顧雯軒 ，高 原 ，丁雨恒

（1.南瑞集團(tuán)有限公司（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院），江蘇南京 211106；2.國(guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 211106；3.智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 211106）

0 引言

電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)是由若干程序、動(dòng)態(tài)庫(kù)、配置文件、數(shù)據(jù)文件組成，它們均是以文件形式存儲(chǔ)在磁盤介質(zhì)上。磁盤在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后可能發(fā)生損壞，本文就是從軟件角度探討通過(guò)備份恢復(fù)的方法解決磁盤損壞給系統(tǒng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

目前電力系統(tǒng)和IT業(yè)界已針對(duì)備份恢復(fù)做了一定的研究，如王劍雄等［1-2］采用一套復(fù)雜的管理系統(tǒng)進(jìn)行備份恢復(fù)，但是未見對(duì)管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多機(jī)冗余管理，若管理節(jié)點(diǎn)本身故障會(huì)造成數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)。周軼等［3］提到了全備份和增量備份，但是未提及遠(yuǎn)程備份如果本機(jī)故障了則數(shù)據(jù)還是會(huì)發(fā)生丟失。戚斌［4］使用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，這樣也增加了系統(tǒng)成本和恢復(fù)的復(fù)雜度。李文君等［5-6］是使用外部的一個(gè)磁盤陣列進(jìn)行備份，但是為提到全量和增量備份的配合使用。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了保證電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（下簡(jiǎn)稱“調(diào)度系統(tǒng)”）的軟件、配置文件的安全性，須要建設(shè)一套備份恢復(fù)管理系統(tǒng)，定時(shí)地將程序、動(dòng)態(tài)庫(kù)、配置文件硬盤或磁盤陣列復(fù)制到本地或遠(yuǎn)程備份目錄，磁帶驅(qū)動(dòng)器和其他可移動(dòng)媒體上。同時(shí)，提供完備恢復(fù)方式，當(dāng)操作失誤或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可將數(shù)據(jù)從備份載體中恢復(fù)，保證數(shù)據(jù)的可用性。

備份恢復(fù)模塊提供全備份和增量備份的功能，備份可自動(dòng)執(zhí)行也可手動(dòng)執(zhí)行。自動(dòng)備份的對(duì)象、周期、路徑可配置，可執(zhí)行手動(dòng)備份和恢復(fù)。備份文件可存放在遠(yuǎn)程服務(wù)器，并可遠(yuǎn)程登陸進(jìn)行備份或恢復(fù)操作，可瀏覽備份文件的名稱和修改日期。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 全量備份和增量備份

備份類型支持全量備份和增量備份兩種。全量備份是對(duì)所有平臺(tái)軟件、應(yīng)用軟件以及配置參數(shù)進(jìn)行完整備份，增量備份是對(duì)自上次備份以來(lái)涉及變化文件的備份。

備份對(duì)象可通過(guò)配置文件進(jìn)行配置，備份對(duì)象是操作系統(tǒng)磁盤上的某個(gè)具體目錄。調(diào)度系統(tǒng)中的進(jìn)程和動(dòng)態(tài)庫(kù)以及配置文件是分別存放在$HOME/bin、$HOME/lib、$HOME/conf目錄下，所以默認(rèn)將這3個(gè)目錄寫入配置文件，其他目錄以后可以增加。

為便于管理所有備份數(shù)據(jù)，備份數(shù)據(jù)的名稱由備份對(duì)象、備份類型、備份時(shí)間組合而成。采用規(guī)范的命名規(guī)則，命名中含有備份的目錄名、備份日期、備份類型等信息，便于進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)恢復(fù)。

