[摘 要]介紹了數(shù)據(jù)備份策略與容災(zāi)技術(shù)，闡述容災(zāi)系統(tǒng)的指標以及容災(zāi)等級。并通過基于異步復(fù)制機制實施了本地信息化系統(tǒng)的遠程容災(zāi)中心，實現(xiàn)了信息系統(tǒng)的高可用性。測試結(jié)果驗證該方案具有可靠地的備份性能和數(shù)據(jù)有效性。

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　　引言

　　隨著運營商企業(yè)信息化進程的不斷深化，管理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為支撐企業(yè)業(yè)務(wù)運行的重要平臺，同時業(yè)務(wù)的發(fā)展也對管理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)支撐能力和可靠運行的要求越來越高。陜西移動基礎(chǔ)設(shè)施的集中建設(shè)在實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速響應(yīng)和控制運營成本的同時，也帶來故障點集中的風險問題，如自然災(zāi)害、電網(wǎng)停電等不可控風險。因此，適時、合理的規(guī)劃和開展異地容災(zāi)建設(shè)，成為確保信息化系統(tǒng)高可用的重要手段。

　　1.備份及容災(zāi)

　　1.1 備份

　　常用的備份策略有3種：全量備份、增量備份和差量備份[1]。差分備份在備份的代價和效率對于前兩種備份策略進行折衷，在上一次全量備份的基礎(chǔ)上，對所指定的數(shù)據(jù)集在上次全量備份后發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)進行備份，備份的數(shù)據(jù)量通常大于增量備份量，但小于數(shù)據(jù)總量。

　　1.2 容災(zāi)

　　容災(zāi)主要是指在計算機系統(tǒng)因軟件或硬件故障時，仍然能夠保證系統(tǒng)工作的能力。容災(zāi)涉及到的內(nèi)容比較廣泛，對容災(zāi)的分類也可從不同層面上進行。通常情況下，可從容災(zāi)抵御災(zāi)難的程度和容災(zāi)功能的有效范圍兩個角度對容災(zāi)進行分類[2]。容災(zāi)系統(tǒng)根據(jù)具體的抵御災(zāi)難的能力，可分為數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)兩類。

　　第一、數(shù)據(jù)容災(zāi)。它主要側(cè)重于對數(shù)據(jù)的保護，通常需要在異地建立數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)一般是本地生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時復(fù)制，即指將本地系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行備份保存，不涉及具體應(yīng)用業(yè)務(wù)。

　　第二、應(yīng)用服務(wù)容災(zāi)。它是更高級別的容災(zāi)，建立能夠完全實現(xiàn)本地應(yīng)用功能的遠程應(yīng)用系統(tǒng)。災(zāi)難發(fā)生前，該遠程系統(tǒng)與本地進行數(shù)據(jù)同步，一旦發(fā)生災(zāi)難，遠程系統(tǒng)會接管本地系統(tǒng)業(yè)務(wù)，繼續(xù)提供服務(wù)，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　從本質(zhì)上來講，二者是密不可分的。數(shù)據(jù)容災(zāi)是應(yīng)用容災(zāi)的基礎(chǔ)，沒有數(shù)據(jù)的一致性，就不可能有應(yīng)用的連續(xù)性。應(yīng)用容災(zāi)又是數(shù)據(jù)容災(zāi)的延伸，不但保證災(zāi)難發(fā)生時數(shù)據(jù)不丟失，還保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　2.容災(zāi)能力指標

　　2.1 RPO與RTO

　　容災(zāi)系統(tǒng)優(yōu)劣的判斷通常用災(zāi)難后的數(shù)據(jù)丟失量和災(zāi)難后系統(tǒng)的恢復(fù)時間來衡量。公認的有兩個技術(shù)指標：RPO和RTO[4]。

　　RPO是指當災(zāi)難發(fā)生的時刻到本地業(yè)務(wù)系統(tǒng)與容災(zāi)備份中心最近一次同步數(shù)據(jù)時刻的時間間隔，是以時間為單位以數(shù)據(jù)為出發(fā)點，說明了容災(zāi)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。RTO是指災(zāi)難發(fā)生時刻與業(yè)務(wù)或容災(zāi)系統(tǒng)徹底恢復(fù)業(yè)務(wù)正常運行的時刻之間的時間間隔，用來衡量業(yè)務(wù)服務(wù)的影響程度。

