闕志興+許雄凌+陳飛

摘 要：文章在分析目前存儲(chǔ)系統(tǒng)的容災(zāi)技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)云存儲(chǔ)環(huán)境的特點(diǎn)，深入地研究了容災(zāi)部署相關(guān)的技術(shù)和特點(diǎn)。根據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和要求，引入了典型的云存儲(chǔ)平臺(tái)，對(duì)其中部署的備份和容災(zāi)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的描述。對(duì)于大多數(shù)的政企容災(zāi)應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：云存儲(chǔ)；備份；容災(zāi)；快照；復(fù)制

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0034-02

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，各種信息數(shù)據(jù)正在急劇的膨脹變大，從TB，PB已經(jīng)躍遷到EB，甚至ZB的級(jí)別，而且還在不斷的增長(zhǎng)當(dāng)中。一方面是數(shù)據(jù)量的不斷增長(zhǎng)，另一方面這些數(shù)據(jù)的重要性、安全性也在不斷的提高。就像知名咨詢公司麥肯錫說的：數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當(dāng)今每一個(gè)行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。正是因?yàn)橐庾R(shí)到數(shù)據(jù)的重要性，所以對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性和安全性研究達(dá)到了前所未有的高度。

1.1 云存儲(chǔ)

云存儲(chǔ)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。相對(duì)普通的存儲(chǔ)系統(tǒng)，在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，容災(zāi)備份是多層次多方面的，主要包含存儲(chǔ)層容災(zāi)，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層容災(zāi)。

1.2 容災(zāi)備份技術(shù)的研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，逐漸出現(xiàn)了異地容災(zāi)系統(tǒng)。在復(fù)雜的云存儲(chǔ)環(huán)境下，集群、文件系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用軟件和服務(wù)器等連接在一起，相互協(xié)同工作，備份和容災(zāi)不止是存儲(chǔ)設(shè)備間的數(shù)據(jù)備份和復(fù)制，還包括上層應(yīng)用間的數(shù)據(jù)冗余備份。災(zāi)難恢復(fù)也不止在存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)就可以完成，還需要通過網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層之間配合一起完成業(yè)務(wù)的切換。因此需要有一個(gè)容災(zāi)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)備份和容災(zāi)的統(tǒng)一部署，以及災(zāi)難恢復(fù)的自動(dòng)控制。

2 容災(zāi)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 快照技術(shù)

快照是某個(gè)數(shù)據(jù)集在某個(gè)時(shí)刻的一個(gè)可用副本，創(chuàng)建快照時(shí)，不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步，只在源數(shù)據(jù)集第一次發(fā)生改變的時(shí)候才將老的數(shù)據(jù)拷貝到快照預(yù)留空間上，而未改變的數(shù)據(jù)還保留在源上。因此快照實(shí)際上不是一個(gè)完整的物理備份，其數(shù)據(jù)實(shí)際上是存放在源數(shù)據(jù)集和快照預(yù)留空間。

2.2 克隆技術(shù)

克隆是某個(gè)數(shù)據(jù)集在本地的一個(gè)完整物理備份，所以也叫本地復(fù)制，其與快照的區(qū)別在于，在創(chuàng)建克隆時(shí)，需要進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)同步，克隆具有一個(gè)與源數(shù)據(jù)集大小相等的物理存儲(chǔ)空間。可以對(duì)克隆進(jìn)行分離，也可以隨時(shí)和源數(shù)據(jù)集保持?jǐn)?shù)據(jù)同步關(guān)系。在容災(zāi)系統(tǒng)中，克隆可以提供本地的完整備份，當(dāng)源數(shù)據(jù)集發(fā)生一些邏輯上的數(shù)據(jù)損壞時(shí)提供恢復(fù)功能。

2.3 遠(yuǎn)程復(fù)制技術(shù)

遠(yuǎn)程復(fù)制指的是在遠(yuǎn)程為數(shù)據(jù)集提供備份服務(wù)，是容災(zāi)的核心技術(shù)。與克隆技術(shù)一樣，創(chuàng)建遠(yuǎn)程復(fù)制時(shí)，也需要進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)同步。遠(yuǎn)程復(fù)制有同步和異步之分，同步復(fù)制指的是用戶在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)寫本地和遠(yuǎn)程，只有兩者都寫入成功，才認(rèn)為數(shù)據(jù)寫入成功；異步復(fù)制則指的是，用戶的數(shù)據(jù)先寫入本地，本地寫入成功后記錄日志，待一定時(shí)間間隔之后，將日志里面記錄的數(shù)據(jù)變化同步到遠(yuǎn)端。

2.4 容災(zāi)管理平臺(tái)

