通信網集中備份與數據庫容災的研究與應用

范寧軍

【摘要】 隨著通信網絡不斷發展以及業務需求規模不斷擴大，安徽聯通面向網絡、業務、客戶的運維支撐體系建設也隨之變得日益復雜。運維部門必須要能夠實現網絡、業務、客戶問題的“可視”、“可控”、“可分析”、“可溯源”，這需要長期的數據存儲備份來支撐。同時針對網絡設備不斷增多，網絡數據量不斷增大的情況，對信息安全要求也越來越高，而數據備份是數據高可用性的最后一道防線，其作用是在網絡系統崩潰或受災時能夠快速恢復數據。安徽聯通運行維護部緊跟技術發展腳步，結合本省工作實際，對數據集中備份及數據庫容災技術應用進行了深入研究，通過搭建部門級的高速SAN存儲網絡，實現服務器、存儲、虛擬磁帶庫等IT設備的互聯互通。最終形成了多業務系統共享的存儲備份資源池，完成業務數據的高速共享和集中保護的建設目標。

【關鍵詞】 集中備份數據庫容災 SAN存儲網絡 LAN-Free Shareplex

一、引言

中國聯通安徽省分公司（下簡稱安徽聯通）在全省共有17個市級分公司、65個縣級分公司，員工總數超過4000人，固定資產規模近90億元，建成了全省覆蓋率超過98%的GSM、WCDMA移動通信網絡和覆蓋全省的集基礎網、業務網和支撐網為一體的現代化固定通信網絡。

隨著業務的飛速發展，各網管業務系統每天都會產生大量的業務數據，這些業務數據每天都會面臨因為物理、邏輯和人為誤操作所造成的破壞。目前安徽聯通運維支撐體系已經累積了海量的不可逆數據，一旦被破壞，將會給企業帶來巨大的經濟損失和社會不良影響！因此，建立安徽聯通運維支撐系統的集中備份和數據庫容災系統日趨重要。

二、集中備份與數據庫容災面實施應用

2.1 實施背景

安徽聯通目前已建設完成綜合體系的近二十套網管支撐系統，這些網管支撐系統是在不同時間，由不同的業務軟件廠商單獨建設的。在以往的運營商建設模式中，缺乏對底層IT平臺的統一規劃設計。紛亂無序的系統建設方式對業務數據的保護上存在以下幾個主要問題：

1、存儲設備的單點故障問題：各自業務系統中，數據庫服務器都是直連一臺單獨磁盤陣列設備。磁盤陣列設備都是硬件廠商的中低端型號，隨著使用年限的增加，設備出現物理故障的概率越來越大，業務數據丟失的風險也越來越大。

2、數據備份手段落后：傳統的數據保護方法都是通過手工方式不定期的對重要業務數據進行手工備份（數據庫導出、文件拷貝、操作系統備份），這種備份方式存在較多的問題，主要體現在以下幾方面：（1）管理難度大，大量手工操作，備份人工管理，各備份系統分散；（2）數據恢復成功率不高，各備份數據管理不統一，存在數據損壞或無法索引，手工恢復操作不成功的情況；（3）無法防范在線存儲設備故障造成的業務數據丟失；（4）發生故障后，業務數據的丟失量較多，恢復時間較長；（5）造成投資浪費，大量重復采購，小型系統的擴展性差、軟件升級困難。

3、集中數據容災中心上線后，有效實現以下目標：（1）數據保護集中，將大量分散的備份整合為一個整體的備份系統，集中配置備份策略，集中控制數據備份和恢復作業。（2）減小對業務的影響，采用高效的備份手段，縮短備份窗口時間，通過對數據庫的準實時備份機制，不影響業務的正常運行。（3）易于恢復，能快速實現數據恢復，具備靈活的恢復方式。（4）減小分散系統建設投入，降低備份管理成本，資源整合實現綠色環保。

2.2 數據備份建設方案

2.2.1 數據備份系統總體結構設計

本次項目建設中的數據備份系統架構如下所示：在本項目中，我們采用集中統一的備份策略管理，通過單一的備份服務器，對整個部門數據庫和應用系統的備份工作進行統一管理和監控。

2.2.2 系統組網

系統的主要包括：①IBM X3650 PC服務器為Netbackup軟件的主備份服務器，連接到局域網。本機上的數據通過直接備份到磁帶庫中。它還負責整個備份系統的策略管理和恢復管理工作。②在LAN和SAN中其他的數據庫服務器，作為NetBackup Client，連接到存儲局域網中，并安裝相應的數據庫Agent，在線備份數據庫，然后直接通過LAN和SAN將數據傳輸到備份服務器上進行備份。③一臺大容量虛擬磁帶庫EMC DD630，負責在線數據備份和恢復。④一臺利舊的物理磁帶庫Sun L25，負責需要長期保留的備份數據歸檔。

2.2.3 數據備份軟件選擇

本方案中采用Symantec功能強大的NetBackup 系列企業級備份軟件，對業務數據實現LAN+LAN Free方式備份，本次備份方案中備份軟件包括：①備份服務器，NetBackup Server，負責管理整個備份域和備份設備，可以實現跨平臺數據集中備份，包括建立備份策略，跟蹤備份作業，備份設備管理，管理備份/恢復操作等，是整個備份系統的核心；②備份客戶端，NetBackup Client，需要備份數據的服務器或主機；③數據庫備份選項，NetBackup DataBase Option，可實現對數據庫數據的在線備份，在備份過程中不需要停止數據庫；NBU支持Oracle、SQL Server、DB2、Informix等主流數據庫系統；④磁帶庫支持，NetBackup Tape Support；⑤虛擬帶庫支持，NetBackup Virtual Tape Support，NetBackup備份軟件支持對虛擬磁帶庫的備份。

