廣西政務(wù)云“兩地三中心”多服務(wù)災(zāi)備設(shè)計與實現(xiàn)

韋宇星

(廣西壯族自治區(qū)信息中心，廣西 南寧 530000)

0 引言

壯美廣西·政務(wù)云于2019年3月基本建成，建設(shè)有互聯(lián)網(wǎng)區(qū)和公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)的獨(dú)立云平臺。政務(wù)云在規(guī)劃建設(shè)之初，僅規(guī)劃建設(shè)本地備份系統(tǒng)，實現(xiàn)對政務(wù)云上的數(shù)據(jù)本地備份，主要向自治區(qū)級政務(wù)部門提供統(tǒng)一的IAAS層政務(wù)云資源服務(wù)，隨著廣西政務(wù)數(shù)據(jù)資源管理與改革的推進(jìn)，現(xiàn)已承載800多個系統(tǒng)。壯美廣西·政務(wù)云是廣西政務(wù)服務(wù)開展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為保證政務(wù)云上信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠，提供多種更安全的數(shù)據(jù)保護(hù)模式，因此開展壯美廣西·政務(wù)云災(zāi)備體系的擴(kuò)展建設(shè)十分必要。

1 技術(shù)路線選型

1.1 容災(zāi)模式

較常見的容災(zāi)模式可分為同城容災(zāi)、異地容災(zāi)、兩地三中心、雙活中心等模式。同城災(zāi)難備份和異地災(zāi)難備份各有所長，為達(dá)到最理想的防災(zāi)效果，數(shù)據(jù)中心應(yīng)考慮采用同城和異地各建立一個災(zāi)難備份中心的方式[1]。綜合考慮容災(zāi)模式的成熟度、建設(shè)成本等因素，結(jié)合自治區(qū)級各政務(wù)部門提出的具體需求，壯美廣西·政務(wù)云災(zāi)備體系架構(gòu)在原有本地災(zāi)備的基礎(chǔ)上，構(gòu)建“兩地三中心”模式，建設(shè)同城雙中心和異地災(zāi)備中心。

1.2 技術(shù)指標(biāo)要求

壯美廣西·政務(wù)云構(gòu)建的“兩地三中心”模式，RPO/RTO指標(biāo)應(yīng)至少達(dá)到以下要求。

1.2.1 同城數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

普通業(yè)務(wù)(等保備案3級系統(tǒng))，同城數(shù)據(jù)級全備份與恢復(fù)，RPO<60 s；重要業(yè)務(wù)(等保備案3級系統(tǒng))，同城數(shù)據(jù)級持續(xù)備份與恢復(fù)，RPO<10 s[2]。

1.2.2 同城應(yīng)用切換及發(fā)布

重要業(yè)務(wù)(等保備案3級系統(tǒng))，同城基于軟件備份的系統(tǒng)恢復(fù)與發(fā)布服務(wù)，RPO<60 s；關(guān)鍵業(yè)務(wù)(等保備案5級系統(tǒng))，同城應(yīng)用級應(yīng)急接管與發(fā)布服務(wù)，RPO<10 s。

1.2.3 異地數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

全部業(yè)務(wù)，同城災(zāi)備數(shù)據(jù)異地備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)，RPO≤30 min；生產(chǎn)中心本地備份數(shù)據(jù)異地備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)，RPO≤24 h。

1.3 備份服務(wù)內(nèi)容要求

經(jīng)過統(tǒng)籌考慮，“兩地三中心”的災(zāi)備服務(wù)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)備份服務(wù)和關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)接管服務(wù)設(shè)計，服務(wù)如下。

1.3.1 同城數(shù)據(jù)級全備份與恢復(fù)服務(wù)

對生產(chǎn)中心主機(jī)(含虛擬機(jī)和物理機(jī)，不包含實施應(yīng)急接管服務(wù)和重要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實時備份與恢復(fù)服務(wù)的主機(jī))基于備份軟件進(jìn)行準(zhǔn)實時同步備份，實現(xiàn)每臺備份主機(jī)在同城災(zāi)備中心有一份準(zhǔn)實時克隆備份數(shù)據(jù)。

