王 寧

（海南煙草專賣局，海口 570100）

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煙草行業同一數據中心雙活存儲研究和探索

王 寧

（海南煙草專賣局，海口 570100）

摘要：雙活軟件的安裝位置決定其實現方式。雙活軟件可以安裝在服務器上，可以安裝在第三方設備上，可以安裝在存儲上；演變為基于主機卷鏡像方式、基于虛擬化網關方式、基于存儲雙活套件方式。但隨著存儲技術的積累、沉淀和發展，基于存儲雙活套件方式（非虛擬化網關方式）將引領雙活存儲解決方案。

關鍵詞：RPO；RTO；雙活架構；主機卷鏡像；虛擬化網關；存儲雙活套件

1 引言

按照國家局“統一平臺、統一數據庫、統一網絡”的總體技術要求，以及加快行業信息化建設中電子商務、電子政務和生產經營決策三大應用系統主體框架建設的統一信息化戰略部署。以實現MES生產制造執行系統、ERP、辦公自動化系統（OA）、企業財務管理（EFM）和客戶管理系統（CRM）等集成，資源整合，信息共享。存儲建設模式以單一業務為中心垂直建設轉向以數據中心橫向拉通，基于應用靈活組織IT資源實現動態IT架構，實現基礎架構資源化。

2 災備建設標準和衡量要素

2.1 災備建設遵循標準

根據業界權威機構的統計，在故障分類中，硬件故障占44%，軟件、人為、病毒故障占49%，自然災難和社會災難占7%。在這其中，占93%的是軟硬件故障，需要的則是數據中心的本地保護。

2007年7月，全國信息安全標準化技術委員會提出并歸口頒布了《信息系統災難恢復規范》（GB/ T 20988-2007）國家標準，如表1所示。

表1 RTO/RPO與災難恢復能力等級關系（GB/T 20988-2007）

2.2 災備建設衡量要素

在數據保護和災備系統建設中主要有2個指標：

（1）RTO（Recovery Time Object，恢復時間目標）：RTO是將信息系統“從災難造成的故障或癱瘓狀態恢復到可正常運行狀態，并將其支持的業務功能從災難造成的不正常狀態恢復到可接受狀態”所需時間，其中包括備份數據恢復到可用狀態所需時間、數據處理系統切換時間、備用網絡切換時間等，該指標用以衡量災備方案的業務恢復能力。

（2）RPO（Recovery Point Objective，恢復點目標）：RPO是指業務系統所允許的災難過程中的最大數據丟失量。數據保護的根本目的，就是在一定的預算和技術基礎上，要求實現盡量小的RTO，RPO。當發生各種故障時，可以進行快速的系統和數據恢復，使得系統繼續發揮作用，提供數據服務和業務服務能力。

3 雙活存儲架構發展歷程

3.1 核心業務，雙活存儲需求迫在眉睫

數據信息是當今社會進步、發展的關鍵，數據安全和業務連續性顯得尤其重要。當前，大部分信息中心都采用中心服務器和單臺存儲的模式，服務器具有較高可靠性和可用性，存儲設備提供數據支持，一旦服務器或存儲出現故障，業務就會被中斷，并可能丟失關鍵數據。

在一些關鍵應用，不允許有業務中斷和數據丟失。對于維護人員，數據中心應用規模加大的同時，帶來了更大的管理難度，如何在故障情況下盡快恢復使用并保證數據的安全，已經成為一個日漸突出的問題。

常見應用只考慮了服務器冗余，應用集群保護，交換機冗余，鏈路冗余保護，唯獨存儲系統存在單點故障。雙活存儲技術正是解決本地由服務器或存儲軟硬件故障而引起的問題，該技術較為成熟，具有維護簡單、穩定可靠等優點，能充分保障業務連續和數據安全。

3.2 雙活存儲架構原理剖析

⊙ 數據同步，鏡像。RPO=0，數據不丟失。

⊙ 自動接管，切換。RTO=0，業務不中斷。

⊙ 雙活軟件，位置，決定實現方式。

雙活軟件可以安裝在服務器上，可以安裝在第三方設備上，可以安裝在存儲上。位置不同，決定實現方式不同，例如：基于主機卷鏡像方式（LVM卷鏡像，Storage Foundation……）；基于虛擬化網關方式（EMC VPLEX，IBM SVC，宏杉MS5500V……）；基于存儲雙活套件方式（HDS GAD，NETAPP MetroCluster，宏杉SDAS……）。

