第3章容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份

第3章容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份3.1容災(zāi)3.2數(shù)據(jù)備份3.1容災(zāi)3.1.1容災(zāi)概述3.1.2容災(zāi)等級3.1.3容災(zāi)技術(shù)

3.1.1容災(zāi)概述企業(yè)為可能的災(zāi)難制訂計劃、實施措施，避免可以預(yù)見的災(zāi)難事件，當(dāng)災(zāi)難事件不可避免時，實施恢復(fù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的策略，通常就可以從災(zāi)難中幸存下來。

1.容災(zāi)的目的容災(zāi)，顧名思義，是指對災(zāi)難的容忍，在災(zāi)難發(fā)生后能恢復(fù)災(zāi)難前的業(yè)務(wù)。在《災(zāi)難恢復(fù)規(guī)劃》一書中，對于信息系統(tǒng)的災(zāi)難是這樣定義的：由于IT基礎(chǔ)設(shè)施的中斷所導(dǎo)致的公司業(yè)務(wù)流程的非計劃性中斷。

根據(jù)IDC的統(tǒng)計數(shù)字，美國在1990年到2000年的十年中，發(fā)生過災(zāi)難的公司有55％在短期內(nèi)就倒閉了。由于數(shù)據(jù)丟失，剩下的45％中也有29％在一到兩年內(nèi)倒閉，最后生存下來的公司不到16％。Gartner的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也有類似的結(jié)論，在經(jīng)歷過大型災(zāi)難導(dǎo)致系統(tǒng)停運的公司中，大概有2/5的公司最終沒能恢復(fù)運營，而剩下的3/5的公司中也有約1/3在兩年內(nèi)破產(chǎn)。

2.容災(zāi)的含義容災(zāi)，就是減少災(zāi)難事件發(fā)生的可能性以及限制災(zāi)難對關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程所造成的影響的一整套行為。當(dāng)企業(yè)的核心計算機(jī)系統(tǒng)遭受如火災(zāi)、洪澇、地震、戰(zhàn)爭、人為破壞等不可抗拒的災(zāi)難和意外時，能夠及時恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。因此，容災(zāi)的目的和實質(zhì)就是保持信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)持續(xù)性。

信息系統(tǒng)的容災(zāi)方案，應(yīng)考慮：(1)災(zāi)難的類型，會有哪些災(zāi)難以及會對系統(tǒng)帶來多大損失；(2)恢復(fù)時間，災(zāi)難發(fā)生以后需要多長的時間來恢復(fù)；(3)恢復(fù)程度，是系統(tǒng)恢復(fù)還是數(shù)據(jù)恢復(fù)，是恢復(fù)上一周情況還是上一年的情況；(4)實用技術(shù)，根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，被證明是可靠的技術(shù)；(5)成本，實施這個容災(zāi)方案要花多少錢。

衡量容災(zāi)系統(tǒng)有幾個主要目標(biāo)：(1)恢復(fù)點目標(biāo)(RPO);(2)恢復(fù)時間目標(biāo)(RTO);(3)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)目標(biāo)(NRO);(4)服務(wù)降級目標(biāo)(SDO)。

容災(zāi)是一項工程，它涉及到管理、流程、規(guī)范等方方面面，而不僅僅是技術(shù)。雖然容災(zāi)是建立在技術(shù)的基礎(chǔ)之上的，技術(shù)是容災(zāi)方案實現(xiàn)的一個保障，但是僅僅依靠技術(shù)是不夠的。一個容災(zāi)項目往往是一個周而復(fù)始的過程，具體的內(nèi)容會隨著企業(yè)所面臨的內(nèi)外部環(huán)境的變化而發(fā)生靈活的變化。

容災(zāi)過程如下圖所示：

3.容災(zāi)與災(zāi)難恢復(fù)、數(shù)據(jù)容災(zāi)等的關(guān)系災(zāi)難恢復(fù)和容災(zāi)都是指在災(zāi)難發(fā)生時保持系統(tǒng)的業(yè)務(wù)持續(xù)性。而數(shù)據(jù)容災(zāi)的側(cè)重點在于數(shù)據(jù)，因為容災(zāi)不光指簡單的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)，還包括系統(tǒng)的或者業(yè)務(wù)應(yīng)用上的恢復(fù)，而數(shù)據(jù)容災(zāi)僅僅是其中一個重要的組成部分。

