中國人民大學：異地容災保護99%的校園資源

文/梁藝軍

中國人民大學：異地容災保護99%的校園資源

文/梁藝軍

數據一直是學校信息化建設的核心資源，但是經常受到各種因素的影響：從最初的計算機病毒到網絡病毒，從人為的操作錯誤到系統軟件或應用軟件的缺陷、硬件的損毀，任何一種意外都有可能造成數據的丟失。一旦發生數字丟失的故障，尤其是作為數字校園基礎的數據丟失，將產生災難性后果。因此，信息化越深入，如何保證在災難發生后學校的數據信息仍然能夠得以保全、業務得以繼續的問題，就越應該得到重視和加強。而中國人民大學建立的校園異地容災系統則為數據提供了重要的保護手段。

容災數據來源

校園異地容災系統，是指為了保證關鍵業務和應用，在出現災難情況時，能夠對系統和應用進行有效恢復，以降低風險和損失而建立的系統。

學校異地容災系統建立在數據中心機房以外的場所，并且完成針對多點（校內有多個數據產生點）數據的復制，從而有效避免人為因素、自然災害、供電問題、病毒等各方面的破壞，確保信息資源的安全。

我們一般對以下幾種數據進行復制。

核心應用系統的數據

校園電子校務和校園卡等核心應用系統日益成為學校日常工作的基礎，針對它們的容災手段一般是采用數據不間斷復制技術（CDP，Continuous Data Protection）來完成實時的異地鏡像，同時在容災中心完成小環境的搭建，在原系統出現嚴重故障時可平滑過渡到容災中心運行。

教學科研環境的數據

對于教學輔助系統（比如很多學校使用的BlackBoard教學平臺）、學校主頁等重要的數據可按策略完成數據級容災（也可成為異地災備系統），以保障數據的整體安全。

第三方系統和桌面系統的數據

第三方系統指的是種類繁多的各院系具體應用系統，對其可進行數據容災（災備）保護。

桌面系統包括：1.校領導、部處院領導等各級管理者的行政辦公計算機；2.專家、教授、講師在教學和科研中所使用的計算機；3.重要課題組的計算機；4.普通辦公計算機。這些終端產生的數據每天都會更改，有些數據非常重要，需要及時方便地備份。

多種技術取長補短支撐系統

校園異地容災備份系統用到了多種技術，如SAN或NAS技術、遠程鏡像技術、虛擬存儲、基于IP的SAN的互連技術、快照技術、CDP技術等。

遠程鏡像技術遠程鏡像技術是在主數據中心和備援中心之間的數據備份時使用。鏡像是在兩個或多個磁盤或磁盤子系統上產生同一個數據鏡像視圖的信息存儲過程，一個叫主鏡像系統，另一個叫從鏡像系統。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（本文主要介紹遠程鏡像）。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據同步和實現災難恢復的基礎。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，將本地數據以完全同步的方式復制到異地，每一個本地的I/O事務均需等待遠程復制的完成確認的信息，方予以釋放。同步鏡像使遠程拷貝總能與本地機要求復制的內容相匹配。當主站點出現故障時，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務繼續執行而沒有丟失數據。但它存在往返傳播延時較長的缺點，所以，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的基本I/O操作，而由本地存儲系統提供給請求鏡像主機I/O操作完成的確認信息。遠程的數據復制是以后臺同步的方式進行的，這使本地系統性能受到的影響很小，傳輸距離長（可達1000公里以上），對網絡帶寬要求小。但是，許多遠程的從屬存儲子系統的“寫”沒有得到確認，所以，當某種因素造成數據傳輸失敗時，可能出現數據一致性問題。為了解決這個問題，目前大多采用延遲復制的技術，即在確保本地數據完好無損后進行遠程數據更新。

快照技術

遠程鏡像技術往往同快照技術結合起來實現遠程備份，即通過鏡像把數據備份到遠程存儲系統中，再用快照技術把遠程存儲系統中的信息備份到遠程。

對人為或者無法抗拒的災難，提供恢復機制，將引發的損失降低到可接受的程度

快照技術是通過軟件對需要備份的磁盤子系統的數據快速掃描，為備份數據建立快照邏輯單元號和快照。在快速掃描時，把備份過程中即將要修改的數據塊同時快速拷貝到快照中。快照邏輯單元號是一組指針，它指向快照和磁盤子系統中不變的數據塊（在備份過程中）。在正常業務進行的同時，用邏輯單元號對原數據實現完全備份。它可使用戶在正常業務不受影響的情況下，實時提取當前在線業務數據，其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統業務的連續性，為實現系統真正的7×24運轉提供了保證。