由于三種架構采用了不同的技術方案，因此，在方案可靠性、業務連續性以及可擴展性方面都存在一定差異。如圖1所示。

圖1 三種雙活存儲架構

2010年和2015年是兩個分水嶺，2010年以前實現兩臺存儲雙活，以主機卷鏡像方式為主，主要在金融、電力和運營商行業為主。確切地說，以VPlex為代表的“虛擬存儲”（Virtual Storage）是EMC 在EMC World 2010大會上主推的概念，也是虛擬化網關方式逐漸成為主流雙活存儲解決方案的觸發點。

但是由于技術上的限制，傳統的雙活存儲方案無法由存儲陣列自身直接實現，更多的是通過在服務器上增加卷鏡像軟件，或者通過增加額外的存儲虛擬化引擎實現。直到2015年基于存儲雙活套件方式（非虛擬化網關模式）各大廠家陸續推出新產品高級特性，例如：EMC VMAX3（SRDF/ METRO），HP（Peer Persistence），DELL（Live Volume），IBM（PowerHA HyperSwap），華為（HyperMetro）等，預示著2015年開始基于存儲雙活套件方式將成為雙活存儲解決方案的主流趨勢。

3.3 三種雙活存儲架構分析

3.3.1 主機卷鏡像方式

指在操作系統層面通過邏輯卷管理軟件，對由兩臺不同存儲設備提供的存儲資源進行鏡像關系的創建，實現數據的實時同步。以賽門鐵克Storage Foundation為代表，在前端服務器安裝軟件代理，通過跨陣列卷鏡像技術，進行陣列雙寫，無論是主存儲還是鏡像發生問題，都不會導致應用停頓，從而實現零停機時間、業務不中斷。此外，其中存儲設備一旦發生災難，正常工作的存儲會記錄從中斷開始的所有操作日志，修復后數據從正常存儲增量同步到故障存儲，而不需要重新同步所有數據，對系統的影響極小。

基于主機卷鏡像方案優勢：

⊙ 提高業務連續性：用戶原有一臺存儲，通過新增一臺存儲和卷鏡像方案的實施，可保證任何一臺存儲故障，業務都不中斷。

⊙ 數據遷移或存儲設備更換：通過主機卷鏡像軟件（即邏輯卷管理軟件）將已有存儲上的數據遷移到新增存儲，卷鏡像同步完成后可拆除原有存儲。

⊙ 實現異構存儲遠程災備：通過卷鏡像方案實現原有存儲上數據的抽取，為遠程災備打下基礎，解決異構存儲災備難題。

主機卷鏡像不足之處：

⊙ 維護復雜，需要在各個業務系統部署卷鏡像軟件。

⊙ 成本較高，按照服務器數量授權，購買license。

3.3.2 虛擬化網關方式

指利用虛擬化技術，統一整合管理FC SAN， IP SAN等多種存儲設備，形成統一的資源池供上層業務使用，屏蔽不同存儲之間的差異。在數據中心部署存儲虛擬化引擎，接入現有或新建的存儲系統，通過虛擬化引擎存儲可以做到鏡像關系（即雙活），從而達到兩臺存儲之間雙活。所有存儲通過虛擬化引擎對外提供統一的管理接口和訪問接口，應用系統只需要訪問虛擬化存儲，可以支持異構的存儲系統。該技術主要由各存儲設備生產廠家所推薦，如EMC VPLEX，IBM SVC，華為VIS等都提供了相應的解決方案。

基于虛擬化網關方案優勢：

⊙ 實現異構雙活，利舊現有存儲設備。

⊙ 維護簡單，各個業務系統無需一一安裝代理。虛擬化網關不足之處：

⊙ 通過存儲虛擬化后的卷鏡像技術實現高可用，增加存儲虛擬化的工作量和風險。

⊙ 在主機和存儲間增加虛擬化層，增加架構復雜度和故障點，導致成本增加，性能下降。

⊙ 不能完全提供新的智能存儲功能。

⊙ 與傳統的容災技術不能良好的集成和兼容。

3.3.3 基于存儲實現雙活

指在存儲系統層面，通過存儲雙活管理軟件實現兩臺存儲的雙活工作，互為冗余。當其中一臺存儲發生故障時，可由另一臺存儲實時接管業務，實現RPO，RTO為0（數據不丟失，業務不中斷）。該技術主要由各存儲設備生產廠家所推薦，如宏杉MS3000/5000/7000產品、HDS VSP/VSP G1000產品都提供了相應的解決方案。

