基于eBackup主備容災技術的設計與實現

陳運海，趙偉

（深圳技師學院，廣東深圳 518116)

數據和信息安全是IT 系統必須解決的問題。當系統被破壞，數據被損壞或丟失時，將對企業造成重大損失和破壞性后果。在企業IT系統運行過程中，由于服務器、存儲介質和網絡設備故障、運行過程中人為因素以及各種不可預知的外部環境等原因，造成硬件損壞和軟件運行中斷，造成數據的丟失或破壞，其對企業的影響難以預料[1]。因此，設計一套可行的主備容災技術方案是非常重要的。

1 備份原理介紹

從數據的存儲結構來分，數據備份與恢復可以在文件級別和數據塊級別來進行。文件級別就是備份與恢復產品直接對文件進行處理，而數據塊級別備份與恢復可以對數據塊進行處理[2]。因此，在備份過程中，可以分別采用全備份或增量備份，對應的恢復策略就是全恢復或增量恢復。

eBackup 的備份利用的是差異增量備份（增量備份），在備份模型里增量備份缺點是鏡像恢復太慢，所以CBT 就是優化的技術，提高增量備份和增量恢復的效率。CBT(Changing Block Tracing) 就是基于快照技術，只對虛擬機快照后有所改變的塊數據進行處理，并將改變記錄放到CBT 中。備份時只備份變更的數據塊，提高備份時間，恢復時只恢復變更的數據塊，提高恢復時間。CBT 文件用來記錄不同備份點上的數據塊情況，以大小4字節標記CBT版本號，CBT版本號用于標識備份次數相對應的序號，用來標記從第幾次備份中找到數據。

1.1 全備份

首次全備份，每一次備份開始，初始化內存位圖全0，產生CBT 文件，備份是基于在線過程，所以需要對數據進行快照ROW。假定x=備份次數，m 為內存位圖對用的數據塊數值，v=CBT的文件對應數據塊的版本號，那么定義規則如下：

如果x==1&&block==NULL，那么v=0

如果x==1&&block!=NULL，那么v=1

如果x!=1&&m==1，那么v=x

如果x!=1&&m==0，那么v=v（不變）

圖1為全備份原理。

圖1 全備份原理

1.2 增量備份

增量備份就是通過CBT 文件進行備份，只備份CBT=v 的變更數據和CBT文件。

1.3 數據恢復

數據恢復就是根據CBT 文件版本號找到備份的數據直接寫入，避免了組合。增量恢復就是用備份的CBT 文件對比下一個備份的CBT 文件進行比較變更的，通過下一個的數據直接替換，加快了恢復的時間。ROW 文件在備份開始到備份結束，作用是數據最新CBT文件只在備份開始的時候產生，作用備份和恢復的依據，內存位圖備份開始到下次備份開始，作用產生CBT文件。

2 組網拓撲結構

2.1 Lan-base架構

在傳統的Lan-base架構中，備份恢復數據的傳輸是以局域網傳輸為基礎。備份過程中，備份代理將備份數據通過局域網傳輸到備份存儲設備中來實現備份。這種方式考慮因素比較少，在應用服務器上安裝一個備份代理，設置一臺備份服務器，讓備份代理去完成備份任務。但這種基礎方式不適合數據量特別大的應用場所。因為如果備份數據量很大，在備份過程中會占用太多局域網帶寬資源，雖然說備份操作可以安排在非工作期間進行，但這種備份方式還是不適合處理特別大數據量的情景。因此，人們采用改進后的LAN free備份方案。

