数据容灾技术及容灾方案介绍
近几年来，容灾已经成为信息数据中心建设的热门课题，很多容灾技术也快速发展起来，用户也有很大的选择余地。但由于容灾方案的技  术复杂性和多样性，一般用户很难搞清其中的优劣，以确定如何选择最适合自己状况的容灾解决方案。

　　容灾方案的分类

　　目前有很多种容灾技术，分类也比较复杂。但总体上可以区分为离线式容灾（冷容灾）和在线容灾（热容灾）两种类型。

　　所谓的离线式容灾主要依靠备份技术来实现。其重要步骤是将数据通过备份系统备份到磁带上面，而后将磁带运送到异地保存管理。  这种方式主要由备份软件来实现备份和磁带的管理，除了磁带的运送和存放外，其他步骤可实现自动化管理。整个方案的部署和管理比较  简单，相应的投资也较少。但缺点也比较明显:由于采用磁带存放数据，所以数据恢复较慢，而且备份窗口内的数据都会丢失，实时性比  较差。对于资金受限、对数据恢复的RTO和RPO要求较低的用户可以选择这种方式。

　　在线式容灾要求生产中心和灾备中心同时工作，生产中心和灾备中心之间有传输链路连接。数据自生产中心实时复制传送到灾备中心  。在此基础上，可以在应用层进行集群管理，当生产中心遭受灾难、出现故障时，可由灾备中心自动接管并继续提供服务。应用层的管理  一般由专门的软件来实现，可以代替管理员实现自动管理。由上面分析可见，实现在线容灾的关键是数据的复制。数据的复制有多种实现  方式，各有利弊，后面我们将深入讨论。

　　由于在线容灾可以实现数据的实时复制，因此，数据恢复的RTO和RPO都可以满足用户的高要求。因此，数据重要性很高的用户  都应选择这种方式，比如金融行业的用户。但要实现这种方式的容灾必须有很高的投入，一般中小型企业用户很难负担。在方案选择时一  定要考虑多方面的因素。很多用户在初期规划时都过于追求完美，对RTO和RPO要求过高，并不考虑自身的经济承受能力，导致最后  的预算无法负担。所以，选择容灾方案一定要结合自己的实际情况，并不一定要求无数据丢失，只要能确保在业务的可承受范围内就可以  了。

　　数据复制的实现方式

　　数据复制的技术有很多，从实现复制功能的设备分布可大体分为三层，分别为服务器层、存储交换机层和存储层。

　　
[如何选择容灾方案]


　　1．服务器层的数据复制

　　在生产中心和灾备中心的服务器上安装专用的数据复制软件，以实现远程复制功能。两中心间必须有网络连接作为数据通道。可以在  服务器层增加应用远程切换功能软件，从而构成完整的应用级容灾方案。这种数据复制方式相对投入较少，主要是软件的采购成本；兼容  性较好，可以兼容不同品牌的服务器和存储设备，较适合硬件组成复杂的用户。但这种方式要在服务器上运行软件，不可避免地对服务器  性能产生影响，选择时请注意。

　　2．交换机层的数据复制

　　存储交换机技术的发展使交换机可以实现更多的功能。很多原来由服务器和存储实现的功能现在也可在交换机层实现，比如存储虚拟  化。同样，现在有些厂家的交换机产品已经可以实现复制功能。在生产中心和灾备中心都要部署这种交换机，并在交换机之间通过专用链  路连接起来。由于交换机可以管理和复制的数据是存放在存储层内的，因此，用户需要将生产数据都存储在交换机所连接的存储设备中，  这样就可以实现交换机对数据的管理和复制。目前使用这种技术的产品还不是很多，成熟性还有待提高，具有这种功能的交换机价格也相  对较高，所以采用这种方案的用户比较少。

　　3．存储层的数据复制

　　现在的存储设备经过多年的发展已经十分成熟，特别是中高端产品，一般都具有先进的数据管理功能。远程数据复制功能几乎是现有  中高端产品的必备功能。要实现数据的复制需要在生产中心和灾备中心都部署一套这样的存储系统，数据复制功能由存储系统实现。如果  距离比较近（几十公里之内），之间的链路可由两中心的存储交换机通过光纤直接连接；如果距离在200公里内，可通过增加DWDM  等设备直接进行光纤连接；超过200公里，则可增加存储路由器进行协议转换途径 WAN或Internet实现连接。因此，从理论上可实现无限制连接。在存储层实现数据复制功能是很成熟的技术，而且对应用服务  器的性能基本没有影响。在应用层增加远程集群软件后就可以实现自动灾难切换的整体容灾解决方案。目前，这种容灾方案稳定性高、对  服务器性能基本无影响，是容灾方案的主流选择。

