劉 偉

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院信息工程系,福州350007)

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及普及,以應(yīng)用為核心的信息系統(tǒng)越來(lái)越被各行各業(yè)所依重。各種行業(yè)應(yīng)用中的業(yè)務(wù)流程的運(yùn)轉(zhuǎn)也越來(lái)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)作的重要基石。當(dāng)企業(yè)因?yàn)樾畔⒒瘞?lái)快捷的服務(wù)決策和方便的管理時(shí),也必須面對(duì)著數(shù)據(jù)丟失的危險(xiǎn)。數(shù)據(jù)的丟失會(huì)中斷企業(yè)正常的業(yè)務(wù)運(yùn)行,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。除了數(shù)據(jù),支撐企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的服務(wù)器操作系統(tǒng)的保護(hù)也變得越來(lái)越重要,一旦系統(tǒng)崩潰,將對(duì)業(yè)務(wù)造成嚴(yán)重的影響,給企業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。

如何不間斷地保護(hù)這些數(shù)據(jù)和系統(tǒng),保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性,各種IT容災(zāi)技術(shù)及災(zāi)備方案應(yīng)運(yùn)而生。

1 IT容災(zāi)技術(shù)

IT容災(zāi)的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)比較多,廠家也很多?？傮w來(lái)說(shuō),根據(jù)容災(zāi)的發(fā)起端來(lái)進(jìn)行劃分,容災(zāi)實(shí)現(xiàn)方式可分以下4類,如圖1所示。

1.1 存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)容災(zāi)

存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)容災(zāi)是通過(guò)存儲(chǔ)控制器實(shí)現(xiàn)的設(shè)備級(jí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程鏡像或復(fù)制,是傳統(tǒng)容災(zāi)方式中最高效最可靠的方式。其優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

圖1 IT容災(zāi)技術(shù)分類

表1 存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)容災(zāi)優(yōu)缺點(diǎn)

在基于存儲(chǔ)級(jí)的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)中,根據(jù)主備中心連接的帶寬、距離以及中間鏈路設(shè)備和協(xié)議轉(zhuǎn)換等因素的考慮,又可采用同步復(fù)制和異步復(fù)制的方式。其優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

主流存儲(chǔ)設(shè)備廠商都有提供相應(yīng)的容災(zāi)技術(shù),如IBM PPRC、EMC SDRF 、HP CA 等 。

表2 存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)容災(zāi)同異步復(fù)制技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

1.2 網(wǎng)絡(luò)級(jí)容災(zāi)

網(wǎng)絡(luò)級(jí)容災(zāi)主要是指基于虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的容災(zāi)。通過(guò)虛擬化技術(shù)整合各種存儲(chǔ)、主機(jī)設(shè)備,支持復(fù)制、鏡像等主流的容災(zāi)技術(shù),用戶可以為不同應(yīng)用靈活選擇“最適合”的容災(zāi)方案。按照虛擬化管理方式的不同,又可分為帶內(nèi)管理和帶外管理。

帶內(nèi)(IN-OF-BAND)管理是指先將服務(wù)器接到安裝了虛擬引擎的容災(zāi)設(shè)備上,通過(guò)該設(shè)備連接到SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò),然后再連接存儲(chǔ)設(shè)備。如圖2所示,比較典型的帶內(nèi)設(shè)計(jì)方案有IBM SVC。

圖2 帶內(nèi)(IN-OF-BAND)

帶外(OUT-OF-BAND)管理是指在不改變已有SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,將容災(zāi)設(shè)備部署在新的SAN存儲(chǔ)鏈路中,它通過(guò)對(duì)I/O流量進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分離,將容災(zāi)數(shù)據(jù)傳到容災(zāi)設(shè)備中。如圖3所示,比較典型的帶外設(shè)計(jì)方案有飛康CDP備份容災(zāi)解決方案。

1.3 卷管理級(jí)容災(zāi)

