文/梁藝軍

中國人民大學(xué)：異地容災(zāi)保護99%的校園資源

文/梁藝軍

數(shù)據(jù)一直是學(xué)校信息化建設(shè)的核心資源，但是經(jīng)常受到各種因素的影響：從最初的計算機病毒到網(wǎng)絡(luò)病毒，從人為的操作錯誤到系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件的缺陷、硬件的損毀，任何一種意外都有可能造成數(shù)據(jù)的丟失。一旦發(fā)生數(shù)字丟失的故障，尤其是作為數(shù)字校園基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)丟失，將產(chǎn)生災(zāi)難性后果。因此，信息化越深入，如何保證在災(zāi)難發(fā)生后學(xué)校的數(shù)據(jù)信息仍然能夠得以保全、業(yè)務(wù)得以繼續(xù)的問題，就越應(yīng)該得到重視和加強。而中國人民大學(xué)建立的校園異地容災(zāi)系統(tǒng)則為數(shù)據(jù)提供了重要的保護手段。

容災(zāi)數(shù)據(jù)來源

校園異地容災(zāi)系統(tǒng)，是指為了保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)和應(yīng)用，在出現(xiàn)災(zāi)難情況時，能夠?qū)ο到y(tǒng)和應(yīng)用進行有效恢復(fù)，以降低風(fēng)險和損失而建立的系統(tǒng)。

學(xué)校異地容災(zāi)系統(tǒng)建立在數(shù)據(jù)中心機房以外的場所，并且完成針對多點（校內(nèi)有多個數(shù)據(jù)產(chǎn)生點）數(shù)據(jù)的復(fù)制，從而有效避免人為因素、自然災(zāi)害、供電問題、病毒等各方面的破壞，確保信息資源的安全。

我們一般對以下幾種數(shù)據(jù)進行復(fù)制。

核心應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

校園電子校務(wù)和校園卡等核心應(yīng)用系統(tǒng)日益成為學(xué)校日常工作的基礎(chǔ)，針對它們的容災(zāi)手段一般是采用數(shù)據(jù)不間斷復(fù)制技術(shù)（CDP，Continuous Data Protection）來完成實時的異地鏡像，同時在容災(zāi)中心完成小環(huán)境的搭建，在原系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障時可平滑過渡到容災(zāi)中心運行。

教學(xué)科研環(huán)境的數(shù)據(jù)

對于教學(xué)輔助系統(tǒng)（比如很多學(xué)校使用的BlackBoard教學(xué)平臺）、學(xué)校主頁等重要的數(shù)據(jù)可按策略完成數(shù)據(jù)級容災(zāi)（也可成為異地災(zāi)備系統(tǒng)），以保障數(shù)據(jù)的整體安全。

第三方系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

第三方系統(tǒng)指的是種類繁多的各院系具體應(yīng)用系統(tǒng)，對其可進行數(shù)據(jù)容災(zāi)（災(zāi)備）保護。

桌面系統(tǒng)包括：1.校領(lǐng)導(dǎo)、部處院領(lǐng)導(dǎo)等各級管理者的行政辦公計算機；2.專家、教授、講師在教學(xué)和科研中所使用的計算機；3.重要課題組的計算機；4.普通辦公計算機。這些終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)每天都會更改，有些數(shù)據(jù)非常重要，需要及時方便地備份。

多種技術(shù)取長補短支撐系統(tǒng)

校園異地容災(zāi)備份系統(tǒng)用到了多種技術(shù)，如SAN或NAS技術(shù)、遠程鏡像技術(shù)、虛擬存儲、基于IP的SAN的互連技術(shù)、快照技術(shù)、CDP技術(shù)等。

遠程鏡像技術(shù)遠程鏡像技術(shù)是在主數(shù)據(jù)中心和備援中心之間的數(shù)據(jù)備份時使用。鏡像是在兩個或多個磁盤或磁盤子系統(tǒng)上產(chǎn)生同一個數(shù)據(jù)鏡像視圖的信息存儲過程，一個叫主鏡像系統(tǒng)，另一個叫從鏡像系統(tǒng)。按主從鏡像存儲系統(tǒng)所處的位置可分為本地鏡像和遠程鏡像（本文主要介紹遠程鏡像）。遠程鏡像又叫遠程復(fù)制，是容災(zāi)備份的核心技術(shù)，同時也是保持遠程數(shù)據(jù)同步和實現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。遠程鏡像按請求鏡像的主機是否需要遠程鏡像站點的確認信息，

