数据中心容灾系统研究

2 容灾等级划分及建设容灾系统考虑因素
2.1 容 灾 等 及 划 分 根 据 容 灾 技 术 不 同 的 应 用 场 合 ，常 见 的 容 灾 备 份 等 级 如
表 1 所示。 2.2 建 设 容 灾 系 统 的考 虑 因 素
因 为 要 建 立 整 个 应 用 系 统 的 容 余 备 份 ，容 灾 系 统 是 一 个 非 常 昂 贵 的 系 统 ，在 容 灾 系 统 建 设 时 需 要 考 虑 以 下 因 素 ：① 容 灾 距 离 ：根 据 灾 备 中 心 建 设 的 目 的 不 同 ，灾 备 中 心 的 建 设 需 要 考 虑 灾 备 中 心 的 距 离 。一 般 来 说 ，容 灾 距 离 有 本 地 和 同 城 、异 地 3 种方式。②数据丢失：企业能忍受的数据丢失和具体处 理 的 业 务 有 关 。从 业 务 的 角 度 考 虑 企 业 能 够 承 受 的 数 据 丢 失 问题可以帮助企业在容灾方案上做出适合企业自身特点的选 择 。③ 应 用 切 换 时 间 ：容 灾 系 统 建 设 的 一 个 重 要 目 的 是 保 障 业务系统的连续性。在灾难发生或业务系统出现问题时间， 将应用快速地切换到灾备系统可以最大程度地减少系统的停
第 28 卷 第 22 期 mputer Engineering and Design
2007 年 11 月 Nov. 2007
数据中心容灾系统研究
徐 鹏， 薛建锋 (装甲兵工程学院，北京 100072)
摘 要：数据中心承载 着对业务运行休 戚相关的应用 ，而 业务有续和灾 难恢复策略已经 成为各个行业关 注的焦点。在 信息 时代 发展的今天，系统 的破坏和数据的 丢失所带来的 损失是难以估量 的，通过对数据中 心容灾系统常用 的容灾技术进 行比 较，结 合某大型数据 中心容灾系统建 设，设计了基于 Snap-mirror 技术的容灾系 统。实现了 数据反向复制时 只复制灾难期 间变 化的 数据而不是所有 的数据，同时可 以保证恢复时间 最短。解决了 传统数据恢复，需 要进行整个系 统的回迁的问题 。 关键 词：容灾; 备份 ; 系统; 容灾等 级; 镜像 中图 法分类号：TP309 文献 标识码：A 文章编号：1000-7024 (2007) 22-5556-03
在 3 级方案基础上, 用备份管理软件自动通过网络将部分关键数据定时备 份到异地, 并制定相应的灾难恢复计划。 在前几级容灾方案的基础上使用硬件镜像技术和软件的数据复制技术, 关 键应用使用双重在线存储, 减少了数据的丢失量, 降低了业务的恢复时间。 利用专用网络将关键数据同步镜像到备份中心, 数据在本地和异地都要进 行确认, 恢复速度最快, 实现零数据丢失。
3 数据中心容灾系统研究
下面以北京某大型电子票务系统数据中心容灾系统建设 为例进行分析。 3.1 容 灾 系 统 建 设 选址
灾 难 备 份 中 心 的 选 址 是 容 灾 系 统 建 设 的 第 一 步 ，也 是 其 它设计方案的前提。容灾中心假定有 3 个候选地址，分别是 北 京 、上 海 和 广 州 。 选 择 哪 一 个 地 点 作 为 票 务 系 统 数 据 中 心 的 灾 备 中 心 ，需 对 一 些 关 键 指 标 进 行 综 合 评 判 ，部 分 评 判 的 指 标 包 括 ：① 地 理 位 置 ：灾 难 备 份 中 心 的 应 与 生 产 中 心 保 持 足 够 的 距 离 ，确 保 发 生 在 生 产 中 心 的 自 然 灾 害 不 会 影 响 到 灾 难 备 份 中 心 ；公 用 设 施 ：电 力 、电 信 设 施 的 完 备 情 况 ；② 基 础 设 施 ： 机房、通信、办公设施情况；③人力资源：当地 IT 技术人员素质 情况，可支配、管理情况；④应用环境：市场开发的前景；⑤IT 设 施 ：网 络 、主 机 、存 储 、应 用 软 件 等 环 境 的 情 况 ；⑥ 建 设 与 运 营 成 本 ：建 立 及 运 营 灾 备 中 心 所 需 的 费 用 。
收稿日期：2006-12-20 E-mail：xupe_ren@ 作者简介：徐鹏 (1978－)，男，河北辛集人，硕士，研究方向为计算机技术； 薛建锋 (1978－)，男，河北赵县人，硕士，研究方向为计算机技术。
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表 1 容灾备份等级
级别
0 级： 无异地备份
1 级： 实现异地备份
2 级： 热备份站点备份
3 级： 在线数据恢复
4 级： 定时数据备份
5 级： 实时数据备份
6 级： 零数据丢失
特点 仅在本地备份, 没制定灾难恢复计划, 不具备真正灾难恢复能力, 成本最低。
将关键数据备份到本地, 后送异地保存, 但异地无可用的备份中心。