2.2 Lan-free架構

Lan-free 架構是在基礎架構Lan-base 的基礎上，打通了生產存儲與備份存儲之間的網絡，備份和恢復不占用以太網資源，從而釋放網絡帶寬。

Lan-free架構是指數據傳輸時不經過局域網進行備份，也就是用戶只需將備份設備連接到SAN 中，各應用服務器就可將需要備份的數據直接發送至共享的備份設備上，沒有必要再通過局域網鏈路。因為應用服務器傳輸到共享存儲設備的數據是通過SAN 網絡進行的，局域網只承擔各應用服務器之間的控制通信（而不承擔數據傳輸）任務。Lan-free架構通常用于SAN 網絡環境下的備份,備份的大量數據通過SAN 的鏈路來傳輸，從備份客戶端到備份設備的傳輸,通過局域網鏈路進行,有別于Lan-base 架構，這樣可以不占用局域網的帶寬資源,但要求硬件設備支持光纖存儲,并且需要通過交換機設備，以便將各類設備連接在一起,同時也需要一些專門的軟件支持和相應的數據庫管理支持。

3 部署配置實施

根據文件系統執行源端重復數據刪除的存儲節點位置的不同，目前主要有源端重復數據刪除技術和目標端重復數據刪除技術。源端重復數據刪除直接在文件系統內實現少部分的數據通過網絡傳輸。目標端重復數據，刪除目標中的所有數據，需要通過網絡傳輸到遠端存儲節點進行重刪操作，它會占用大量網絡帶寬。

VMware 最初引入了虛擬化備份技術。由于虛擬化應用程序在商業和工業上的普及，主流備份產品通常支持基于VMware、Hyper-V、Citrix和Xen或KVM的虛擬化。除了虛擬機映像之外，虛擬備份是虛擬數據備份最重要的基本手段[3]。

eBackup 軟件要求讀到生產端的存儲，而華為的虛擬化技術目前還不支持將HBA 卡直接連接到虛擬機，所以需要物理部署eBackup。根據不同場景可以提供模板和軟件包兩種安裝方式，對于有大型備份需求的場景，一般在物理服務器或者虛擬機上用軟件包方式安裝。本次我們采用在FusionCompute 上按模板部署虛擬機，部署完成后使用專門備份軟件自動完成安裝。其中備份服務器是運行備份的基礎和管理核心。備份服務器上需要運行協調器服務程序，該服務程序用來協調數據復制和數據傳輸任務，并控制各類資源分配[4]。

3.1 安裝eBackup在備份服務器上

在FusionCompute 中使用默認設置導入模板，以默認配置導入虛擬機，虛擬機開機后分別修改網卡為管理網卡和存儲網卡的IP 段。對管理網卡的配置如下：

同時，配置好另一個存儲網卡，配置如下：

配置完成后，執行systemctl restart network,啟動網卡，查看啟動是否正常。如果正常，進入指定軟件目錄，找到有一個配置初始化腳本hcp_utilities.sh。

然后執行這個腳本。部署時，一般要有以下幾個步驟：

選擇部署備份服務器角色，可以選擇如圖2所示。可以選擇輸入“1”，按回車鍵，選擇備份服務器Backup Server，因為備份服務器本身內置有備份代理的功能。

圖2 選擇角色

根據提示，依次選擇各個備份管理平面所用的網卡，如果選擇eth1作為備份管理平面所需要綁定的網卡，如圖3所示，則選擇輸入“1”,然后按回車鍵確認。

圖3 選擇備份網絡

選擇內部通信平面，選擇輸入備份服務器的內部通信平面IP地址，如圖4所示，然后按回車鍵確認。

圖4 選擇內部網絡

選擇生產管理平面，選擇輸入備份服務器的生產管理平面IP地址，如圖5所示，然后按回車鍵確認。

圖5 選擇生產網絡

選擇存儲網絡所對應的IP 地址，如圖6 所示，然后按回車鍵確認。

圖6 選擇存儲網絡

另外，當規劃中選擇了要應用備份代理，需要將安裝了eBackup 備份軟件的服務器初始化為備份代理，并配置相應參數。配置完成后，就可以成功訪問。

通過web 的方式訪問，如果此時無法直接訪問網頁的，還需要給系統添加一條路由:ip r add default via

192.16 8.22.254 dev eth0，并且使用默認賬號密碼:admin,Huawei@CLOUD8。

現在要開始對當前需要備份的虛擬化環境進行配置，需要在生產端提供一個對接用戶，找到系統管理>權限管理>用戶管理>添加用戶>從屬角色選擇最高權限的administrator。

