容灾系统部分简介

1、1 容灾系统1.1 容灾系统简介当计算机信息系统在遭受诸如火灾、水灾、地震、战争或人为破坏等灾难时，计算机系统的硬件、数据、系统和服务都会受到不同程度的破坏。如果灾难发生在通信、金融或军事系统，如果不能够及时应付灾难，恢复系统功能，将造成不可估计的损失。容灾（Disaster Recovery）系统，简称DR系统，也称为灾难恢复系统，就是通过特定的容灾机制，能够在各种灾难损害发生后，仍然能够最大限度地保障提供正常应用服务的计算机信息系统。容灾系统按照所保障内容分类，可以分为数据级容灾和应用级容灾系统。数据级容灾系统需要保证用户数据的完整性、可靠性和安全性，而对于提供实时服务的信息系统，用户的服

2、务请求在灾难中可能会中断。应用级容灾系统却能提供不间断的应用服务，让客户的服务请求能够透明地毫无觉察灾难发生地继续运行，保证信息系统提供的服务完整、可靠、安全。容灾系统按照容灾功能实现的距离远近，又可以分为远程容灾系统和近距容灾系统。远程应用级容灾系统，简称RALDRS，指距离较远的（至少超过100公里），能够在灾难中提供正常应用服务的计算机信息系统，不仅是数据的动态备份系统，也是应用的动态备份系统，是最能经受灾难考验和最具战略价值的容灾系统，也是实现难度和成本最大的容灾系统。1.2 容灾系统的等级 容灾是通过在异地建立和维护一个备份存储系统，利用地理上的分离来保证系统和数据对灾难性事件的抵御

3、能力。 根据容灾系统对灾难的抵抗程度，可分为数据容灾和应用容灾。数据容灾是指建立一个异地的数据系统，该系统是对本地系统关键应用数据实时复制。当出现灾难时，可由异地系统迅速接替本地系统而保证业务的连续性。应用容灾比数据容灾层次更高，即在异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的备份应用系统（可以同本地应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作）。在灾难出现后，远程应用系统迅速接管或承担本地应用系统的业务运行。设计一个容灾备份系统，需要考虑多方面的因素，如备份/恢复数据量大小、应用数据中心和备援数据中心之间的距离和数据传输方式、灾难发生时所要求的恢复速度、备援中心的管理及投入资金等。根据这些因素和

4、不同的应用场合，通常可将容灾备份分为四个等级。1.2.1 没有备援中心这一级容灾备份，实际上没有灾难恢复能力，它只在本地进行数据备份，并且被备份的数据只在本地保存，没有送往异地。1.2.2 本地磁带备份，异地保存 在本地将关键数据备份，然后送到异地保存。灾难发生后，按预定数据恢复程序恢复系统和数据。这种方案成本低、易于配置。但当数据量增大时，存在存储介质难管理的问题，并且当灾难发生时存在大量数据难以及时恢复的问题。为了解决此问题，灾难发生时，先恢复关键数据，后恢复非关键数据。1.2.3 热备份站点备份在异地建立一个热备份点，通过网络进行数据备份。也就是通过网络以同步或异步方式，把主站点的数据备

5、份到备份站点，备份站点一般只备份数据，不承担业务。当出现灾难时，备份站点接替主站点的业务，从而维护业务运行的连续性。1.2.4 活动备援中心 在相隔较远的地方分别建立两个数据中心，它们都处于工作状态，并进行相互数据备份。当某个数据中心发生灾难时，另一个数据中心接替其工作任务。这种级别的备份根据实际要求和投入资金的多少，又可分为两种：两个数据中心之间只限于关键数据的相互备份；两个数据中心之间互为镜像，即零数据丢失等。零数据丢失是目前要求最高的一种容灾备份方式，它要求不管什么灾难发生，系统都能保证数据的安全。所以，它需要配置复杂的管理软件和专用的硬件设备，需要投资相对而言是最大的，但恢复速度也是最

6、快的。1.3 容灾备份的关键技术在建立容灾备份系统时会涉及到多种技术，如：SAN或NAS技术、远程镜像技术、基于IP的SAN的互连技术、快照技术等。这里重点介绍远程镜像、快照和互连技术。1.3.1 远程镜像技术 远程镜像技术是在主数据中心和备援中心之间的数据备份时用到。镜像是在两个或多个磁盘或磁盘子系统上产生同一个数据的镜像视图的信息存储过程，一个叫主镜像系统，另一个叫从镜像系统。按主从镜像存储系统所处的位置可分为本地镜像和远程镜像。远程镜像又叫远程复制，是容灾备份的核心技术，同时也是保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。远程镜像按请求镜像的主机是否需要远程镜像站点的确认信息，又可分为同步远程

