技術原理與性能

容災，對于IT而言，就是一個提供能防止各種災難的計算機信息系統。當政府、企業、商家的核心計算機系統在遭受如：火災、水災、地震、戰爭、人為破壞等不可抗拒的災難和意外時，能夠及時恢復系統的正常運行。但無論哪種容災方式，都離不開數據，數據是任何應用系統的基礎，因此如何保護數據、保證數據的有效性和一致性，顯得尤為重要。在下面的文章中，將介紹一種完全基于主機層數據復制技術的存儲管理軟件。

VVR復制技術

Veritas Volume Replicator(簡稱VVR)是實現遠距離異地數據復制的。VVR復制基于Volume進行。復制的數據可以是數據庫中的數據（文件方式或裸設備方式）和文件。VVR與VxVM完全集成在一起。用VxVM管理界面和命令統一配置管理，在最新的4.1版本也可以使用WEB方式和VEA進行管理；由于VVR僅僅將Volume上每次I/O變化的實際數據實時復制到遠程節點，所以在網絡線路上傳輸的數據量相對較少，對帶寬的需求也不是很高。另外，Veritas的Volume Replicator是基于主機系統的，且是唯一能夠支持異構系統遠距離的數據復制軟件，這能最大限度地保護企業的原有投資。

1) 數據復制能夠以同步/異步自適應模式進行工作，即在網絡延時情況較好、數據能夠及時復制時，工作在同步方式下，完全保證兩邊數據的一致性；當網絡延時情況較差、數據不能及時復制時，工作在異步方式下，保證主節點的I/O性能。數據復制根據實際情況，自行在兩種工作模式之間切換。如果數據復制的線路帶寬有限，出于保證本地服務器讀寫性能的考慮，可以將復制工作模式定義為異步，也是VVR 默認的工作模式。由于VVR的數據復制嚴格按照I/O的修改順序進行，所以，無論在同步還是異步工作方式下，都能夠保證數據的完整性。對于數據庫系統，該復制機制能夠保證災備節點的數據庫中數據與主節點一致在災難發生時正常啟動并提供服務。

2) 后備節點的數據完全同步，即所謂的“建立基線”。在主節點往后備節點正常復制數據前，必須逐塊地將主節點中需要復制的數據拷貝到后備節點。

3) 當某些嚴重意外情況發生后，后備節點會變成新的主節點，稱為角色轉換（Takeover）。當原來的主節點在災難后恢復正常，需要進行數據反向同步和角色轉換。

4)脫機處理。通過使用VVR的In-Band Control(IBC)消息、Snapshot、以及Volume Manager(VxVM)的FastResync(簡稱FR，即快速同步)功能，可以實現數據的脫機處理。脫機處理主要指對后備節點中的數據進行處理，例如進行備份、打印報表、數據倉庫處理等。脫機處理由打破后備節點的鏡像卷、對鏡像數據進行處理、重鏡像等幾個過程組成。

5) 雙重確認機制。指后備節點對復制數據的接收確認有兩個階段。第一個確認當后備節點收到數據后發出；第二個確認當后備節點數據成功寫入硬盤后發出。當主節點收到第二個確認后，將SRL中的相應數據清空。

同步復制技術。同步數據復制，指通過將本地生產數據以完全同步的方式復制到異地，每一本地I/O交易均需等待遠程復制的完成方返回確認后予以釋放。同步復制實時性強，災難發生時遠端數據與本地數據完全同步。但這種方式因為數據在網絡中的傳輸延遲而影響主節點的應用性能。在圖一中，只有完成全部的6個步驟后，也就是說在災備節點返回數據寫入確認后，才算完成一次交易。

異步復制技術。異步數據復制則是指將本地生產數據以后臺同步的方式復制到異地，每一本地I/O交易均正常釋放，無需等待遠程復制的完成。異步復制數據的實時性要稍差于同步復制，災備節點的數據有可能比主點數據有滯后，這些延遲的數據在災難發生后將丟失。在圖二中，只要完成第3步后，也就是說只要將數據同時寫入本地數據卷和SRL卷之后，該交易視為完成，并可以進行下次交易。

