基于運營商備份系統技術實現的研究

姚嚴峰

摘要：本文對運營商備份系統過程建設工程中涉及的技術、管理問題進行研究分析，力圖為備份系統提供借鑒。

關鍵詞：運營商；備份系統；技術實現

中圖分類號：TP309.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）04-0044-02

隨著業務量和數據量迅速增長，電信運營商業務對數據的依賴性也越來越強，保證數據的安全性和可靠性也越來越重要，備份系統作為生產系統的最后一道防線，備份能力與備份質量必須隨著生產系統的發展不斷提高。

1 背景

某電信運營商業務支撐網備份系統經過多年的建設，有力支撐了資源池等業務平臺的操作系統、業務數據及應用數據的全面保護。隨著業務量和數據量的快速增長，業務對數據的依賴性也不斷增強，保證數據的安全變得越來越重要，備份系統作為其他生產系統正常運作的基礎，備份能力和備份質量必須不斷進行提升。

2 備份系統技術實現目標

某運營商為滿足某業務部門的業務需求，對現網1套物理帶庫進行擴容滿足A節點數據庫導表、云詳單等備份需求，新增2臺備份一體機進行核心數據庫的快速備份和恢復驗證，新增1套備份監控軟件，對備份作業、備份任務異常、備份數據量異常、帶庫使用狀態等進行監控。滿足BOSS和CRM、管理信息化、互聯網電渠等多個業務系統的oracle數據庫的快速備份和恢復驗證的需求。

3 備份系統技術實現方案

3.1 備份系統建設方案

某運營商業務支撐網oracle數據庫主機集中部署于A節點和B節點兩個數據中心，本期新增的備份系統須滿足單個數據中心100TB有效數據的備份數據量并容量擴展能力。本期新增萬兆以太網絡進行數據庫備份，在A節點和B節點各新增1對（2臺）萬兆以太網交換機，將現網oracle數據庫主機接入新建萬兆以太網網絡，新增備份系統接入現有備份SAN網絡與本期新建的萬兆以太網網絡，本期新增的備份系統通過萬兆網絡對雙中心oracle數據庫主機的數據進行備份和存儲，并通過現有備份SAN網絡將數據庫的兩個備份集轉存至現網虛擬帶庫。

3.2 備份系統技術方案

3.2.1 技術架構及兼容性要求

（1）系統必須具備橫向擴展性，如存儲及計算節點的橫向擴展。（2）備份系統作為后端存儲介質必須兼容Veritas NBU備份軟件。（3）備份系統對外提供一個IP地址或邏輯定義地址以及API進行服務，除TCP/IP交換機或光纖交換機外，無需采購其它設備。

3.2.2 備份性能要求

（1）備份速度：不低于13TB/小時（oracle數據庫備份總量近130TB，每天進行一次全量備份，根據需求必須在10小時以內完成全量備份，即工程實施完成后能夠保證在10個小時以內完成oracle數據庫的全量備份）。（2）恢復速度：不低于1.2TB/小時（現網最大的備份數據規模為portb數據庫11.13TB，根據需求必須在10小時以內完成數據恢復，即工程實施完成后滿足10個小時以內完成現網最大規模備份數據的恢復）。

3.2.3 設備配置要求

（1）系統內部必須采用SAS/NL-SAS接口磁盤作為存儲備份的物理介質。（2）系統提供至少4*10GE以太網接口（支持至少可擴展8個端口）、2*GE以太網光接口（支持至少可擴展4個端口，以太網光接口均含多模光模塊）和2*GE以太網電接口，提供至少4*8Gb/s光纖通道接口（可擴展至10端口，光纖通道接口均含光模塊），用于對外數據傳輸接口。（3）系統內部連接網絡必須采用萬兆TCP/IP網絡或者Infiniband交換網絡。（4）提供IPMI遠程管理接口，便于進行設備的遠程維護。

