張曉華　張至柔　吳　娟　羅　浩

摘 要：本文介紹華北電力大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息中心規(guī)劃、建設(shè)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)的工作思路，以及數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)的架構(gòu)、軟硬件要求、備份方案與策略的制定等重要內(nèi)容，并對該系統(tǒng)進(jìn)行測試。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng) 虛擬磁帶庫

中圖分類號：TP309.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1673-8454（2009）03-0047-02

一、前言

華北電力大學(xué)是教育部直屬的國家“211工程”重點建設(shè)高校，為配合學(xué)校教學(xué)與管理工作，網(wǎng)絡(luò)與信息中心自成立以來一直緊隨IT信息化潮流，逐步形成了網(wǎng)絡(luò)運行管理、網(wǎng)絡(luò)信息管理、現(xiàn)代教育、計算機(jī)教學(xué)實踐基地等幾大服務(wù)平臺，在建設(shè)這些服務(wù)平臺的過程中，逐步形成了我校的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心中主要由Web應(yīng)用服務(wù)器群、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群系統(tǒng)、專用服務(wù)器群、網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)等幾大系統(tǒng)組成，為學(xué)校信息化建設(shè)與管理提供相應(yīng)的支撐平臺和技術(shù)保障。

隨著應(yīng)用系統(tǒng)使用時間的增加，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也在逐步遞增，學(xué)校對數(shù)據(jù)生命周期管理給予了極高重視，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)被提到了議事日程中，建設(shè)該系統(tǒng)的目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)（包括公共數(shù)據(jù)和個人數(shù)據(jù)兩部分）的及時備份與安全恢復(fù)，最終使得我校的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)“從安全中來，到安全中去”，以規(guī)避因各種原因帶來的數(shù)據(jù)安全風(fēng)險。

二、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的需求

根據(jù)我校網(wǎng)絡(luò)與信息中心當(dāng)前數(shù)據(jù)量，以及未來一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)增長特點，并經(jīng)過對市場上各種數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)功能、性能的調(diào)研，參考其他高校數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的應(yīng)用情況，我校確定了數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)需求。

1.功能需求

（１）支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)備份、存儲專用網(wǎng)絡(luò)（SAN）備份架構(gòu)，靈活的架構(gòu)可根據(jù)情況變化方便地進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)適應(yīng)性；（２）對常用數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)支持?jǐn)帱c續(xù)備功能，確保備份的成功率和性能；[1] （３）支持介質(zhì)復(fù)制的斷點續(xù)傳，保證未來容災(zāi)系統(tǒng)構(gòu)建時從“生產(chǎn)中心”往“災(zāi)備中心”復(fù)制數(shù)據(jù)時可以斷點續(xù)傳；（４）提供備份介質(zhì)和路徑的冗余配置，防止介質(zhì)失效造成的備份數(shù)據(jù)丟失；（５）提供完善的索引保存恢復(fù)機(jī)制，保證不會由于元數(shù)據(jù)故障，造成備份數(shù)據(jù)失效；（６）提供完善的自動報警機(jī)制，方便用戶勘查錯誤；（７）備份系統(tǒng)應(yīng)該能夠支持目前所有的主流應(yīng)用，包括Oracle、SQL、MySQL等；（８）能支持目前主流的存儲和備份設(shè)備，以及相應(yīng)的硬件功能；（９）能夠提供多種備份方式，包括ImageBackup，LanFree Backup，ServerFree Backup等。

2.性能需求

（１）能快速檢索備份數(shù)據(jù)和內(nèi)容，更快地實施備份和恢復(fù)；（２）支持小顆粒度的恢復(fù)，提高數(shù)據(jù)恢復(fù)效率；（３）能夠跨越不同的備份介質(zhì)，在充分利用現(xiàn)有的設(shè)備資源的情況下，盡可能降低物理設(shè)備成本；（４）實現(xiàn)整個系統(tǒng)統(tǒng)一的信息生命周期管理，共享硬件、存儲資源和策略，降低總成本；（５）無縫、統(tǒng)一的授權(quán)模式，從中小型業(yè)務(wù)到大型業(yè)務(wù)應(yīng)用都能采用一個產(chǎn)品，降低隱含的授權(quán)費用，節(jié)約未來的投資成本。