　　目前，容灾系统建设的成本投入还是比较可观的，用户在选择容灾方案时一定要结合自己应用环境和预算等实际情况做出决定，适合  自己的才是最好的。
一、引言

网络存储设备提供网络信息系统的信息存取和共享服务，其主要特征体现在：超大存储容量、高数据传输率以及高系统可用性。传统的网  络存储设备都是将RAID磁盘阵列直接连接到网络系统的服务器上，这种形式的网络存储结构称为DAS（Direct Attached Storage）。此外，SAN（Storage Area Network）和NAS（Network Attached Storage）也是两种常见的存储架构。

SAN（存储区域网络）是一种类似于普通局域网的高速存储网络，SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法，允许企业独立地增  加存储容量，并使网络性能不受数据访问的影响。这种独立的专有网络存储方式使得SAN具有扩展性高、可管理性好和容错能力强等优  点。

二、需求分析

随着企业业务数据的增加和应用对数据的依赖性的增强，数据的有效汇集、集中管理、综合分析以及容灾备份等处理要求日益提高。企业  的业务系统通常对于存储系统具有以下的需求：

1、数据集中化

数据存储与管理集中化这种模式有利于各项业务间的联动处理，并且有利于实现分级授权，加强控制和监督，提高集约化管理水平。

2、业务综合化

业务综合处理就是将各种业务紧密结合起来成为一个整体，使得各系统之间信息共享，以消除信息孤岛，为数据挖掘与决策分析奠定坚实  基础。

3、保证数据安全性

综合业务处理系统作为数据高度集中的系统，数据的安全是第一位的。必须从网络、操作系统、数据库、存储设备等方面建立起一套严密  的保障措施，保证企业、用户和业务数据的100%可用。

4、保证系统高可靠性与高可用性

综合业务处理系统的数据备份是保证数据高可靠、高可用的基本手段。在本地及异地建立与业务系统相同的备份系统，或将综合业务处理  系统的数据进行实时备份，将大大提高数据资源的可靠性。

5、提高效率降低成本

传统的数据由于比较分散，管理和备份都相当困难，容易造成损坏或丢失，安全性很低。在综合业务处理系统下，数据高度集中，管理和  备份都非常方便，提高了工作效率同时也降低了系统成本。

6、提高兼容性和可扩展性

由于综合业务处理系统涵盖的应用系统很多，需要有良好的兼容性和可扩展性。对不同用户数据信息的综合分析会增强工作的针对性与准  确性。随着业务的扩大，数据量的增加，存储系统的可扩展性尤为重要，良好的扩展性可以保证业务的连续性。

7、数据备份

随着业务系统的不断完善和持续运行，业务数据及应用系统都迫切需要行之有效的数据安全保护措施。在此情况下，必须采取有效的数据  备份手段，确保网络系统、应用系统的高度安全，建立自动化、跨平台网络备份管理系统有利于以后系统的发展要求。

8、远程数据容灾

计算机系统灾难的发生是多方面的，从计算机数据管理的角度看，小到操作人员的误操作导致系统的破坏、数据库的丢失；中到计算机硬  盘的损坏、存储介质的损坏；大到非计算机系统因素如火灾、地震、水灾等等。保持业务的持续性是当今用户进行数据存储需要考虑的一  个重要方面。采取远程的数据灾难恢复手段，能够提高系统的高可靠性，真正保护业务持续性。

容灾包括数据容灾和应用容灾两类。数据容灾是指建立一个异地的数据系统，该系统是本地关键应用数据的一个实时复制。在本地数据及  整个应用系统出现灾难时，系统至少在异地保存有一份可用的关键业务的数据。应用容灾是在数据容灾的基础上，在异地建立一套完整的  与本地生产系统相当的备份应用系统（可以是互为备份）。建立这样一个系统是相对比较复杂的，不仅需要一份可用的数据复制，还要有  包括网络、主机、应用、甚至IP等资源，以及各资源之间的良好协调。

三、企业SAN数据存储和远程容灾方案

（一）设计原则

1、先进性

存储系统采用的技术必须是先进而成熟的。现在计算机技术的发展日新月异，要保护客户的投资就必须采用先进的技术，并且这种技术和  产品必须被业界公认为成熟且有发展前途的。

2、实用性

建设网络系统的目的是要解决企业数据信息的共享和交换，提供现代化的管理，因此，设计方案的出发点就是要满足用户的信息要求。

3、经济性

设计方案不但要考虑采用技术的先进、可靠，而且还必须考虑用户的经济负担。因此，设计方案必须具备很高的性能价格比。

4、高可管理性与高可靠性

由于整个业务系统的数据采取集中式的存储策略，所以存储系统必须具备很高的可管理性。另外，计算机网络系统的外部环境是多变的，  设计方案必须是强健的，能够很方便地进行调整，以满足外部环境的变化。

