云南大學：構建業務級容災系統

文/李紅靈 張月芬

依托先進的網絡支撐環境，云南大學校園網除提供Web、 E-mail、 DNS和 FTP等網絡基本服務外，還先后在不同時期、不同技術平臺上建設了網絡輔助教學、質量工程項目管理平臺、網站（群）、辦公、本科教務管理、研究生教務管理、資產管理、人事管理等系統，這些系統解決了各職能部門的一些實際問題，支撐著學校教學、科研和管理等工作。

隨著應用的深入，各系統都積累了大量的業務數據，但是一旦數據丟失將給學校帶來極大的損失，為保護這些可貴的數據資源，必須考慮對這些校園應用實施統一備份和數據容災。

存儲現狀

云南大學于2005年購買1臺EMC CX500磁盤存儲陣列，用于支撐學校郵件、網絡教學、網站（群）、辦公等系統，以及為高性能計算提供存儲服務，構建一個支持多主機和應用的整合SAN /NAS/IP的存儲架構，詳見圖1。隨著學校新的網絡教學系統、質量工程項目管理、即時通信和社區互動平臺等應用的上線，同時郵件用戶數、網站數量的增加，5TB的裸存儲容量無法滿足學校應用及發展要求，為既能解決好存儲容量，又能解決數據存儲的安全性問題，結合前期的投入提出了新的設計方案。

圖1 原存儲系統拓撲圖

方案設計

1.總體思路

在考慮既保護前期投資，又滿足未來發展需要的前提下，根據不同業務系統的情況，采用對原來CX500擴容，同時增加一臺新一代的CX4-480或其他型號的存儲系統。CX500仍然存放在學校東陸園，擴容后主要支撐郵件、流媒體、高性能計算等實時性要求不高的應用。新增加的存儲放置在呈貢校區，將網絡教學、網站（群）、教學、辦公、共享數據庫、統一身份認證、教學質量工程等關鍵數據全部存放在新建的存儲系統上。

在此基礎上，建立統一的備份系統，對關鍵數據進行備份，備份的介質為CX500新擴容的存儲空間。

可采用Legato Networker備份軟件，利用該軟件與硬件產品的兼容性和快速磁盤恢復能力，實現校園應用核心業務數據的備份和恢復。同時，可以通過MirrorView/S容災軟件，有選擇地對關鍵應用實現東陸園與呈貢校區之間的遠程容災。

2.拓撲結構

新的存儲系統整合SAN存儲網絡+iSCSI的集成解決方案，這樣實現結合了FC-SAN和iSCSI兩種技術共同的優點，在同一個存儲系統中同時提供了高性能的FC-SAN和低成本的IP-SAN存儲的存儲解決方案。

3.磁盤規劃

新的存儲系統配置300GB裸容量的閃存盤、7.8TB裸容量的光纖硬盤、45TB裸容量的SATA硬盤。對性能要求比較高的共享數據庫采用性能很高的閃存驅動器；各應用數據庫等關鍵數據放置到光纖硬盤上；其他數據放置到容量比較大的SATA硬盤上。

通過磁盤的分層方式和整合SAN存儲網絡+iSCSI的集成解決方案，既可以保證關鍵應用的性能，同時有效的降低整體成本。

備份系統

建立完善的自動化數據備份系統，包括數據庫、文件、操作系統等方面的數據自動備份，當發生數據丟失甚至服務器系統發生災難時，能夠通過備份軟件快速恢復操作系統和業務數據。結合學校應用的情況，備份系統必須滿足以下功能：

集中化的備份管理；支持多種操作系統、文件系統和數據庫；支持多種備份設備如磁盤、磁帶、光盤等；對各種操作系統與存儲結構具有一致的管理和使用格式；策略化的備份與恢復機制，多種備份策略提供使用的靈活性；智能化的備份設備管理，全面的設備共享能力；全面的災難恢復支持；開放的系統便于升級和擴展；支持多種數據庫的數據備份及恢復功能；操作簡單明了，使用靈活方便，容易維護；備份系統與硬件無關，硬件改造和升級時，備份系統可不受影響，保護前期的投資。

1.備份服務器

備份服務器是一套備份系統的核心管理服務器。由于所有備份任務都必須通過以太網傳輸到備份服務器，再寫入后臺的備份存儲介質，因此，備份服務器除了需要負責處理整套備份系統的管理工作，以及設備的控制操作之外，還需要負責處理大量的備份數據流的傳輸工作，這就要求該主機需花費較多的系統資源處理備份作業的數據流。

