容災(zāi)備份是通過在異地建立和維護(hù)一個備份存儲系統(tǒng)，利用地理上的分離來保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對災(zāi)難性事件的抵御能力。
根據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)對災(zāi)難的抵抗程度，可分為數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)。數(shù)據(jù)容災(zāi)是指建立一個異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對本地系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)實時復(fù)制。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時，可由異地系統(tǒng)迅速接替本地系統(tǒng)而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。應(yīng)用容災(zāi)比數(shù)據(jù)容災(zāi)層次更高，即在異地建立一套完整的、與本地數(shù)據(jù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)(可以同本地應(yīng)用系統(tǒng)互為備份，也可與本地應(yīng)用系統(tǒng)共同工作)。在災(zāi)難出現(xiàn)后，遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)迅速接管或承擔(dān)本地應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運行。
設(shè)計一個容災(zāi)備份系統(tǒng)，需要考慮多方面的因素，如備份/恢復(fù)數(shù)據(jù)量大小、應(yīng)用數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的距離和數(shù)據(jù)傳輸方式、災(zāi)難發(fā)生時所要求的恢復(fù)速度、備援中心的管理及投入資金等。根據(jù)這些因素和不同的應(yīng)用場合，通?？蓪⑷轂?zāi)備份分為四個等級。
第0級:沒有備援中心
這一級容災(zāi)備份，實際上沒有災(zāi)難恢復(fù)能力，它只在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并且被備份的數(shù)據(jù)只在本地保存，沒有送往異地。
第1級:本地磁帶備份，異地保存
在本地將關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份，然后送到異地保存。災(zāi)難發(fā)生后，按預(yù)定數(shù)據(jù)恢復(fù)程序恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。這種方案成本低、易于配置。但當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時，存在存儲介質(zhì)難管理的問題，并且當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時存在大量數(shù)據(jù)難以及時恢復(fù)的問題。為了解決此問題，災(zāi)難發(fā)生時，先恢復(fù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，后恢復(fù)非關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
第2級:熱備份站點備份
在異地建立一個熱備份點，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。也就是通過網(wǎng)絡(luò)以同步或異步方式，把主站點的數(shù)據(jù)備份到備份站點，備份站點一般只備份數(shù)據(jù)，不承擔(dān)業(yè)務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時，備份站點接替主站點的業(yè)務(wù)，從而維護(hù)業(yè)務(wù)運行的連續(xù)性。
第3級:活動備援中心
在相隔較遠(yuǎn)的地方分別建立兩個數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進(jìn)行相互數(shù)據(jù)備份。當(dāng)某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時，另一個數(shù)據(jù)中心接替其工作任務(wù)。這種級別的備份根據(jù)實際要求和投入資金的多少，又可分為兩種:①兩個數(shù)據(jù)中心之間只限于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的相互備份;②兩個數(shù)據(jù)中心之間互為鏡像，即零數(shù)據(jù)丟失等。零數(shù)據(jù)丟失是目前要求最高的一種容災(zāi)備份方式，它要求不管什么災(zāi)難發(fā)生，系統(tǒng)都能保證數(shù)據(jù)的安全。所以，它需要配置復(fù)雜的管理軟件和專用的硬件設(shè)備，需要投資相對而言是最大的，但恢復(fù)速度也是最快的。
容災(zāi)備份的關(guān)鍵技術(shù)
在建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時會涉及到多種技術(shù)，如:SAN或NAS技術(shù)、遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)、基于IP的SAN的互連技術(shù)、快照技術(shù)等。這里重點介紹遠(yuǎn)程鏡像、快照和互連技術(shù)。
1. 遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)
遠(yuǎn)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)備份時用到。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)的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(yuǎn)程鏡像。遠(yuǎn)程鏡像又叫遠(yuǎn)程復(fù)制，是容災(zāi)備份的核心技術(shù)，同時也是保持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步和實現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程鏡像按請求鏡像的主機是否需要遠(yuǎn)程鏡像站點的確認(rèn)信息，又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。
同步遠(yuǎn)程鏡像(同步復(fù)制技術(shù))是指通過遠(yuǎn)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，每一本地的I/O事務(wù)均需等待遠(yuǎn)程復(fù)制的完成確認(rèn)信息，方予以釋放。同步鏡像使遠(yuǎn)程拷貝總能與本地機要求復(fù)制的內(nèi)容相匹配。當(dāng)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(yuǎn)程副本可以保證業(yè)務(wù)繼續(xù)執(zhí)行而沒有數(shù)據(jù)的丟失。但它存在往返傳播造成延時較長的缺點，只限于在相對較近的距離上應(yīng)用。
異步遠(yuǎn)程鏡像(異步復(fù)制技術(shù))保證在更新遠(yuǎn)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的I/O操作完成確認(rèn)信息。遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)復(fù)制是以后臺同步的方式進(jìn)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(dá)1000公里以上)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求小。但是，許多遠(yuǎn)程的從屬存儲子系統(tǒng)的寫沒有得到確認(rèn)，當(dāng)某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗，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)(本地數(shù)據(jù)復(fù)制均在后臺日志區(qū)進(jìn)行)，即在確保本地數(shù)據(jù)完好無損后進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新。
