数据容灾方案

容灾方案大纲

一、容灾究竟是什么

容灾系统是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外（如火灾、地震等）停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分，容灾系统更加强调处理外界环境对系统的影响，特别是灾难性事件对整个IT节点的影响，提供节点级别的系统恢复功能。

容灾是在灾难发生时，能够保证数据尽量少的丢失，系统能够不间断地运行，或者尽量快的恢复正常运行。

容灾备份是通过在异地建立和维护一个备份存储系统，利用地理上的分离来保证系统和数据对灾难性事件的抵御能力。

1、容灾的分类

根据容灾系统对灾难的抵抗程度，可分为数据级容灾、应用级容灾和业务级容灾：

数据级容灾是指通过建立异地容灾中心，做数据的远程备份，在灾难发生之后要确保原有的数据不会丢失或者遭到破坏，但在数据级容灾这个级别，发生灾难时应用是会中断的。在数据级容灾方式下，所建立的异地容灾中心可以简单地把它理解成一个远程的数据备份中心。数据级容灾的恢复时间比较长，但是相比其他容灾级别来讲它的费用比较低，而且构建实施也相对简单。

应用级容灾是在数据级容灾的基础之上，在备份站点同样构建一套相同的应用系统，通过同步或异步复制技术，这样可以保证关键应用在允许的时间范围内恢复运行，尽可能减少灾难带来的损失，让用户基本感受不到灾难的发生，这样就使系统所提供的服务是完整的、可靠的和安全的。应用级容灾生产中心和异地灾备中心之间的数据传输是采用异类的广域网传输方式；同时应用级容灾系统需要通过更多的软件来实现，可以使多种应用在灾难发生时可以进行快速切换，确保业务的连续性。

业务级容灾是全业务的灾备，除了必要的IT相关技术，还要求具备全部的基础设施。其大部分内容是非IT系统（如电话、办公地点等），当大灾难发生后，原有的办公场所都会受到破坏，除了数据和应用的恢复，更需要一个备份的工作场所能够正常的开展业务。

2、容灾的级别

根据对各种需求进行总结，把容灾级别分成了七级，如下表所示：级别内容说明

二、为什么需要进行容灾

1、容灾的实质是确保永久不停顿的业务运营

如何确保企业业务的连续运营以及数据的安全呢严格的说，业务持续计划的建立和实施过程，实际上是进行一个涉及企业运营的项目，因此也涉及到项目管理的方方面面。标准的业务持续计划项目应按如下流程进行：

1、项目启动和管理

确定业务持续计划（BCP）实施过程的相关需求，包括获得管理支持、以及组织和管理项目使其符合时间和预算的限制要求。

2、风险评估和控制

确定可能造成机构及其设施中断的灾难、具有负面影响的事件和周边环境因素，以及事件可能造成的损失、防止或减少潜在损失影响的控制措施，提供成本效益分析以调整控制措施方面的投资，达到消减风险的目的。同时，由于风险会随着系统的发展而变化，所以风险管理过程也必须是动态的。

3、业务影响分析

确定由于中断和预期灾难可能对机构造成的影响，以及用来定量和定性分析这种影响的技术。确定关键功能、恢复优先顺序和相关性以便确定恢复时间。

4、制定业务连续性策略

确定和指导备用业务恢复运行策略的选择，以便在恢复时间目标

范围内恢复业务和信息技术，并维持机构的关键功能。

5、应急响应和运作

制定和实施用于事件响应以及对事件所引起状况进行稳定的规程，包括建立和管理紧急事件运作中心，该中心用于在紧急事件中发布命令。

6、制定和实施业务连续性计划

设计、制定和实施业务连续性计划，以便在恢复时间目标范围内完成恢复。

7、意识培养和培训项目

准备建立对机构人员进行意识培养和技能培训的项目，以便业务连续性计划能够得到制定、实施、维护和执行。

8、维护和演练业务连续性计划

对预先计划和计划间的协调性进行演练、并评估和记录计划演练的结果。制定维持连续性能力和 BCP 文档更新状态的方法，使其与机构的策略方向保持一致。通过与适当标准的比较来验证 BCP 的效率，并使用简明的语言报告验证的结果。

9、公共关系和危机通信

制定、协调、评价和演练在危机情况下与媒体交流的计划，制定、协调、评价和演练与制定、协调、评价和演练在危机情况下与媒体交流的计划，制定、协调、评价和演练与情况下提供心理辅导的计划