互連技術

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，即通過光纖通道，把兩個SAN連接起來，進行遠程鏡像（復制）。當災難發生時，由備援數據中心替代主數據中心來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。它們利用基于IP的SAN的互連協議，將主數據中心SAN中的信息通過現有的TCP/IP網絡，遠程復制到備援中心SAN中。當備援中心存儲的數據量過大時，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，具有廣闊的發展前景。基于IP的互連協議包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。

虛擬存儲

異地容災系統還采取了虛擬存儲技術，虛擬化存儲技術在系統彈性和可擴展性上開創了新的局面。它將幾個IDE或SCSI驅動器等不同的存儲設備串聯為一個存儲池。存儲集群的整個存儲容量可以分為多個邏輯卷，并作為虛擬分區進行管理。

虛擬存儲系統還提供了動態改變邏輯卷大小的功能。事實上，存儲卷的容量可以在線隨意增加或減少，可以通過在系統中增加或減少物理磁盤的數量來改變集群中邏輯卷的大小。這一功能允許卷的容量隨用戶的即時要求動態改變。另外，存儲卷能夠很容易地改變容量、移動和替換。安裝系統時，我們只需根據業務初始需要，為每個邏輯卷分配最小的空間。隨著業務的發展，我們可以用剩余空間根據需要擴展邏輯卷，也可以將數據在線從舊驅動器轉移到新的驅動器上，而不中斷服務的運行。

存儲虛擬化的一個關鍵優勢是它允許異構系統和應用程序共享存儲設備，而不管它們位于何處。

CDP技術

CDP稱作連續數據保護。不同于傳統數據保護解決方案的關注點是定期的數據備份，CDP將注意力從備份轉向了恢復。

連續數據保護是數據保護領域的一項重大突破。在過去，各種數據保護解決方案都將主要精力放在定期的數據備份上。但是，在定期備份狀態下卻又會產生如備份時間窗口、打開的文件及數據庫的保護以及備份操作過程對業務系統的影響等問題。今天，CDP已經使數據保護全面改觀，并且將注意力的焦點從備份轉向了恢復。 CDP可以為重要數據中的變化提供連續的保護，IT管理員根本不需要考慮備份的問題。當災難發生時，基于CDP的解決方案可以迅速恢復到任何一個需要的還原點，從而為用戶提供更大的靈活性和更高的性能。

與傳統的數據保護解決方案相比，CDP可以提供更靈活的目標恢復點（Recovery Point Objectives ， RPO）和更快的目標恢復時間（Recovery Time Objectives ， RTO），而傳統的方式只能創建、管理和恢復單個時間點的數據備份。相比之下，CDP可以捕獲和保護數據中所有的變化，而不僅僅是某個預先選定的時間點。這樣就可以隨時訪問數據，減少數據損失并消除代價高昂的停機損失。數據的檢索也變得非常可靠、快速和精細。

CDP技術能減少從災難發生到數據恢復所需要的時間，滿足系統可靠性需達到99.999%的要求。

我們在選擇和組合以上技術方案時主要依據以下幾個因素：1.業務對RPO和RTO的要求；

2.對數據庫數據、文檔數據、程序代碼、桌面文件的容災要求；

3.存儲的異構性；

4.傳輸距離和可用帶寬；

5.服務器防護和系統資源的獨占性。

校園異地容災系統根據情況，綜合應用上述技術，完成備份系統所不能完成的功能，在存儲故障、邏輯錯誤、人為錯誤、惡意刪除、災難發生后對系統進行恢復，保證學校關鍵數據的安全，為學校數據資源的再加工分析和決策提供支持，同時，為全校提供統一的數據保護，避免了各自為政分別建立容災系統的情況，使學校的人力和資金的投入至少降至1/5。

（作者單位為中國人民大學網絡與教育技術中心）