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1、教务信息系统的容灾和高可用方案设计 陈建慧 唐玉兰 赵吉 无锡职业技术学院 无锡城市学院 江南大学 摘 要： 教务信息系统数据量不断增长, 系统业务也日益繁忙, 对数据的安全性和系统的稳定性要求也越来越高。为此, 系统管理员需要针对教务系统设计容灾方案和高可用性方案, 确保发生灾难时系统能及时恢复。关键词： 教务信息系统; 容灾; 高可用性; 作者简介：陈建慧 (1980-) , 男, 江苏丹阳人, 工程师, 硕士。主要研究方向为计算机技术和信息系统。收稿日期：2017-05-08基金：国家自然科学基金题目基于整个演化历史信息的进化算法研究及其应用 (项目编号:No.61300149) The
2、 Scheme of Disaster Recovery and High Availability for Educational Administration Information SystemCHEN Jian-hui TANG Yu-lan ZHAO Ji Wu Xi Institute of Technology; Wuxi City College of Vocational Technology; Abstract： With the growth of the data of educational administration information system, sys
3、tem businessseem very busy, which requires the security of database and stability of the system. Therefore, administratorsshould design the scheme of disaster recovery (DA) and high availability (HA) to make sure that the systemcan be recovered in time of disaster.Keyword： educational administration
4、 information system; disaster recovery; high availability; Received： 2017-05-08随着我校教务管理信息化需求的不断改变, 教务信息系统的改进也一直持续进行。传统的教务信息系统应用和数据主要有系统基础数据、课程大纲、教学计划、教学任务、课表信息、成绩信息、选课数据、学籍信息、教学评价、教室借用等。2016 年, 因教学诊改需要, 我校教务信息系统新增授课计划、教学日志填报、调课系统、实训室预约、实训日志填报等功能模块, 都与日常教学运行和教师的教学活动密切相关, 教务信息系统的用户日常使用量亦增加很多。因此, 对教务信息
5、系统的可靠性和稳定性提出了新要求。为了解决上述问题, 本文设计出一种基于双服务器和 Infoscale 软件的容灾及高可用方案。实践证明, 本方案可以使教务信息系统的数据中心得到很高的安全性保障, 还可以保证 Web 应用服务器做到 7*24 小时不间断对外服务。本方案结构清晰、预算投入低、使用简单、维护方便。一、容灾技术和高可用性方案介绍“容灾技术按照不同的角度可以分为两大类:应用级容灾和数据级容灾。”1“数据级容灾可以保证数据的可靠性、完整性和安全性, 但在灾难中不提供实时服务请求。应用级容灾能够提供实时的应用服务, 让服务请求透明运行, 保证数据中心提供的服务可靠、完整和安全。”2(一)
6、 数据级容灾“利用通信网络将数据复制到远程的灾备中心以保证数据的安全性。当本地业务系统出现不可恢复的物理故障时, 容灾系统利用先前备份的数据进行灾难恢复, 从而达到容灾的目的。”3教务信息系统中的数据是提供应用服务的基础, 安全性最为重要。因此在设计数据容灾时, 将数据分开写入应用中心和备份中心的磁盘阵列中, 无论哪方出现故障, 都能保证数据的安全性和一致性。(二) 应用级容灾“应用级容灾建立在数据容灾的基础上, 当系统正常运行时, 应用系统会将数据同时写向主数据中心和备份中心的存储设备, 并保证二者的实时一致性。”4教务信息系统的应用中心数据发生灾难导致 Web 服务器无法访问数据, 应用系