3.其他需求

另外，為了方便管理，簡化操作，減少維護(hù)人員的工作量，還有以下需求：

（１）直觀有效的ＧＵＩ管理界面，盡可能選擇中文管理界面，降低維護(hù)成本；（２）提供完善簡單的策略管理，方便用戶制定計劃；（３）能夠提供豐富的報表，監(jiān)控和分析備份系統(tǒng)和相關(guān)的存儲資源；（４）支持遠(yuǎn)程維護(hù)和管理；（５）提供完善的用戶管理機(jī)制，確保用戶不會得到非經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)；（６）采用統(tǒng)一的界面，實現(xiàn)對整個備份和存儲系統(tǒng)的管理；（７）簡單的數(shù)據(jù)庫備份和恢復(fù)管理功能。

三、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)架構(gòu)的分析與設(shè)計

傳統(tǒng)的物理磁帶庫在設(shè)備、磁帶的可靠性上不像廠商宣傳的那么高，在讀寫速度、磁帶加載時間等方面不能滿足備份數(shù)據(jù)量越來越大、備份速度越來越快的需求，而且在可擴(kuò)展性、性價比方面也有不如人意的地方。

利用磁盤代替磁帶庫作為備份設(shè)備的解決方案，具有一些優(yōu)勢，例如，不再受到磁帶庫設(shè)備和介質(zhì)可靠性方面的困擾；規(guī)避了磁帶加載或卸載對性能的影響，其持續(xù)讀寫性能也可以達(dá)到或超過中型磁帶庫；明顯提高了設(shè)備的空間利用率；投資比較低，用戶只需要購買一臺存儲陣列即可。但這種簡單的備份方式，數(shù)據(jù)安全性不能保證，以文件為單位存儲的數(shù)據(jù)容易因病毒感染、人員誤操作、黑客攻擊等被破壞，而且磁盤碎片、文件系統(tǒng)讀寫瓶頸、磁盤空間管理等許多方面也不能滿足用戶需求。

新出現(xiàn)的虛擬磁帶庫技術(shù)，可以彌補(bǔ)上述兩個方案的不足。虛擬磁帶庫是通過存儲虛擬化技術(shù)將現(xiàn)有磁盤存儲系統(tǒng)虛擬成傳統(tǒng)的磁帶庫系統(tǒng)（包括磁帶庫機(jī)械臂、磁帶驅(qū)動器），為數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)提供高可靠、高性能、低成本的解決方案。將磁盤作為備份介質(zhì)是傳統(tǒng)備份系統(tǒng)的一次革新，解決了傳統(tǒng)備份系統(tǒng)的備份速度、機(jī)械故障、共享、維護(hù)等無法滿足應(yīng)用需求的問題。虛擬磁帶庫對于操作系統(tǒng)、備份軟件來說，就像真實的、自動化的傳統(tǒng)物理磁帶庫設(shè)備一樣，差別僅是數(shù)據(jù)存儲在磁盤上，使用物理磁盤來加速數(shù)據(jù)備份并避免傳統(tǒng)備份介質(zhì)的缺點。在備份服務(wù)器中我們看到的是機(jī)械手臂、磁帶驅(qū)動器，而不是大物理硬盤。與傳統(tǒng)的物理磁帶庫一樣，虛擬磁帶庫對于備份服務(wù)器的操作系統(tǒng)以及其上的應(yīng)用程序是不透明的，這大大增加了備份數(shù)據(jù)的安全性。[2]

學(xué)校目前需要備份22臺服務(wù)器、38個客戶端，如果采用傳統(tǒng)的LAN備份方式，所有的數(shù)據(jù)都將通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭B接備份設(shè)備的備份服務(wù)器或介質(zhì)管理服務(wù)器。在這種情況下，對整個系統(tǒng)的備份窗口要求就比較大。根據(jù)中心目前的運營時間表，每天凌晨2：00~6：00網(wǎng)絡(luò)基本空閑，可以作為專門的備份窗口。但是如果采用LAN備份方式，33個客戶端的全備份和增量備份雖然可以備份完畢，但是備份策略很難制定。在備份磁帶庫單驅(qū)動器情況下，如果每個客戶端設(shè)定10分鐘的備份間隔，那么33個客戶端全部備份完畢需要5.5個小時，超出目前的備份窗口，若以后服務(wù)器或應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展，則策略更不便于添加。