3.2.4 備份功能要求

（1）實現LAN備份和LAN-Free備份方式。LAN-Free備份既支持傳統物理環境包括主流UNIX/Linux/Windows平臺，也支持虛擬化環境包括Vmware和Hyper-V，可以支持采用備份系統內磁盤、磁帶庫、及VTL等各種備份設備實現LAN-Free備份。（2）為縮短備份時間，節省存儲空間，系統必須支持重復數據刪除及數據壓縮功能，根據所備份對象的類型進行智能消重，同時支持并可自由選擇備份客戶端和/或備份系統端消重，備份數據自動壓縮提升備份空間利用率。（3）內置系統管理軟件，支持意外掉電后的迅速恢復及存儲容量無縫擴展。（4）內置主機加固和入侵防護功能、以及操作審計功能，杜絕各種威脅和人為違規操作導致備份系統故障。（5）支持對Oracle數據庫在線的全備份、增量備份和日志備份，實現不同級別的Oracle數據庫備份和恢復，包括Oracle數據庫、部分表空間、部分數據文件、FRA區、以及歸檔日志，實現對Oracle單表的備份和恢復。（6）對備份數據能夠多副本分級管理，至少支持保存3個備份副本，可同時備份多個數據副本保存到不同的備份設備上（并行多副本），也可以先備份到某一設備再復制到其他設備（串行多副本）。（7）支持oracle數據庫備份即所得功能，即備份的oracle數據庫可以直接啟動而無需恢復；支持數據庫增量合成，即第一次備份后，以后全部的數據庫只需要增量備份，但每次增量備份都會合成一個全量數據庫備份。（8）支持oracle數據庫多副本（根據全量備份的內容合成不同的備份集進行版本管理）的備份即所得功能，即備份的oracle數據庫副本都支持直接在該設備無需恢復直接啟動備份數據庫。（9）備份內容支持通過NBU轉存到其他帶庫，備份系統廠家需提供相應的官方支持文檔。

3.2.5 可擴展性要求

（1）重刪壓縮前（壓縮比按照4：1）備份容量可擴展至不小于800TB。（2）實時在線動態擴容：可以通過增加磁盤容量、服務節點的方式實時對存儲容量進行擴充，動態擴容期間服務不中斷。（3）單節點支持實時在線磁盤的熱插拔，新增資源可以立即被系統識別、管理和數據讀寫，而不需要重啟節點。（4）節點在線動態擴展硬盤后，無需人工遷移數據，自動均勻平衡數據到新增存儲磁盤。

3.2.6 可靠性要求

（1）系統高可用性達到99.99%。服務故障恢復時間或切換時間在5分鐘以內。（2）系統設備的內部備份計算節點、內部互聯網絡、存儲、電源、風扇全系列部件均有冗余， 無任何單點故障風險。（3）系統內部節點出現單點故障時不能引起業務中斷。在故障排除后，節點應當能夠平滑的重新接入系統，重新提供服務。（4）備份設備具備遠程復制到其他同構備份設備的能力。（5）系統應通過一套管理系統管理備份設備機頭、存儲、內部網絡等組件，提供靈活全面的故障告警規則設置，實時進行故障告警，故障發生時能夠快速地進行分析、診斷并可自動上報。（6）對系統級的異常情況，能夠提供手段進行詳情追溯和故障恢復。（7）系統運行過程如出現機房異常掉電等情況下，數據不會丟失。（8）系統可根據不同冗余策略設置容忍多個節點故障。（9）數據要求有糾錯碼等保護機制，要求數據可靠性達到99.999%。（10）支持設置用戶數據糾錯碼比例、向用戶提供不同級別的數據可靠性保護策略。（11）系統發生單節點或單節點硬盤故障恢復后，需確保任何數據及元數據的一致性。

4 結語

某電信運營商根據業務需求改造備份系統，對現網一套備份系統進行擴容升級，備份系統不僅需要考慮備份速度、備份質量、可靠性，增量備份等基礎性能指標，也需要考慮對現網使用的各種不同數據庫及新的備份技術（如Veritas NBU備份軟件）兼容性的問題，為備份系統未來的擴展及升級打好基礎。