2.快照技術(shù)
遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)遠(yuǎn)程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程存儲系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫、光盤庫中。
快照是通過軟件對要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號LUN和快照cache。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cache中。快照LUN是一組指針，它指向快照cache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(jìn)行的同時，利用快照LUN實現(xiàn)對原數(shù)據(jù)的一個完全的備份。它可使用戶在正常業(yè)務(wù)不受影響的情況下(主要指容災(zāi)備份系統(tǒng))，實時提取當(dāng)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。
快照是通過內(nèi)存作為緩沖區(qū)(快照cache)，由快照軟件提供系統(tǒng)磁盤存儲的即時數(shù)據(jù)映像，它存在緩沖區(qū)調(diào)度的問題。
3.互連技術(shù)
早期的主數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠(yuǎn)程復(fù)制(鏡像)，即通過光纖通道FC，把兩個SAN連接起來，進(jìn)行遠(yuǎn)程鏡像(復(fù)制)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，由備援?dāng)?shù)據(jù)中心替代主數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。這種遠(yuǎn)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(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。它們是利用基于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(yuǎn)程復(fù)制到備援中心SAN中。當(dāng)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(yuǎn)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?；贗P的互連協(xié)議包括:FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。
【小知識】
衡量容災(zāi)備份的兩個技術(shù)指標(biāo)
RPO(Recovery Point Objective):即數(shù)據(jù)恢復(fù)點目標(biāo)，主要指的是業(yè)務(wù)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。
RTO(Recovery Time Objective):即恢復(fù)時間目標(biāo)，主要指的是所能容忍的業(yè)務(wù)停止服務(wù)的最長時間，也就是從災(zāi)難發(fā)生到業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)功能所需要的最短時間周期。
RPO針對的是數(shù)據(jù)丟失，而RTO針對的是服務(wù)丟失，二者沒有必然的關(guān)聯(lián)性。RTO和RPO的確定必須在進(jìn)行風(fēng)險分析和業(yè)務(wù)影響分析后根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求確定。對于不同企業(yè)的同一種業(yè)務(wù)，RTO和RPO的需求也會有所不同。
容災(zāi)備份是通過在異地建立和維護(hù)一個備份存儲系統(tǒng)，利用地理上的分離來保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對災(zāi)難性事件的抵御能力。
根據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)對災(zāi)難的抵抗程度，可分為數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)。數(shù)據(jù)容災(zāi)是指建立一個異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對本地系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)實時復(fù)制。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時，可由異地系統(tǒng)迅速接替本地系統(tǒng)而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。應(yīng)用容災(zāi)比數(shù)據(jù)容災(zāi)層次更高，即在異地建立一套完整的、與本地數(shù)據(jù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)(可以同本地應(yīng)用系統(tǒng)互為備份，也可與本地應(yīng)用系統(tǒng)共同工作)。在災(zāi)難出現(xiàn)后，遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)迅速接管或承擔(dān)本地應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運行。
設(shè)計一個容災(zāi)備份系統(tǒng)，需要考慮多方面的因素，如備份/恢復(fù)數(shù)據(jù)量大小、應(yīng)用數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的距離和數(shù)據(jù)傳輸方式、災(zāi)難發(fā)生時所要求的恢復(fù)速度、備援中心的管理及投入資金等。根據(jù)這些因素和不同的應(yīng)用場合，通常可將容災(zāi)備份分為四個等級。
第0級:沒有備援中心
這一級容災(zāi)備份，實際上沒有災(zāi)難恢復(fù)能力，它只在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并且被備份的數(shù)據(jù)只在本地保存，沒有送往異地。
第1級:本地磁帶備份，異地保存
在本地將關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份，然后送到異地保存。災(zāi)難發(fā)生后，按預(yù)定數(shù)據(jù)恢復(fù)程序恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。這種方案成本低、易于配置。但當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時，存在存儲介質(zhì)難管理的問題，并且當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時存在大量數(shù)據(jù)難以及時恢復(fù)的問題。為了解決此問題，災(zāi)難發(fā)生時，先恢復(fù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，后恢復(fù)非關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
第2級:熱備份站點備份
在異地建立一個熱備份點，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。也就是通過網(wǎng)絡(luò)以同步或異步方式，把主站點的數(shù)據(jù)備份到備份站點，備份站點一般只備份數(shù)據(jù)，不承擔(dān)業(yè)務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時，備份站點接替主站點的業(yè)務(wù)，從而維護(hù)業(yè)務(wù)運行的連續(xù)性。
第3級:活動備援中心
