張鎖 董玉芹 郭名芳 王陽(yáng)陽(yáng)

摘 要：信息系統(tǒng)搭載計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速發(fā)展，在生產(chǎn)中的作用也越來(lái)越明顯。短時(shí)間的信息系統(tǒng)突發(fā)性故障會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，數(shù)據(jù)的容災(zāi)備份系統(tǒng)也顯得尤為重要，其全面覆蓋任意災(zāi)難系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本地/異地災(zāi)備。本文建立強(qiáng)大的異地循環(huán)接管和災(zāi)備系統(tǒng)，在常規(guī)容災(zāi)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，在異地局域網(wǎng)內(nèi)引入循環(huán)接管模式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在發(fā)生災(zāi)難時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)對(duì)外正常提供服務(wù)。

關(guān)鍵詞：異地局域網(wǎng)；災(zāi)備系統(tǒng)；循環(huán)接管

中圖分類號(hào)：TP309.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）16-0014-04

Research and Design of Disaster Preparedness System in Local Area Network

ZHANG Suo1 DONG Yuqin2 GUO Mingfang1 WANG Yangyang1

（1.Henan Institute of Metrology，Zhengzhou Henan 450008；2.Henan Institute of Product Quality Supervision and Inspection，Zhengzhou Henan 450047）

Abstract： Information system carrying computer technology has developed rapidly， and its role in production has become more and more obvious. The sudden failure of the information system for a short time will cause serious economic losses. Therefore， the disaster-tolerant backup system of data is also particularly important. It comprehensively covers any disaster system and realizes local/off-site disaster preparedness. In this paper， a powerful off-site circular takeover and disaster preparedness system was established. On the basis of the implementation of conventional disaster tolerance technology， a circular takeover mode was introduced in a local area network to achieve a normal service in the event of a disaster.

Keywords：local area network；disaster preparedness system；cyclic takeover

本文旨在闡述建立統(tǒng)一災(zāi)備運(yùn)維監(jiān)控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)三地?cái)?shù)據(jù)中心災(zāi)備狀態(tài)的統(tǒng)一管理、監(jiān)控及調(diào)度。通過(guò)容災(zāi)循環(huán)接管方案規(guī)劃，整合數(shù)據(jù)備份、快照、系統(tǒng)恢復(fù)、災(zāi)難恢復(fù)、異地災(zāi)備和循環(huán)接管等多項(xiàng)功能[1]。利用現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)創(chuàng)性地對(duì)災(zāi)備系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行剖析，以最經(jīng)濟(jì)的投入擁有高效、穩(wěn)定、完備的應(yīng)用即時(shí)保護(hù)。

1 容災(zāi)循環(huán)接管方案規(guī)劃

容災(zāi)設(shè)備分別部署在第一和第二分部中心，制定優(yōu)先級(jí)策略，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層、處理層及存儲(chǔ)層融合，具有良好的兼容性及擴(kuò)展性。提供業(yè)務(wù)支撐能力，使相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)也能迅速通過(guò)災(zāi)備系統(tǒng)快速啟動(dòng)，配合統(tǒng)一災(zāi)備運(yùn)維監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速接管。

容災(zāi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

在三地分別配置三個(gè)節(jié)點(diǎn)，在本部生產(chǎn)中心（以下簡(jiǎn)稱“本部中心”）、第一災(zāi)備分部中心（以下簡(jiǎn)稱“第一分部中心”）和第二災(zāi)備分部中心（以下簡(jiǎn)稱“第二分部中心”）三地分別部署，做到三地互備，滿足三地應(yīng)用級(jí)容災(zāi)，實(shí)現(xiàn)三地的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步。任一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，其余兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以按照優(yōu)先級(jí)即時(shí)接管業(yè)務(wù)，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。具體循環(huán)接管形式如下。

①當(dāng)本部中心、第一分部中心、第二分部中心及各鏈路均正常時(shí)，本部中心正常提供業(yè)務(wù)服務(wù)，并向第一分部中心和第二分部中心實(shí)時(shí)傳輸增量數(shù)據(jù)。

②當(dāng)本部中心正常，第一分部中心、第二分部中心有一方或兩方同時(shí)異常時(shí)，主要面臨著系統(tǒng)宕機(jī)和斷電的狀況，仍由本部中心提供業(yè)務(wù)服務(wù)，待第一分部和第二分部恢復(fù)正常后，由本部中心延續(xù)宕機(jī)、斷電前的斷點(diǎn)進(jìn)行增量續(xù)傳。