7、镜像和异步远程镜像。同步远程镜像（同步复制技术）是指通过远程镜像软件，将本地数据以完全同步的方式复制到异地，每一本地的I/O事务均需等待远程复制的完成确认信息，方予以释放。同步镜像使远程拷贝总能与本地机要求复制的内容相匹配。当主站点出现故障时，用户的应用程序切换到备份的替代站点后，被镜像的远程副本可以保证业务继续执行而没有数据的丢失。但它存在往返传播造成延时较长的缺点，只限于在相对较近的距离上应用。异步远程镜像（异步复制技术）保证在更新远程存储视图前完成向本地存储系统的基本I/O操作，而由本地存储系统提供给请求镜像主机的I/O操作完成确认信息。远程的数据复制是以后台同步的方式进行的，这使本地系

8、统性能受到的影响很小，传输距离长（可达1000公里以上），对网络带宽要求小。但是，许多远程的从属存储子系统的写没有得到确认，当某种因素造成数据传输失败，可能出现数据一致性问题。为了解决这个问题，目前大多采用延迟复制的技术（本地数据复制均在后台日志区进行），即在确保本地数据完好无损后进行远程数据更新。1.3.2 快照技术远程镜像技术往往同快照技术结合起来实现远程备份，即通过镜像把数据备份到远程存储系统中，再用快照技术把远程存储系统中的信息备份到远程的磁带库、光盘库中。快照是通过软件对要备份的磁盘子系统的数据快速扫描，建立一个要备份数据的快照逻辑单元号LUN和快照cache。在快速扫描时，把备份过

9、程中即将要修改的数据块同时快速拷贝到快照cache中。快照LUN是一组指针，它指向快照cache和磁盘子系统中不变的数据块（在备份过程中）。在正常业务进行的同时，利用快照LUN实现对原数据的一个完全的备份。它可使用户在正常业务不受影响的情况下（主要指容灾备份系统），实时提取当前在线业务数据。其“备份窗口”接近于零，可大大增加系统业务的连续性，为实现系统真正的724运转提供了保证。快照是通过内存作为缓冲区（快照cache），由快照软件提供系统磁盘存储的即时数据映像，它存在缓冲区调度的问题。 1.3.3 互连技术 早期的主数据中心和备援数据中心之间的数据备份，主要是基于SAN的远程复制（镜像），即

10、通过光纤通道FC，把两个SAN连接起来，进行远程镜像（复制）。当灾难发生时，由备援数据中心替代主数据中心保证系统工作的连续性。这种远程容灾备份方式存在一些缺陷，如：实现成本高、设备的互操作性差、跨越的地理距离短（10公里）等，这些因素阻碍了它的进一步推广和应用。 目前，出现了多种基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术。它们是利用基于IP的SAN的互连协议，将主数据中心SAN中的信息通过现有的TCP/IP网络，远程复制到备援中心SAN中。当备援中心存储的数据量过大时，可利用快照技术将其备份到磁带库或光盘库中。这种基于IP的SAN的远程容灾备份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可扩展性好，

11、具有广阔的发展前景。基于IP的互连协议包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。1.4 HP的容灾解决方案作为全球领先的网络存储产品、技术与方案供应商，HP为用户提供了三种不同的容灾解决方案。基于阵列的容灾方案XP CA，主要针对于大型数据中心，基于阵列的容灾方案EVA CA，从中端产品(EVA3000)到高端产品(EVA5000)，在一定规模上可以实现数据复制的能力；基于SAN的容灾方案CASA，主要用于异构阵列数据复制或远程数据传输；基于主机文件级的容灾方案OpenView Storage Mirroring，如果用户的成本有限，但需要把服务器中的存储数据远程传输到异地

12、做备份，就可以利用主机文件系统通过IP远程传输到异地。因此，基于不同环境、不同运用架构，HP为用户提供了不同的容灾解决方案。HP不但可以提供基于HP主机的容灾解决方案，也可以提供基于第三方的方案，而且两种方案可以相互集成使用。 随着存储技术的不断发展以及市场需求的愈加高涨，建立容灾系统的标准也发生了很大的变化。首先，新的企业容灾系统需要建立在开放系统之上，这是企业容灾系统的总体拥有成本具有高性价比的根本所在。开放系统是IT产业之大势所趋，它能提供最大化的适应性、可扩充性、兼容性以及投资保护，实现最低整体拥有成本基础上的最大化伸缩性，确保企业IT的先进性和灵活性。 目前，企业对存储的要求不断提高

