淺析高校備份容災(zāi)一體化系統(tǒng)設(shè)計發(fā)布者：本站     時間：2020-05-02 22:05:17

隨著數(shù)字化時代的到來，高校電子資源的積累和廣大師生、教職員工對網(wǎng)絡(luò)信息需求已與日俱，整個校園的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)越來越復(fù)雜，但同時隨著網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的增加，數(shù)據(jù)面臨的危險也與日俱增，有系統(tǒng)崩潰，物理損壞，病毒侵襲，操作失誤，人為刪除，自然災(zāi)害等等不一而足。

對于高校來說，學(xué)校擁有幾千臺PC,近百多臺物理服務(wù)器，一百多臺虛擬服務(wù)器，整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過了兩位數(shù)TB,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，故對于這樣一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)的安全性已經(jīng)變得愈加重要。數(shù)據(jù)的丟失，系統(tǒng)故障等意外情況的發(fā)生不僅會影響到學(xué)生的正常生活，而且還會給學(xué)校正常工作的開展產(chǎn)生巨大的影響，保證數(shù)據(jù)正常運行才能使學(xué)校的工作開展處于穩(wěn)定狀態(tài)。由此要求數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性達到一個更高的水平，并且希望數(shù)據(jù)具備一定的容災(zāi)能力。

在維護好數(shù)據(jù)安全性的同時，也需要加強全校師生的安全意識，這是應(yīng)對現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息時代的挑戰(zhàn)，目前已經(jīng)有很多高校把如何保障信息安全納入教學(xué)內(nèi)容，而大連理工大學(xué)也不例外，也希望從根本出發(fā)，通過加強個人安全意識，從而帶動整個高校乃至整個社會的數(shù)據(jù)安全意識。

如何確保全面教育信息化數(shù)據(jù)的安全、穩(wěn)定、可靠，成為構(gòu)建高校IDC數(shù)據(jù)中心的一個重要課題。

1 高校備份容災(zāi)一體化系統(tǒng)總體要求

信息化建設(shè)快速發(fā)展，最新的趨勢表明，高校的信息化建設(shè)已經(jīng)跨越 IT 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段，在經(jīng)過業(yè)務(wù)流程的 IT 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)后，開始走向 IT 建設(shè)的運維有效性階段，IT 系統(tǒng)的運行維護已經(jīng)成為數(shù)據(jù)信息部門的核心工作之一。

為了保證業(yè)務(wù)的安全和有效運行，典型的高校環(huán)境里，信息中心門的安全運維活動涉及到兩個方面，即：數(shù)據(jù)保護 （data protection） 和業(yè)務(wù)連續(xù) （business continuity）。據(jù)最新的中國信息化發(fā)展趨勢調(diào)查報告顯示：數(shù)據(jù)保護、業(yè)務(wù)連續(xù)性已經(jīng)成為信息技術(shù)主管們最大挑戰(zhàn)之一。

1.1 應(yīng)用容災(zāi)

1.1.1 零丟失的數(shù)據(jù)保護
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護解決方案只能對某個時間點的數(shù)據(jù)進行備份和恢復(fù)，一體化災(zāi)備系統(tǒng)采用CDP 技術(shù)幫助用戶實現(xiàn)實時保護，從生產(chǎn)服務(wù)器到 CDP 日志卷到容災(zāi)服務(wù)器，不必局限于傳統(tǒng)方案的備份策略，從而擁有更小的 RPO.

1.1.2 不停頓的業(yè)務(wù)系統(tǒng)
一體化災(zāi)備系統(tǒng)提供的災(zāi)難恢復(fù)功能包括容災(zāi)服務(wù)器系統(tǒng)的部署、故障檢測、系統(tǒng)接管和數(shù)據(jù)恢復(fù)等，獨特的容災(zāi)服務(wù)器模式保證災(zāi)難發(fā)生后可迅速接管業(yè)務(wù)系統(tǒng)，幫助用戶實現(xiàn)更小的RTO,提供更連續(xù)的業(yè)務(wù)保障。

1.1.3 性能優(yōu)越的遠程容災(zāi)
通過采用級聯(lián)復(fù)制模型在本地和異地分別部署容災(zāi)站點來實現(xiàn)數(shù)據(jù)及應(yīng)用的遠程容災(zāi)，避免了對生產(chǎn)服務(wù)器的性能產(chǎn)生影響；基于重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)能夠克服遠程容災(zāi)對帶寬要求較高的問題，精簡數(shù)據(jù)傳輸量，減少數(shù)據(jù)傳輸時間，極大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)及應(yīng)用的遠程容災(zāi)和多重保障。

