华为OceanStor 企业统一存储系统远程复制技术白皮书

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1、 华为华为 OceanStor 企业统一企业统一存储系统存储系统 远程复制远程复制技术技术白皮书白皮书 文档版本文档版本 01 发布日期发布日期 2014-03-20 华为技术有限公司华为技术有限公司 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 ii 版权所有版权所有 华为技术有限公司华为技术有限公司 2014。 保留一切权利。保留一切权利。 非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传 播。 商标声明商标声明 和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。 本文档提及的其他所有商

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3、技术有限公司 iii 目目 录录 1 概述概述 1 2 HyperReplication 技术原理技术原理 . 2 2.1 HyperReplication 设计思路. 2 2.2 HyperReplication/S 的工作原理 . 2 2.3 HyperReplication/S 的主要功能 . 3 2.4 HyperReplication/S 的灾备流程 . 6 2.5 HyperReplication/A 的工作原理 . 6 2.6 HyperReplication/A 的主要功能 . 7 2.7 HyperReplication/A 的灾备流程 . 9 3 HyperReplicat

4、ion 技术特点技术特点 . 10 3.1 基于 Cache 的多时间点技术 . 10 3.2 Block IO 技术 10 3.3 灵活的组网方式 . 11 3.4 可变的网络连接 . 13 3.5 支持动态改变拷贝速率 . 13 3.6 大规格 . 13 3.7 高扇出复制比 . 13 3.8 互为镜像 . 14 4 HyperReplication 应用场景应用场景 . 15 4.1 中央容灾备份站点 . 15 4.2 Active-Active 持续业务站点 16 5 华为华为 OceanStor 企业统一存储系统容灾解决方案技术实施要求企业统一存储系统容灾解决方案技术实施要求 17

5、6 HyperReplication 配配置说明置说明 . 19 缩略语表缩略语表/Acronyms and Abbreviations . 24 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 修订记录/Change History 华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 iv 修订记录修订记录/Change History 日期 修订版本 描述 作者 20131211 V1.0 初稿 花金磊/223509 秦烜/204091 20140320 V1.1 增加配置说明 花金磊/223509 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 1 概述 华为

6、专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 1 1 概述概述 随着各行业数字化进程的推进，数据逐渐成为企事业单位的运营核心，用户对承载数 据的存储系统的稳定性要求也越来越高。虽然不少存储厂商能够向用户提供稳定性极 高的存储设备，但还是无法防止各种自然灾难对生产系统造成不可恢复的毁坏。为了 保证数据存取的持续性、可恢复性和高可用性，远程容灾解决方案应运而生，而远程 复制（Remote Replication）技术则是远程容灾方案中的关键技术之一。 OceanStor 企业统一存储系统的远程复制软件名称为 HyperReplication，可以实现数据 迁移、异地容灾和灾难后数据恢复。HyperR

7、eplication 至少需要两套 OceanStor 企业统 一存储系统构成，这两套存储阵列通常被称为远程复制的主端与从端。远程复制主从 端可以放在同一个机房、同一个城市或者相距上千公里的两地。 HyperReplication 支持两种复制模式： 1) 同步远程复制同步远程复制：实时地同步数据，最大限度保证数据的一致性，以减少灾难发生 时的数据丢失量。 2) 异步远程复制异步远程复制：周期性地同步数据，最大限度减少由于数据远程传输的时延而造 成的业务性能下降。 对于异步远程复制，业界友商在实现方式上有的采用日志方式，有的采用周期式复制 数据集的方式，也有采用周期式复制快照的方式。日志方式对

8、主 LUN IO 的影响较 小，但不会合并重复地址的数据，对复制带宽和日志量的占用最高；周期式复制快照 的方式正好相反；周期式复制数据集的方式相当于两者的折中。 OceanStor 企业统一存储系统远程复制基于 CACHE 多时间点缓存技术，采用周期式复 制快照的方式，通过缩短同步周期，降低 IO 悬挂、COW 等对主 LUN 性能的影响，使 异步远程复制性能达到业界最优。 表1-1 术语清单 术语 描述 RPO（Recovery Point Objectives） 恢复点目标：强调容灾备份，灾难恢复时数据丢失量，单位为 时间，即丢失了多久的数据。RPO 越小数据丢失量越少。 CG （Cons

9、istency Group） 一致性组，一组 LUN 构成的一个 Group（组），用于保证有依 赖的写的数据一致性 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 2 HyperReplication 技术原理 华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 2 2 HyperReplication 技术原理技术原理 2.1 HyperReplication 设计思路 在设计远程复制时，需要考虑以下几个设计需求： 1) 尽可能保证主、从 LUN 之间的紧密同步，从而减少灾难发生时的数据丢失量； 2) 尽可能减少系统对前台应用程序的写延迟，从而达到减少系统响应时间、提高数 据吞