13、，包括顶级性能、可扩展功能、容量利用率更高、便于进行数据管理、提供247服务、具有灾难恢复功能且不丢失数据，并能满足包括校园、大都市或大陆的地域多样化要求，以及减少计划与非计划的停机成本。传统的存储技术无法满足这些需求，从而存储虚拟化技术与方案脱颖而出。正是由于开放系统以及虚拟化技术所带来的无限利益，数据容灾系统的标准发生了本质性的变化，开放系统与存储虚拟化正在成为新的标准，为企业带来全新的数据保护利益。 同时，在强大的方案之外，HP提供了全方位的容灾解决方案实施服务，为企业实施容灾解决方案提供了坚实保障。HP通过分析、设计、实施和整合、管理和改进四个步骤来保证业务连续性。目前，国内众多的用户

14、已经全面部署了HP的容灾解决方案，从而全面保证了自己的业务连续性。1.4.1 HP StorageWorks实现容灾的三种方式关键任务系统可以根据应用种类、恢复时间、丢失数据大小、连接方式以及距离的长短来选择容灾的方式。其中，应用种类包括数据库到裸盘系统、数据库到文件系统、文件（数据、媒体等）。在此基础之上，企业可以实施容灾的层次包括主机、SAN到SAN以及磁盘阵列到磁盘阵列三种方式。为此，HP提供了OpenView存储镜像软件（主机层次容灾）、CASA（SAN层次容灾）、XP CA以及EVA CA（磁盘阵列层次容灾）等方案，来帮助用户实现三种不同的容灾方式，帮助用户远离灾难，实现业务连续性。

15、SAN层次的容灾HP CASA（Continuous Access Storage Appliance，HP连续性访问存储设备）轻松实现基于SAN层次的容灾。CASA是位于主机与存储的SAN光纤设备，是基于网络的存储虚拟化，它们可以把各厂商的硬件存储设备都虚拟成一个存储池，从而大大提高存储的利用率，简化管理。CASA可以提供本地复制、全冗余、泛中心的复制、远程数据复制、本地和远程数据复制以及多对一数据复制等各种方案，为用户异地容灾提供广泛的选择。CASA本身是一个双节点的设备，本身配置是全冗余的硬件与路径，保证没有单点故障，能够实现轻松的主机切换以及到存储的切换。CASA能够支持异构环境，包括

16、HP UX、Solaris、AIX、Windows、Linux、NetWare等多种操作系统，为远程复制容灾提供IO路径和复制路径。CASA能够通过光纤实现同步镜像容灾，以及IP同步/异步镜像容灾以及三地容灾。利用CASA，用户可以迅速地从失败中恢复，包括其他本地站点或者远程站点。2004年第一季度，CASA和交换机都加上了HP VersaStor技术，在规模和性能上实现全新突破。盘阵列层次的容灾XP CA（XP Continuous Access，XP连续访问）和EVA CA（EVA Continuous Access，EVA连续访问）是基于磁盘阵列的容灾方式。其中，XP CA能够实现同步/

17、异步、同城集群/洲际集群，以及Solaris、AIX、Windows各种OS集群扩展，还可以实现新XP到新XP、老XP到新XP以及多中心容灾等功能，全面实现了可用性与可扩展性的结合。XP CA同步加上XP CA异步，在本地和远程XP磁盘阵列之间实现高性能实时远程数据镜像，以及快速切换及回切，使用户能轻松管理，并实现高可用性。XP CA同步方式的距离可以达到100公里，可以建设同城容灾集群，消除计划宕机时间，降低非计划的宕机时间；异步方式的距离可以达到数千公里，可以集成远程数据镜像和异构服务器的集群，增强总体方式的可用性，在同城灾难发生的时候，保证连续运作。其中，洲际集群没有距离的限制，对应用和

18、数据完全透明，可实现全球范围的容灾方案。同时，针对关键用户的特殊需求，HP可以提供多中心容灾解决方案，其中，三个中心的同步距离可以达到100公里，异步中心可以在全球的任何一个地方，至少有三个中心有镜像的数据，而且三个中心之间可以实现远程容灾。EVA CA可以提供同步/异步，EVA5000到EVA5000、EVA3000到EVA3000、EVA5000到EVA3000的数据复制，EVA CA容灾可以实现生产站点与备份站点之间的数据复制，轻松切换。2004年，EVA CA将提供同城集群、洲际集群，以及Solaris、AIX、Windows各种OS集群扩展等功能。EVA CA支持多种主流操作系统。HP StorageWorks EVA企业虚拟阵列是下一代存储系统，可为用户带来巨大的利益。除了满足高可用性、数据保护和容错等标准要求，企业虚拟阵列还提供很多增值特性，以帮助企业实现存储环境的最大化。基于主机文件级的容灾方案OpenView存储镜像（Storage Mirroring，SM）是基于主机的软件，通过局域网和广域网进行远程数据复制。SM软件的运行环境是Windows 2000/NT操作系统。利用SM，远程办事处可以复制到中央存储中心，或异步IP网络复制，以