1.1.4 可驗證的應(yīng)用容災(zāi)方案
支持兩種災(zāi)難恢復(fù)演習(xí)模式：實戰(zhàn)演習(xí)和模擬演習(xí)，用于驗證容災(zāi)方案的有效性。實戰(zhàn)演習(xí)通過生產(chǎn)服務(wù)器的參與，驗證整套應(yīng)用容災(zāi)方案的可用性；模擬演習(xí)只需容災(zāi)服務(wù)器的參與，對生產(chǎn)服務(wù)器及實時復(fù)制不會產(chǎn)生任何影響，可驗證容災(zāi)服務(wù)器的可用性。

1.1.5 更有保障的雙機應(yīng)用容災(zāi)
針對雙機環(huán)境中存在的存儲單點故障及數(shù)據(jù)邏輯錯誤等風(fēng)險，可通過部署備份存儲柜為雙機系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和應(yīng)用的全面保護，可在原有雙機系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)雙機雙柜效果或在已有的雙機雙柜的基礎(chǔ)上提供多重保障，確保數(shù)據(jù)安全及應(yīng)用的連續(xù)性。

1.2 數(shù)據(jù)備份（超越傳統(tǒng)的備份容災(zāi)一體化設(shè)備）
1.2.1 全方位保護的平臺和應(yīng)用
平臺支持最廣泛家族產(chǎn)品，可滿足大中型組織機構(gòu)異構(gòu)環(huán)境的復(fù)雜需求，包括從 Windows 到Linux 到 Unix 平臺，SQLServer、Oracle、ExchangeServer、SharePoint、Domino、DB2、Active Directory、MySQL、Sybase 等 各 種 數(shù) 據(jù) 庫 ,VMware、Xen、KVM 及 Windows Hyper-V 等各種虛擬化平臺的備份，可實現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應(yīng)用程序及文件系統(tǒng)的全方位保護。

1.2.2 雙重保障的 D2D2R 遠程數(shù)據(jù)容災(zāi)
D2D2R 遠程數(shù)據(jù)容災(zāi)通過將備份數(shù)據(jù)從本地同步到異地容災(zāi)中心，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)異地容災(zāi)，獲得最佳數(shù)據(jù)保護效果。

1.2.3 更智能的數(shù)據(jù)周期管理
基于 D2D2T 的階段備份（Staged Backup），將近線保存的備份數(shù)據(jù)自動遷移或復(fù)制到磁帶設(shè)備，輕松實現(xiàn)周期性的近線備份和離線備份。

1.2.4 更統(tǒng)一的存儲架構(gòu)
軟硬件一體的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，集成諸多功能滿足不同應(yīng)用，它通過 All-in-One-Web 集成管理所有功能，支持數(shù)據(jù)集中備份、應(yīng)用系統(tǒng)容災(zāi)、虛擬化服務(wù)器整合、NAS 共享存儲和 SAN 集中存儲五大功能，并集 DAS、NAS、IP SAN 和 FCSAN 等眾多存儲架構(gòu)為一體。

1.2.5 全面整合的服務(wù)器應(yīng)用資源
內(nèi)置的 VMware Server 虛擬化平臺是經(jīng) VM-ware 公司驗證的托管虛擬化平臺，可運行 Win-dows 和 Linux 操作系統(tǒng)，集成在愛數(shù)備份存儲柜中后，可同時運行多個虛擬機以實現(xiàn)服務(wù)器整合，從而大幅度提高組織架構(gòu)中資源和應(yīng)用程序的運行效率和可用性。

1.2.6 全面優(yōu)化的備份性能
備份和恢復(fù)性能專門優(yōu)化的方案，解決了備份時間太久、恢復(fù)時間過長的困擾。集成的性能加速技術(shù)應(yīng)用大容量緩存機制和順序化訪問磁盤設(shè)備技術(shù)后，整體備份和恢復(fù)系統(tǒng)性能可提升30%以上，即使采用 SATA 磁盤也可媲美 SAS 磁盤性能。

1.2.7 更綠色的一體化設(shè)備
采用更多綠色節(jié)能技術(shù)，包括帶來更少設(shè)備部署數(shù)量的虛擬化服務(wù)器整合，CPU 變頻和磁盤休眠等可實現(xiàn)節(jié)能模式自動切換，支持基于性能加速技術(shù)的大容量低能耗 SATA 盤作為存儲介質(zhì)，可從容實現(xiàn)離線備份方案的 D2D2T 階段備份，整體能耗遠遠低于傳統(tǒng)非一體化方案。