4.容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份的關(guān)系(1)數(shù)據(jù)備份是容災(zāi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)備份，是指將數(shù)據(jù)保存下來，目的是為了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在崩潰時能夠快速地恢復(fù)。(2)容災(zāi)是一個系統(tǒng)工程一個完整的容災(zāi)系統(tǒng)包括容災(zāi)規(guī)劃機(jī)構(gòu)的設(shè)立、容災(zāi)需求分析、容災(zāi)策略制定、容災(zāi)系統(tǒng)實施、容災(zāi)系統(tǒng)維護(hù)等多個階段。3.1.2容災(zāi)等級

容災(zāi)等級與數(shù)據(jù)重要性關(guān)系

SHARE78將容災(zāi)系統(tǒng)定義成七個層次：(1)第0級—本地冗余備份。第0級容災(zāi)方案也叫無異地備份數(shù)據(jù)；(2)第l級—數(shù)據(jù)介質(zhì)轉(zhuǎn)移。第l級容災(zāi)方案的關(guān)鍵是有數(shù)據(jù)備份，但無備用系統(tǒng)；(3)第2級—應(yīng)用系統(tǒng)冷備。第2級容災(zāi)方案的實質(zhì)是有數(shù)據(jù)備份、有備用系統(tǒng)，其特點是異地介質(zhì)存放、系統(tǒng)硬件冷備份。

(4)第3級—數(shù)據(jù)電子傳送。第3級容災(zāi)方案是電子鏈接，其特點是網(wǎng)絡(luò)傳送、自動備份、磁盤鏡像復(fù)制；(5)第4級—應(yīng)用系統(tǒng)溫備。第4級容災(zāi)方案是讓備份中心處于活動狀態(tài)，其特點是網(wǎng)絡(luò)傳送、流水日志、系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)。

(6)第5級—應(yīng)用系統(tǒng)熱備。第5級容災(zāi)方案的關(guān)鍵在于交易的完整性，其特點是在線實時傳送、系統(tǒng)鏡像狀態(tài)、人機(jī)切換。(7)第6級—數(shù)據(jù)零丟失。第6級容災(zāi)方案的目標(biāo)是達(dá)到數(shù)據(jù)零丟失和自動系統(tǒng)故障切換，其特點是在線實時鏡像、作業(yè)動態(tài)分配、自動切換。

七個層次的恢復(fù)時間和投資之間的曲線關(guān)系：

我國于2005年4月制定了《重要信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)指南》參考SHARE78，做出了我國對災(zāi)難恢復(fù)的等級劃分。(1)第l級—基礎(chǔ)支持。完全數(shù)據(jù)備份至少每周一次；(2)第2級—備用場地支持；(3)第3級—電子傳輸和部分設(shè)備支持；

(4)第4級—電子傳輸和完整設(shè)備支持；(5)第5級—實時數(shù)據(jù)傳輸和完整設(shè)備支持；(6)第6級—數(shù)據(jù)零丟失和遠(yuǎn)程集群支持。3.1.3容災(zāi)技術(shù)

（1）應(yīng)用恢復(fù)技術(shù)，在應(yīng)用的恢復(fù)上可以通過負(fù)載均衡提供永不停頓的系統(tǒng)運行能力，給用戶提供一個無中斷的操作環(huán)境來運行那些關(guān)鍵業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序；

（2）網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)技術(shù)，如動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由，保證了應(yīng)用能夠在不中斷為最終用戶服務(wù)的情況下轉(zhuǎn)入備用數(shù)據(jù)中心；還有通過標(biāo)準(zhǔn)的基于路由器的技術(shù)，如在IP層進(jìn)行動態(tài)轉(zhuǎn)換的一些協(xié)議。（3）數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)，對于數(shù)據(jù)的恢復(fù)可以采用不同的技術(shù)。一種是采用硬件進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制，稱為硬件復(fù)制技術(shù)。3.2數(shù)據(jù)備份3.2.1數(shù)據(jù)備份的概念3.2.2數(shù)據(jù)備份類型3.2.3數(shù)據(jù)備份存儲介質(zhì)3.2.4數(shù)據(jù)備份策略3.2.5數(shù)據(jù)備份技術(shù)習(xí)題3.2.1數(shù)據(jù)備份的概念數(shù)據(jù)備份，是指為了防止出現(xiàn)因自然災(zāi)害、硬件故障、軟件錯誤、人為誤操作等造成的數(shù)據(jù)丟失，而將全部或部分原數(shù)據(jù)集合復(fù)制到其他的存儲介質(zhì)中的過程。當(dāng)數(shù)據(jù)丟失或被破壞時，結(jié)合其他恢復(fù)工具，原數(shù)據(jù)可以從備份數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來。3.2.2數(shù)據(jù)備份類型