又可分為同步遠程鏡像和異步遠程鏡像。

同步遠程鏡像（同步復(fù)制技術(shù)）是指通過遠程鏡像軟件，將本地數(shù)據(jù)以完全同步的方式復(fù)制到異地，每一個本地的I/O事務(wù)均需等待遠程復(fù)制的完成確認的信息，方予以釋放。同步鏡像使遠程拷貝總能與本地機要求復(fù)制的內(nèi)容相匹配。當主站點出現(xiàn)故障時，用戶的應(yīng)用程序切換到備份的替代站點后，被鏡像的遠程副本可以保證業(yè)務(wù)繼續(xù)執(zhí)行而沒有丟失數(shù)據(jù)。但它存在往返傳播延時較長的缺點，所以，只限于在相對較近的距離上應(yīng)用。

異步遠程鏡像（異步復(fù)制技術(shù)）保證在更新遠程存儲視圖前完成向本地存儲系統(tǒng)的基本I/O操作，而由本地存儲系統(tǒng)提供給請求鏡像主機I/O操作完成的確認信息。遠程的數(shù)據(jù)復(fù)制是以后臺同步的方式進行的，這使本地系統(tǒng)性能受到的影響很小，傳輸距離長（可達1000公里以上），對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求小。但是，許多遠程的從屬存儲子系統(tǒng)的“寫”沒有得到確認，所以，當某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗時，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問題。為了解決這個問題，目前大多采用延遲復(fù)制的技術(shù)，即在確保本地數(shù)據(jù)完好無損后進行遠程數(shù)據(jù)更新。

快照技術(shù)

遠程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)遠程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠程存儲系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠程存儲系統(tǒng)中的信息備份到遠程。

對人為或者無法抗拒的災(zāi)難，提供恢復(fù)機制，將引發(fā)的損失降低到可接受的程度

快照技術(shù)是通過軟件對需要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，為備份數(shù)據(jù)建立快照邏輯單元號和快照。在快速掃描時，把備份過程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時快速拷貝到快照中?？煺者壿媶卧柺且唤M指針，它指向快照和磁盤子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊（在備份過程中）。在正常業(yè)務(wù)進行的同時，用邏輯單元號對原數(shù)據(jù)實現(xiàn)完全備份。它可使用戶在正常業(yè)務(wù)不受影響的情況下，實時提取當前在線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，為實現(xiàn)系統(tǒng)真正的7×24運轉(zhuǎn)提供了保證。

互連技術(shù)

早期的主數(shù)據(jù)中心和備援數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠程復(fù)制，即通過光纖通道，把兩個SAN連接起來，進行遠程鏡像（復(fù)制）。當災(zāi)難發(fā)生時，由備援數(shù)據(jù)中心替代主數(shù)據(jù)中心來保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。這種遠程容災(zāi)備份方式存在一些缺陷，如：實現(xiàn)成本高、設(shè)備的互操作性差、跨越的地理距離短（10公里）等，這些因素阻礙了它的進一步推廣和應(yīng)用。

目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。它們利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將主數(shù)據(jù)中心SAN中的信息通過現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠程復(fù)制到備援中心SAN中。當備援中心存儲的數(shù)據(jù)量過大時，可利用快照技術(shù)將其備份到磁帶庫或光盤庫中。這種基于IP的SAN的遠程容災(zāi)備份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可擴展性好，具有廣闊的發(fā)展前景。基于IP的互連協(xié)議包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。

虛擬存儲

異地容災(zāi)系統(tǒng)還采取了虛擬存儲技術(shù)，虛擬化存儲技術(shù)在系統(tǒng)彈性和可擴展性上開創(chuàng)了新的局面。它將幾個IDE或SCSI驅(qū)動器等不同的存儲設(shè)備串聯(lián)為一個存儲池。存儲集群的整個存儲容量可以分為多個邏輯卷，并作為虛擬分區(qū)進行管理。