卷管理級(jí)容災(zāi)采用卷管理器的磁盤(pán)鏡像功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在容災(zāi)中心主機(jī)和生產(chǎn)端主機(jī)上安裝卷管理器軟件,可以將容災(zāi)中心的鏡像磁盤(pán)和生產(chǎn)端的主磁盤(pán)上的分區(qū)或卷虛擬為服務(wù)器能夠看到的同一分區(qū)或卷,這樣在生產(chǎn)端主機(jī)發(fā)生I/O操作時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入生產(chǎn)的主磁盤(pán)陣列和容災(zāi)中心的鏡像磁盤(pán)陣列中,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的鏡像。其中比較典型的是VERITAS的VVR。

圖3 帶外(OUT-OF-BAND)

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)容災(zāi)

基于數(shù)據(jù)庫(kù)的容災(zāi)方式主要以軟件實(shí)現(xiàn)為主,包括 Oracle Goldgate、Quest SharePlex 、Realsync、Dsg等收費(fèi)的第三方產(chǎn)品,以及Oracle Dataguard、Oracle streams等免費(fèi)產(chǎn)品。這些容災(zāi)方式一般是將生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生的日志應(yīng)用在容災(zāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中(除DATAGUARD是完全將生產(chǎn)端產(chǎn)生的日志傳送到容災(zāi)端外,其它的方式一般先在生產(chǎn)端進(jìn)行日志分析,提取出有用的信息,再在容災(zāi)端應(yīng)用)。

2 存儲(chǔ)CDP技術(shù)

2.1 CDP技術(shù)定義

CDP(Continuous Data Protection),就是持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù),是2005年國(guó)外新興的一種數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù),它突破了傳統(tǒng)的備份/恢復(fù)的數(shù)據(jù)保護(hù)模式,通過(guò)提供任意時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力,為應(yīng)用提供了更大的靈活性。SNIA數(shù)據(jù)保護(hù)論壇(DMF)的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)特別興趣小組(CDP SIG)對(duì)CDP的定義是:“持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)是一套方法,它可以捕獲或跟蹤數(shù)據(jù)的變化,并將其在生產(chǎn)數(shù)據(jù)之外獨(dú)立存放,以確保數(shù)據(jù)可以恢復(fù)到過(guò)去的任意時(shí)間點(diǎn)。持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)可以基于塊、文件或應(yīng)用實(shí)現(xiàn),可以為恢復(fù)對(duì)象提供足夠細(xì)的恢復(fù)粒度,實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)限多的恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)?！?/p>

CDP技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)的一個(gè)重大突破。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案專注于對(duì)數(shù)據(jù)的周期性備份上,因此一直伴隨有備份窗口、數(shù)據(jù)一致性以及對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響等問(wèn)題?，F(xiàn)在,CDP為用戶提供了新的數(shù)據(jù)保護(hù)手段,系統(tǒng)管理者無(wú)須關(guān)注數(shù)據(jù)的備份過(guò)程,而是僅僅當(dāng)災(zāi)難發(fā)生后,簡(jiǎn)單地選擇需要恢復(fù)到的數(shù)據(jù)備份時(shí)間點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)。

2.2 CDP參考模型

參考SNIA的存儲(chǔ)共享模型,如圖4:

圖4 CDP參考模型

可以根據(jù)CDP參考模型將實(shí)現(xiàn)持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)的產(chǎn)品或解決方案分為如下3類:

(1)基于應(yīng)用的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù):對(duì)需要保護(hù)的關(guān)鍵應(yīng)用程序,可以在其中直接嵌入和運(yùn)行CDP功能。這種實(shí)現(xiàn)CDP的方式首先能夠和應(yīng)用進(jìn)行深度整合,確保應(yīng)用數(shù)據(jù)在持續(xù)保護(hù)中的一致性。CDP功能可以由軟件廠商將其直接嵌入在軟件產(chǎn)品中,也可以是軟件廠商提供API接口,由第三方軟件開(kāi)發(fā)商來(lái)開(kāi)發(fā)完成。

