。目前大部分的工控機(jī)所配置的網(wǎng)卡還是RJ45接口的網(wǎng)卡，很少有配置光纖接口的網(wǎng)卡。工控機(jī)不需要大量的數(shù)據(jù)傳輸，一般只配置RJ45接口的網(wǎng)卡。.操作系統(tǒng)工控機(jī)的操作系統(tǒng)從產(chǎn)品提供商來分，分為Linux、Windows、Unix等三大類，目前主流的操作系統(tǒng)是Windows。從類型來分，可分為常規(guī)嵌入式兩類。兩種類型的操作系統(tǒng)均有應(yīng)用。從版本來分，又分為服務(wù)器類操作系統(tǒng)和工作站類操作系統(tǒng)。大概整理如下：WindowsXPWindowsXPEmbeddedWindows7Windows7EmbeddedWindowsserver2003Windowsserver2008WindowsserverEmbedded4,應(yīng)用程序各類工控機(jī)的不同，所研發(fā)和采用的應(yīng)用程序也不盡相同。此處對應(yīng)用程序不做過多的講述。二、 工控機(jī)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)保護(hù)分析.數(shù)據(jù)重要VS系統(tǒng)重要從這個(gè)角度來看，系統(tǒng)一定會(huì)比數(shù)據(jù)（此處所講述的數(shù)據(jù)是指由操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，例如日志文件、生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的其它歷史數(shù)據(jù)等）重要。因?yàn)閺臄?shù)據(jù)的組成來看，數(shù)據(jù)其實(shí)對工控機(jī)的影響很小，數(shù)據(jù)的丟失可能會(huì)影響到歷史數(shù)據(jù)的二次使用等問題。但是如果操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序出現(xiàn)問題導(dǎo)致生產(chǎn)受到影響，問題就非常嚴(yán)重了。試想，一個(gè)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)或者一條生產(chǎn)線，因?yàn)楣た貦C(jī)的宕機(jī)而導(dǎo)致不能繼續(xù)生產(chǎn)，那就會(huì)影響到整體公司或者項(xiàng)目的運(yùn)營。例如生產(chǎn)型企業(yè)不能繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品、銀行ATM不能繼續(xù)提供現(xiàn)金交易、監(jiān)控系統(tǒng)不能及時(shí)獲取影像資料、氣象監(jiān)控系統(tǒng)不能及時(shí)獲取氣象數(shù)據(jù)等。.硬件容易損壞工控機(jī)的運(yùn)行環(huán)境往往相對惡劣，對于硬件的損耗很嚴(yán)重。特別是對于外置存儲(chǔ)設(shè)備，例如磁盤、FT卡等。如果這類存儲(chǔ)設(shè)備損壞，將直接影響生產(chǎn)生活。例如磁盤損壞，生產(chǎn)系統(tǒng)宕機(jī)。需要產(chǎn)線維護(hù)工程師重新置換新的磁盤后，再部署操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、配置應(yīng)用程序等一系列復(fù)雜的操作。整個(gè)RTO周期非常長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)生活。3,工控機(jī)應(yīng)用程序復(fù)雜工控機(jī)所攜帶的應(yīng)用程序往往由工控機(jī)的產(chǎn)品提供商提供，應(yīng)用程序不常見，切極為復(fù)雜。一旦出現(xiàn)由軟、硬件問題所引起的宕機(jī)出現(xiàn)后，用戶方并不熟悉應(yīng)用程序的再次部署。這將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。4.昂貴的費(fèi)用首先是工控機(jī)，這類設(shè)備往往價(jià)格昂貴。用戶大都不會(huì)置備一臺(tái)冷備機(jī)作為災(zāi)難接管的策略。其次是產(chǎn)品提供方的上門服務(wù)費(fèi)用，如果需要原廠技術(shù)人員上門提供技術(shù)支持服務(wù)，需要與廠商協(xié)調(diào)時(shí)間、協(xié)調(diào)人員等一系列流程，這一定對生產(chǎn)生活有嚴(yán)重的滯后，而且用戶需要更多的時(shí)間成本和金錢成本。