應(yīng)用知識(shí)：數(shù)據(jù)容災(zāi)備份的等級(jí)和技術(shù)

　容災(zāi)備份是通過(guò)在異地建立和維護(hù)一個(gè)備份存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用地理上的分離來(lái)保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對(duì)災(zāi)難性事件的抵御能力。

　　根據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)對(duì)災(zāi)難的抵抗程度，可分為數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)。數(shù)據(jù)容災(zāi)是指建立一個(gè)異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對(duì)本地系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)復(fù)制。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時(shí)，可由異地系統(tǒng)迅速接替本地系統(tǒng)而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。應(yīng)用容災(zāi)比數(shù)據(jù)容災(zāi)層次更高，即在異地建立一套完整的、與本地?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)(可以同本地應(yīng)用系統(tǒng)互為備份，也可與本地應(yīng)用系統(tǒng)共同工作)。在災(zāi)難出現(xiàn)后，遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)迅速接管或承擔(dān)本地應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行。

　　設(shè)計(jì)一個(gè)容災(zāi)備份系統(tǒng)，需要考慮多方面的因素，如備份/恢復(fù)數(shù)據(jù)量大小、應(yīng)用數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的距離和數(shù)據(jù)傳輸方式、災(zāi)難發(fā)生時(shí)所要求的恢復(fù)速度、備援中心的管理及投入資金等。根據(jù)這些因素和不同的應(yīng)用場(chǎng)合，通�？蓪⑷轂�(zāi)備份分為四個(gè)等級(jí)。

　　第0級(jí):沒(méi)有備援中心

　　這一級(jí)容災(zāi)備份，實(shí)際上沒(méi)有災(zāi)難恢復(fù)能力，它只在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并且被備份的數(shù)據(jù)只在本地保存，沒(méi)有送往異地。

　　第1級(jí):本地磁帶備份，異地保存

　　在本地將關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份，然后送到異地保存。災(zāi)難發(fā)生后，按預(yù)定數(shù)據(jù)恢復(fù)程序恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。這種方案成本低、易于配置。但當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時(shí)，存在存儲(chǔ)介質(zhì)難管理的問(wèn)題，并且當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)存在大量數(shù)據(jù)難以及時(shí)恢復(fù)的問(wèn)題。為了解決此問(wèn)題，災(zāi)難發(fā)生時(shí)，先恢復(fù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，后恢復(fù)非關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

　　第2級(jí):熱備份站點(diǎn)備份

　　在異地建立一個(gè)熱備份點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。也就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以同步或異步方式，把主站點(diǎn)的數(shù)據(jù)備份到備份站點(diǎn)，備份站點(diǎn)一般只備份數(shù)據(jù)，不承擔(dān)業(yè)務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時(shí)，備份站點(diǎn)接替主站點(diǎn)的業(yè)務(wù)，從而維護(hù)業(yè)務(wù)運(yùn)行的連續(xù)性。

　　第3級(jí):活動(dòng)備援中心

　　在相隔較遠(yuǎn)的地方分別建立兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進(jìn)行相互數(shù)據(jù)備份。當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時(shí)，另一個(gè)數(shù)據(jù)中心接替其工作任務(wù)。這種級(jí)別的備份根據(jù)實(shí)際要求和投入資金的多少，又可分為兩種:①兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間只限于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的相互備份;②兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間互為鏡像，即零數(shù)據(jù)丟失等。零數(shù)據(jù)丟失是目前要求最高的一種容災(zāi)備份方式，它要求不管什么災(zāi)難發(fā)生，系統(tǒng)都能保證數(shù)據(jù)的安全。所以，它需要配置復(fù)雜的管理軟件和專(zhuān)用的硬件設(shè)備，需要投資相對(duì)而言是最大的，但恢復(fù)速度也是最快的。

容災(zāi)備份的關(guān)鍵技術(shù)

　　在建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時(shí)會(huì)涉及到多種技術(shù)，如:SAN或NAS技術(shù)、遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)、基于IP的SAN的互連技術(shù)、快照技術(shù)等。這里重點(diǎn)介紹遠(yuǎn)程鏡像、快照和互連技術(shù)。

　　1. 遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)