1.3.2 同城數(shù)據(jù)磁盤陣列級異步復(fù)制備份

對生產(chǎn)中心所有存儲在政務(wù)云集中式存儲系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行磁盤陣列級異步復(fù)制備份，實現(xiàn)政務(wù)云集中式存儲系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)在同城災(zāi)備中心有一份克隆備份數(shù)據(jù)。

1.3.3 同城數(shù)據(jù)級持續(xù)備份與恢復(fù)

在同城數(shù)據(jù)級全備份與恢復(fù)的基礎(chǔ)上，可選擇部分主機(jī)中的重要目錄文件或數(shù)據(jù)庫進(jìn)行持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)，保留多份備份數(shù)據(jù)，并可恢復(fù)7天內(nèi)任一時間點數(shù)據(jù)[3]。

1.3.4 同城應(yīng)用級應(yīng)急接管

對部分重要信息系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急接管服務(wù)，應(yīng)急接管服務(wù)實現(xiàn)生產(chǎn)中心的應(yīng)用快速切換至同城災(zāi)備中心運(yùn)行。

1.3.5 同城重要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實時備份與恢復(fù)

對部分重要應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行實時備份服務(wù)，服務(wù)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的快速恢復(fù)及啟動運(yùn)行。

1.3.6 同城應(yīng)用級應(yīng)急運(yùn)行

在同城數(shù)據(jù)級全備份與恢復(fù)、同城數(shù)據(jù)級持續(xù)備份與恢復(fù)、同城應(yīng)用級應(yīng)急接管和同城重要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實時備份與恢復(fù)的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)部分應(yīng)用手動切換到同城災(zāi)備中心運(yùn)行，并向政務(wù)外網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)。

1.3.7 同城災(zāi)備數(shù)據(jù)異地備份與恢復(fù)

將同城災(zāi)備中心的所有數(shù)據(jù)，包括同城數(shù)據(jù)級全備份與恢復(fù)服務(wù)、同城數(shù)據(jù)級持續(xù)備份與恢復(fù)服務(wù)、同城應(yīng)用級應(yīng)急接管服務(wù)和同城重要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實時備份與恢復(fù)服務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程復(fù)制到異地災(zāi)備中心保存，當(dāng)發(fā)生災(zāi)難時可將相關(guān)數(shù)據(jù)恢復(fù)到同城災(zāi)備中心或生產(chǎn)中心。

2 技術(shù)實施

壯美廣西·政務(wù)云生產(chǎn)中心位于南寧良慶區(qū)，同城災(zāi)備中心在考慮機(jī)房條件和距離的情況下，機(jī)房選擇在南寧市高新區(qū)，距離生產(chǎn)中心直線16 km；異地災(zāi)備中心機(jī)房選擇在來賓市運(yùn)營商機(jī)房，距離生產(chǎn)中心162 km。

2.1 災(zāi)備中心網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)

如圖1所示，在南寧同城容災(zāi)中心的組網(wǎng)上，網(wǎng)絡(luò)區(qū)域化分為互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)、安全管理區(qū)。在互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)各自搭建同城災(zāi)備云平臺，互聯(lián)網(wǎng)區(qū)云平臺負(fù)責(zé)生產(chǎn)中心互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域業(yè)務(wù)的災(zāi)備，公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)域負(fù)責(zé)生產(chǎn)中心公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)域業(yè)務(wù)的災(zāi)備。安全管理區(qū)域承載本次項目所有的管理流量以及整個災(zāi)備中心的網(wǎng)絡(luò)安全保障。在同城災(zāi)備中心部署獨(dú)立的互聯(lián)網(wǎng)出口，可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)的切換發(fā)布；來賓異地備份中心僅做數(shù)據(jù)級災(zāi)備，利用備份軟件實現(xiàn)操作系統(tǒng)層面數(shù)據(jù)存儲備份，不再建設(shè)云平臺。具體同城與異地災(zāi)備的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)計如下：

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

(1)互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域與公用網(wǎng)絡(luò)區(qū)物理上隔離，通過部署跨區(qū)域的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)實現(xiàn)受控的數(shù)據(jù)訪問和網(wǎng)絡(luò)互通。