10、吐量和性能的效果； 3) 在异常或灾难发生时，能够保证主站点和从站点数据可用性。 由于通信链路上存在不可避免的延时，前两个设计需求几乎不可能同时最优化：当前 者达到最优时，主站点收到本地 I/O 写操作后，立即发向从站点，等待写 I/O 同时写入 主 LUN 和从 LUN 后才返回主机写完成，这种方式称为同步远程复制；当后者达到最 优时，主站点先记录收到的 I/O 写操作导致的差异，写入主 LUN 后就立即返回写完 成，当差异累积到一定程度时（或经过一段固定的时间）再一次性把所有差异更新到 从站点的从 LUN，这种方式称为异步远程复制。无论是同步远程复制还是异步远程复 制，都必须满足第三个设计

11、需求：任何情况下的数据可用性。 2.2 HyperReplication/S 的工作原理 OceanStor 企业统一存储系统的同步远程复制利用日志原理实现主、从 LUN 的数据一 致性，其实现原理如下： 1) 当主站点的主 LUN 和远端复制站点的从 LUN 建立同步远程复制关系以后，默认 情况下会启动一个初始同步，也就是将主 LUN 数据全量拷贝到从 LUN； 2) 如果在同步时主 LUN 收到生产主机写请求，将主机写请求同时写主端和从端，若 要写入位置的数据块正在拷贝，需要等待该数据块拷贝完成后分别写入主 LUN 和 从 LUN； 3) 初始同步完成以后，主、从 LUN 数据完全一致。同

12、步远程复制按照下面的流程进 行 I/O 处理： 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 2 HyperReplication 技术原理 华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 3 主站点接收生产主机写请求，记录这个 I/O 对应数据块的差异日志值为“有差 异” ； 主站点将写请求的数据写入主端 CACHE,同时利用配置好的链路将写请求发送 到远端从站点，主端 CACHE 同时将数据刷盘； 从站点收到主端的写 IO 数据，将数据写入从端 CACHE 后返回主端结果，同 时 CACHE 将数据刷盘。主端收到从端结果后判断写主端 CAHE 和写从端 CACHE 的执行

13、结果，如果都成功，则将差异日志改为“无差异” ，否则保留 “有差异” ，在下一次启动同步时重新拷贝这一个数据块； 向主机返回写请求完成。 2.3 HyperReplication/S 的主要功能 零数据丢失 OceanStor 企业统一存储系统同步远程复制对主、从 LUN 同时进行数据更新，能够保 证 RPO 为 0。利用同步远程复制建立的容灾系统，能够实现灾难恢复级别较高的数据 级容灾（ “第 6 级：数据零丢失和远程集群支持” ） 。 支持分裂模式 OceanStor 企业统一存储系统同步远程复制支持分裂模式，在分裂状态下，生产主机的 写请求只会写到主 LUN，并通过差异日志来记录主、从

14、LUN 数据之间的差异。当用 户希望重新保持主、从 LUN 数据一致时，可以进行一次手动启动同步操作，同步过程 就是将差异日志中标为“有差异”的数据块从主 LUN 增量拷贝到从 LUN 的过程，其 I/O 处理原理与初始同步的原理类似。分裂模式可以灵活地满足用户的一些需求：如暂 时性的链路维修、网络带宽扩容、需要从 LUN 保存某一个时间点的数据等等。 华为 OceanStor 企业统一存储系统 远程复制技术白皮书 2 HyperReplication 技术原理 华为专有和保密信息 版权所有 华为技术有限公司 4 快速响应故障和故障恢复 OceanStor 企业统一存储系统同步远程复制检测到系

15、统故障（包括链路断开、主 LUN 或从 LUN 故障导致的 IO 错误等等）时能够立即进入断开状态。在断开状态下，同步 远程复制的 I/O 处理原理与分裂时类似，只将 I/O 写入主 LUN 并记录差异（注意：若 故障为主 LUN 故障，那么在故障排除之前主 LUN 无法接收生产主机的 I/O 请求） 。当 这些故障排除时，同步远程复制可以在极短的时间内根据恢复策略进行相应的操作： 如果恢复策略为自动恢复，同步远程复制会自动进入“同步”状态，将有差异的数据 增量同步到从 LUN；如果恢复策略为手动恢复，同步远程复制会进入“待恢复”状 态，等待用户手动启动同步。由于断开后的同步采用的是增量同步，

16、可以大大地减少 同步远程复制的灾难恢复时间。 支持从 LUN 可写功能 从 LUN 可写是指从 LUN 可以接收来自主机的数据。OceanStor 企业统一存储系统同步 远程复制支持从 LUN 可写，使备用生产主机能够直接读写从 LUN 数据，该功能主要 有两类应用场景： 1) 用户需要在不影响主 LUN 业务的情况下使用从 LUN 进行数据分析、挖掘； 2) 当主站点生产阵列故障，从站点的灾备阵列需要接管业务，但无法进行正常的主 从切换或无法与生产阵列正常通信。 默认情况下，远程复制从 LUN 是只读的，如果主 LUN 出现故障，需要管理员执行 “取消远程复制从 LUN 写保护”操作，手动设置从 LUN 为可写，以便从站点灾备阵列 能够接管主机业务，保证业务持续运行。 同步远程复制设置从 LUN 可写有以下两个条件： 1) 远程复制处于分裂或异常断开状态； 2) 远程复制从 LUN 数据必须是完整的（当