解決這種情況的一個辦法是可以采用增加驅(qū)動器的方式，但是增加驅(qū)動器會增加備份軟件License的數(shù)量，從而增加成本。另一個方法是共享驅(qū)動器，即LAN-Free備份方式。如果采用傳統(tǒng)LAN-Free的方式，可以將數(shù)據(jù)從服務(wù)器直接備份進(jìn)入磁帶庫，從很大程度上提高備份效率，解決備份窗口的問題。但是需要建立在光纖SAN網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，不僅需要配置光纖接口的備份設(shè)備，而且需要購買光纖交換機(jī)，在需要實現(xiàn)LAN-Free備份服務(wù)器上配置光纖卡，投資會比較高。

綜合以上的調(diào)研與分析，備份系統(tǒng)需要一種高效、廉價、易于擴(kuò)展和管理的備份方案。結(jié)合存儲領(lǐng)域備份設(shè)備以及備份軟件的應(yīng)用特點，我們制定了LAN與LAN-Free備份的架構(gòu)?？梢宰寯?shù)據(jù)量較大的幾臺服務(wù)器中的數(shù)據(jù)不經(jīng)過業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，直接備份到備份設(shè)備；其他數(shù)據(jù)量比較小的服務(wù)器仍然采用LAN備份的方式，在滿足備份需求的基礎(chǔ)上又可以充分節(jié)省投資。我校數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

四、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)的使用情況

經(jīng)過近一年不間斷運行，網(wǎng)絡(luò)與信息中心數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的策略在限定的時間內(nèi)一絲不茍地完成了既定的備份工作，每個備份作業(yè)所需的備份資源以及網(wǎng)絡(luò)帶寬都得到了合理的分配管理，這些都?xì)w結(jié)于系統(tǒng)調(diào)研規(guī)劃時的架構(gòu)設(shè)計，事實證明我們的選擇是正確的。在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器與應(yīng)用環(huán)境中靈活地選擇備份系統(tǒng)的架構(gòu)是備份系統(tǒng)成功構(gòu)建的一個重要前提。目前絕大多數(shù)服務(wù)器都配置有兩個以太網(wǎng)網(wǎng)卡，我們充分利用了剩余的一個網(wǎng)卡作為備份通訊接口，在保護(hù)投資的同時也降低了校園網(wǎng)絡(luò)的壓力。

為了驗證已建設(shè)的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)性能，我們在實際的數(shù)據(jù)備份過程中進(jìn)行了測試，獲得如下結(jié)果：虛擬磁帶庫平均磁帶訪問時間為1s（實際結(jié)果低于此數(shù)值，無法實際測量）；虛擬磁帶驅(qū)動器平均磁帶加載時間為1s（實際結(jié)果低于此數(shù)值，無法實際測量）；虛擬磁帶庫交換磁帶時間為1s（實際結(jié)果低于此數(shù)值，無法實際測量）；LAN-Free備份方式的平均備份速度為100MB/s；LAN備份方式的平均備份速度為35MB/s。

五、結(jié)束語

信息化建設(shè)不是一朝一夕就能夠完成，在這個技術(shù)發(fā)展迅猛的年代，能夠建設(shè)一套和諧適用又具有前瞻性的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)需要集合多方的力量與智慧。相信在國家各相關(guān)部委的大力支持和幫助下，在各級教育行政部門的支持和大力協(xié)助下，每一所高校都會建立一套高效可靠的數(shù)據(jù)安全平臺。

參考文獻(xiàn)：

[1]李毅明,侯開虎,余開朝.淺談企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)[J].中國管理信息化,2008(8).

[2]張磊.虛擬磁帶庫在災(zāi)備系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng),2007(6).