數(shù)據(jù)容災備份的等級及關鍵技術

　　容災備份是通過在異地建立和維護一個備份存儲系統(tǒng)，利用地理上的分離來保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對災難性事件的抵御能力。

　　根據(jù)容災系統(tǒng)對災難的抵抗程度，可分為數(shù)據(jù)容災和應用容災。數(shù)據(jù)容災是指建立一個異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對本地系統(tǒng)關鍵應用數(shù)據(jù)實時復制。當出現(xiàn)災難時，可由異地系統(tǒng)迅速接替本地系統(tǒng)而保證業(yè)務的連續(xù)性。應用容災比數(shù)據(jù)容災層次更高，即在異地建立一套完整的、與本地數(shù)據(jù)系統(tǒng)相當?shù)膫浞輵孟到y(tǒng)(可以同本地應用系統(tǒng)互為備份，也可與本地應用系統(tǒng)共同工作)。在災難出現(xiàn)后，遠程應用系統(tǒng)迅速接管或承擔本地應用系統(tǒng)的業(yè)務運行。

　　設計一個容災備份系統(tǒng)，需要考慮多方面的因素，如備份/恢復數(shù)據(jù)量大小、應用數(shù)據(jù)中心和備援數(shù)據(jù)中心之間的距離和數(shù)據(jù)傳輸方式、災難發(fā)生時所要求的恢復速度、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用場合，通常可將容災備份分為四個等級。

　　第0級：沒有備援中心

　　這一級容災備份，實際上沒有災難恢復能力，它只在本地進行數(shù)據(jù)備份，并且被備份的數(shù)據(jù)只在本地保存，沒有送往異地。

　　第1級：本地磁帶備份，異地保存

　　在本地將關鍵數(shù)據(jù)備份，然后送到異地保存。災難發(fā)生后，按預定數(shù)據(jù)恢復程序恢復系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。這種方案成本低、易于配置。但當數(shù)據(jù)量增大時，存在存儲介質難管理的問題，并且當災難發(fā)生時存在大量數(shù)據(jù)難以及時恢復的問題。為了解決此問題，災難發(fā)生時，先恢復關鍵數(shù)據(jù)，后恢復非關鍵數(shù)據(jù)。

　　第2級：熱備份站點備份

　　在異地建立一個熱備份點，通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)備份。也就是通過網(wǎng)絡以同步或異步方式，把主站點的數(shù)據(jù)備份到備份站點，備份站點一般只備份數(shù)據(jù)，不承擔業(yè)務。當出現(xiàn)災難時，備份站點接替主站點的業(yè)務，從而維護業(yè)務運行的連續(xù)性。

　　第3級：活動備援中心

　　在相隔較遠的地方分別建立兩個數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進行相互數(shù)據(jù)備份。當某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難時，另一個數(shù)據(jù)中心接替其工作任務。這種級別的備份根據(jù)實際要求和投入資金的多少，又可分為兩種：①兩個數(shù)據(jù)中心之間只限于關鍵數(shù)據(jù)的相互備份;②兩個數(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備份方式，它要求不管什么災難發(fā)生，系統(tǒng)都能保證數(shù)據(jù)的安全。所以，它需要配置復雜的管理軟件和專用的硬件設備，需要投資相對而言是最大的，但恢復速度也是最快的。

　　容災備份的關鍵技術

　　在建立容災備份系統(tǒng)時會涉及到多種技術，如：SAN或NAS技術、遠程鏡像技術、基于IP的SAN的互連技術、快照技術等。這里重點介紹遠程鏡像、快照和互連技術。

　　1. 遠程鏡像技術

　　遠程鏡像技術是在主數(shù)據(jù)中心和備援中心之間的數(shù)據(jù)備份時用到。鏡像是在兩個或多個磁盤或磁盤子系統(tǒng)上產生同一個數(shù)據(jù)的鏡像視圖的信息存儲過程，一個叫主鏡像系統(tǒng)，另一個叫從鏡像系統(tǒng)。按主從鏡像存儲系統(tǒng)所處的位置可分為本地鏡像和遠程鏡像。遠程鏡像又叫遠程復制，是容災備份的核心技術，同時也是保持遠程數(shù)據(jù)同步和實現(xiàn)災難恢復的基礎。遠程鏡像按請求鏡像的主機是否需要遠程鏡像站點的確認信息，又可分為同步遠程鏡像和異步遠程鏡像。

　　同步遠程鏡像(同步復制技術)是指通過遠程鏡像軟件，將本地數(shù)據(jù)以完全同步的方式復制到異地，每一本地的I/O事務均需等待遠程復制的完成確認信息，方予以釋放。同步鏡像使拷貝總能與本地機要求復制的內容相匹配。當主站點出現(xiàn)故障時，用戶的應用程序切換到備份的替代站點后，被鏡像的遠程副本可以保證業(yè)務繼續(xù)執(zhí)行而沒有數(shù)據(jù)的丟失。但它存在往返傳播造成延時較長的缺點，只限于在相對較近的距離上應用。

　　異步遠程鏡像(異步復制技術)保證在更新遠程存儲視圖前完成向本地存儲系統(tǒng)的基本操作，而由本地存儲系統(tǒng)提供給請求鏡像主機的I/O操作完成確認信息。遠程的數(shù)據(jù)復制是以后臺同步的方式進行的，這使本地系統(tǒng)性能受到的影響很小，傳輸距離長(可達1000公里以上)，對網(wǎng)絡帶寬要求小。但是，許多遠程的從屬存儲子系統(tǒng)的寫沒有得到確認，當某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問題。為了解決這個問題，目前大多采用延遲復制的技術(本地數(shù)據(jù)復制均在后臺日志區(qū)進行)，即在確保本地數(shù)據(jù)完好無損后進行遠程數(shù)據(jù)更新。

　　2.快照技術

　　遠程鏡像技術往往同快照技術結合起來實現(xiàn)遠程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠程存儲系統(tǒng)中，再用快照技術把遠程存儲系統(tǒng)中的信息備份到遠程的磁帶庫、光盤庫中。

　　快照是通過軟件對要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號LUN和快照cache。在快速掃描時，把備份過程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時快速拷貝到快照cache中。快照LUN是一組指針，它指向快照cache和磁盤子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊(在備份過程中)。在正常業(yè)務進行的同時，利用快照LUN實現(xiàn)對原數(shù)據(jù)的一個完全的備份。它可使用戶在正常業(yè)務不受影響的情況下(主要指容災備份系統(tǒng))，實時提取當前在線業(yè)務數(shù)據(jù)。其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統(tǒng)業(yè)務的連續(xù)性，為實現(xiàn)系統(tǒng)真正的7×24運轉提供了保證。

　　快照是通過內存作為緩沖區(qū)(快照cache)，由快照軟件提供系統(tǒng)磁盤存儲的即時數(shù)據(jù)映像，它存在緩沖區(qū)調度的問題。

　　3.互連技術

　　早期的主數(shù)據(jù)中心和備援數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠程復制(鏡像)，即通過光纖通道FC，把兩個SAN連接起來，進行遠程鏡像(復制)。當災難發(fā)生時，由備援數(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。這種遠程容災備份方式存在一些缺陷，如：實現(xiàn)成本高、設備的互操作性差、跨越的地理距離短(10公里)等，這些因素阻礙了它的進一步推廣和應用。

　　目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠程數(shù)據(jù)容災備份技術。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中的信息通過現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡，遠程復制到備援中心SAN中。當備援中心存儲的數(shù)據(jù)量過大時，可利用快照技術將其備份到磁帶庫或光盤庫中。這種基于IP的SAN的遠程容災備份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可擴展性好，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。