信息容災備份技術淺談

王碧翠 陳雪冰 魏 偉

（1.中國人民解放軍西安通信學院 陜西 西安 710106；2.中國人民解放軍61068部隊 陜西 西安 710106）

目前，各電力企業都致力于業務系統的備用建設，加強對各類數據和系統的本地和異地容災，以期實現對業務應用的快速恢復甚至是在線恢復，保證企業業務運營的連續性。

1 信息容災和備份概念

1.1 容災備份的概念

通過在異地建立和維護一個數據備份,利用地理分散性保證系統對于災難事件的抵御能力的技術稱為數據容災(DisasterTolerance)。數據容災的目的是盡可能減少災難帶來的損失。主要研究災前存儲與備份數據;災后及時、準確地恢復數據,保持應用的正常運行。

如圖所示。

數據容災原理圖

容災備份是通過特定的容災機制,在各種災難損害發生后,仍然能夠最大限度地保障提供正常應用服務的信息系統。一個完整的容災備份系統包括本地數據備份、遠程數據復制和異地備份中心。當然并不是所有的企業都需要這樣一個系統,只有對不可中斷的關鍵業務才有必要建立容災備份中心。而小型企業通過建立NAS或SAN的離線數據備份和人為的數據轉移就可以達到很好的容災備份效果。

1.2 容災系統的等級標準

容災系統分為四個等級。

第0級：沒有備援中心。這一級容災系統，實際上沒有災難恢復能力，它只在本地進行數據備份，并且被備份的數據只在本地保存，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據備份，然后送到異地保存。災難發生后，按預定數據恢復程序恢復系統和數據。

第2級：熱備份。站點備份在異地建立一個熱備份點，通過網絡進行數據備份。

第3級：活動備援中心。在相隔較遠的地方分別建立兩個數據中心，它們都處于工作狀態，并進行相互數據備份，當某個數據中心發生災難時，另一個數據中心接替其工作任務。

2 容災備份的幾種典型技術

2.1 容災系統的衡量指標

2.1.1 RPO（Recovery Point Objective）：即數據恢復點目標，主要指的是業務系統所能容忍的數據丟失量。

2.1.2 RTO（Recovery Time Objective）：即恢復時間目標，主要指的是所能容忍的業務停止服務的最長時間，也就是從災難發生到業務系統恢復服務功能所需要的最短時間周期。

2.2 容災備份的典型技術

在建立容災備份系統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

2.2.1 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用到。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的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。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。

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，當某種因素造成數據傳輸失敗，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(本地數據復制均在后臺日志區進行)，即在確保本地數據完好無損后進行遠程數據更新。

2.2.2 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的數據快速掃描，建立一個要備份數據的快照邏輯單元號LUN和快照cache。在快速掃描時，把備份過程中即將要修改的數據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和磁盤子系統中不變的數據塊(在備份過程中)。在正常業務進行的同時，利用快照LUN實現對原數據的一個完全的備份。快照是通過內存作為緩沖區(快照cache)，由快照軟件提供系統磁盤存儲的即時數據映像，它存在緩沖區調度的問題。

2.2.3 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(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)。當災難發生時，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。它們是利用基于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。

3 云存儲在容災備份中的應用

3.1 云存儲的概念

云存儲是在云計算(cloudcomputing)概念上延伸和發展出來的一個新的概念，是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。

3.2 云存儲在企業容災備份中的全新模式

目前，國內外存儲廠商提供的云存儲服務，都只是簡單地為用戶提供在線數據備份，將企業的數據直接備份到云存儲數據中心去。對此，結合了云存儲的技術，UIT認為，磁盤-磁盤-云(D2D2C)的客戶端應用模式，即數據從本地磁盤到云存儲本地客戶端系統(簡稱D2D2C設備)再到云存儲數據中心的模式,將成為云存儲時代企業業務安全的新模式。

D2D2C的數據保護模式還可應用于具有多個分支機構的企業內部數據保護。針對在各地擁有分支機構的大型企業，各分支機構只需在本地配置一臺D2D2C備份設備，便可方便的把數據備份到企業總部或集中數據中心，從而提高存儲安全和數據災備能力。同時，D2D2C模式還可實現跨數據中心的數據容災保護，在各個數據中心之間實現遠程容災，以實現企業數據的多重保護。而對于中小企業而言，現有的云存儲解決方案，幾乎都是為大型企業準備的，成本過高，技術復雜，讓中小企業只能望“云”興嘆。但D2D2C解決方案讓云存儲的成本更低，企業可以根據自己的需要，按需購買云存儲數據中心的容量，存儲多少數據就支付云存儲數據中心多少成本，而并不需要建立數據中心。與自建數據中心相比，用戶可以有效抑制成本的增加,并按需擴展自己的容量，這就讓中小企業得以真正走進這朵“云”中，全面提高投資回報率。

［1］何斌，張立厚.信息管理原理與方法[M].北京:清華大學出版社,2006.

［2］硅谷動力.中小企業部署iSCSISAN的六大注意事項[EB/OL].(2005-02-14)[2010-11-03]http://www.enet.com.cn.

［3］祝建武.云存儲在企業容災備份中全新模式探析[J].現代商貿工業,2001,3.

［4］王鵬.走進云計算[M].北京:人民郵電出版社,2009.