确保所有利益群体能够得到所需的信息。

10、与公共当局的协调

建立适用的规程和策略，用于同地方当局协调响应、连续性和恢复活动，以确保符合现行的法令和法规。

当然，实际应用中，如果受时间、成本等因素的限制，加之灾难恢复目标有限，企业不需要承担应由政府负责的国计民生之重任，我们可以简化并适当改变上述标准流程。事实上，随着 IT 系统在企业内部应用的深入，IT系统更容易受到各种灾难的伤害而导致中断，特

别是在许多情况下，关键资源可能属于不可控范围，如电力和电信。对于倚仗 IT 系统的企业来说，从确保业务连续能力的角度出发，可以依据下列灾难恢复规划步骤

i. 灾难类型分析

ii. 业务冲击分析

iii. 当前业务环境及恢复能力分析

iv. 灾难恢复策略制订

v. 灾难恢复方案设计

vi. 业务连续性流程设计

vii. 业务连续性流程及灾难恢复方案管理和测试

每一个步骤的相关职责一般会落“计划协调人”或“应急计划制订人”的身上，他们通常是职能或资源部门的经理。协调人在其他相关系统或业务处理部门的职能经理和资源经理的协助下制定应急策略，应急计划协调人通常管理应急计划的制定和执行。

2、容灾—数据备份是基础

数据备份是数据使用过程中的最后一道防线，其目的是为了在系统崩溃时能快速地恢复数据。虽然它也算一种容灾方案，但其容灾能力非常有限。因为传统的备份主要是采用数据内置或外置的磁带机进行的冷备份，备份磁带同时也在机房中统一管理，一旦整个机房陷入灾难，如火灾、盗窃和地震等灾难，这些备份磁道也随之销毁，所存储的磁带备份也起不到任何作用。

3、容灾不是简单的备份

真正的数据容灾就是要弥补传统冷备份所具有的先天不足，它能在灾难发生时，全面、及时地恢复整个系统。容灾按其容灾能力的高低可分为多个层次，例如，国际标准SHARE78定义的容灾系统有7个层次：从最简单的仅在本地进行磁带备份，到将备份的磁带存储在异地，再建立应用系统实时切换的异地备份系统，恢复时间也可以从几天到小时级，再到分钟级、秒级或0数据丢失等。

三、容灾的行业标准

1、国家GB20988-2007-T标准

2007年6月份国家正式出台了针对信息系统数据备份及容灾的国家标准，即《GB20988-2007-T 信息安全技术信息系统灾难恢复规范》，在国标中，明确了灾备系统的定义、组织保障、审计与备案、风险分析、恢复资源要求等，其中对于容灾备份系统的技术实现、技

术支持能力以及维护管理等技术产品提出明确的标准和要求。

容灾备份是一项系统工程。在建立容灾备份系统之前，首先要进行全面的系统分析，其中包括业务系统风险分析、容灾系统对业务系统的影响分析和投资效益分析，风险分析是检查那些可能造成数据损失或者系统瘫痪的外在和内在因素。既然是容灾，必须充分考虑业务系统所在地的自然环境，针对可能发生的灾难，准备相应的容灾对策。容灾系统肯定对业务系统的性能有一定影响，因此，对于那些高负荷运行的业务系统必须认真计算。

根据国标的要求，对于容灾备份系统一共分为六个等级，其中对于容灾备份最基本的要求可以归纳为三点：

1、数据要定期备份；

2、备份介质场外存放；

3、根据介质的特性对备份数据进行定期的有效性验证。

应该说，以上三点要求为我们建立一个完整的容灾备份系统提供了设计依据。

要建设容灾工程必须提出容灾系统设计指标，作为衡量和选择容灾解决方案的参数。按照国标的要求，建立容灾系统的最终目的，是为了在灾难发生后能够以最快的速度恢复数据服务，容灾中心的设计指标主要与容灾系统的数据恢复能力有关。最常见的设计指标有：RTO 和RPO。

RTO（Recovery Time Objective）代表容灾系统在灾难发生后数据或者系统恢复所用的时间。RPO（Recovery Point Objective）代

表灾难发生时已经备份的数据与生产中心数据的时间差。此外，设计容灾系统还需要考虑选择容灾备份中心地点。数据库容灾要保证备份数据库的一致性，最好能够对备份数据库进行对生产系统无干扰的实时检验。通常情况下，容灾系统投资较大，使用概率较低，因此，需要对总体投入成本（TCO）和投资回报率（ROI）进行认真的分析和计算。

RPO可简单的描述为企业能容忍的最大数据丢失量，为了更好的理解，可以想一下传统数据保护会产生什么后果，一般备份都是一天做一次，通常是在晚上，如果第二天出现错误，那从备份完成后到错误出现时所写入的数据都无法挽回了，这期间没有备份，数据就丢失了！如果错误出现在一天结束时，那一天的数据都丢失了，这种情况下，RPO就是24小时。