2.備份介質

考慮將呈貢校區的核心數據遠程備份到東陸校區的CX500上，實現同校異地備份。

3.備份軟件

可以考慮配置1套Networker備份軟件,包含備份軟件主模塊、備份軟件客戶端、數據庫代理、備份到硬盤支持等模塊，實現對各服務器的文件和數據庫數據的自動備份和恢復功能。

圖2 新存儲系統拓撲圖

容災考慮

當應用系統的一個完整環境因災難性事件(如火災、地震等)遭到破壞時，為了迅速恢復應用系統的數據、環境，立即恢復應用系統的運行，保證系統的可用性，這就需要異地災難備份系統(也稱容災系統)。建立異地容災系統，即指建立遠程的數據中心，通過配置遠程容災系統將本地數據實時進行遠程復制，同時實現本地系統故障時應用系統的遠程啟動，確保系統的不中斷運行。

隨著數據安全技術的發展，Cluster(HA)的技術越來越成熟，Cluster 的部署越來越普及，Cluster 技術確實解決了應用系統的高可用性問題，為業務的良性發展提供了穩定的基石。一個本地Cluster 系統理論上可以達到99.99%以上的系統高可用性，但一旦發生火災、自然災害、人為破壞等意外事件，我們將如何應對呢？如果沒有必要的準備和應對手段，這樣的一次意外將是災難性的。對于IT 部門來講，要提高自己的抗災能力，其必要的技術就是建立起一個容災系統。

容災可劃分為：數據級、應用級以及業務級。

1.數據級容災

數據級容災的關注點在于數據，即災難發生后可以確保用戶原有的數據不會丟失或者遭到破壞。數據級容災較為基礎，利用磁帶庫和管理軟件就能實現數據異地備份，達到較低級別的數據容災目的；而較高級的數據容災則要依靠數據復制工具，例如卷復制軟件，或者存儲系統的硬件控制器，實現數據的遠程復制。

數據級別容災是保障數據可用的最后底線，當數據丟失時能夠保證應用系統可以重新得到所有數據。從這種意義上講，數據備份屬于該級別容災，用戶把重要的數據存放在磁帶上，如果考慮到高級別的安全性還可以把磁帶運送到遠距離的地方保存，當災難發生后，從磁帶中獲取數據。該級別災難恢復時間較長，仍然存在風險，盡管用戶原有數據沒有丟失，但是應用會被中斷，用戶業務也被迫停止。

2.應用級容災

應用級容災是在數據級容災的基礎上，再把執行應用處理能力復制一份，也就是說，在備份站點同樣構建一套應用系統。應用級容災系統能提供不間斷的應用服務，讓用戶應用的服務請求能夠透明地繼續運行，而感受不到災難的發生，保證信息系統提供的服務完整、可靠、安全。一般來說，應用級容災系統需要通過更多軟件來實現，它可以使企業的多種應用在災難發生時進行快速切換，確保業務的連續性。

3.業務級容災

數據級容災和應用級容災都是在IT范疇之內，然而對于正常業務而言，僅IT系統的保障還是不夠的。有些用戶需要構建最高級別的業務級容災。業務級容災的大部分內容是非IT系統，比如電話、辦公地點等。當一場大的災難發生時，用戶原有的辦公場所都會受到破壞，用戶除了需要原有的數據、原有的應用系統，更需要工作人員在一個備份的工作場所能夠正常地開展業務。

4.容災設計

在以上規劃基礎上，可以通過MirrorView /S容災鏡像軟件，實現兩套存儲設備之間的數據鏡像和容災，實現校內異地容災。MirrorView軟件支持同步、異步等多種遠程磁盤鏡像工作方式。EMC CX系列存儲能夠支持存儲對存儲的數據復制技術，該技術被廣泛用來構建企業關鍵信息數據平臺的災難保護系統。

CX系列的“同步”數據復制技術是利用CX存儲的MirrorView功能模快，其工作原理如圖3所示。

圖3 CX系列的“同步”數據復制技術

MirrorView/S 提供基于磁盤的副本，用于無數據丟失的重新啟動點。寫入主陣列的所有數據會同步寫入到輔助站點。此EMC 軟件要求高帶寬、低延遲網絡（如暗光纖），而且只能在有限距離內使用（通常小于200KM）。

由于是基于陣列的產品，MirrorView/S不依賴于服務器操作系統、應用程序、文件系統等，并且可在 LUN 級別工作。它具有內置的保護機制，可以在鏈路故障后以增量方式進行重新同步。

從性能方面分析，除了已建議的高性能存儲平臺和MirrorView容災軟件外，我們還需要考慮到主機端的I/O負載均衡問題，因此，在服務器端配置EMC的PowerPath負載均衡軟件，實現多個I/O通道和路徑之間的負載均衡與容錯保護，使整個容災存儲平臺的性能達到最優。