在相隔較遠(yuǎn)的地方分別建立兩個數(shù)據(jù)中心，它們都處于工作狀態(tài)，并進(jìn)行相互數(shù)據(jù)備份。當(dāng)某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時，另一個數(shù)據(jù)中心接替其工作任務(wù)。這種級別的備份根據(jù)實際要求和投入資金的多少，又可分為兩種:①兩個數(shù)據(jù)中心之間只限于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的相互備份;②兩個數(shù)據(jù)中心之間互為鏡像，即零數(shù)據(jù)丟失等。零數(shù)據(jù)丟失是目前要求最高的一種容災(zāi)備份方式，它要求不管什么災(zāi)難發(fā)生，系統(tǒng)都能保證數(shù)據(jù)的安全。所以，它需要配置復(fù)雜的管理軟件和專用的硬件設(shè)備，需要投資相對而言是最大的，但恢復(fù)速度也是最快的。
容災(zāi)備份的關(guān)鍵技術(shù)
在建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時會涉及到多種技術(shù)，如:SAN或NAS技術(shù)、遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)、基于IP的SAN的互連技術(shù)、快照技術(shù)等。這里重點介紹遠(yuǎn)程鏡像、快照和互連技術(shù)。
1. 遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)
遠(yuǎn)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)備份時用到。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)的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(yuǎn)程鏡像。遠(yuǎn)程鏡像又叫遠(yuǎn)程復(fù)制，是容災(zāi)備份的核心技術(shù)，同時也是保持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步和實現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程鏡像按請求鏡像的主機是否需要遠(yuǎn)程鏡像站點的確認(rèn)信息，又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。
同步遠(yuǎn)程鏡像(同步復(fù)制技術(shù))是指通過遠(yuǎn)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，每一本地的I/O事務(wù)均需等待遠(yuǎn)程復(fù)制的完成確認(rèn)信息，方予以釋放。同步鏡像使遠(yuǎn)程拷貝總能與本地機要求復(fù)制的內(nèi)容相匹配。當(dāng)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(yuǎn)程副本可以保證業(yè)務(wù)繼續(xù)執(zhí)行而沒有數(shù)據(jù)的丟失。但它存在往返傳播造成延時較長的缺點，只限于在相對較近的距離上應(yīng)用。
異步遠(yuǎn)程鏡像(異步復(fù)制技術(shù))保證在更新遠(yuǎn)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的I/O操作完成確認(rèn)信息。遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)復(fù)制是以后臺同步的方式進(jìn)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(dá)1000公里以上)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求小。但是，許多遠(yuǎn)程的從屬存儲子系統(tǒng)的寫沒有得到確認(rèn)，當(dāng)某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗，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)(本地數(shù)據(jù)復(fù)制均在后臺日志區(qū)進(jìn)行)，即在確保本地數(shù)據(jù)完好無損后進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新。
2.快照技術(shù)
遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)遠(yuǎn)程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程存儲系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫、光盤庫中。
快照是通過軟件對要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號LUN和快照cache。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cache中。快照LUN是一組指針，它指向快照cache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(jìn)行的同時，利用快照LUN實現(xiàn)對原數(shù)據(jù)的一個完全的備份。它可使用戶在正常業(yè)務(wù)不受影響的情況下(主要指容災(zāi)備份系統(tǒng))，實時提取當(dāng)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。
快照是通過內(nèi)存作為緩沖區(qū)(快照cache)，由快照軟件提供系統(tǒng)磁盤存儲的即時數(shù)據(jù)映像，它存在緩沖區(qū)調(diào)度的問題。
3.互連技術(shù)
早期的主數(shù)據(jù)中心和備援?dāng)?shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)備份，主要是基于SAN的遠(yuǎn)程復(fù)制(鏡像)，即通過光纖通道FC，把兩個SAN連接起來，進(jìn)行遠(yuǎn)程鏡像(復(fù)制)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，由備援?dāng)?shù)據(jù)中心替代主數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性。這種遠(yuǎn)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(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
目前，出現(xiàn)了多種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)。它們是利用基于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(yuǎn)程復(fù)制到備援中心SAN中。當(dāng)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(yuǎn)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。
【小知識】
衡量容災(zāi)備份的兩個技術(shù)指標(biāo)
RPO(Recovery Point Objective):即數(shù)據(jù)恢復(fù)點目標(biāo)，主要指的是業(yè)務(wù)系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。
RTO(Recovery Time Objective):即恢復(fù)時間目標(biāo)，主要指的是所能容忍的業(yè)務(wù)停止服務(wù)的最長時間，也就是從災(zāi)難發(fā)生到業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)功能所需要的最短時間周期。
RPO針對的是數(shù)據(jù)丟失，而RTO針對的是服務(wù)丟失，二者沒有必然的關(guān)聯(lián)性。RTO和RPO的確定必須在進(jìn)行風(fēng)險分析和業(yè)務(wù)影響分析后根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求確定。對于不同企業(yè)的同一種業(yè)務(wù)，RTO和RPO的需求也會有所不同。