　　RPO針對的是數(shù)據(jù)丟失，RTO針對的是服務(wù)丟失，RPO與RTO越小，系統(tǒng)的可用性就越高， 但二者沒有必然的關(guān)聯(lián)。RPO和RTO的合理制定，需要以風險分析和業(yè)務(wù)影響分析為前提，同時結(jié)合實際業(yè)務(wù)需求來完成。

　　2.2 容災(zāi)能力級別

　　根據(jù)數(shù)據(jù)中心對災(zāi)難恢復(fù)RPO與RTO要求的不同，按照國際標準， 數(shù)據(jù)中心的災(zāi)難恢復(fù)水平可以劃分為如下所示的七個等級[5](表1)。

　　顯然， 各等級標準在技術(shù)方案、災(zāi)備響應(yīng)時間、投資管理的復(fù)雜性等方面有較大差別。在實際工程中需要根據(jù)備份恢復(fù)數(shù)據(jù)量、生產(chǎn)和災(zāi)備中心的距離、災(zāi)難時的恢復(fù)時效等進行方案規(guī)劃。

　　3.同城與異地災(zāi)備

　　3.1 同城與異地災(zāi)備方式

　　從容災(zāi)功能的有效范圍來分可以分為同城災(zāi)備和異地災(zāi)備。同城災(zāi)備方案是在同城或相近區(qū)域內(nèi)建立兩個數(shù)據(jù)中心，一個為生產(chǎn)中心，負責日常生產(chǎn)運行; 另一個為災(zāi)難備份中心，負責在災(zāi)難發(fā)生后的計算機系統(tǒng)運行。該方案生產(chǎn)與災(zāi)備中心的距離較近，容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步鏡像，保證高效的數(shù)據(jù)完整性。同城災(zāi)難備份方案一般用于供電故障、計算機系統(tǒng)以及人為操作等引起的災(zāi)難。

　　異地災(zāi)備一般是在兩個較遠的(100公里以上)的城市分別建立生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心，實現(xiàn)遠距離的災(zāi)難備份。異地災(zāi)備能夠防范地震、水災(zāi)等不可抗風險。

　　同城災(zāi)備和異地災(zāi)備各有所長。為達到最理想的防災(zāi)效果，在保證計算機系統(tǒng)性能的前提下，可考慮采用同城和異地各建立一個災(zāi)備中心的解決方案。

　　3.2 數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)

　　在災(zāi)難備份系統(tǒng)的建立中，數(shù)據(jù)復(fù)制是其技術(shù)的核心。數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)主要是將生產(chǎn)中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)復(fù)制成災(zāi)難備份數(shù)據(jù)，災(zāi)難備份數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)保持一致。目前，數(shù)據(jù)復(fù)制的主要方式有同步數(shù)據(jù)復(fù)制和異步數(shù)據(jù)復(fù)制兩種[3][6]：

　　3.2.1 同步數(shù)據(jù)復(fù)制

　　同步數(shù)據(jù)復(fù)制方式是在主機向本地磁盤寫數(shù)據(jù)的同時，將數(shù)據(jù)傳到備份中心的磁盤，在確認遠程備份系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步更新后，完成寫數(shù)據(jù)的操作。同步數(shù)據(jù)方式的數(shù)據(jù)實時性強，災(zāi)難發(fā)生時備份數(shù)據(jù)能夠與生產(chǎn)數(shù)據(jù)保持一致，幾乎沒有數(shù)據(jù)丟失。其缺點是由于數(shù)據(jù)更新操作時間長，影響應(yīng)用的性能[7]。同時，由于數(shù)據(jù)在兩個站點之間傳輸，使得I/O時間受到兩個站點之間距離的影響，距離很難突破60公里。由于傳輸技術(shù)的限制，該方式對生產(chǎn)中心和備份中心之間的距離和通信質(zhì)量有嚴格要求，一般適用于近距離的同城備份。