1.按數(shù)據(jù)類型劃分待備份的數(shù)據(jù)可以分成兩類：（1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份；（2）用戶數(shù)據(jù)備份。

2.按數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分(1)基于主機(jī)備份；(2)基于局域網(wǎng)備份；(3)基于存儲局域網(wǎng)備份；(4)無服務(wù)器備份；(5)零影響備份；(6)基于廣域網(wǎng)備份；(7)SAN和NAS結(jié)合備份。3.2.3數(shù)據(jù)備份存儲介質(zhì)

1.軟磁盤2.磁帶常見的磁帶有以下幾種：(1)1/4英寸磁帶(QuarterInchCartridge，簡稱QIC)磁帶寬度為6mm(0.25英寸)，有帶盒(2)數(shù)碼音頻磁帶(DigitalAudioTape，簡稱DAT)磁帶寬度為4mm(0.15英寸)

(3)8mm磁帶一盒8mm磁帶容量可達(dá)14GB(Exabyte820)(4)半英寸磁帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、僅用于大型機(jī)或巨型機(jī)。

3.磁盤由于現(xiàn)在磁盤的大量使用，磁盤的價格已經(jīng)下降很多，也被越來越多地用于數(shù)據(jù)備份。磁盤陣列又叫廉價磁盤冗余陣列(RedundantArray0fInexpensiveDisks，簡稱RAID)，其基本思想就是將多只容量較小、相對廉價的硬盤進(jìn)行有機(jī)組合，使其性能超過一只昂貴的大硬盤。

4.光盤光盤由于存儲容量巨大、成本低、制作簡單、體積小、重量輕、信息永久存儲等特性，被大量使用，普遍用于重要文獻(xiàn)資料、視聽材料、教育軟件、影視節(jié)目和游戲動畫等媒體信息存儲，使之供廣大用戶重復(fù)只讀。

光盤塔(CD-ROMTower)是由幾臺或十幾臺光盤驅(qū)動器并聯(lián)構(gòu)成，光盤預(yù)先放置在光盤驅(qū)動器中，可根據(jù)總線ID號通過軟件來控制某臺光盤驅(qū)動器的讀寫操作，使之按照人們的要求來自動讀取信息的光盤柜裝置。

光盤庫(CD-ROMJukebox)實際上是一種可存放幾十張或幾百張光盤并帶有機(jī)械臂和若干光盤驅(qū)動器的光盤柜。一般配置有1～6臺光盤驅(qū)動器，可容納100～600片光盤。它和光盤塔最大的區(qū)別在于它們光盤驅(qū)動器的數(shù)量不同。3.2.4數(shù)據(jù)備份策略

1.完全備份(FullBackup)每隔一段時間對系統(tǒng)進(jìn)行一次全面?zhèn)浞?，這樣在備份間隔期間出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問題，就可以使用上一次的備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到前次備份時的情況。

2.增量備份(IncrementalBackup)事先對系統(tǒng)進(jìn)行一次完全備份，然后每隔一段較短時間就進(jìn)行一次備份，僅僅備份在這個期間更改的內(nèi)容。當(dāng)經(jīng)過一個較長的時間后再重新進(jìn)行一次完全備份，開始前面的循環(huán)過程。

3.累計備份(CumulativeBackup)累計備份，是指備份從上次進(jìn)行完全備份后更改的全部數(shù)據(jù)文件。比如，每個星期進(jìn)行一次完全備份，然后每天進(jìn)行一次更新數(shù)據(jù)的備份。與增量備份不同之處在于增量備份是備份該天更改的數(shù)據(jù)，而累計備份是從上次進(jìn)行完全備份后更改的全部數(shù)據(jù)文件。

