數據容災備份的等級及關(guān)鍵技術(shù)介紹

數據容災備份的等級

　　容災備份是通過(guò)在異地建立和維護一個(gè)備份存儲系統，利用地理上的分離來(lái)保證系統和數據對災難性事件的抵御能力。

　　根據容災系統對災難的抵抗程度，可分為數據容災和應用容災。數據容災是指建立一個(gè)異地的數據系統，該系統是對本地系統關(guān)鍵應用數據實(shí)時(shí)復制。當出現災難時(shí)，可由異地系統迅速接替本地系統而保證業(yè)務(wù)的連續性。應用容災比數據容災層次更高，即在異地建立一套完整的、與本地數據系統相當的備份應用系統(可以同本地應用系統互為備份，也可與本地應用系統共同工作)。在災難出現后，遠程應用系統迅速接管或承擔本地應用系統的業(yè)務(wù)運行。

　　設計一個(gè)容災備份系統，需要考慮多方面的因素，如備份/恢復數據量大小、應用數據中心和備援數據中心之間的距離和數據傳輸方式、災難發(fā)生時(shí)所要求的恢復速度、備援中心的管理及投入資金等。根據這些因素和不同的應用場(chǎng)合，通?？蓪⑷轂膫浞莘譃樗膫€(gè)等級。

　　第0級：沒(méi)有備援中心

　　這一級容災備份，實(shí)際上沒(méi)有災難恢復能力，它只在本地進(jìn)行數據備份，并且被備份的數據只在本地保存，沒(méi)有送往異地。

　　第1級：本地磁帶備份，異地保存

　　在本地將關(guān)鍵數據備份，然后送到異地保存。災難發(fā)生后，按預定數據恢復程序恢復系統和數據。這種方案成本低、易于配置。但當數據量增大時(shí)，存在存儲介質(zhì)難管理的問(wèn)題，并且當災難發(fā)生時(shí)存在大量數據難以及時(shí)恢復的問(wèn)題。為了解決此問(wèn)題，災難發(fā)生時(shí)，先恢復關(guān)鍵數據，后恢復非關(guān)鍵數據。

　　第2級：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)行數據備份。也就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )以同步或異步方式，把主站點(diǎn)的數據備份到備份站點(diǎn)，備份站點(diǎn)一般只備份數據，不承擔業(yè)務(wù)。當出現災難時(shí)，備份站點(diǎn)接替主站點(diǎn)的業(yè)務(wù)，從而維護業(yè)務(wù)運行的連續性。

　　第3級：活動(dòng)備援中心

　　在相隔較遠的地方分別建立兩個(gè)數據中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進(jìn)行相互數據備份。當某個(gè)數據中心發(fā)生災難時(shí)，另一個(gè)數據中心接替其工作任務(wù)。這種級別的備份根據實(shí)際要求和投入資金的多少，又可分為兩種：①兩個(gè)數據中心之間只限于關(guān)鍵數據的相互備份;②兩個(gè)數據中心之間互為鏡像，即零數據丟失等。零數據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，系統都能保證數據的安全。所以，它需要配置復雜的管理軟件和專(zhuān)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(guān)鍵技術(shù)

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

　　1. 遠程鏡像技術(shù)

　　遠程鏡像技術(shù)是在主數據中心和備援中心之間的數據備份時(shí)用到。鏡像是在兩個(gè)或多個(gè)磁盤(pán)或磁盤(pán)子系統上產(chǎn)生同一個(gè)數據的鏡像視圖的信息存儲過(guò)程，一個(gè)叫主鏡像系統，另一個(gè)叫從鏡像系統。按主從鏡像存儲系統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(shù)，同時(shí)也是保持遠程數據同步和實(shí)現災難恢復的基礎。遠程鏡像按請求鏡像的主機是否需要遠程鏡像站點(diǎn)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(shù))是指通過(guò)遠程鏡像軟件，將本地數據以完全同步的方式復制到異地，每一本地的I/O事務(wù)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(diǎn)出現故障時(shí)，用戶(hù)的應用程序切換到備份的替代站點(diǎn)后，被鏡像的遠程副本可以保證業(yè)務(wù)繼續執行而沒(méi)有數據的丟失。但它存在往返傳播造成延時(shí)較長(cháng)的缺點(diǎn)，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(shù))保證在更新遠程存儲視圖前完成向本地存儲系統的基本操作，而由本地存儲系統提供給請求鏡像主機的I/O操作完成確認信息。遠程的數據復制是以后臺同步的方式進(jìn)行的，這使本地系統性能受到的影響很小，傳輸距離長(cháng)(可達1000公里以上)，對網(wǎng)絡(luò )帶寬要求小。但是，許多遠程的從屬存儲子系統的寫(xiě)沒(méi)有得到確認，當某種因素造成數據傳輸失敗，可能出現數據一致性問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前大多采用延遲復制的技術(shù)(本地數據復制均在后臺日志區進(jìn)行)，即在確保本地數據完好無(wú)損后進(jìn)行遠程數據更新。

　　2.快照技術(shù)

　　遠程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結合起來(lái)實(shí)現遠程備份，即通過(guò)鏡像把數據備份到遠程存儲系統中，再用快照技術(shù)把遠程存儲系統中的信息備份到遠程的磁帶庫、光盤(pán)庫中。

　　快照是通過(guò)軟件對要備份的磁盤(pán)子系統的數據快速掃描，建立一個(gè)要備份數據的快照邏輯單元號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據塊同時(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)子系統中不變的數據塊(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)現對原數據的一個(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(主要指容災備份系統)，實(shí)時(shí)提取當前在線(xiàn)業(yè)務(wù)數據。其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統業(yè)務(wù)的連續性，為實(shí)現系統真正的7×24運轉提供了保證。

　　快照是通過(guò)內存作為緩沖區(快照cache)，由快照軟件提供系統磁盤(pán)存儲的即時(shí)數據映像，它存在緩沖區調度的問(wèn)題。

　　3.互連技術(shù)

　　早期的主數據中心和備援數據中心之間的數據備份，主要是基于SAN的遠程復制(鏡像)，即通過(guò)光纖通道FC，把兩個(gè)SAN連接起來(lái)，進(jìn)行遠程鏡像(復制)。當災難發(fā)生時(shí)，由備援數據中心替代主數據中心保證系統工作的連續性。這種遠程容災備份方式存在一些缺陷，如：實(shí)現成本高、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(jìn)一步推廣和應用。

　　目前，出現了多種基于IP的SAN的遠程數據容災備份技術(shù)。它們是利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將主數據中心SAN中的信息通過(guò)現有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )，遠程復制到備援中心SAN中。當備援中心存儲的數據量過(guò)大時(shí)，可利用快照技術(shù)將其備份到磁帶庫或光盤(pán)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?；贗P的互連協(xié)議包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。