評估架構

主機架構說明。在Primary端，即本地節點是由兩臺軟硬件配置相同的SunE420構成并使用Veritas SF4.1 for HA組成Cluster；這兩臺主機通過光纖HUB再連接到T3陣列。Primary端的兩臺主機通過100M局域網連接到Secondary 節點的Sun E450。（詳見圖三）

存儲環境說明。在Primary端的存儲有T3構成，在T3中有8塊36G磁盤，將這8塊磁盤劃分為2個4塊磁盤的Raid0，其中一個Raid0為數據卷所用，另一個Raid0為SRL卷所用，這樣在物理磁盤上將數據卷和SRL卷進行分開寫入。

在Secondary端使用的是Sun E450上自帶的磁盤，本次評估用了其中4塊磁盤，其中兩塊磁盤為數據卷所用，另外兩塊磁盤為SRL卷所用，這兩個卷使用Veritas Volume Manager將其劃成2個Raid0。

VVR性能評估

VVR評估方案。通過Veritas Volume Replicator復制原理可知，在不同模式下進行數據復制時，上層應用每次I/O時不但要向數據卷寫入數據，也會向Storage Repliator Volume（SRL）卷中寫入類似日志的內容，這種2次寫操作或多或少會對Primary端的寫操作存在一定的I/O影響；在進行復制過程中SRL出現溢出時，Data Change Map（DCM）開始記錄溢出后數據塊改變的映像，以便在主節點SRL卷恢復后保持主、備端的數據一致性，這種Map技術的性能影響，也是本次性能評估的內容。另外在數據復制的過程種，網絡帶寬方面也會存在性能的影響，但這基本上是對同步復制和數據傳輸的效率以及遠端主機的I/O影響，而本次VVR性能評估，旨在對本地的I/O寫性能的影響進行評估，所以不考慮網絡帶寬對異地的影響（本次性能評估的網絡復制帶寬為100M）。為了得到Primary端主機在不同模式下進行寫操作時，SRL卷對I/O性能的影響和在復制時主機的負載情況，選取了Oracle向數據庫寫入數據并向遠端復制時，進行VVR的性能評估并加以比較：

■無VVR Primary端主機的寫性能

■VVR同步復制模式的Primary端主機的寫性能

■VVR異步復制模式的Primary端主機的寫性能

■在使用異步模式時SRL溢出后，通過DCM 映像，Primary端主機的寫性能

VVR性能評估內容與結果分析。根據評估方案，模擬VVR在真實環境運行的幾種情況，來進行性能評估，表二是本次性能評估的用例描述和操作過程。

結果分析：

1、通過圖四可以看出，在使用VVR進行數據復制時，無論是哪種運行模式都會對主節點數據卷的寫入性能有一定的影響。而DCM是在主節點SRL卷溢出時才使用的，所以它并沒有真正地向遠端傳輸數據，所以只作為一個參考值。從數據顯示，異步復制的執行時間763秒、DCM方式的執行時間682秒，這兩種模式都要好于同步復制模式的執行時間819秒，但都要比沒有VVR時進行寫操作的640秒的執行時間要多一些。在對以上數據分析后能夠看到，異步復制時主節點數據卷的寫操作性能下降了15%左右；同步復制時主節點數據卷的寫操作性能下降了26%左右。

2、在使用VVR進行數據復制時，對主節點的系統資源（CPU和內存）的占用與不使用VVR時系統資源的占用差異不大，基本相同。所以在使用VVR進行數據卷的復制時，基本上不會對系統資源造成壓力。

注：本次VVR的性能評估由于環境所限，使用磁盤陣列T3的帶寬為1G，這對復制的性能存在一定的瓶頸。目前磁盤陣列的主流帶寬為2G，這在性能上還會有一定的提高。