(2)同城災(zāi)備中心互聯(lián)網(wǎng)交換機(jī)與生產(chǎn)中心互聯(lián)網(wǎng)核心路由器之間通過2*10GE專線三層互連，實現(xiàn)信息系統(tǒng)應(yīng)急接管后的業(yè)務(wù)發(fā)布訪問；公共網(wǎng)絡(luò)區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域一致。

(3)災(zāi)備中心互聯(lián)網(wǎng)接入交換機(jī)與生產(chǎn)中心互聯(lián)網(wǎng)核心交換機(jī)之間通過4*10GE專線互連，其中兩根接云廠商A核心交換機(jī)，兩根接云廠商B核心交換機(jī)，每兩根通過鏈路聚合的模式捆綁為一個邏輯接口，并在邏輯接口下配置trunk模式放通相關(guān)VLAN，生產(chǎn)中心接口也做相關(guān)配置，實現(xiàn)二層互通，打通災(zāi)備中心與生產(chǎn)中心云平臺資源網(wǎng)絡(luò)，滿足備份數(shù)據(jù)流；公共網(wǎng)絡(luò)區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域一致。

(4)災(zāi)備中心所有區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)、安全等設(shè)備均實現(xiàn)冗余部署，保證網(wǎng)絡(luò)可靠性。

2.2 備份軟件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

針對容災(zāi)項目實施，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為同城災(zāi)備中心與生產(chǎn)中心網(wǎng)絡(luò)3層互通，保證同城災(zāi)備云平臺上備份軟件控制機(jī)與所需安裝備份軟件包的虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)互通。

2.2.1 同城數(shù)據(jù)級全備份服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

數(shù)據(jù)級全備份涉及生產(chǎn)中心上所有信息系統(tǒng)，用20對1的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)實時同步，網(wǎng)絡(luò)采用三層互通的方式。

(1)備份軟件通過備份控制機(jī)進(jìn)行策略下發(fā)，控制機(jī)分別與生產(chǎn)中心、災(zāi)備中心虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)。

(2)備份軟件數(shù)據(jù)同步工作是通過生產(chǎn)中心業(yè)務(wù)IP與同城災(zāi)備中心對應(yīng)災(zāi)備機(jī)的數(shù)據(jù)復(fù)制IP可達(dá)實現(xiàn)。目前20個生產(chǎn)虛擬機(jī)數(shù)據(jù)同步至1臺災(zāi)備中心的備份虛擬機(jī)內(nèi)。

2.2.2 同城生產(chǎn)中心持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于數(shù)據(jù)級全備份服務(wù)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可實現(xiàn)持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)服務(wù)。

(1)災(zāi)備中心承載災(zāi)備數(shù)據(jù)的虛擬機(jī)與災(zāi)備中心連續(xù)保護(hù)機(jī)器網(wǎng)絡(luò)可達(dá)，實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的連續(xù)保護(hù)，20個災(zāi)備虛擬機(jī)數(shù)據(jù)同步至1臺連續(xù)保護(hù)虛擬機(jī)內(nèi)。

2.2.3 異地數(shù)據(jù)級全備份服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

異地數(shù)據(jù)級全備份涉及全網(wǎng)所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，采用20對1的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)定時同步，網(wǎng)絡(luò)采用三層互通的方式。

(1)異地備份軟件通過異地控制機(jī)進(jìn)行策略下發(fā)，控制機(jī)與同城災(zāi)備中心的備份虛擬機(jī)、異地備份虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)。

(2)備份軟件數(shù)據(jù)根據(jù)帶寬完成對同城災(zāi)備虛擬機(jī)在來賓異地的數(shù)據(jù)同步，實現(xiàn)20對1的備份。