例如，需要某些產(chǎn)品提供商提供上門服務(wù)時(shí)，廠商的工程師從出家門的那一時(shí)刻起就會(huì)收取售后費(fèi)用了。三、對工控機(jī)的保護(hù)方案有哪些1,冷備機(jī)冷備機(jī)是最有效的解決方案之一，能夠在線上工控機(jī)宕機(jī)后，快速更換后達(dá)到生產(chǎn)中斷最小化的目標(biāo)。但是此方案也有不足：首先是代價(jià)高，用戶需要單獨(dú)購買冷備機(jī)，這對于用戶來說可能是一筆不小的投資。其次是靈活性差，冷備機(jī)的應(yīng)用程序的配置可能與宕機(jī)的工控機(jī)參數(shù)不匹配。需要時(shí)間來調(diào)整工控機(jī)的工作參數(shù)以達(dá)到與生產(chǎn)相匹配。另外還有存在風(fēng)險(xiǎn)，例如參數(shù)配置錯(cuò)誤導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格。.Ghost方案此方案在很多用戶中得到應(yīng)用，但是這種方案有先天的不足。Ghost方案有產(chǎn)品的兼容列表，超出列表的操作系統(tǒng)是不支持的。換句話，不兼容的操作系統(tǒng)就沒辦法去做保護(hù)。Ghost需要關(guān)機(jī)制作鏡像，在制作操作系統(tǒng)鏡像時(shí)，需要將目標(biāo)工控機(jī)關(guān)機(jī)后操作，這會(huì)影響到生產(chǎn)。Ghost在異構(gòu)硬件平臺(tái)，無法恢復(fù)鏡像。.磁盤克隆所謂磁盤克隆就是將現(xiàn)工控機(jī)的磁盤使用工具軟件克隆到另一個(gè)磁盤上，當(dāng)出現(xiàn)磁盤損壞時(shí)快速更換磁盤以達(dá)到將RTO時(shí)間盡量縮短的目標(biāo)。磁盤克隆雖然可減小RTO值，但是需要對源工控機(jī)關(guān)機(jī)才可以進(jìn)行克隆，同樣會(huì)影響生產(chǎn)。同樣，磁盤克隆技術(shù)不能異構(gòu)環(huán)境中使用。例如將現(xiàn)在磁盤在其它硬件平臺(tái)上使用。四、理想的工控機(jī)保護(hù)方案.工控機(jī)需要備份什么關(guān)于這個(gè)話題，理想的解決方案是所有的數(shù)據(jù)盡在備份中。如果一定要區(qū)分，那么一定是可用的系統(tǒng)優(yōu)于實(shí)體數(shù)據(jù)。就像我們前面提到的，可用的系統(tǒng)才是工控機(jī)最重要的。所以，在對工控機(jī)的備份方案中，要將整個(gè)磁盤都置于備份計(jì)劃中。所謂整個(gè)磁盤，除我們?nèi)粘Ｋ姷念愃艭盤、D盤等卷外，還應(yīng)該包含系統(tǒng)的MBR。所以磁盤鏡像技術(shù)是最適合工控機(jī)的備份方案。以下所有話題均在使用磁盤鏡像備份的基礎(chǔ)上進(jìn)行。.在線熱備份為了保障生產(chǎn)不中斷，所提供的備份方案應(yīng)該使用在線備份方式，既不停機(jī)在線備份。這種備份方式最大化的降低工控機(jī)的停機(jī)時(shí)間，不影響現(xiàn)在生產(chǎn)任務(wù)。.多種備份機(jī)制可提供熱備份、冷備份兩種備份機(jī)制，在不可預(yù)期的環(huán)境中，可備份所有的兼容或不兼容的所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)。包含Windows、Linux、Unix等。.災(zāi)難發(fā)生后的系統(tǒng)快速恢復(fù)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)宕機(jī)事件后，需要快速的恢復(fù)系統(tǒng)到可工作狀態(tài)，無論是操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、或者是硬件所引起的宕機(jī)。操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序引起的宕機(jī)時(shí)，快速使用可引導(dǎo)媒體進(jìn)入工控機(jī)，然后將已存在的備份存檔恢復(fù)至當(dāng)前工控機(jī)。這樣的恢復(fù)可將業(yè)務(wù)連續(xù)性保持最高狀態(tài)，有效降低RTO時(shí)間。由硬件引發(fā)的宕機(jī)，分兩種情況。一種情況是非存儲(chǔ)設(shè)備，例如內(nèi)存、主板等硬件損壞。這種情況下只需要更換新的硬件既可，但這需要用戶的足夠可用的備件。另一種情況是存儲(chǔ)設(shè)備損壞，例如磁盤損壞。此類情況只需要更換新的磁盤后，使用可引導(dǎo)媒體將原備份存檔恢復(fù)至新的磁盤。.