③當(dāng)本部中心、第一分部中心、第二分部中心各區(qū)域正常，但連接本部中心與第一分部中心或本部中心與第二分部中心的鏈路異常時(shí)，第一分部中心或第二分部中心將無(wú)法連接至本部中心進(jìn)行辦公。該種情況下，仍由本部中心提供業(yè)務(wù)服務(wù)，待鏈路恢復(fù)后，由本部中心延續(xù)斷網(wǎng)前的斷點(diǎn)對(duì)第一分部或第二分部中心進(jìn)行增量續(xù)傳；如果是本部中心與兩個(gè)分部中心的鏈路異常，通過(guò)災(zāi)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本部中心生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端的自宕機(jī)程序?qū)ψ约哼M(jìn)行保護(hù)性宕機(jī)（如停止數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)和EXE文件等）。第一分部中心作為第一優(yōu)先級(jí)執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)接管，待鏈路恢復(fù)后，由第一分部中心延續(xù)斷網(wǎng)前的斷點(diǎn)對(duì)本部中心進(jìn)行增量續(xù)傳，配置相關(guān)的回切策略進(jìn)行計(jì)劃內(nèi)回切。

④當(dāng)本部中心異常，第一分部中心、第二分部中心正常。本部中心采用雙機(jī)雙柜方式進(jìn)行服務(wù)，任一服務(wù)器或存儲(chǔ)宕機(jī)情況下，均不影響正常業(yè)務(wù)。若本部中心雙機(jī)雙柜方式不能提供服務(wù)，該種情況下第一分部中心作為第一優(yōu)先級(jí)執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)接管，確保生產(chǎn)端和災(zāi)備端的數(shù)據(jù)一致性。通過(guò)災(zāi)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本部中心生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端的自宕機(jī)程序?qū)ψ约哼M(jìn)行保護(hù)性宕機(jī)（如停止數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)和EXE文件等），待本部中心異常解除后，本部中心自動(dòng)成為災(zāi)備中心，由第一分部中心延續(xù)斷網(wǎng)前的斷點(diǎn)對(duì)本部中心進(jìn)行增量續(xù)傳，需配置相關(guān)的回切策略對(duì)本部中心進(jìn)行計(jì)劃內(nèi)回切。

⑤當(dāng)本部中心異常，第一分部中心接管后，也出現(xiàn)異常的情況。該種情況下，第二災(zāi)備中心執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)接管。通過(guò)災(zāi)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第一分部中心生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端的自宕機(jī)程序?qū)ψ约哼M(jìn)行保護(hù)性宕機(jī)（如停止數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)和EXE文件等），待異常解除后，第一分部中心自動(dòng)成為災(zāi)備中心。由第二分部中心延續(xù)斷網(wǎng)前的斷點(diǎn)對(duì)本部中心、第一分部中心進(jìn)行增量續(xù)傳，同時(shí)故障災(zāi)備端應(yīng)對(duì)故障前的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)的完好可用，完全保障備份數(shù)據(jù)的完整可用。完成切換后本部和第一分部客戶端統(tǒng)一連接至第二分部中心辦理業(yè)務(wù)。在本部恢復(fù)后可以配置相關(guān)的回切策略進(jìn)行計(jì)劃內(nèi)回切。

2 技術(shù)指標(biāo)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

按照容災(zāi)循環(huán)接管方案規(guī)劃的基本需求，對(duì)容災(zāi)系統(tǒng)研制和實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，需要從以下幾方面進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)施。

2.1 異常預(yù)警

在數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)或文件數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)備份過(guò)程中若出現(xiàn)異常情況，均要能及時(shí)進(jìn)行短信和郵件預(yù)警。短信預(yù)警，需提供相應(yīng)的短信發(fā)送設(shè)備，并提供預(yù)警短信。

2.2 業(yè)務(wù)接管

在災(zāi)備中心接管業(yè)務(wù)后，在保證災(zāi)備中心業(yè)務(wù)不中斷的情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。對(duì)于接管后的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，可以采用增量回傳的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)；對(duì)于接管后的文件/文件夾數(shù)據(jù)，在災(zāi)備中心接管后，記錄變化文件/文件夾的改動(dòng)記錄，并采用增量回傳的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)?？蛇\(yùn)用循環(huán)業(yè)務(wù)切換功能，實(shí)現(xiàn)A/B/C三地主從順序切換并互為災(zāi)備的功能要求。在本部中心出現(xiàn)故障后，第一分部中心或第二分部中心接管業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)接管時(shí)間不大于15min。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)IP地址變更的情況下，各個(gè)客戶端電腦訪問(wèn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無(wú)感知。

2.3 數(shù)據(jù)恢復(fù)