2.3 備份軟件資源和策略配置

2.3.1 同城數(shù)據(jù)級備份實施

采用多對一數(shù)據(jù)集中備份方式。生產(chǎn)中心4 000臺虛擬機(jī)，比例為20∶1，則在同城災(zāi)備中心云平臺上開通200臺實時備份虛擬機(jī)。在生產(chǎn)中心的虛擬機(jī)、同城災(zāi)備中心的實時備份虛擬機(jī)上安裝備份軟件，在災(zāi)備控制機(jī)上啟動實時備份規(guī)則，全服務(wù)器備份任務(wù)首先會將源端系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)(包括文件系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)目錄)一次性同步到備份虛擬機(jī)上。

2.3.2 同城數(shù)據(jù)級持續(xù)備份實施

采用多對一數(shù)據(jù)集中備份方式。同城災(zāi)備中心的200臺實時備份主機(jī)中獲取數(shù)據(jù)(原主機(jī)為≥1 000臺)，按照20∶1的比例，開通10臺同城容災(zāi)中心持續(xù)備份虛擬機(jī)，屬于一種級聯(lián)備份，啟動備份軟件的CDP功能，實現(xiàn)7天的數(shù)據(jù)持續(xù)性保護(hù)。

2.3.3 同城重要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)備份實施

同時采用一對一、多對一數(shù)據(jù)集中備份方式。未來將根據(jù)調(diào)研云租戶的具體結(jié)果，混合采用復(fù)制和備份技術(shù)開展備份。選擇采用備份軟件的解析數(shù)據(jù)庫在線日志的實時復(fù)制技術(shù)或基于文件系統(tǒng)實施復(fù)制的高可用技術(shù)。

2.3.4 同城應(yīng)用級應(yīng)急接管實施

采用一對一備份形式。生產(chǎn)中心虛擬機(jī)與同城災(zāi)備中心的虛擬機(jī)一一對應(yīng)，使用備份軟件的復(fù)制規(guī)則，將生產(chǎn)虛擬機(jī)直接復(fù)制至備份虛擬機(jī)，并且啟用應(yīng)用高可用功能。

2.3.5 同城災(zāi)備數(shù)據(jù)的異地備份實施

采用多對一的數(shù)據(jù)集中備份方式。備份同城災(zāi)備中心的所有數(shù)據(jù)，包括200臺實時備份主機(jī)，50個數(shù)據(jù)庫的災(zāi)備主機(jī)，50個應(yīng)用(200個虛擬機(jī))，利用來賓異地中心的物理服務(wù)器開展備份。

3 項目創(chuàng)新

一是構(gòu)建異構(gòu)解耦容災(zāi)云平臺。具備云平臺無關(guān)性，實現(xiàn)生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心之間使用異構(gòu)云平臺進(jìn)行的統(tǒng)一災(zāi)備，避免了品牌鎖定，增加整個政務(wù)云的數(shù)據(jù)可靠性，打造國內(nèi)電子政務(wù)領(lǐng)域首例異構(gòu)云容災(zāi)方案。二是應(yīng)用字節(jié)級復(fù)制技術(shù)。基于異構(gòu)政務(wù)云的場景，采用業(yè)界領(lǐng)先的字節(jié)級復(fù)制技術(shù)，以傳統(tǒng)容災(zāi)20%的資源實現(xiàn)政務(wù)云上信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容災(zāi)。三是提供全棧化的災(zāi)備服務(wù)。提供從網(wǎng)絡(luò)、存儲、數(shù)據(jù)庫、虛擬化到應(yīng)用的全棧容災(zāi)技術(shù)，提供多樣化的容災(zāi)服務(wù)，實現(xiàn)低成本、高可靠、高安全、滿足電子政務(wù)外網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行的主要場景災(zāi)備。

4 結(jié)語

本次項目災(zāi)備體系建設(shè)，實現(xiàn)對壯美廣西·政務(wù)云生產(chǎn)中心進(jìn)行同城災(zāi)備及異地備份，實現(xiàn)生產(chǎn)中心每臺備份主機(jī)在同城災(zāi)備中心有一份準(zhǔn)實時克隆備份數(shù)據(jù)，并且可支持部分核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)在同城災(zāi)備中心同時進(jìn)行恢復(fù)數(shù)據(jù)和啟動應(yīng)用，滿足RPO小于30 s，RTO小于30 min的要求。