如圖1所示，本模塊采用的增量備份方式是每周日進(jìn)行一次全量備份，然后每天備份與上次備份差異的部分。

3.2 遠(yuǎn)程備份

圖1 增量備份原理

備份時(shí)可以選擇是否進(jìn)行遠(yuǎn)程備份（如另一臺(tái)服務(wù)器或者備調(diào)的服務(wù)器），選擇遠(yuǎn)程備份時(shí)將備份數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器上。這樣即使萬(wàn)一本地系統(tǒng)遭受破壞，系統(tǒng)數(shù)據(jù)均可避免損失，系統(tǒng)數(shù)據(jù)依然完整。

遠(yuǎn)程備份需要進(jìn)行備份的服務(wù)器與存儲(chǔ)備份文件的目標(biāo)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)能夠直接連通，且配置無(wú)密碼直接訪問(wèn)。具體原理如圖2所示，通過(guò)設(shè)置2臺(tái)備份服務(wù)器保證備份數(shù)據(jù)的安全性。

圖2 遠(yuǎn)程備份原理

3.3 數(shù)據(jù)恢復(fù)

恢復(fù)功能是將備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到本地，為確保支撐平臺(tái)運(yùn)行安全，恢復(fù)功能必須手動(dòng)執(zhí)行?；謴?fù)功能通過(guò)選擇指定恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)及恢復(fù)數(shù)據(jù)對(duì)象，將數(shù)據(jù)恢復(fù)到本地，也可以選擇從異地備份中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

通過(guò)全量備份的數(shù)據(jù)對(duì)象可以直接恢復(fù)數(shù)據(jù)，而增量備份的數(shù)據(jù)對(duì)象需要有對(duì)應(yīng)全量備份及所有相關(guān)增量備份一起執(zhí)行，即當(dāng)選擇恢復(fù)一個(gè)增量備份點(diǎn)時(shí)，需要備份時(shí)間點(diǎn)之前最近的一個(gè)全量備份和該全量備份之后到所選增量備份點(diǎn)之間所有增量備份，才能恢復(fù)數(shù)據(jù)，恢復(fù)時(shí)按照備份點(diǎn)先后順序逐步依次進(jìn)行恢復(fù)。

4 具體實(shí)現(xiàn)

4.1 存放目錄和命名規(guī)則

備份文件存放在用戶家目錄的/var/sys_backup目錄下，以及一臺(tái)遠(yuǎn)程服務(wù)器用戶家目錄的/var/sys_backup_主機(jī)名的目錄下。目前按照需求分為三個(gè)子目錄，分別存放配置文件，可執(zhí)行程序，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的備份文件。是否進(jìn)行異地備份可配置。備份文件存儲(chǔ)的目錄如表1所示。

備份文件的文件名由主機(jī)名+備份時(shí)間構(gòu)成。滾動(dòng)存儲(chǔ)一定時(shí)間段（可配）的備份文件，較早的備份將被自動(dòng)刪除。

備份文件通常為主機(jī)名.生成日期.星期幾.對(duì)象名稱.tar。如主機(jī)sca1-1七月十日的可執(zhí)行程序的備份文件在var/sys_backup/bin目錄中的名稱為sca1-1.20090710.Friday.bin.tar

表1 備份對(duì)象存放目錄

恢復(fù)的自動(dòng)化工具運(yùn)行后，將恢復(fù)的文件存放在執(zhí)行恢復(fù)命令主機(jī)的用戶家目錄的/var/sys_restore目錄下，分為三個(gè)子目錄?；謴?fù)文件存儲(chǔ)的目錄如表2所示。

表2 恢復(fù)對(duì)象存放目錄

供恢復(fù)人員確認(rèn)后自行拷貝至目標(biāo)目錄。

4.2 命令行工具和界面工具

（1）備份命令。

提供手動(dòng)備份功能的命令行工具sys_backup，備份對(duì)象為目錄，命令參數(shù)為備份對(duì)象，是全備份還是增量備份，是否產(chǎn)生異地備份文件，若是還需異地主機(jī)名參數(shù)，可選擇備份后是否壓縮存儲(chǔ)。產(chǎn)生備份文件的存放位置和命名規(guī)則同自動(dòng)備份一致。