災(zāi)備中心接管業(yè)務(wù)后，在保證災(zāi)備中心業(yè)務(wù)不中斷的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。對(duì)于接管后的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，可以采用增量回傳的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)；對(duì)于接管后的文件/文件夾數(shù)據(jù)，在災(zāi)備中心接管后，記錄變化文件/文件夾的改動(dòng)記錄，并采用增量回傳的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的恢復(fù)。在回切業(yè)務(wù)至生產(chǎn)中心時(shí)，要保證異地災(zāi)備中心接管的業(yè)務(wù)不停機(jī)，且數(shù)據(jù)以增量數(shù)據(jù)的形式從接管業(yè)務(wù)的異地災(zāi)備中心實(shí)時(shí)傳輸至生產(chǎn)中心。

2.4 斷點(diǎn)續(xù)傳

在主機(jī)寫入數(shù)據(jù)的過(guò)程中斷電，備份機(jī)應(yīng)該具有和主機(jī)斷電前一樣的數(shù)據(jù)。當(dāng)供電恢復(fù)后，自動(dòng)校驗(yàn)存儲(chǔ)和備份服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性，應(yīng)具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能。

2.5 數(shù)據(jù)庫(kù)同步

在不停止數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，將生產(chǎn)中心數(shù)據(jù)庫(kù)的所有變化實(shí)時(shí)同步到異地災(zāi)備中心。以增量數(shù)據(jù)捕獲的方式，可以將生產(chǎn)中心服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)的任何變化不受距離限制，以增量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?shí)時(shí)同步到災(zāi)備中心，嚴(yán)格保證生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)同步，嚴(yán)格確保容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性、穩(wěn)定性、一致性；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言（DML）復(fù)制，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)上對(duì)記錄進(jìn)行增、刪、改操作可自動(dòng)、實(shí)時(shí)復(fù)制到容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)定義語(yǔ)言（DDL）復(fù)制，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行各類數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的操作能自動(dòng)復(fù)制到容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，如建表、修改字段和建索引等操作。當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，容災(zāi)系統(tǒng)能夠快速接管業(yè)務(wù)，從而保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性[2]。當(dāng)生產(chǎn)端故障修復(fù)時(shí)，支持將數(shù)據(jù)回切到生產(chǎn)端。

實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看容災(zāi)端數(shù)據(jù)庫(kù)與生產(chǎn)端數(shù)據(jù)庫(kù)是否一致并且可用。當(dāng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障時(shí)，容災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)可接替生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)投入運(yùn)行。系統(tǒng)能對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步。

2.6 文件及文件夾同步

以增量數(shù)據(jù)捕捉方式，可以將生產(chǎn)中心服務(wù)器上的文件或文件夾的任何變化不受距離限制，以增量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?shí)時(shí)同步到災(zāi)備中心。同時(shí)，備份的文件和文件夾必須支持任意時(shí)間點(diǎn)的還原功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

在容災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，會(huì)遇到主備端數(shù)據(jù)不一致、同步存在時(shí)差等問(wèn)題，需要對(duì)照容災(zāi)系統(tǒng)規(guī)劃之初的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，展開(kāi)科技攻關(guān)，從而使局域網(wǎng)內(nèi)異地容災(zāi)循環(huán)接管技術(shù)取得突破性進(jìn)展。

3.1 容災(zāi)備份過(guò)程中數(shù)據(jù)保護(hù)存儲(chǔ)池的配置管理

將已安裝好的近線存儲(chǔ)設(shè)備與應(yīng)用主機(jī)接入到同一LAN中，設(shè)備管理的近線存儲(chǔ)可以為每臺(tái)需要保護(hù)的應(yīng)用主機(jī)供給存儲(chǔ)容量，使每臺(tái)應(yīng)用主機(jī)都可以訪問(wèn)分配給自己的容量。這些容量被設(shè)備存儲(chǔ)管理器集中管理，附加了設(shè)備提供的高級(jí)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的近線保護(hù)。

3.2 本異地容災(zāi)備份集中存儲(chǔ)池的數(shù)據(jù)版本管理

在近線存儲(chǔ)設(shè)備上已被附加了高級(jí)存儲(chǔ)功能，如SnapMark，其可以被設(shè)置為定時(shí)給所設(shè)定的卷生成時(shí)間標(biāo)記，對(duì)保存在存儲(chǔ)池中的數(shù)據(jù)版本進(jìn)行管理，可以定時(shí)為保護(hù)的數(shù)據(jù)標(biāo)記版本，每次標(biāo)記時(shí)不會(huì)有數(shù)據(jù)搬遷的過(guò)程，只有當(dāng)新數(shù)據(jù)改寫舊數(shù)據(jù)時(shí)，才會(huì)將要被改寫的舊數(shù)據(jù)搬遷到一個(gè)快照區(qū)中，保護(hù)標(biāo)記的那一時(shí)刻點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整性。因此，可以說(shuō)是邏輯上的數(shù)據(jù)版本管理，最佳化存儲(chǔ)容量的使用。