为了改进PRO，数据必须进行更频繁的保护，大多数情况下，增加备份的频率是不现实的原因有：1）对应用的效率影响太大，在应

用的高峰不能进行备份；2）备份数据要花很长时间。为了改进PRO，需要有新的方法，这种方法就是恢复管理，用连续复制和快照技术能有效地改进RPO。

RTO可简单的描述为企业能容忍的恢复时间，在传统的数据保护中，备份数据是不能立即使用的，必须先恢复。对象级别的恢复功能可以有效恢复单个的目标，如一个文件或一封邮件，甚至是许多文件和邮件的集合。然而，恢复整个数据库和海量数据时仍需要时间，通常恢复一个大系统需要几天时间。

从经济角度考虑，最佳的容灾解决方案不一定是性能最好的容灾解决方案，容灾系统的总体投入TCO和投资回报ROI，对于许多用户来说是十分重要的设计指标。。

在选择容灾技术时，需要考虑业务系统的类型，是单业务系统还是多业务系统是数据库应用还是非结构化数据是数据容灾还是业务系统容灾用户可以根据要求，选择一种主要的容灾技术作为容灾解决方案的基础，辅之其它容灾技术满足特定的要求。下图是几种技术的特征比较：

2、国际SHARE78标准——七级灾难备份方案

根据国际标准SHARE 78 的定义，灾难备份技术方案可以根据以下主要方面所达到的程度而分为七级。

1. 备份、恢复的范围。

2. 灾难恢复计划的状态。

3. 应用站点与灾难备份站点之间的距离。

4. 应用站点与灾难备份站点之间是如何相互连接的。

5. 数据是怎样在两个站点之间传送的。

6. 允许有多少数据被丢失。

7. 怎样保证更新的数据在灾难备份站点被更新。

8. 灾难备份站点可以开始灾难备份工作的能力。

国际标准SHARE 78将容灾系统定义成七个层次，这七个层次对应的容灾方案在功能、适用范围等方面都有所不同，所以用户选型应分清层次。

面对各种可能的灾难，企业需要方便、灵活地同步基于异构环境下驻留在不同数据库中的数据，这就需要建设一个对各种情况都可以抵御或者化解的本地和异地的容灾系统。但现在，一些计算机信息系统对于容灾机制的考虑还有欠缺，不少计算机信息系统只是做了简单的本地磁盘的不同分区或者是相同系统上不同磁盘的数据备份，只是严格意义上的数据备份系统，称不上容灾系统，例如数据库系统中常用的镜像备份，也就是文件拷贝方式；基于操作系统文件系统复制的方式:以及基于高端联机存储设备（磁盘阵列）之间的数据写操作同步的方式等。在一般灾难时，可以在一定意义上保证数据的完整性，但很难保证用户数据的可靠性和安全性，更不用说能向用户提供透明的不间断服务了。

真正的容灾必须满足三个要素：先是系统中的部件、数据都具有冗余性，即一个系统发生故障，另一个系统能够保持数据传送的顺畅；其次，具有长距离性，因为灾害总是在一定范围内发生，因而充分长的距离才能够保证数据不会被一个灾害全部破坏；第三，容灾系统要追求全方位的数据复制，也称为容灾的"3R"（Redundance、Remote、Replication）。

而国际标准SHARE 78 对容灾系统的定义有七个层次：从最简单的仅在本地进行磁带备份，到将备份的磁带存储在异地，再到建立应用系统实时切换的异地备份系统，恢复时间也可以从几天到小时级到分钟级、秒级或零数据丢失等。目前针对这七个层次，都有相应的容灾方案，所以，用户在选择容灾方案时应重点区分它们各自的特点和

适用范围，结合自己对容灾系统的要求判断选择哪个层次的方案。

0级：无异地备份

0等级容灾方案数据仅在本地进行备份，没有在异地备份数据，未制定灾难恢复计划。这种方式是成本最低的灾难恢复解决方案，但不具备真正灾难恢复能力。

在这种容灾方案中，最常用的是备份管理软件加上磁带机，可以是手工加载磁带机或自动加载磁带机。它是所有容灾方案的基础，从个人用户到企业级用户都广泛采用了这种方案。其特点是用户投资较少，技术实现简单。缺点是一旦本地发生毁灭性灾难，将丢失全部的本地备份数据，业务无法恢复。

1级：实现异地备份

第1级容灾方案是将关键数据备份到本地磁带介质上，然后送往异地保存，但异地没有可用的备份中心、备份数据处理系统和备份网络通信系统，未制定灾难恢复计划。灾难发生后，使用新的主机，利用异地数据备份介质（磁带）将数据恢复起来。

