第3章容灾与数据备份

第3章容灾与数据备份3.1容灾3.2数据备份3.1容灾3.1.1容灾概述3.1.2容灾等级3.1.3容灾技术

3.1.1容灾概述企业为可能的灾难制订计划、实施措施，避免可以预见的灾难事件，当灾难事件不可避免时，实施恢复关键业务流程的策略，通常就可以从灾难中幸存下来。

1.容灾的目的容灾，顾名思义，是指对灾难的容忍，在灾难发生后能恢复灾难前的业务。在《灾难恢复规划》一书中，对于信息系统的灾难是这样定义的：由于IT基础设施的中断所导致的公司业务流程的非计划性中断。

根据IDC的统计数字，美国在1990年到2000年的十年中，发生过灾难的公司有55％在短期内就倒闭了。由于数据丢失，剩下的45％中也有29％在一到两年内倒闭，最后生存下来的公司不到16％。Gartner的统计数据也有类似的结论，在经历过大型灾难导致系统停运的公司中，大概有2/5的公司最终没能恢复运营，而剩下的3/5的公司中也有约1/3在两年内破产。

2.容灾的含义容灾，就是减少灾难事件发生的可能性以及限制灾难对关键业务流程所造成的影响的一整套行为。当企业的核心计算机系统遭受如火灾、洪涝、地震、战争、人为破坏等不可抗拒的灾难和意外时，能够及时恢复系统的正常运行。因此，容灾的目的和实质就是保持信息系统的业务持续性。

信息系统的容灾方案，应考虑：(1)灾难的类型，会有哪些灾难以及会对系统带来多大损失；(2)恢复时间，灾难发生以后需要多长的时间来恢复；(3)恢复程度，是系统恢复还是数据恢复，是恢复上一周情况还是上一年的情况；(4)实用技术，根据目前的技术发展水平，被证明是可靠的技术；(5)成本，实施这个容灾方案要花多少钱。

衡量容灾系统有几个主要目标：(1)恢复点目标(RPO);(2)恢复时间目标(RTO);(3)网络恢复目标(NRO);(4)服务降级目标(SDO)。

容灾是一项工程，它涉及到管理、流程、规范等方方面面，而不仅仅是技术。虽然容灾是建立在技术的基础之上的，技术是容灾方案实现的一个保障，但是仅仅依靠技术是不够的。一个容灾项目往往是一个周而复始的过程，具体的内容会随着企业所面临的内外部环境的变化而发生灵活的变化。

容灾过程如下图所示：

3.容灾与灾难恢复、数据容灾等的关系灾难恢复和容灾都是指在灾难发生时保持系统的业务持续性。而数据容灾的侧重点在于数据，因为容灾不光指简单的数据备份和恢复，还包括系统的或者业务应用上的恢复，而数据容灾仅仅是其中一个重要的组成部分。

4.容灾与数据备份的关系(1)数据备份是容灾的基础数据备份，是指将数据保存下来，目的是为了系统数据在崩溃时能够快速地恢复。(2)容灾是一个系统工程一个完整的容灾系统包括容灾规划机构的设立、容灾需求分析、容灾策略制定、容灾系统实施、容灾系统维护等多个阶段。3.1.2容灾等级

容灾等级与数据重要性关系

SHARE78将容灾系统定义成七个层次：(1)第0级—本地冗余备份。第0级容灾方案也叫无异地备份数据；(2)第l级—数据介质转移。第l级容灾方案的关键是有数据备份，但无备用系统；(3)第2级—应用系统冷备。第2级容灾方案的实质是有数据备份、有备用系统，其特点是异地介质存放、系统硬件冷备份。

(4)第3级—数据电子传送。第3级容灾方案是电子链接，其特点是网络传送、自动备份、磁盘镜像复制；(5)第4级—应用系统温备。第4级容灾方案是让备份中心处于活动状态，其特点是网络传送、流水日志、系统准工作状态。