(2)基于文件的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù):基于文件的CDP,其功能作用在文件系統(tǒng)上。它可以捕捉文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)或者元數(shù)據(jù)的變化事件(例如創(chuàng)建、修改、刪除等),并及時(shí)將文件的變動(dòng)進(jìn)行記錄,以便將來(lái)實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間點(diǎn)的文件恢復(fù)。

(3)基于數(shù)據(jù)塊的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù):基于塊的CDP功能直接運(yùn)行在物理的存儲(chǔ)設(shè)備或邏輯的卷管理器上,甚至也可以運(yùn)行在數(shù)據(jù)傳輸層上。當(dāng)數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí),CDP系統(tǒng)可以捕獲數(shù)據(jù)的拷貝并將其存放在另外一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中?；跀?shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)保護(hù)又有基于主機(jī)層、基于傳輸層和基于存儲(chǔ)層3類實(shí)現(xiàn)方式。

2.3 CDP技術(shù)介紹

CDP技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要由以下幾大功能和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3.1 TimeMark和快照代理技術(shù)

利用TimeMark與快照代理功能,通過(guò)設(shè)置合理的數(shù)據(jù)快照策略,管理員可以在任何時(shí)刻創(chuàng)建一個(gè)“TimeMark(時(shí)間標(biāo)記)”,按照事先設(shè)定的時(shí)間間隔,將指定時(shí)刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)視圖保存下來(lái)。同時(shí)快照代理確保數(shù)據(jù)的完整性,TimeView功能則使應(yīng)用主機(jī)能在瞬間加載過(guò)去任意時(shí)刻的數(shù)據(jù)版本,而不必忍受耗時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)修復(fù)和一致性檢查,從而實(shí)現(xiàn)最小化的恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)(RTO)。如果發(fā)生誤操作、病毒侵襲等事件,導(dǎo)致生產(chǎn)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)備上的時(shí)間點(diǎn)標(biāo)記功能就可以回溯并快速恢復(fù)到前面某一時(shí)刻數(shù)據(jù)良好的狀態(tài)點(diǎn),這個(gè)過(guò)程在存儲(chǔ)設(shè)備上可以快速完成,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)漸變式災(zāi)難的保護(hù)。為確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)的完整性,CDP技術(shù)與快照代理(數(shù)據(jù)代理)技術(shù)相結(jié)合,無(wú)需撰寫(xiě)任何腳本及程序,快照時(shí)快照代理可自動(dòng)與系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)溝通,以確?？煺諘r(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí),支持磁盤(pán)群組快照,讓儲(chǔ)存在不同磁盤(pán)的數(shù)據(jù)庫(kù)與事務(wù)日志具有一致性的快照時(shí)間點(diǎn)。

2.3.2 復(fù)制技術(shù)

利用連續(xù)或間隔型的復(fù)制策略,實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)內(nèi)的包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)連續(xù)復(fù)制(即可以支持到本地的復(fù)制,也可以同時(shí)進(jìn)行到異地的遠(yuǎn)程復(fù)制),以確保災(zāi)害發(fā)生時(shí),數(shù)據(jù)恢復(fù)到最新的時(shí)間點(diǎn),支持復(fù)制內(nèi)容比對(duì),基于塊級(jí)的差異復(fù)制,復(fù)制傳輸壓縮及復(fù)制傳輸加密。

遠(yuǎn)程復(fù)制功能支持在生產(chǎn)中心與災(zāi)備中心之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行策略性增量復(fù)制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異地備份,并在發(fā)生意外災(zāi)難時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速恢復(fù),確保用戶的業(yè)務(wù)持續(xù)性。

2.3.3 Disksafe技術(shù)

面對(duì)系統(tǒng)隨時(shí)崩潰的威脅,我們需要建立一套系統(tǒng)級(jí)的保護(hù)機(jī)制,對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保護(hù),防止因意外災(zāi)難(包括物理設(shè)備受損、OS受損、漸變式災(zāi)難等)造成的數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)癱瘓,保證災(zāi)難發(fā)生后能在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)業(yè)務(wù)運(yùn)行。