这种方案成本较低，运用本地备份管理软件，可以在本地发生毁灭性灾难后，恢复从异地运送过来的备份数据到本地，进行业务恢复。但难以管理，即很难知道什么数据在什么地方，恢复时间长短依赖于何时硬件平台能够被提供和准备好。以前被许多进行关键业务生产的大企业所广泛采用，作为异地容灾的手段。目前，这一等级方案在许多中小网站和中小企业用户中采用较多。对于要求快速进行业务恢复和海量数据恢复的用户，这种方案是不能够被接受的。

2级：热备份站点备份

第2级容灾方案是将关键数据进行备份并存放到异地，制定有相应灾难恢复计划，具有热备份能力的站点灾难恢复。一旦发生灾难，利用热备份主机系统将数据恢复。它与第1级容灾方案的区别在于异地有一个热备份站点，该站点有主机系统，平时利用异地的备份管理软件将运送到异地的数据备份介质（磁带）上的数据备份到主机系统。当灾难发生时可以快速接管应用，恢复生产。

由于有了热备中心，用户投资会增加，相应的管理人员要增加。技术实现简单，利用异地的热备份系统，可以在本地发生毁灭性灾难后，快速进行业务恢复。但这种容灾方案由于备份介质是采用交通运输方式送往异地，异地热备中心保存的数据是上一次备份的数据，可能会有几天甚至几周的数据丢失。这对于关键数据的容灾是不能容忍的。

3级：在线数据恢复

第3级容灾方案是通过网络将关键数据进行备份并存放至异地，制定有相应灾难恢复计划，有备份中心，并配备部分数据处理系统及网络通信系统。该等级方案特点是用电子数据传输取代交通工具传输备份数据，从而提高了灾难恢复的速度。利用异地的备份管理软件将通过网络传送到异地的数据备份到主机系统。一旦灾难发生，需要的关键数据通过网络可迅速恢复，通过网络切换，关键应用恢复时间可降低到一天或小时级。这一等级方案由于备份站点要保持持续运行，对网络的要求较高，因此成本相应有所增加。

4级：定时数据备份

第4级容灾方案是在第3级容灾方案的基础上，利用备份管理软件自动通过通信网络将部分关键数据定时备份至异地，并制定相应的灾难恢复计划。一旦灾难发生，利用备份中心已有资源及异地备份数据恢复关键业务系统运行。

这一等级方案特点是备份数据是采用自动化的备份管理软件备份到异地，异地热备中心保存的数据是定时备份的数据，根据备份策略的不同，数据的丢失与恢复时间达到天或小时级。由于对备份管理软件设备和网络设备的要求较高，因此投入成本也会增加。但由于该级别备份的特点，业务恢复时间和数据的丢失量还不能满足关键行业对关键数据容灾的要求。

5级：实时数据备份

第5级容灾方案在前面几个级别的基础上使用了硬件的镜像技术和软件的数据复制技术，也就是说，可以实现在应用站点与备份站点的数据都被更新。数据在两个站点之间相互镜像，由远程异步提交来同步，因为关键应用使用了双重在线存储，所以在灾难发生时，仅仅很小部分的数据被丢失，恢复的时间被降低到了分钟级或秒级。由于对存储系统和数据复制软件的要求较高，所需成本也大大增加。

这一等级的方案由于既能保证不影响当前交易的进行，又能实时复制交易产生的数据到异地，所以这一层次的方案是目前应用最广泛的一类，正因为如此，许多厂商都有基于自己产品的容灾解决方案。如存储厂商EMC等推出的基于智能存储服务器的数据远程拷贝；系统

复制软件提供商VERITAS等提供的基于系统软件的数据远程复制；数据库厂商Oracle和Sybase提供的数据库复制方案等。但这些方案有一个不足之处就是异地的备份数据是处于备用（Standby）备份状态而不是实时可用的数据，这样灾难发生后需要一定时间来进行业务恢复。更为理想的应该是备份站点不仅仅是一个分离的备份系统，而且还处于活动状态，能够提供生产应用服务，所以可以提供快速的业务接管，而备份数据则可以双向传输，数据的丢失与恢复时间达到分钟甚至秒级。据了解，目前DSG公司的RealSync全局复制软件能够提供这一功能。

6级：零数据丢失

第6级容灾方案是灾难恢复中最昂贵的方式，也是速度最快的恢复方式，它是灾难恢复的最高级别，利用专用的存储网络将关键数据同步镜像至备份中心，数据不仅在本地进行确认，而且需要在异地（备份）进行确认。因为，数据是镜像地写到两个站点，所以灾难发生时异地容灾系统保留了全部的数据，实现零数据丢失。

3、国家标准和国际标准对比