3.2 增加FusionSphere受保護環境

eBackup 備份管理系統支持對FusionSphere 環境下虛擬機的保護。您需要在系統中增加FusionSphere受保護環境，從而對受保護環境中的虛擬機進行備份和恢復。保護對象可以是用戶、區域、服務器、存儲設備和單元。

3.3 創建存儲單元

存儲單元是在后端存儲空間上劃分的存儲用戶虛擬機備份數據的基礎存儲單元。后端存儲空間映射成功后，必須創建存儲單元后才能使用。

設置存儲單元基本信息，注意，此處對接的后端存儲必須為cifs、san、nas等具有可共享性的存儲。

3.4 創建存儲池

存儲池有且僅由一個存儲單元組成，單個存儲池提供一個抽象層，實現物理隔離。單個存儲池發生故障，不會影響其他存儲池的備份。

3.5 創建存儲庫

存儲庫是在存儲池上劃分的一塊空間，它為備份提供存儲空間、為恢復提供數據源。在備份前，您需要先創建存儲庫。

3.6 創建保護集

保護集是需要保護的備份對象的集合。創建保護集之后，您可以對保護集內的所有備份對象應用同一個備份策略，減少分散備份的時間，提高統一備份效率。

3.7 創建備份策略

備份策略定義了執行備份任務和生成備份映像的規則。對備份計劃設置備份策略后，才能執行備份任務。您可以靈活地創建不同的備份策略，以滿足不同的備份需求。

3.8 創建備份計劃

備份計劃由存儲庫、保護集和備份策略組成。創建備份計劃后，您可以按照備份計劃執行備份任務。在“基本信息”界面輸入備份計劃的基本信息，在“名稱”中輸入備份計劃的名稱，在“描述”中輸入備份計劃的描述信息。

4 備份與恢復效果的測試

備份與存儲可以分為服務器備份和存儲備份，無論哪種方式，都要有相應的備份與恢復計劃。

4.1 執行備份計劃

配置完成后，備份計劃按照備份策略自動調度。備份任務執行結束后，用戶可以查看備份任務以及生成的備份映像。云服務器備份需要進入運營商管理界面，接著申請空間、創建備份策略、綁定要備份云服務器，然后執行備份功能。存儲備份需要登錄管理界面后，申請空間、創建備份策略、綁定硬盤，然后執行備份功能。

4.2 創建恢復計劃

恢復計劃也是針對服務器和存儲，按照創建的恢復計劃，進行實時恢復，保證系統正常運營。

4.3 測試備份和恢復計劃可行性

為了確保數據信息恢復的安全性和有效性,及時進行備份和恢復計劃的評估是必不可少的。可行性評估需要根據每次的運行情況進行檢查,確保恢復計劃中不存在任何安全隱患,并嚴格檢驗所有數據恢復內容,從而給予合理的評價[5]。另外，企業在選擇備份方案時,應綜合考慮網絡維護成本和投資效益,選擇合適自己的方案。

eBackup提供管理界面，用相應的用戶進入后，點擊測試操作，系統驗證測試恢復計劃的可行性。具體測試詳情可以在執行歷史中找到有關測試數據，然后進行分析，可以判定恢復是否有效和及時。也可以現場監控恢復計劃的完成情況，是否達到預定的目標和要求。

5 結束語

本文通過對備份原理思路的分析，探討互聯網技術發展過程中的容災技術；然后通過設計和實施，實現了一種高可靠性的容災備份解決方案。本系統具有很好的擴展性和移植性。稍做改進，可實際用于不同的場合，具有較高的實用價值。