宏杉科技的對稱雙活存儲（SDAS）由兩臺存儲陣列組成，分別對應存儲引擎A、引擎B。存儲引擎A和B上的卷可配置為雙活鏡像對，中間通過10Gb/40Gb以太網鏈路進行高速數據同步，數據完全一致。由于采用虛擬卷技術，雙活鏡像對中的兩個卷對外形成一個虛擬卷。對服務器而言，雙活鏡像對就是可以通過多條路徑訪問的同一個數據卷，服務器可以同時對雙活鏡像對中兩個卷進行讀寫訪問。組成雙活鏡像系統的兩臺存儲互為冗余，當其中一臺存儲陣列發生故障時，可由另一臺存儲陣列直接接管業務。服務器訪問雙活存儲系統可根據實際需要，選用FC，iSCSI方式，服務器訪問存儲的SAN網絡與數據同步的萬兆網絡相互獨立，互不干擾。

HDS的新雙活模式GAD（Global-Active Device）是由兩臺高端存儲G1000組成，用戶數據可以在兩臺存儲中實現時時同步復制，并提供對外數據訪問服務，用戶主機可以訪問任意一臺存儲數據，如果一臺存儲設備出現故障，可以使業務不停的訪問另一臺存儲設備。當生產中間出了問題，可以自動地不停機的切換到另外一臺存儲設備上。如果基于傳統的容災，被中心存儲的資源是不能被使用的，HDS的雙活方案兩邊存儲都可以使用，所有主機也都可以使用，這樣就能讓資源得到很好的使用，并實現設備自動切換，不影響業務運行。

基于存儲雙活技術優勢：

⊙ 無須任何第三方軟硬件，基于兩臺MS存儲陣列就可實現，大幅降低了雙活存儲的建設成本。

⊙ 無須人工干預的自動切換，實施簡單方便，大大降低了雙活系統的管理復雜度，提升可維護性。

⊙ 相對于傳統災備系統的一主一備模式，雙活

存儲系統是雙活模式，有效利用了災備系統的資源，大幅提升了投資有效性。

⊙ 可兼容主流應用廠商的雙機、集群系統，部署靈活，可與現有IT系統有效融合。

對于傳統的中端存儲陣列需要依靠存儲虛擬化網關設備實現雙活部署的方案，宏杉的對稱雙活方案具有的特點和優勢如圖2及表3所示。

表2 雙活存儲解決方案對比分析

圖2 雙活數據中心

表3 兩種雙活技術對比

4 結束語

讓我們拭目以待，隨著存儲技術的積累、沉淀和發展，基于存儲雙活套件方式（非虛擬化網關方式）將引領雙活存儲解決方案。

2016年GSMA亞洲移動大獎現已開始接受報名

由GSMA頒發的亞洲移動大獎（AMO大獎）嘉獎對象從來自亞洲市場的全新移動終端及科技到移動應用及服務，旨在強調移動為亞洲廣泛區域內的用戶、產業、公司、社團及經濟所帶來的與日俱增的價值。

此獎項由全球頂級的從事撰稿、評估并研究各類移動服務和產品的獨立專家進行評選，大獎分為五個類別：

? 移動應用 ? 互聯生活 ? 移動設備

? 技術創新 ? 卓越成就

AMO大獎現已開始接受報名。該獎項的頒布將在今年6月2016年世界移動大會-上海推向高潮。

詳情瀏覽www.asiamobileawards.cn。

The Research and Exploration about Data Synchronization in Data Center of Tobacco Industry

Wang Ning
(Tobacco Sales Company of Hainan, Haikou, 570100)

Abstract:In order to achieve data redundancy & system sustanble in data center, the first thing we should do is decide on which device we should install the special software which can synchronize the data and remain the system on sustainable. The software can be installed on Server, on another External-Device, or directly on Storage; Correspondly, the technology evolve into three different ways, the first one is through Host LUN Mirroring, the second one is deploying Storage Virtualization Gateway, and the last one is based on Dual Active Storage technology. As the storage technology is becoming more and more effective and mature itself, the dual active storage technology will lead such solution in the future.

Keywords:RPO; RTO; Data Redundancy & System Sustanble; Host Lun Mirroring; Storage Virtualization Gateway; Dual Active Storage

中圖分類號：TP392

文獻標識碼：A 文章編碼：1672-7274（2016）04-0014-04

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.04.004