Disksafe是服務(wù)器端的磁盤(pán)保護(hù)工具,可以即時(shí)地監(jiān)控服務(wù)器上的所有系統(tǒng)磁盤(pán)和數(shù)據(jù)磁盤(pán),記錄所有磁盤(pán)的變化,完整地保護(hù)服務(wù)器的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)崩潰或硬盤(pán)損壞時(shí)可快速實(shí)現(xiàn)恢復(fù),直接通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程啟動(dòng)操作系統(tǒng),快速恢復(fù)業(yè)務(wù)應(yīng)用。當(dāng)本地硬盤(pán)修復(fù)后,在線地將系統(tǒng)恢復(fù)到已修復(fù)好的硬盤(pán)上,以恢復(fù)本地系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)不能直接遠(yuǎn)程啟動(dòng)時(shí),可通過(guò)Recovery光盤(pán)將存儲(chǔ)池中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)到本地修復(fù)好的硬盤(pán)中,當(dāng)恢復(fù)完成后,業(yè)務(wù)主機(jī)就可以啟動(dòng)恢復(fù)應(yīng)用。

3 全面數(shù)據(jù)保護(hù)的災(zāi)備設(shè)計(jì)

3.1 災(zāi)備設(shè)計(jì)核心思想

評(píng)估數(shù)據(jù)保護(hù)及災(zāi)備方案的核心指標(biāo)為RTO和RPO。

RPO(Recovery Point Objective):即數(shù)據(jù)恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo),主要指的是業(yè)務(wù)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。如丟失1小時(shí)數(shù)據(jù),RPO=1 h。

RTO(Recovery Time Objective):即恢復(fù)時(shí)間目標(biāo),主要指的是所能容忍的業(yè)務(wù)停止服務(wù)的最長(zhǎng)時(shí)間,也就是從災(zāi)難發(fā)生到業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)功能所需要的最短時(shí)間周期。如丟失1小時(shí)數(shù)據(jù),RTO=1 h。

RPO針對(duì)的是數(shù)據(jù)丟失,而RTO針對(duì)的是服務(wù)丟失,二者沒(méi)有必然的關(guān)聯(lián)性。RTO和RPO的確定必須在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和業(yè)務(wù)影響分析后根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求來(lái)確定,對(duì)于不同企業(yè)的同一種業(yè)務(wù),RTO和RPO的需求也會(huì)有所不同。

同時(shí),容災(zāi)技術(shù)手段的核心思想是:采用合適的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程(同城或異地)傳遞;采用合適的數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)在各種災(zāi)難或需要數(shù)據(jù)提取時(shí)的快速恢復(fù)。

3.2 災(zāi)備方案設(shè)計(jì)及優(yōu)勢(shì)

基于CDP技術(shù)的災(zāi)備一體化解決方案,徹底改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份及災(zāi)難恢復(fù)方式,全面整合了數(shù)據(jù)備份、系統(tǒng)恢復(fù)、災(zāi)難恢復(fù)、本地及異地容災(zāi)等多項(xiàng)功能。一套方案,完整保護(hù)整個(gè)信息系統(tǒng),徹底解決所有傳統(tǒng)備份與容災(zāi)難題。以最為經(jīng)濟(jì)的投資,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)最佳的業(yè)務(wù)連續(xù)性目標(biāo),提升企業(yè)服務(wù)水平及客戶滿意度。CDP系統(tǒng)本地備份及遠(yuǎn)程容災(zāi)架構(gòu)圖,如圖5。

圖2 CDP系統(tǒng)本地備份及遠(yuǎn)程容災(zāi)架構(gòu)圖

本方案采用的CDP技術(shù)體現(xiàn)出幾大核心優(yōu)勢(shì):

(1)實(shí)現(xiàn)一體化的本地/異地備份與容災(zāi)體系。一體化的CDP備份/容災(zāi)技術(shù),使任何災(zāi)難的發(fā)生都不再是致命的,用戶很輕松就獲得了備份和容災(zāi)的雙重效果。進(jìn)行恢復(fù)時(shí),用戶可以自主選定在本地還是在異地進(jìn)行,而且其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)各類傳統(tǒng)的災(zāi)難保護(hù)方式。