1.2.8 更集成的一體化方案
單一設(shè)備集數(shù)據(jù)備份、應(yīng)用容災(zāi)、虛擬化和存儲功能于一體，可為用戶提供數(shù)據(jù)保護、應(yīng)用容災(zāi)、服務(wù)器整合和集中存儲等一系列解決方案，創(chuàng)新的集成不僅帶來顯著的管理優(yōu)勢和更低的成本，更可獲得針對應(yīng)用所特有的集成優(yōu)化，從而收獲最佳投資回報率（ROI）。

1.2.9 更低總體擁有成本
與傳統(tǒng)的 4S 備份解決方案相比，一體化的備份存儲設(shè)備，大大降低初始化成本；一體化產(chǎn)品的全程維護大大減少維護時間和成本；基于虛擬化技術(shù)的服務(wù)器整合可顯著降低基礎(chǔ)架構(gòu)費用；綠色節(jié)能技術(shù)進一步降低電力消耗成本和冷卻成本。

1.2.10 更高的投資回報率
備份容災(zāi)存儲一體化的創(chuàng)新產(chǎn)品和方案完整替代傳統(tǒng) 4S 方案，帶來功能、管理、維護和整體解決方案的一站式全新體驗；虛擬化容災(zāi)首創(chuàng)產(chǎn)品內(nèi)嵌虛擬化技術(shù)，內(nèi)嵌虛擬化平臺容災(zāi)站點實現(xiàn)更輕松更低成本的容災(zāi)部署方案，全面降低容災(zāi)門檻；雙機應(yīng)用容災(zāi)方案實現(xiàn)雙機雙柜效果同時，更可對用戶現(xiàn)有的雙機雙柜環(huán)境實現(xiàn)全面容災(zāi)，有效避免單點故障，提升業(yè)務(wù)持續(xù)性能力；可從 VX800 直接升級的 VX1200 實現(xiàn)硬件全面升級，同樣的成本，用戶擁有更高的容災(zāi)能力。

2 技術(shù)關(guān)鍵與解決方案

2.1 技術(shù)關(guān)鍵
在容災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計中，有兩個重要的參數(shù)指標，用于衡量業(yè)務(wù)應(yīng)達到什么樣的安全等級，通過這兩個指標，我們可以更好地地理解高校數(shù)據(jù)安全保護需求：

RTO（業(yè)務(wù)停機時間）：業(yè)務(wù)運行過程中，由于自然、人為或程序等不確定因素導(dǎo)致業(yè)務(wù)運行障礙時，需要花費多久的時間來恢復(fù)對外服務(wù)。

RPO（數(shù)據(jù)丟失量）：業(yè)務(wù)出現(xiàn)了停頓，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)重新上線之后，數(shù)據(jù)的丟失量。

在高校校信息化系統(tǒng)中，我們按照業(yè)務(wù)的重要程度，與RPO/RTO的參數(shù)將整來信息化平臺的系統(tǒng)進行了重要性的劃分，包含了：核心業(yè)務(wù)、重要業(yè)務(wù)及一般業(yè)務(wù)。每個安全等級所要求的保護技術(shù)不相同，且需要得到的保護手段與恢復(fù)的要求也不相同。

2.2 解決方案
按照對高校IDC數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析，以及未來學(xué)校的信息化建設(shè)思路，考慮到整個系統(tǒng)安全架構(gòu)，設(shè)計出高校數(shù)據(jù)中心一化備份容災(zāi)的規(guī)劃方案，拓撲圖如下：

根據(jù)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全要求，采用分級安全業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計：

介于現(xiàn)在高校都有多個校區(qū)，且多個校區(qū)之間都通過高速校園進行連接。新建校區(qū)的信息中心IDC數(shù)據(jù)機房作為以后主數(shù)據(jù)中心，現(xiàn)在的校區(qū)信息中心作為容災(zāi)數(shù)據(jù)中心，整體規(guī)劃圖如所示。

（1）新校舍區(qū)機房所有的應(yīng)用系統(tǒng)需要得到兩個方面的支持第一、就是服務(wù)器系統(tǒng)，第二就是存儲系統(tǒng)，對于服務(wù)器系統(tǒng)方面為了保持業(yè)務(wù)系統(tǒng)在遇到任何災(zāi)難性事件時，業(yè)務(wù)系統(tǒng)盡可能的不停止運行，可采用虛擬化的高可用、熱遷移或物理機的高可用來完成，另一個方面就是存儲系統(tǒng)的持續(xù)運行性也非常關(guān)鍵，因為所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是存放在存儲系統(tǒng)上，所有存儲系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定直接影響到所有的應(yīng)用系統(tǒng)，因此在方案中我們考慮在新校區(qū)采用本地雙存儲鏡像的方式，當(dāng)一臺存儲設(shè)備因故障停機后，不會影響到應(yīng)用系統(tǒng)的持續(xù)運行。