　　遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是在主數(shù)據(jù)中心和備援中心之間的數(shù)據(jù)備份時(shí)用到。鏡像是在兩個(gè)或多個(gè)磁盤(pán)或磁盤(pán)子系統(tǒng)上產(chǎn)生同一個(gè)數(shù)據(jù)的鏡像視圖的信息存儲(chǔ)過(guò)程，一個(gè)叫主鏡像系統(tǒng)，另一個(gè)叫從鏡像系統(tǒng)。按主從鏡像存儲(chǔ)系統(tǒng)所處的位置可分為本地鏡像和遠(yuǎn)程鏡像。遠(yuǎn)程鏡像又叫遠(yuǎn)程復(fù)制，是容災(zāi)備份的核心技術(shù)，同時(shí)也是保持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步和實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程鏡像按請(qǐng)求鏡像的主機(jī)是否需要遠(yuǎn)程鏡像站點(diǎn)的確認(rèn)信息，又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。

　　同步遠(yuǎn)程鏡像(同步復(fù)制技術(shù))是指通過(guò)遠(yuǎn)程鏡像軟件，將本地?cái)?shù)據(jù)以完全同步的方式復(fù)制到異地，每一本地的I/O事務(wù)均需等待遠(yuǎn)程復(fù)制的完成確認(rèn)信息，方予以釋放。同步鏡像使遠(yuǎn)程拷貝總能與本地機(jī)要求復(fù)制的內(nèi)容相匹配。當(dāng)主站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，用戶(hù)的應(yīng)用程序切換到備份的替代站點(diǎn)后，被鏡像的遠(yuǎn)程副本可以保證業(yè)務(wù)繼續(xù)執(zhí)行而沒(méi)有數(shù)據(jù)的丟失。但它存在往返傳播造成延時(shí)較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，只限于在相對(duì)較近的距離上應(yīng)用。

　　異步遠(yuǎn)程鏡像(異步復(fù)制技術(shù))保證在更新遠(yuǎn)程存儲(chǔ)視圖前完成向本地存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本I/O操作，而由本地存儲(chǔ)系統(tǒng)提供給請(qǐng)求鏡像主機(jī)的I/O操作完成確認(rèn)信息。遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)復(fù)制是以后臺(tái)同步的方式進(jìn)行的，這使本地系統(tǒng)性能受到的影響很小，傳輸距離長(zhǎng)(可達(dá)1000公里以上)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求小。但是，許多遠(yuǎn)程的從屬存儲(chǔ)子系統(tǒng)的寫(xiě)沒(méi)有得到確認(rèn)，當(dāng)某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前大多采用延遲復(fù)制的技術(shù)(本地?cái)?shù)據(jù)復(fù)制均在后臺(tái)日志區(qū)進(jìn)行)，即在確保本地?cái)?shù)據(jù)完好無(wú)損后進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新。

　　2.快照技術(shù)

　　遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程備份，即通過(guò)鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫(kù)、光盤(pán)庫(kù)中。

　　快照是通過(guò)軟件對(duì)要備份的磁盤(pán)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個(gè)要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號(hào)LUN和快照cache。在快速掃描時(shí)，把備份過(guò)程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時(shí)快速拷貝到快照cache中�？煺誏UN是一組指針，它指向快照cache和磁盤(pán)子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊(在備份過(guò)程中)。在正常業(yè)務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，利用快照LUN實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)據(jù)的一個(gè)完全的備份。它可使用戶(hù)在正常業(yè)務(wù)不受影響的情況下(主要指容災(zāi)備份系統(tǒng))，實(shí)時(shí)提取當(dāng)前在線(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)真正的7×24運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。

　　快照是通過(guò)內(nèi)存作為緩沖區(qū)(快照cache)，由快照軟件提供系統(tǒng)磁盤(pán)存儲(chǔ)的即時(shí)數(shù)據(jù)映像，它存在緩沖區(qū)調(diào)度的問(wèn)題。

　　3.互連技術(shù)

　　早期的主數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠(yuǎn)程復(fù)制(鏡像)，即通過(guò)光纖通道FC，把兩個(gè)SAN連接起來(lái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程鏡像(復(fù)制)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，由備援?dāng)?shù)據(jù)中心替代主數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。這種遠(yuǎn)程容災(zāi)備份方式存在一些缺陷，如:實(shí)現(xiàn)成本高、設(shè)備的互操作性差、跨越的地理距離短(10公里)等，這些因素阻礙了它的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

　　目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。它們是利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將主數(shù)據(jù)中心SAN中的信息通過(guò)現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程復(fù)制到備援中心SAN中。當(dāng)備援中心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量過(guò)大時(shí)，可利用快照技術(shù)將其備份到磁帶庫(kù)或光盤(pán)庫(kù)中。這種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程容災(zāi)備份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可擴(kuò)展性好，具有廣闊的發(fā)展前景。基于IP的互連協(xié)議包括:FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。

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