虛擬存儲系統(tǒng)還提供了動態(tài)改變邏輯卷大小的功能。事實上，存儲卷的容量可以在線隨意增加或減少，可以通過在系統(tǒng)中增加或減少物理磁盤的數(shù)量來改變集群中邏輯卷的大小。這一功能允許卷的容量隨用戶的即時要求動態(tài)改變。另外，存儲卷能夠很容易地改變?nèi)萘?、移動和替換。安裝系統(tǒng)時，我們只需根據(jù)業(yè)務(wù)初始需要，為每個邏輯卷分配最小的空間。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，我們可以用剩余空間根據(jù)需要擴展邏輯卷，也可以將數(shù)據(jù)在線從舊驅(qū)動器轉(zhuǎn)移到新的驅(qū)動器上，而不中斷服務(wù)的運行。

存儲虛擬化的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是它允許異構(gòu)系統(tǒng)和應(yīng)用程序共享存儲設(shè)備，而不管它們位于何處。

CDP技術(shù)

CDP稱作連續(xù)數(shù)據(jù)保護。不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護解決方案的關(guān)注點是定期的數(shù)據(jù)備份，CDP將注意力從備份轉(zhuǎn)向了恢復(fù)。

連續(xù)數(shù)據(jù)保護是數(shù)據(jù)保護領(lǐng)域的一項重大突破。在過去，各種數(shù)據(jù)保護解決方案都將主要精力放在定期的數(shù)據(jù)備份上。但是，在定期備份狀態(tài)下卻又會產(chǎn)生如備份時間窗口、打開的文件及數(shù)據(jù)庫的保護以及備份操作過程對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響等問題。今天，CDP已經(jīng)使數(shù)據(jù)保護全面改觀，并且將注意力的焦點從備份轉(zhuǎn)向了恢復(fù)。 CDP可以為重要數(shù)據(jù)中的變化提供連續(xù)的保護，IT管理員根本不需要考慮備份的問題。當災(zāi)難發(fā)生時，基于CDP的解決方案可以迅速恢復(fù)到任何一個需要的還原點，從而為用戶提供更大的靈活性和更高的性能。

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護解決方案相比，CDP可以提供更靈活的目標恢復(fù)點（Recovery Point Objectives ， RPO）和更快的目標恢復(fù)時間（Recovery Time Objectives ， RTO），而傳統(tǒng)的方式只能創(chuàng)建、管理和恢復(fù)單個時間點的數(shù)據(jù)備份。相比之下，CDP可以捕獲和保護數(shù)據(jù)中所有的變化，而不僅僅是某個預(yù)先選定的時間點。這樣就可以隨時訪問數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)損失并消除代價高昂的停機損失。數(shù)據(jù)的檢索也變得非?？煽俊⒖焖俸途?。

CDP技術(shù)能減少從災(zāi)難發(fā)生到數(shù)據(jù)恢復(fù)所需要的時間，滿足系統(tǒng)可靠性需達到99.999%的要求。

我們在選擇和組合以上技術(shù)方案時主要依據(jù)以下幾個因素：1.業(yè)務(wù)對RPO和RTO的要求；

2.對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、程序代碼、桌面文件的容災(zāi)要求；

3.存儲的異構(gòu)性；

4.傳輸距離和可用帶寬；

5.服務(wù)器防護和系統(tǒng)資源的獨占性。

校園異地容災(zāi)系統(tǒng)根據(jù)情況，綜合應(yīng)用上述技術(shù)，完成備份系統(tǒng)所不能完成的功能，在存儲故障、邏輯錯誤、人為錯誤、惡意刪除、災(zāi)難發(fā)生后對系統(tǒng)進行恢復(fù)，保證學(xué)校關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全，為學(xué)校數(shù)據(jù)資源的再加工分析和決策提供支持，同時，為全校提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護，避免了各自為政分別建立容災(zāi)系統(tǒng)的情況，使學(xué)校的人力和資金的投入至少降至1/5。

（作者單位為中國人民大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心）