（2）在新校區(qū)布署一臺PX1200的備份存儲柜，可以將本地所有的數(shù)據(jù)（包括操作系統(tǒng)、文件、數(shù)據(jù)庫）備份到本地的 PX1200 備份存儲柜上，當(dāng)本地的某個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障后，可以在很短的時候內(nèi)通過本地的備份將數(shù)據(jù)恢復(fù)，所有數(shù)據(jù)的變化都會定時或?qū)崟r的將數(shù)據(jù)傳送到本地的PX1200存儲設(shè)備上進行備份，確保能夠?qū)?shù)據(jù)丟失降到最低。

（3）新校區(qū)的PX1200可以采用異步的方式把所有備份的數(shù)據(jù)傳送到異地機房，另一臺PX1200就放在異地機房，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)大的災(zāi)難事故時，可以通過遠災(zāi)的數(shù)據(jù)中心來作恢復(fù)。

2.3 特性及優(yōu)勢
此方案旨在確保關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性和數(shù)據(jù)丟失量的最小化，即實現(xiàn) RPO 和 RTO都接近于零的目標。此方案通過在愛數(shù)備份存儲柜內(nèi)置的虛擬化平臺上建立容災(zāi)服務(wù)器，對生產(chǎn)服務(wù)器的操作系統(tǒng)、文件和數(shù)據(jù)庫分別提供不同的容災(zāi)措施，并借助愛數(shù)備份存儲柜全面?zhèn)浞莸哪芰?，結(jié)合系統(tǒng)災(zāi)備等功能，實現(xiàn)完整的系統(tǒng)高可用和災(zāi)難恢復(fù)。整個方案的特點如下：

通過本方案，應(yīng)用系統(tǒng)可達到 RPO 和 RTO都接近于零的目標；采用虛擬化技術(shù)，不需要額外購買容災(zāi)服務(wù)器設(shè)備，減少方案的總體投入成本；涉及到操作系統(tǒng)、文件、數(shù)據(jù)庫保護，整個方案建設(shè)成本較高，但保護更全面。

3 系統(tǒng)特點

3.1 保證存儲級高可用的存儲虛擬化鏡像
可以實現(xiàn)基于存儲端的Unix平臺及各種復(fù)雜環(huán)境的數(shù)據(jù)備份，通過對用戶現(xiàn)有的存儲資源進行存儲虛擬化鏡像操作，實現(xiàn)存儲級高可用的數(shù)據(jù)備份，針對業(yè)務(wù)高持續(xù)性的保護需求，還可在異地進行容災(zāi)站點的部署，有效實現(xiàn)對本地存儲的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的雙重保障，基于存儲虛擬化的存儲資源池進一步簡化IT資源的利用和管理，在實施簡易性、容量、速度和功能上取得更出色的平衡。

3.2 高效的存儲資源整合
充分考慮到對用戶已有存儲整合與未來存儲擴展的需求，量身打造了一套資源整合與優(yōu)化方案，用以消除存儲設(shè)備之間的相關(guān)性，達到資源的高效整合，同時基于集中式的管理模式，可實現(xiàn)對不同品牌存儲設(shè)備及不同存儲接口的無縫兼容，可隨意擴充的存儲空間和通過精簡配置服務(wù)及虛擬存儲池實現(xiàn)的彈性資源分配，為用戶帶來最大的應(yīng)用價值。

3.3 靈活的存儲高可用
基于存儲虛擬化技術(shù)，愛數(shù)存儲容災(zāi)網(wǎng)關(guān)GX2000通過實時同步鏡像，實現(xiàn)存儲端的多節(jié)點容災(zāi)，整體解決了傳統(tǒng)單一存儲設(shè)備帶來的風(fēng)險，有效避免單點故障；與應(yīng)用主機的多路徑管理結(jié)合，在存儲出現(xiàn)故障時能夠自動切換，為應(yīng)用系統(tǒng)提供100%的存儲服務(wù)，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性；統(tǒng)一的管理界面支持對N+1存儲集群架構(gòu)的靈活管理，在實現(xiàn)存儲高可用的同時為用戶創(chuàng)造更多的體驗價值。