3.3 循環(huán)接管數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)

應(yīng)用是否正常取決于數(shù)據(jù)是否正常。對(duì)于全備、增量、差異等備份方式來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的正常需要一個(gè)恢復(fù)的過(guò)程?？s短RTO的有效方式就是實(shí)時(shí)恢復(fù)，CDP容災(zāi)備份系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從主機(jī)備份到備份機(jī)后，隨時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，等待應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)用，是一份最新、完整的Standby數(shù)據(jù)。隨時(shí)準(zhǔn)備接管主機(jī)，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性[3]。業(yè)務(wù)接管模型見(jiàn)圖2。

3.4 循環(huán)接管站點(diǎn)的建設(shè)

在災(zāi)備站點(diǎn)將存儲(chǔ)管理器接入災(zāi)備中心的SAN中，通過(guò)設(shè)備對(duì)SAN中的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行管理，就可以進(jìn)行容災(zāi)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)容災(zāi)配置，通過(guò)使用兩端即生產(chǎn)站點(diǎn)和災(zāi)備站點(diǎn)的遠(yuǎn)程容災(zāi)功能，就可以在線配置容災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)。

3.5 實(shí)施數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程容災(zāi)

生產(chǎn)站點(diǎn)和容災(zāi)站點(diǎn)的存儲(chǔ)設(shè)備都被設(shè)備存儲(chǔ)管理器管理起來(lái)后，就可以在線對(duì)生產(chǎn)中心的近線存儲(chǔ)設(shè)備提供數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程容災(zāi)保護(hù)，通過(guò)設(shè)定的策略會(huì)自動(dòng)地以增量的方式將所需保護(hù)的數(shù)據(jù)通過(guò)IP網(wǎng)復(fù)制到遠(yuǎn)端災(zāi)備中心的存儲(chǔ)設(shè)備中。

復(fù)制的策略有2種：一是基于增量的方式，如數(shù)據(jù)的增量及定時(shí)復(fù)制；二是連續(xù)的數(shù)據(jù)復(fù)制。兩種方式都能在生產(chǎn)中心的主機(jī)不受影響的情況下，異步將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層搬遷到遠(yuǎn)程的災(zāi)備中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程容災(zāi)?？焖倩謴?fù)系統(tǒng)服務(wù)模型見(jiàn)圖3。

3.6 災(zāi)難發(fā)生時(shí)的業(yè)務(wù)異地接管和恢復(fù)

災(zāi)難發(fā)生時(shí)，若生產(chǎn)站點(diǎn)受損不能提供業(yè)務(wù)服務(wù)，將災(zāi)備中心的存儲(chǔ)管理器所管理的在復(fù)制鏈中的復(fù)制盤提升出來(lái)，臨時(shí)分配給備機(jī)或生產(chǎn)中心現(xiàn)有的主機(jī)或已修復(fù)的主機(jī)，可以通過(guò)多種鏈路供給主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取訪問(wèn)。災(zāi)備中心的備機(jī)可以通過(guò)SAN進(jìn)行存取訪問(wèn)，最大化保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的在線性[4]。

3.7 災(zāi)難發(fā)生后的數(shù)據(jù)恢復(fù)

災(zāi)難發(fā)生后的數(shù)據(jù)恢復(fù)，修復(fù)好生產(chǎn)中心的主機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備后，然后再將復(fù)制盤中的數(shù)據(jù)反向復(fù)制到生產(chǎn)中心已修復(fù)好的磁盤中，當(dāng)數(shù)據(jù)完全同步復(fù)制完成后，就可以將業(yè)務(wù)系統(tǒng)切換到生產(chǎn)中心，恢復(fù)日常業(yè)務(wù)處理，同時(shí)再依次恢復(fù)以前的數(shù)據(jù)容災(zāi)保護(hù)方式，恢復(fù)數(shù)據(jù)的近線災(zāi)難保護(hù)及遠(yuǎn)程災(zāi)難保護(hù)。異地災(zāi)備模型見(jiàn)圖4。

4 結(jié)語(yǔ)

建立異地循環(huán)接管、恢復(fù)體系，實(shí)現(xiàn)在本地與異地架構(gòu)瞬間的恢復(fù)體系。災(zāi)備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)一致性保證，即不間斷地為數(shù)據(jù)處理提供自動(dòng)管理保護(hù)。容災(zāi)技術(shù)與循環(huán)接管高效融合，保障循環(huán)接管的時(shí)效性，從而保證生產(chǎn)系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定、高效地提供服務(wù)。

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