2.2.4 磁帶庫系統

本項目中我們使用虛擬磁帶庫+物理磁帶庫組合的方式。其中虛擬磁帶庫以近似于磁盤的數據讀寫速度成為在線數據備份設備的首選，而物理磁帶庫作為需要長期歸檔的業務數據的最終存儲空間。

2.2.5 備份系統日常策略管理

（1）操作系統及應用系統備份策略。操作系統及應用系統的備份采用全備份+增量備份的方式。在每個月初（或者系統發生重大修改后）進行一次全備份，后續每日進行定時增量備份。在實際工作中，系統上線后，操作系統和應用軟件不會出現頻繁的升級或者修改，因此此部分備份數據量不大，對系統資源和磁帶的消耗也很小。（2）網管業務數據備份策略每日備份：備份當前月的每天產生的新業務數據，確保當前月工作庫中所有的數據庫表的數據安全性和數據結構的完整性，將由因硬盤損壞等原因造成的數據丟失損失降至最低。每月歸檔備份：歸檔備份當前月的所有業務數據。在每月末進行，對整月數據進行一次全備份，備份完成后，該月數據可以考慮離線，僅作為查詢的數據歸檔使用。（3）網管業務數據庫備份策略。數據庫備份從備份技術上可以分為離線備份與在線備份兩種，鑒于生產庫無法中斷的原因，目前進行的數據庫備份都是采用在線備份的方式進行。（4）數據庫備份方案應該以物理備份為主、邏輯備份為輔的方式進行。①數據庫物理備份。每周應作一次物理全備份，保存周期為一個月；每月未應保存一次全月數據物理全備份，周期為一年；每天作一次增量備份，保存周期為一周。②數據庫邏輯備份。每周作一次全備份，每天作一次增量備份，保存周期與物理備份相同。

2.2.6 網管業務數據恢復策略

數據備份的唯一目的就是為了保證在線數據損壞后能夠恢復到最近備份點，因為它關系到系統在經歷災難后能否迅速恢復。業務數據的恢復可以分為三個級別：全系統數據恢復、個別數據恢復、數據重定向恢復。①全系統數據恢復是在應用在服務器發生意外災難導致數據全部丟失時才會使用的數據恢復手段，在實際系統操作時很少使用。②個別數據進行恢復：在實際生產環境中，個別數據恢復的概率會比較高，相比全數據恢復而言，個別數據恢復的操作也比較簡單。

2.3 數據庫容災建設方案

集中數據中心建設除了要滿足支撐系統的數據備份外，考慮生產系統不能停機，在發生故障時要能快速切換系統，恢復業務，這就要求必須具備主生產數據庫的實時備份容災功能。

（1）數據庫復制系統拓撲；（2）數據庫復制實現功能；（3）快速應用接管。數據中心任何計算機系統硬件、軟件、應用故障不影響整個中心的處理工作；發生故障時，有備份數據中心能夠立即接管關鍵應用，繼續運行；主數據中心恢復后，應用、數據可以迅速切換回主中心運行。（4）強大的數據恢復能力。通過快速、精確的數據復制功能，能夠實時維護生產數據庫的遠程拷貝，在災難發生時只有很少或沒有數據丟失，極大程度地保證了數據的有效性。（5）消除計劃內停機時間。由于在主中心和災備中心采用了數據庫復制方案，企業可幾乎完全消除系統的計劃內停機時間，而不用考慮在此期間進行何種維護工作，如操作系統升級、數據庫升級等。（6）在線數據可訪問。由于數據庫復制軟件獨特的實現機制，容災系統的數據可訪問。容災數據庫的在線使用能夠提高容災系統的投資回報，增加容災系統的利用價值。

三、實施成果

安徽聯通的集中數據中心建設項目，有效實現了由原先以各自的單獨系統建設方式向統一集中數據中心建設方式轉變，緊跟技術發展潮流，改變傳統觀念，跨出了創新的步伐。

四、展望

隨著虛擬化技術和云計算的逐步推廣應用及日益增長的TB級海量存儲的需求決定了在不久的將來，云存儲將部分取代傳統存儲成為主流存儲架構，新技術的不斷發展必將推動數據中心的迅速發展。安徽聯通的數據中心也將分階段實施，滿足公司業務發展的數據快速增長需要。

本次集中數據容災中心平臺建設為后期整個支撐系統進行集中數據備份及異地災備建打下良好的基礎，可通過新的存儲備份技術的引進，提高運維水平，同時進一步細化備份恢復作業流程，引入周期性驗證體系，實現全新的數據中心管理模式。

參 考 文 獻

[1] 王改性，師鳴若. 數據存儲備份與災難恢復[M]. 電子工業出版社

[2] 王淑江. 網絡存儲·數據備份與還原[M]. 電子工業出版社

[3] 《虛擬化與云計算》小組. 虛擬化與云計算[M]. 電子工業出版社