(6)第5级—应用系统热备。第5级容灾方案的关键在于交易的完整性，其特点是在线实时传送、系统镜像状态、人机切换。(7)第6级—数据零丢失。第6级容灾方案的目标是达到数据零丢失和自动系统故障切换，其特点是在线实时镜像、作业动态分配、自动切换。

七个层次的恢复时间和投资之间的曲线关系：

我国于2005年4月制定了《重要信息系统灾难恢复指南》参考SHARE78，做出了我国对灾难恢复的等级划分。(1)第l级—基础支持。完全数据备份至少每周一次；(2)第2级—备用场地支持；(3)第3级—电子传输和部分设备支持；

(4)第4级—电子传输和完整设备支持；(5)第5级—实时数据传输和完整设备支持；(6)第6级—数据零丢失和远程集群支持。3.1.3容灾技术

（1）应用恢复技术，在应用的恢复上可以通过负载均衡提供永不停顿的系统运行能力，给用户提供一个无中断的操作环境来运行那些关键业务的应用程序；

（2）网络恢复技术，如动态网络路由，保证了应用能够在不中断为最终用户服务的情况下转入备用数据中心；还有通过标准的基于路由器的技术，如在IP层进行动态转换的一些协议。（3）数据恢复技术，对于数据的恢复可以采用不同的技术。一种是采用硬件进行远程数据复制，称为硬件复制技术。3.2数据备份3.2.1数据备份的概念3.2.2数据备份类型3.2.3数据备份存储介质3.2.4数据备份策略3.2.5数据备份技术习题3.2.1数据备份的概念数据备份，是指为了防止出现因自然灾害、硬件故障、软件错误、人为误操作等造成的数据丢失，而将全部或部分原数据集合复制到其他的存储介质中的过程。当数据丢失或被破坏时，结合其他恢复工具，原数据可以从备份数据中恢复出来。3.2.2数据备份类型

1.按数据类型划分待备份的数据可以分成两类：（1）系统数据备份；（2）用户数据备份。

2.按数据备份系统结构划分(1)基于主机备份；(2)基于局域网备份；(3)基于存储局域网备份；(4)无服务器备份；(5)零影响备份；(6)基于广域网备份；(7)SAN和NAS结合备份。3.2.3数据备份存储介质

1.软磁盘2.磁带常见的磁带有以下几种：(1)1/4英寸磁带(QuarterInchCartridge，简称QIC)磁带宽度为6mm(0.25英寸)，有带盒(2)数码音频磁带(DigitalAudioTape，简称DAT)磁带宽度为4mm(0.15英寸)

(3)8mm磁带一盒8mm磁带容量可达14GB(Exabyte820)(4)半英寸磁带结构复杂、价格高、仅用于大型机或巨型机。

3.磁盘由于现在磁盘的大量使用，磁盘的价格已经下降很多，也被越来越多地用于数据备份。磁盘阵列又叫廉价磁盘冗余阵列(RedundantArray0fInexpensiveDisks，简称RAID)，其基本思想就是将多只容量较小、相对廉价的硬盘进行有机组合，使其性能超过一只昂贵的大硬盘。

4.光盘光盘由于存储容量巨大、成本低、制作简单、体积小、重量轻、信息永久存储等特性，被大量使用，普遍用于重要文献资料、视听材料、教育软件、影视节目和游戏动画等媒体信息存储，使之供广大用户重复只读。

光盘塔(CD-ROMTower)是由几台或十几台光盘驱动器并联构成，光盘预先放置在光盘驱动器中，可根据总线ID号通过软件来控制某台光盘驱动器的读写操作，使之按照人们的要求来自动读取信息的光盘柜装置。

光盘库(CD-ROMJukebox)实际上是一种可存放几十张或几百张光盘并带有机械臂和若干光盘驱动器的光盘柜。一般配置有1～6台光盘驱动器，可容纳100～600片光盘。它和光盘塔最大的区别在于它们光盘驱动器的数量不同。3.2.4数据备份策略