云端容災(zāi)管理平臺(tái)與客戶數(shù)據(jù)中心、備份容災(zāi)數(shù)據(jù)中心之間網(wǎng)絡(luò)互通，負(fù)責(zé)客戶數(shù)據(jù)中心和容災(zāi)數(shù)據(jù)中心的資源配置，部署備份和容災(zāi)策略。容災(zāi)系統(tǒng)一般包含切換管理、數(shù)據(jù)管理、資源管理、監(jiān)控及演練管理等業(yè)務(wù)。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控兩個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)行狀況，當(dāng)客戶數(shù)據(jù)中心發(fā)生異常時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通知維護(hù)人員，并按照既定的策略進(jìn)行自動(dòng)切換，快速恢復(fù)業(yè)務(wù)。

3 云存儲(chǔ)平臺(tái)的容災(zāi)部署

針對(duì)上述介紹的容災(zāi)技術(shù)和指標(biāo)，試圖引入一個(gè)典型的云存儲(chǔ)平臺(tái)，如圖1所示，該平臺(tái)在政企應(yīng)用場(chǎng)景下具有一些共同的特征。

3.1 本地備份部署

在客戶數(shù)據(jù)中心一般會(huì)部署兩套或多套存儲(chǔ)設(shè)備，為生產(chǎn)存儲(chǔ)提供數(shù)據(jù)邏輯錯(cuò)誤的恢復(fù)功能。例如數(shù)據(jù)和應(yīng)用升級(jí)備份恢復(fù)，數(shù)據(jù)破壞備份恢復(fù)，人為數(shù)據(jù)誤刪備份恢復(fù)等。本地實(shí)現(xiàn)這種備份的技術(shù)可以采用快照或者克隆復(fù)制技術(shù)。對(duì)于采用快照技術(shù)來說，可以通過定時(shí)創(chuàng)建快照的策略來實(shí)現(xiàn)一周，一個(gè)月的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，可以選擇不同的備份時(shí)間點(diǎn)來進(jìn)行恢復(fù)。對(duì)于采用克隆復(fù)制技術(shù)，可以設(shè)置數(shù)據(jù)同步的策略，同樣可以選擇每天定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，還可以設(shè)置同步的時(shí)間間隔，來實(shí)現(xiàn)備份的不同粒度。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)被破壞而需要進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，可以通過克隆的反向同步或者直接切換到備份數(shù)據(jù)上來實(shí)現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程容災(zāi)

客戶數(shù)據(jù)中心的本地備份存儲(chǔ)，能夠在本地設(shè)備或數(shù)據(jù)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)恢復(fù)。但一旦客戶數(shù)據(jù)中心發(fā)生不可抗的自然災(zāi)害，如水災(zāi)、火災(zāi)或者重大事故時(shí)，本地的設(shè)備全部損毀，此時(shí)就需要通過遠(yuǎn)程的容災(zāi)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)或?qū)⒖蛻舻臄?shù)據(jù)訪問都切換到遠(yuǎn)程元數(shù)據(jù)中心。兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的距離在100km以內(nèi)或者數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延在10ms以內(nèi)，則可以采用同步復(fù)制技術(shù)，可以做到數(shù)據(jù)的0損失。對(duì)于距離較遠(yuǎn)或者傳輸時(shí)延較大時(shí)，則選擇異步復(fù)制技術(shù)，數(shù)據(jù)的損失可以控制在分鐘級(jí)別以內(nèi)。

3.3 災(zāi)難恢復(fù)

當(dāng)本地發(fā)生災(zāi)難，導(dǎo)致本地存儲(chǔ)遭到損壞時(shí)，通過容災(zāi)管理平臺(tái)，利用客戶數(shù)據(jù)中心和云數(shù)據(jù)中心的遠(yuǎn)程復(fù)制關(guān)系，將客戶的數(shù)據(jù)服務(wù)切換到云數(shù)據(jù)中心。對(duì)于數(shù)據(jù)的訪問直接切換到云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于虛擬機(jī)集群，則基于云數(shù)據(jù)中心的備份盤重新啟動(dòng)虛擬機(jī)。當(dāng)客戶數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)恢復(fù)后，還可以選擇將云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)再反向同步回去。云數(shù)據(jù)中心繼續(xù)作為遠(yuǎn)程的容災(zāi)系統(tǒng)為客戶數(shù)據(jù)中心提供可靠保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

云存儲(chǔ)下的容災(zāi)系統(tǒng)，結(jié)合本地備份和異地容災(zāi)技術(shù)，再加上云端的容災(zāi)集中管理、集中數(shù)據(jù)分析，為我們的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供能應(yīng)付各種災(zāi)難環(huán)境，如火災(zāi)、水災(zāi)、地震、戰(zhàn)爭(zhēng)等不可抗拒的自然災(zāi)難以及計(jì)算機(jī)犯罪、計(jì)算機(jī)病毒、掉電、網(wǎng)絡(luò)/通信失敗、硬件/軟件錯(cuò)誤和人為操作錯(cuò)誤等人為災(zāi)難時(shí)，容災(zāi)系統(tǒng)將保證用戶數(shù)據(jù)的安全性即數(shù)據(jù)容災(zāi)，甚至，一個(gè)更加完善的容災(zāi)系統(tǒng)，還能提供不間斷的應(yīng)用服務(wù)。

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