备份关键数据并存放到异地, 制定相应的灾难恢复计划, 备份介质采用交通 运输方法送往异地, 在异地有热备份中心, 但保存的数据是上次备份的数据。 通过网络将关键数据备份并存放到外地, 制定相应的灾难恢复计划, 有热备份中心，
0引言
数据存储备份技术和存储管理源于 20 世纪 70 年代的终 端 / 主 机 计 算 模 式 ，磁 带 库 是 易 管 理 的 海 量 存 储 必 备 设 备 。20 世纪 80 年代后，由于 PC 的发展，及 20 世纪 90 年代应用最广 的 客 户 机 / 服 务 器 模 式 的 普 及 ，网 络 上 文 件 服 务 器 和 数 据 库 服 务 器 往 往 是 要 害 数 据 集 中 的 地 方 ，客 户 机 上 也 积 累 了 一 定 量 的 数 据 。数 据 的 分 布 造 成 数 据 存 储 管 理 的 复 杂 化 。对 一 个 企 业 来 说 ，数 据 的 安 全 性 极 为 重 要 。根 据 最 新 调 查 ，对 于 市 场 营 销部门来说，恢复数据至少需要 19 天，财务部门至少需要 21 天，工程部门将延至 42 天。而且在恢复过程中，整个部门实 际上是处在瘫痪状态。今天，长达 42 天的瘫痪足以导致任何 一家公司破产 。 [1] 而惟一可以将损失降至最小的行之有效的 办 法 ，莫 过 于 数 据 的 存 储 备 份 ，建 设 有 效 的 数 据 容 灾 系 统 。
既能保证当前交易正常进行, 又能实时复制交易的数据到 异地, 是目前应用最广泛的方案。 投资大, 适合资金实力雄厚的大型企业和电信企业, 适合交易 少或非实时交易的关键数据系统,目前采用此方案的用户不多。
计时间。④主系统的可恢复性：数据恢复的关键问题在于数据 的可恢复性，以及恢复过程中如何和灾备中心的数据保持一致。
此技术是基于 TCP/IP 网络、没有距离限制，同时应用自动接 管 ，能 高 很 好 的 满 足 票 务 系 统 数 据 灾 难 备 份 与 恢 复 要 求 。 3.3 数 据 备 份
灾 难 恢 复 中 心 方 案 实 施 的 成 功 与 否 ，最 关 键 的 是 数 据 的 备 份 。如 前 所 述 ，灾 难 发 生 时 ，首 先 要 保 证 业 务 系 统 数 据 的 安 全 ，其 次 ，是 尽 快 恢 复 系 统 正 常 运 行 ，保 证 数 据 的 安 全 就 是 要 确保两个地方的数据的一致性[3]。Snapmirror 技术针对逻辑卷 和 文 件 系 统 来 做 实 时 备 份 ，以 实 现 在 本 地 生 产 机 的 数 据 和 灾 难恢复中心的数据完全一致。数据备份机制如图 1 所示。
适用场合 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。
作为异地容灾的手段, 此方案在许多中小网站和中小企业 中采用较多。
灾难发生后可能会有几天甚至几周有数据丢失, 故不能用 于关键数据的容灾。
备份站点要保持持续运行, 对网络要求较高, 成本有所增加。
对备份管理软件和网络要求较高, 导致成本增加, 尚不能满 足关键行业对关键数据容灾的要求。
针对以上评估指标对北京、上海、广州 3 个候选备份中心 地址进行评分，评分结果如表 2 所示，其中，选择倾向 1>2>3。
表 2 备份中心选址比较
北京 广州 上海
地理位置 人力资源
3
1
1
3
1
2
基础设施 3 2 1
IT设施 3 2 1
成本 1 2 1
应用环境 2 3 1
根 据 综 合 评 分 ，其 中 上 海 最 为 符 合 票 务 系 统 数 据 中 心 的 容 灾 需 求 。 这 是 由 于 上 海 作 为 国 际 化 大 都 市 ，拥 有 良 好 的 市 场 前 景 ，有 着 丰 富 的 具 有 相 关 技 术 经 验 人 力 资 源 ，而 且 作 为 灾 备 中 心 的 机 房 、办 公 设 施 也 非 常 完 善 。 3.2 容 灾 系 统 建 设 关键 技 术 的 选 择
1 认识容灾系统
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 。 [2]
基于 SUN fire X4100 和磁盘的数据镜像技术：由于票务系 统是运行在互为备份的 SUN fire X4100 服务器上，同时数据存 储在 HP ATP1090 磁带上，因此，数据的存储备份及恢复将基 于 SUN 的相关技术实现。
由于备份中心设在上海，选择 Snapmirror 技术方案，因为
从技术上看，衡量容灾系统有 3 个主要指标：①RPO (recovery point object)： 代 表 了 当 灾 难 发 生 时 允 许 丢 失 的 数 据 量；②RTO(recovery time object)：代表了系统恢复的时间；③NRO (network recovery object)：代表网络恢复时间。
Study of data centre disaster recovery system