（2）恢復(fù)命令。

提供手動(dòng)恢復(fù)功能的命令行工具sys_restore，命令參數(shù)是恢復(fù)對(duì)象，恢復(fù)到的時(shí)間點(diǎn)，是從本地恢復(fù)還是從異地恢復(fù)，若從異地恢復(fù)還需主機(jī)名參數(shù)。

（3）備份界面。

圖形界面工具restore_man上具有備份界面和恢復(fù)界面。備份界面上首先以樹形結(jié)構(gòu)展示目前自動(dòng)備份的目錄對(duì)象，點(diǎn)開目錄對(duì)象可看見所有已產(chǎn)生的備份文件。可修改、新增、刪除自動(dòng)備份的對(duì)象。展示并可編輯全備份的周期或執(zhí)行的日期，可設(shè)置是否進(jìn)行異地自動(dòng)備份，設(shè)置異地備份的主機(jī)名。設(shè)置備份后是否壓縮。

界面上可執(zhí)行手動(dòng)備份，可選擇或輸入手動(dòng)備份的對(duì)象，可選擇是否是增量備份，可選擇是否進(jìn)行異地備份，可設(shè)置異地主機(jī)名。

可選擇只備份若干文件，產(chǎn)生的文件在恢復(fù)界面可單獨(dú)選擇進(jìn)行恢復(fù)，不采用全恢復(fù)加增量恢復(fù)的方式。

（4）恢復(fù)界面。

restore_man的恢復(fù)界面上首先以樹形結(jié)構(gòu)展示本地和異地所有可恢復(fù)的目錄對(duì)象，點(diǎn)開目錄對(duì)象可看見所有已產(chǎn)生的備份文件。并顯示每個(gè)目錄最早可恢復(fù)到的日期，可在界面上選擇恢復(fù)對(duì)象，設(shè)置恢復(fù)到的時(shí)間點(diǎn)，設(shè)置從本地還是異地恢復(fù)，選擇異地主機(jī)?？蛇x擇恢復(fù)只含有若干個(gè)文件的備份，這時(shí)直接恢復(fù)覆蓋。

5 效果驗(yàn)證

備份恢復(fù)功能可通過(guò)命令行或工具界面使用。備份命令須要指定備份數(shù)據(jù)對(duì)象、備份類型、是否異地備份、異地備份節(jié)點(diǎn)名稱等參數(shù)。恢復(fù)命令須要指定恢復(fù)數(shù)據(jù)對(duì)象、恢復(fù)時(shí)間點(diǎn)、是否從異地恢復(fù)、異地恢復(fù)節(jié)點(diǎn)名稱等參數(shù)。備份恢復(fù)界面中提供備份、恢復(fù)功能，如圖3所示。

備份功能中，顯示自定義的備份對(duì)象、最近備份點(diǎn)，以及選擇是否備份到遠(yuǎn)程，創(chuàng)建增量備份或全量備份，并顯示創(chuàng)建備份的進(jìn)度。

恢復(fù)功能中，顯示可供恢復(fù)的備份對(duì)象，選擇備份對(duì)象后可以恢復(fù)數(shù)據(jù)，并顯示恢復(fù)數(shù)據(jù)的進(jìn)度。

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的備份恢復(fù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本模塊具有以下技術(shù)特點(diǎn)：持自動(dòng)備份及手動(dòng)備份；提供一套備份文件的命名機(jī)制，便于檢索和恢復(fù)；備份恢復(fù)功能的運(yùn)行不依賴支撐平臺(tái)的任何其他程序，能夠獨(dú)立運(yùn)行；支持全備份和增量備份；支持異地備份恢復(fù)功能，可將備份文件存放在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，并支持從遠(yuǎn)程服務(wù)器上恢復(fù)；提供命令行工具，可進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程的備份和恢復(fù)操作；提供界面工具，可進(jìn)行本地及遠(yuǎn)程備份和恢復(fù)操作。軟件經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖3 備份恢復(fù)模塊效果