異機(jī)還原與系統(tǒng)遷移工控機(jī)的軟、硬件也是有生命周期的，在生命周期結(jié)束后有能力將現(xiàn)有工控機(jī)的系統(tǒng)整體遷移至新的硬件平臺(tái)。降低遷移的時(shí)間、資金成本。同時(shí)，對于損壞的工控機(jī)，有能力將現(xiàn)有系統(tǒng)通過異機(jī)還原能力，遷移至新的硬件平臺(tái)，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性最大化，RTO參數(shù)最小化。五、Acronis到底能對工控干點(diǎn)啥一看標(biāo)題是不是有點(diǎn)蒙圈？Acronis不是個(gè)備份軟件嘛，能做備份，能恢復(fù)。這點(diǎn)事地球人都知道，難道還能整出啥花樣來不成。讓我想想，Acronis可以把損壞的硬盤給還原成新的？不對，不對。。Acronis是個(gè)軟件，不是大師兄，沒這個(gè)法力；難道是硬盤數(shù)據(jù)修復(fù)？也不對啊，老五天天嘮叨說工控機(jī)最重要的是系統(tǒng)呀，把文件搶救回來也是然并卵啊&……％￥#@太傷神了，這么專業(yè)的事還是問問老五吧。老五說，Acronis可以將工控系統(tǒng)的RTO時(shí)間縮短至2分鐘以內(nèi)！怎么做到的呢？這要?dú)w功于Acronis的Anydata引擎，這個(gè)東西老厲害了，就像一個(gè)超級(jí)無敵的變形金剛?？吹嚼衔迩懊娴奈臋n的同學(xué)可能還記得，Acronis最厲害的就是磁盤鏡像，而且目前在業(yè)界還沒有哪家的技術(shù)可以與之比擬。啥叫磁盤鏡像，說簡單點(diǎn)就是整個(gè)磁盤的所有的所有全部打包成一個(gè)文件。注意這個(gè)所有也包含了MBR這個(gè)計(jì)算機(jī)引導(dǎo)信息在里面。在工控領(lǐng)域具體怎么玩呢，咱們接著往下看，下面全是干貨。讓RTO等于0這種方式對于RTO時(shí)間的要求非常嚴(yán)格的用戶非常適用。說到RTO為0，其實(shí)只是理論說法。也就是從Acronis的角度來考慮的。從用戶的角度來看，這個(gè)時(shí)間基本可以控制在2分鐘以內(nèi)。流程如下示意圖：這種方式的流程如下：備份：采用熱備份方式，先將整個(gè)工控的磁盤鏡像出來。注意在備份的時(shí)候，一定是工控機(jī)運(yùn)行正常的時(shí)候。這叫積谷防饑?；謴?fù)：這里所說的恢復(fù)，并不是恢復(fù)到原機(jī)上，而是恢復(fù)到一塊新的備用硬盤上。恢復(fù)完成后，作為備件存放。在

這里可能有人會(huì)有疑問，恢復(fù)到新的硬盤上，這個(gè)怎么操作呢。其實(shí)很簡單了。操作如下:a）在一臺(tái)空閑的計(jì)算機(jī)上安裝Acronis的代理程序，并將備份存檔存放在此計(jì)算機(jī)上。b）份存檔存放在此計(jì)算機(jī)上。b）計(jì)算機(jī)外接一個(gè)USB轉(zhuǎn)換SATA、IDE的轉(zhuǎn)換器c）將新的可用硬盤外接至此轉(zhuǎn)換器上d）運(yùn)行Acronis的恢復(fù)操作，將備份恢復(fù)至新的硬盤上。災(zāi)難快速處理：當(dāng)工控機(jī)硬盤損壞時(shí)，關(guān)機(jī)更換步驟2中的備份硬盤，更換完成后開機(jī)進(jìn)入工作模式。Over，大家可以算一下這樣的一個(gè)災(zāi)難接管時(shí)間大概是多長時(shí)間?；旧蟽煞昼妰?nèi)可以搞定吧，一分鐘更換硬盤，一分鐘開機(jī)時(shí)間。讓RTO時(shí)間等于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和磁盤性能這種系統(tǒng)災(zāi)難拯救方式是通過網(wǎng)絡(luò)方式，而非本地方式恢復(fù)。當(dāng)工控硬盤損壞，更換新的硬盤后從網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)，然后從網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)位置將原備份存檔恢復(fù)至本地新硬盤上?；謴?fù)完成后，重啟工控機(jī)進(jìn)入正常工產(chǎn)模式。架構(gòu)示意如下圖：1,正常運(yùn)嚀亡、衽噴土工1,正常運(yùn)嚀亡、衽噴土工IK入更按烹去網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)位置這種方式的系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)，需