(2)全面防御所有災(zāi)難,徹底消除災(zāi)難死角。從‘軟’錯(cuò)誤,到‘硬’故障;從單個(gè)文件丟失,到站點(diǎn)級(jí)災(zāi)難,CDP卓越而完備的保護(hù)能力,全面覆蓋所有災(zāi)難,根本沒(méi)有災(zāi)難死角。

(3)瞬間恢復(fù),數(shù)據(jù)立即可用。CDP使‘恢復(fù)’回歸到‘立即可用’的本義。任何災(zāi)難情況下,CDP基于秒級(jí)顆粒的歷史恢復(fù)能力,使數(shù)據(jù)可以輕松回到故障前的任何一秒。另外,CDP采用將內(nèi)在故障與外在故障分層恢復(fù)的架構(gòu),讓大部分常見(jiàn)故障的恢復(fù)更加高效。

(4)傳輸帶寬精簡(jiǎn)。CDP技術(shù)還可以利用傳輸帶寬精簡(jiǎn)技術(shù),使災(zāi)備通訊成本大為減少。

(5)多種部署模式,復(fù)制策略靈活。用戶可以根據(jù)自身需求,自由選擇部署一種,還是同時(shí)部署多種。同時(shí),靈活的復(fù)制策略選項(xiàng),使構(gòu)建多點(diǎn)對(duì)一及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)保護(hù)架構(gòu)更加容易。

(6)全面支持異構(gòu)存儲(chǔ)。CDP技術(shù)不僅開(kāi)放了災(zāi)備存儲(chǔ)設(shè)備的選擇,所面向的對(duì)象也由集中存儲(chǔ)的某些設(shè)備擴(kuò)展到了所有應(yīng)用系統(tǒng)的各類存儲(chǔ),包括一些DAS和內(nèi)置存儲(chǔ)等。

(7)災(zāi)備擴(kuò)展成本低。CDP技術(shù)是一種一次構(gòu)建,長(zhǎng)期受益的技術(shù)。未來(lái)業(yè)務(wù)擴(kuò)展時(shí),無(wú)需對(duì)基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行改動(dòng),擴(kuò)展成本低廉,充分保護(hù)了既有投資。

(8)開(kāi)放架構(gòu),節(jié)約成本,充分利舊。全面開(kāi)放的架構(gòu),打破了品牌和技術(shù)的限制,全面兼容任何存儲(chǔ)、軟件及協(xié)議,而且可以充分利舊,使既有投資的回報(bào)率達(dá)到最佳。另外,通過(guò)各種精簡(jiǎn)及壓縮技術(shù),存儲(chǔ)的成本也削減了超過(guò)50%。

CDP技術(shù)的一體化災(zāi)備與傳統(tǒng)災(zāi)備方式的優(yōu)勢(shì)對(duì)比,如表3。

表3 CDP一體化災(zāi)備與傳統(tǒng)災(zāi)備方式的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

目前,CDP技術(shù)已經(jīng)成為存儲(chǔ)領(lǐng)域所關(guān)注的焦點(diǎn),一些傳統(tǒng)的存儲(chǔ)備份技術(shù)也在悄悄地發(fā)生著變化,融入CDP的數(shù)據(jù)多點(diǎn)快速恢復(fù)的元素。對(duì)于用戶而言,CDP技術(shù)完全是應(yīng)用的要求、是信息化的要求、是服務(wù)水準(zhǔn)的要求,CDP技術(shù)帶來(lái)的無(wú)窮價(jià)值毋庸多言,用戶從中受到的益處是十分巨大的。越來(lái)越多的人在感受著這一點(diǎn),這也是存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的技術(shù)結(jié)晶。以CDP技術(shù)為主體的災(zāi)備方案將帶給用戶更理想的RPO和RTO,更好地防御數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)癱瘓等巨大的潛在威脅。

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