　　3.2.2 異步數(shù)據(jù)復(fù)制

　　異步數(shù)據(jù)復(fù)制方式的主要原理是在主機系統(tǒng)向本地寫磁盤數(shù)據(jù)后，將本地生產(chǎn)數(shù)據(jù)以后臺的方式復(fù)制到異地。異步數(shù)據(jù)方式對數(shù)據(jù)的更新操作不必等本地卷和備份卷的數(shù)據(jù)都更新完畢后才算是更新完成，因此減少了更新操作的時間，同時對主機性能的影響較小。但是，由于不同步，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失。企業(yè)選擇復(fù)制模式應(yīng)該結(jié)合自身的容災(zāi)目標和實際情況來考慮。 　　4.異地容災(zāi)系統(tǒng)方案實現(xiàn)

　　4.1 方案概述

　　為了保證數(shù)據(jù)復(fù)制架構(gòu)的通用性和標準化，在綜合兼顧成本和效率的基礎(chǔ)上，陜西移動管理信息系統(tǒng)實施建立了異地災(zāi)備中心，規(guī)劃并建成了陜西公司與集團公司統(tǒng)一的數(shù)據(jù)復(fù)制平臺，同時進行了災(zāi)備系統(tǒng)卷管理的標準化工作。

　　4.2 邏輯卷改造

　　災(zāi)備中心項目的建設(shè)采用了基于主機卷復(fù)制的解決方案。VxVM首先對AIX操作系統(tǒng)進行改造，在物理磁盤的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個由可變塊大小組成的條帶化的抽象層VM，把多個物理磁盤組成一個卷組(DG)，再從DG中劃分邏輯卷。邏輯卷提供與傳統(tǒng)物理磁盤提供的類似功能，在卷之上創(chuàng)建文件系統(tǒng)，改造后的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。由于VxVM是通過底層卷組操作，具有比操作系統(tǒng)以及文件系統(tǒng)層面更高的讀寫性能，同時由于邏輯卷可以在不停機的情況下進行動態(tài)調(diào)整，提高系統(tǒng)的可用性。

　　4.3 基于異步復(fù)制的容災(zāi)實現(xiàn)

　　容災(zāi)備份的機制是同時打開省公司的生產(chǎn)卷和災(zāi)備中心對應(yīng)的備份卷，當陜西本地應(yīng)用系統(tǒng)有I/O操作或是數(shù)據(jù)塊變化時，將此I/O或數(shù)據(jù)塊的變化以實時異步的方式在災(zāi)備中心對應(yīng)的備份卷上發(fā)起請求，從而實現(xiàn)在不影響本地系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上兩邊數(shù)據(jù)的異步復(fù)制。

　　在災(zāi)難恢復(fù)方面，接管平臺實現(xiàn)廣域網(wǎng)的集群管理，實現(xiàn)控制臺管理集群系統(tǒng)，并實時監(jiān)測每個網(wǎng)元的運行狀況。當本地發(fā)生無法恢復(fù)的嚴重故障或災(zāi)難而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷，接管平臺監(jiān)測到本地應(yīng)用退服，可根據(jù)策略自動或手工快速地從遠端接管平臺進行業(yè)務(wù)的接管，恢復(fù)正常應(yīng)用。異地容災(zāi)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　4.2 應(yīng)用效果

　　根據(jù)管理信息系統(tǒng)核心應(yīng)用OA以及ERP的數(shù)據(jù)級容災(zāi)備份以及應(yīng)用系統(tǒng)接管的要求，對高可用性指標進行持續(xù)的監(jiān)控與運維，改進包括規(guī)劃執(zhí)行等環(huán)節(jié)的管理體系。從建成后的應(yīng)用驗證結(jié)果，災(zāi)備系統(tǒng)實現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)四到五級的系統(tǒng)容災(zāi)能力，提高管理信息系統(tǒng)整體安全性，滿足內(nèi)控和外部監(jiān)管的需要，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)運行能力。

　　5.結(jié)束語

　　隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)的變革，信息系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)和功能、數(shù)據(jù)和配置信息處于不斷地變化中，必須建立持續(xù)的監(jiān)控、改進流程和規(guī)范的管理方法，才能保持并持續(xù)改進系統(tǒng)的高可用水平。

　　信息系統(tǒng)的容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)是一個長期、全面、持續(xù)完善的工作，企業(yè)應(yīng)結(jié)合組織的整體規(guī)劃目標，依靠可靠的技術(shù)手段和完善的管理體系。通過制定、實施和不斷改進信息系統(tǒng)高可用性建設(shè)計劃，提升信息系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量，確保業(yè)務(wù)的持續(xù)運行。