4.混合應(yīng)用無論哪種備份策略，在一個備份周期內(nèi)都首先要進(jìn)行一次完全備份，然后再選擇增量備份和累計備份?？梢愿鶕?jù)實際系統(tǒng)的需要，結(jié)合完全備份、增量備份和累計備份的特點，來制定合適的備份策略。在實際應(yīng)用中，通常結(jié)合使用以上三種策略。3.2.5數(shù)據(jù)備份技術(shù)

(1)NAS和SANNAS的典型組成是使用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理是“文件級”。通常配置作為文件服務(wù)的設(shè)備，由工作站或服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如TCP/IP)和應(yīng)用程序(如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS或者通用互聯(lián)網(wǎng)文件系統(tǒng)CIFS)來進(jìn)行文件訪問。

NAS的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

SAN是一個高速的子網(wǎng)，是為提供高性能和高擴(kuò)展性的存儲環(huán)境而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間實現(xiàn)連接來達(dá)到這一目的。SAN的最大優(yōu)點是極大地提高了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作的可靠性和可擴(kuò)展性。由于存儲設(shè)備都通過光纖連接到系統(tǒng)上，所以操作能顯著減少備份和恢復(fù)的時間。

SAN的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是在業(yè)務(wù)中心和備份中心之間的數(shù)據(jù)備份時用到的一種技術(shù)。遠(yuǎn)程鏡像又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。（1）同步遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)，是指通過遠(yuǎn)程鏡像軟件將本地數(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，才算結(jié)束。

（2）異步遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是指保證在更新遠(yuǎn)程存儲視圖前完成向本地存儲系統(tǒng)的基本I/O操作，而由本地存儲系統(tǒng)提供給鏡像主機(jī)I/O操作完成的確認(rèn)信息。

3.快照技術(shù)快照技術(shù)分為兩類：一類是針型，是通過軟件對待備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個待備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號和快照緩存；另一類是空間型，駐留在磁盤陣列系統(tǒng)中。它使主機(jī)系統(tǒng)和磁盤陣列設(shè)備管理者能夠在后臺狀態(tài)下，為主機(jī)處理的數(shù)據(jù)在磁盤陣列內(nèi)部實時創(chuàng)建可獨立尋址多拷貝卷。

4.基于IP的互連協(xié)議基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)，是利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將業(yè)務(wù)中心SAN中的信息通過現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程復(fù)制到備份中心SAN中。

5.虛擬存儲虛擬存儲技術(shù)將幾個IDE或SCSI驅(qū)動器等不同的存儲設(shè)備串聯(lián)為一個存儲池存儲虛擬化的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是它允許異質(zhì)系統(tǒng)和應(yīng)用程序共享存儲設(shè)備，而不管它們位于何處，將不再需要在每個分部的服務(wù)器上都連接一臺磁帶設(shè)備。

6.保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性在數(shù)據(jù)備份的應(yīng)用中，能否保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是決定容災(zāi)效果的關(guān)鍵。但是，最能保持一致性的同步技術(shù)會延長應(yīng)用業(yè)務(wù)的響應(yīng)時間，這樣是以犧牲應(yīng)用資源為代價的。所以，絕大多數(shù)用戶都會選擇采用異步方式來進(jìn)行應(yīng)用。習(xí)題1．填空題（1）

是指在發(fā)生災(zāi)難性事故時，能夠利用已備份的數(shù)據(jù)或其他手段，及時對原系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，以保證數(shù)據(jù)的安全性以及業(yè)務(wù)的連續(xù)性。（2）威脅數(shù)據(jù)的安全，造成系統(tǒng)失效的主要原因有

、

和

等。（3）容災(zāi)可以分為3個級別：

、

和

。（4）一個完整的容災(zāi)系統(tǒng)應(yīng)該包含3個部分：

、

和

。（5）對于容災(zāi)系統(tǒng)來說，所包含的關(guān)鍵技術(shù)有

、

、災(zāi)難檢測、系統(tǒng)遷移和災(zāi)難恢復(fù)5個方面。（6）建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時會涉及多種技術(shù)，如

、

和

等。（7）目前R