7、统的数据访问需要及时切换访问备份中心的数据中心, 使教务信息系统的Web 服务具有持续性。对于教务信息系统来说, 数据的可靠性尤为关键, 必须保证安全。另外, 作为日常应用服务来说, 教务信息系统对业务中断也非常敏感。因此, 方案设计时, 数据级容灾和应用级容灾都需要考虑。即本方案的目的:系统的数据容灾和高可用性。二、方案硬件及环境拓扑结构本方案基于 VERITAS 的 Infoscale 软件, 构建简单、易于实现。将应用中心和备份中心之间的 SAN 存储区域网络通过光纤相连, 利用跨阵列磁盘镜像技术实现容灾功能。方案的环境拓扑结构如图 1 所示:图 1 环境拓扑结构图 下载原图由图 1 可
8、知, 校内通过光纤构建 SAN 存储网络, 在两套磁盘系统之间实现镜像。将应用中心和备份中心的 SAN 网络利用光纤相连, 构成校内 SAN 网络后, 利用Infoscale 软件的管理功能, 非常方便地实现应用中心和备份中心的磁盘系统之间的镜像。三、方案数据容灾运行原理图 2 方案运行原理 下载原图图 2 显示, 利用 VERITAS Infoscale 存储基础系统, 可以在应用中心和备份中心的磁盘上创建两个对等的数据中心, 两个磁盘阵列上的数据完全一致, Web服务器上的任意修改, 都将同时写到应用中心和备份中心的数据中心。具体数据写入流程如下:一是客户端向 Web 服务器发出写入请求;
9、二是 Web 服务器同时将数据写入应用中心和备份中心的磁盘阵列;三是应用中心阵列和备份中心阵列先后向服务器确认数据写入成功;四是 Web 服务器向客户端确认数据写入完成信息。数据写入流程方式显示, 应用中心和备份中心的磁盘阵列能同时得到相同数据的写入, 利用镜像功能, 方便实现数据级容灾。四、系统发生故障时高可用方案的响应一个优秀的容灾和高可用性方案, 在数据发生灾难时能保证备份数据的可靠性, 同时也需要保证系统能及时恢复即高可用性。应用中心的数据磁盘损坏, 网络链路方式中断、数据库系统维护, 都可认为是发生灾难、导致客户端通过 Web 服务器无法访问应用中心的数据系统。发生上述情况时, 系统
10、的高可用性需得到及时响应。本方案在系统发生故障时, 数据写入流程如图 3 所示:图 3 故障相应 下载原图应用中心发生故障时, 数据写入备份中心流程如下:一是客户端向 Web 服务器发出写入请求;二是发生故障, 数据无法写入应用中心的磁盘阵列, 等待操作系统超时 (timeout) , 确认应用中心磁盘阵列出错后, 直接写入备份中心阵列;三是备份中心阵列向 Web 服务器确认数据写入成功;四是 Web 服务器向客户端确认数据写入成功;五是在应用中心磁盘阵列修复之前, 所有的输入/输出都将在备份中心磁盘阵列上执行。由上述过程可以看出, 当应用中心磁盘阵列发生故障时, 应用业务不会发生中断, 很好
11、地保证了系统的高可用性。不需要进行数据库的切换动作, 从而保证零停机时间, 零数据损失的实现。五、方案小结本方案使用 VERITASInfoscale 作为管理软件、利用远程镜像数据容灾方案, 可以做到应用的零停机和数据的零损失。发生故障时, 可以通过镜像日志及时恢复错误点, 对系统不造成任何影响。通过跨磁盘阵列快照, 应用中心和备份中心的数据同步一致。此外, 硬件成本开销亦可控制在合理范围。以我校为例, 在构建本方案时, 依托学校信息中心原有的网络等硬件基础, 硬件成本主要是两台 IBMX3860 服务器。磁盘阵列由学校的统一存储服务器划分两个逻辑单元号LUN (Logical Unit Number) , 作为磁盘阵列使用, 免去了此部分开销。系统搭建好后, 已顺利执行, 效果如图 4、图 5 所示。图 4 容灾及高可用方案资源结构 下载原图图 5 系统日志界面 下载原图参考文献1刘迎风, 祁明.容灾技术及其应用J.计算机应用研究, 2002 (6) . 2汪在荣.容灾技术在学校教务管理系统中的应用J.内江师范学院学报, 2011 (8) . 3妙全兴, 蔡皖东.综合局域网中数据容灾研究及系统实现J.计算机应用, 2004 (7) . 4李昊生.图书馆数据容灾方案的构建J.情报检索, 2012 (11) .