1.完全备份(FullBackup)每隔一段时间对系统进行一次全面备份，这样在备份间隔期间出现数据丢失等问题，就可以使用上一次的备份数据恢复到前次备份时的情况。

2.增量备份(IncrementalBackup)事先对系统进行一次完全备份，然后每隔一段较短时间就进行一次备份，仅仅备份在这个期间更改的内容。当经过一个较长的时间后再重新进行一次完全备份，开始前面的循环过程。

3.累计备份(CumulativeBackup)累计备份，是指备份从上次进行完全备份后更改的全部数据文件。比如，每个星期进行一次完全备份，然后每天进行一次更新数据的备份。与增量备份不同之处在于增量备份是备份该天更改的数据，而累计备份是从上次进行完全备份后更改的全部数据文件。

4.混合应用无论哪种备份策略，在一个备份周期内都首先要进行一次完全备份，然后再选择增量备份和累计备份。可以根据实际系统的需要，结合完全备份、增量备份和累计备份的特点，来制定合适的备份策略。在实际应用中，通常结合使用以上三种策略。3.2.5数据备份技术

(1)NAS和SANNAS的典型组成是使用TCP/IP协议的以太网文件服务器，数据处理是“文件级”。通常配置作为文件服务的设备，由工作站或服务器通过网络协议(如TCP/IP)和应用程序(如网络文件系统NFS或者通用互联网文件系统CIFS)来进行文件访问。

NAS的基本结构如下图所示：

SAN是一个高速的子网，是为提供高性能和高扩展性的存储环境而设计的网络基础设施，通过在服务器和存储设备之间实现连接来达到这一目的。SAN的最大优点是极大地提高了数据备份和恢复操作的可靠性和可扩展性。由于存储设备都通过光纤连接到系统上，所以操作能显著减少备份和恢复的时间。

SAN的基本结构如下图所示：

2.远程镜像技术远程镜像技术是在业务中心和备份中心之间的数据备份时用到的一种技术。远程镜像又可分为同步远程镜像和异步远程镜像。（1）同步远程镜像技术，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，才算结束。

（2）异步远程镜像技术是指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镜像主机I/O操作完成的确认信息。

3.快照技术快照技术分为两类：一类是针型，是通过软件对待备份的磁盘子系统的数据快速扫描，建立一个待备份数据的快照逻辑单元号和快照缓存；另一类是空间型，驻留在磁盘阵列系统中。它使主机系统和磁盘阵列设备管理者能够在后台状态下，为主机处理的数据在磁盘阵列内部实时创建可独立寻址多拷贝卷。

4.基于IP的互连协议基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术，是利用基于IP的SAN的互连协议，将业务中心SAN中的信息通过现有的TCP/IP网络，远程复制到备份中心SAN中。

5.虚拟存储虚拟存储技术将几个IDE或SCSI驱动器等不同的存储设备串联为一个存储池存储虚拟化的一个关键优势是它允许异质系统和应用程序共享存储设备，而不管它们位于何处，将不再需要在每个分部的服务器上都连接一台磁带设备。

6.保持数据一致性在数据备份的应用中，能否保持数据的一致性是决定容灾效果的关键。但是，最能保持一致性的同步技术会延长应用业务的响应时间，这样是以牺牲应用资源为代价的。所以，绝大多数用户都会选择采用异步方式来进行应用。习题1．填空题（1）

是指在发生灾难性事故时，能够利用已备份的数据或其他手段，及时对原系统进行恢复，以保证数据的安全性以及业务的连续性。（2）威胁数据的安全，造成系统失效的主要原因有

、

和

等。（3）容灾可以分为3个级别：

、

和

。（4）一个完整的容灾系统应该包含3个部分：

、

和

。（5）对于容灾系统来说，所包含的关键技术有

、

、灾难检测、系统迁移和灾难恢复5个方面。（6）建立容灾备份系统时会涉及多种技术，如

、

和

等。（7）目前R