基于DRBD技術的數據存儲鏡像系統方案

蘭州市婦幼保健院 魯 俊

基于DRBD技術的數據存儲鏡像系統方案

蘭州市婦幼保健院 魯 俊

為充分保證數據信息安全，提高數據中心容災備份能力，以DRBD技術為基礎構建高可靠性的數據存儲鏡像系統，實現業務系統數據在本地、異地之間三臺服務器的鏡像復制，解決目前主流SAN存儲環境下共享磁盤陣列的單點故障威脅，有效滿足不斷提升的數據恢復RTO和RPO的要求。本文為數據中心業務系統數據存儲和備份提出了低成本的技術方案。

數據中心；數據安全；DRBD

近年來，隨著企業信息化建設的不斷深入,企業業務系統產生的數據越來越多，數據存儲備份需求不斷增長，保障數據安全的要求也不斷提升。而主流的SAN(Storage Area Network)技術存在技術復雜、費用成本高等問題，不能滿足中小應用系統快速接入、靈活多樣的存儲需求。利用DRBD技術，建立低成本數據存儲鏡像系統，實現生產數據在本地、異地之間三臺服務器的鏡像復制，為企業數據中心應用程序提供更加靈活、高可用的數據存儲服務，并將生產數據實時同步備份到異地備份中心，對于保證數據安全的完整性和有效性具有重要意義。

1.新技術研究

1.1 DRBD通信原理

DRBD（Distributed Replicated Block Device）是一個用軟件實現的服務器之間鏡像塊設備內容的存儲復制解決方案,主要被用于Linux平臺下的高可用方案之中。DRBD是介于文件系統和磁盤硬件之間的中間件。DRBD的系統結構如圖1所示。

圖1 DRBD系統結構圖

在上圖中，兩臺主機的網卡通過網絡或線纜相連，實現物理上和邏輯上的通信鏈路，該鏈路基于TCP/IP協議；DRBD的鏈路可以采用多種形式，最常用的為千兆以太網，萬兆以太網。

1.2 DRBD工作狀態

兩臺服務器安裝DRBD8.2軟件后，通過drbd配置文件/etc/drbd.d/ r0.res將本機邏輯分區配置成鏡像的磁盤 , 前提是兩臺服務器的邏輯分區的大小必須完全相同，鏡像的磁盤被作為一種系統資源來管理，并以r0作為名稱。服務器啟動DRBD服務后，分別被設定為一種狀態類型.鏡像磁盤僅被處于“主”狀態的設備讀寫，數據被寫入“主”狀態主機的磁盤的同時，被發送到設備狀態設定為 “次”的主機上，并被寫入其相對應的磁盤中。Unknown表示系統連接中斷處于未知狀態。

主設備與次設備的狀態轉換如圖2所示。

圖2 DRBD狀態轉換圖

圖2中各狀態轉換：①系統啟動后，進入次狀態等待與對端節點建立連接。②與對端設備成功建立連接，本地設備與對端設備均為次狀態。③將本地設備設置為主狀態，此時連接未建立，對端設備仍為未知狀態。④將本地設備設置為主狀態,對端設備為次狀態。⑤將對端設備設置為主狀態，本地設備為次狀態。⑥本地設備與對端設備之間的連接中斷，本地設備保持原來的次狀態，對端設備為未知狀態。⑦本地設備與對端設備之間進行狀態切換，原來為主狀態切換為次狀態，原來為次狀態切換為主狀態。⑧本地設備與對端設備之間的連接中斷，本地設備保持原來的主狀態，對端設備為未知工作狀態。⑨與對端設備成功建立連接,本地設備為主狀態，對端設備為次狀態。

2.系統組成結構

數據存儲鏡像系統由三臺服務器組成，分別是本地數據中心兩臺PC服務器，和異地備份中心一臺服務器DRBD3-Third組成。本地數據中心兩臺PC服務器采用主備服務器組成的雙節點集群，集群底層由DRBD將兩臺服務器磁盤空間整合為鏡像的塊設備，實現業務數據的實時異地遠程備份。

3.取得的效果

3.1 建立了硬件冗余的數據存儲鏡像系統

通過DRBD分布式數據復制技術，在本地數據中心、異地備份中心三臺PC服務器之間建立數據存儲鏡像系統，實現了生產數據在本地兩臺服務器上的實時同步復制，并異步復制到異地備份中心第三臺服務器上。其它故障發生時能在極短時間內恢復服務，且發生中斷后也能在保證數據一致的前提下手動恢復業務數據。

3.2 實現了低成本高可靠的數據存儲方式

目前，主流SAN存儲架構的主要設備如：磁盤陣列、光纖交換機、SAS磁盤等價格昂貴，以國產設備制造商價格測算，構建一套SAN存儲系統一般在40萬左右。如果建立帶有異地鏡像功能的SAN存儲系統，成本至少還要再多一倍。本文方案通過三臺PC服務器構建，估計在25萬元左右，經濟成本比在主流的SAN存儲架構低60-80%，并且能有效避免存儲設備主要故障帶來的數據安全風險。

4.總結

本文通過對Linux下開源軟件DRBD的研究和使用，設計了具有異地容災備份的數據存儲鏡像系統，實現了生產數據的本地鏡像同步復制和遠程異步復制，使數據中心在數據存儲備份架構的設計方面，有了低成本、高可靠的選擇。

[1]The DRBD User’s Guide,http://drbd.linbit.com/users-guide-8.3/.

[2]Pacemaker 1.1 Configuration Explained,http://clusterlabs.org/doc/.

[3]SUSE Linux Enterprise High Availability Extension,https://www.suse. com/products/highavailability/.

[4]馮建.黃河數據中心存儲備份平臺的發展和設計[J].電子信息與計算機科學, 2014(11):3-5.

魯俊（1979-），女，甘肅蘭州人，碩士研究生，工程師，主要研究方向：計算機科學與技術。