5、高可扩充性与升级能力

设计方案必须能够适应企业网络系统发展的需要，具备高可扩充性与升级能力。存储系统必须是可以扩充的，必须具备较高的扩展能力，  而且随着计算机技术的发展可以对存储局域网络进行升级。

6、开放性与标准化

设计方案中所采用的技术和选用的产品都必须是业界公认的主流，而且必须满足开放性的要求。

( 二）SAN数据存储方案

在企业数据存储系统的设计过程中，从系统的兼容性、稳定性与可靠性角度出发，并且考虑到保护已有的投资，选择了基于SAN架构的  数据存储方案

方案中使用光纤通道交换机、本地磁盘阵列、备份磁带库及远程容灾磁盘阵列组成SAN系统，其高可扩容性将使企业将来能够具有很高  的存储能力，为异种操作系统和磁盘系统提供支持，为异地容灾备份提供无缝支持，并且可以将已有的投资与长期的存储解决方案结合起  来，建立一个可扩展、易管理、能够灵活地适应不可预见的存储需要的网络存储环境。

（三）SAN数据容灾方案

异地远程数据容灾方案的容灾地点选择在距离本地不小于 20km的范围内，采用与本地磁盘阵列相同的配置，通过光纤以双冗余方式接入到SAN网络中，实现本地关键应用数据的实时同步复  制。在本地数据及整个应用系统出现灾难时，系统至少在异地保存有一份可用的关键业务的镜像数据。该数据是本地生产数据的完全实时  拷贝。

对于企业网来说，建立的数据容灾系统由主数据中心和备份数据中心组成

其中，主数据中心采用高可靠性集群解决方案设计，备份数据中心与主数据中心通过光纤相连接。主数据中心系统配置主机包括两台或多  台服务器以及其他相关服务器，通过安装HA软件组成多机高可靠性环境。数据存储在主数据中心存储磁盘阵列中。同时，在异地备份数  据中心配置相同结构的存储磁盘阵列和一台或多台备份服务器。通过专用的灾难恢复软件可以自动实现主数据中心存储数据与备份数据中  心数据的实时完全备份。在主数据中心，按照用户要求，还可以配置磁带备份服务器，用来安装备份软件和磁带库。备份服务器直接连接  到存储阵列和磁带库，控制系统的日常数据的磁带备份。其中，光传输设备作为两个数据中心之间的传输设备；两个数据中心利用光传输  设备通过光纤组成光自愈环（用来提供高性能、全冗余、无切换间隙、路由迂回的无阻塞通道），光自愈环可提供总共高达80G（保护  ）和160G（非保护）的通信带宽。通过高性能的骨干为两个数据中心提供高带宽、高可靠的网络连接。

备份数据中心必须满足以下条件：

（1）具备与主数据中心相似的网络、通信设置；
（2）具备业务应用运行的基本系统配置；
（3）具备稳定、高效的电信通路连接主数据中心，确保数据的实时备份；
（4）具备日常维护条件；
（5）与主数据中心相距足够安全的距离。

（四）方案特点

本设计方案是基于模块化、可扩展、无单点故障的SAN解决方案，具有容灾和业务连续性等特性。它对企业的业务系统能够提供无缝的  异地容灾备份解决方案，为企业业务系统高效、高可靠性的双磁盘阵列系统远程容灾备份方案提供良好的高可用性支持。具体而言，本设  计方案的特点在于：

方案投资不高，原有的设备得到合理利用的前提下，基于网络的数据存储服务性能得到明显提升，业务数据实现了有效的汇集和管理，实  现了性能和价格的最优组合。

（1）SAN存储系统扩展性好、升级能力强，投资保护性好。
（2）实现了存储系统支持数据集中式管理，相关业务系统或全部的应用系统存储系统合并为统一的存储系统。
（3）采用开放式的体系结构，支持多种系统平台的接入，亦即实现跨平台操作。
（4）异构环境数据共享，即不同的平台和数据库系统实现相关数据的共享，同时支持主流第三方厂家存储设备的接入。
（5）提供包括存储介质、接口设备及连接链路的冗余支持。
（6）向网络客户端和应用服务器提供高效可靠的数据存储服务时，同时对应用系统的运行效率和网络的速度不会产生明显的影响。
（7）采用本地磁带备份与远程容灾措施，按其重要程度确定数据备份等级，配置数据备份与容灾策略，采用先进数据容灾和灾难恢复技  术，保证了信息系统可靠性和数据重要性。