通信容灾技术

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1、1 绪论 21.1. 概况 21.1.1. 容灾的定义 21.1.2. 容灾的评价指标 21.1.3. 容灾的分类 31.1.4. 容灾的等级划分 31.2. 技术篇 41.2.1. 数据备份技术 51.2.2. 数据复制技术 61.2.3. 灾难检测技术 71.2.4. 系统迁移技术 81.3. 展望篇 81.3.1. 业务连续性 81.3.2. 持续数据保护 92.1 容灾分类 92.1.1 HLR 数据容灾 92.1.2 ULR 业务容灾技术 1522. 业务容灾的原则和方式 202.2. 1 业务容灾配置原则 202.2.2 业务容灾数据同步方式 212.3 虚拟卷/硬件 232.4

2、容灾系统的容量 232.5. HLR 容灾的实施建议 243. 存储网络容灾备份 253.1.概况 253.2 技术篇 263.2.1. 磁带备份 263.2.2. 无需 LAN 的备份 273.2.3. 服务器负担较轻的备份 283.2.4. 备份行业和产品概述 283.3. 利用 SAN 进行备份的主要优势 293.3.1 提高数据可用性 293.3.2. 降低 TCO 293.4. 灵活的备份选项 303.4.1 远程数据镜像/数据复制 313.4.2 思科的灾难恢复产品和解决方案 313.4.3. 虚拟 SAN(VSAN) 324. 结束语 365. 参考文献 371 绪论随着信息时代

3、的到来，数据越来越突出地成为社会正常运作的核心。对于一 个企业来讲，数据更是影响其生存和发展的关键，各行业的用户和企业对网络应 用和数据信息的依赖日益强烈，使得突发性灾难如火灾、洪水、地震或者恐怖事 件等对整个企业的数据和业务生产会造成重大影响。因此，如何保证在灾难发生 时企业数据不丢失，保证系统服务尽快恢复运行，成为人们关注的话题，容灾技 术日益成为各个行业关注的焦点。本文从技术角度对容灾的概念、相关技术进行 介绍，并对其发展趋势进行探讨。1.1.概况1.1.1. 容灾的定义在给出容灾的概念之前，有必要先给出灾难的定义。从一个计算机系统的角 度讲，一切引起系统非正常停机的事件都可以称为灾难。

4、大致可以分成以下三个 类型：A.自然灾害：包括地震、火灾、洪水、雷电等，这种灾难破坏性大，影响 面广；B.设备故障：包括主机的CPU、硬盘等损坏，电源中断以及网络故障等， 这类灾难影响范围比较小，破坏性小； C. 人为操作破坏，包括误操作、人为蓄意 破坏等等。容灾(Disaster Tolerance)，就是在上述灾难发生时，在保证生产 系统的数据尽量少丢失的情况下，保持生存系统的业务不间断地运行。1.1.2. 容灾的评价指标现在工业界都以数据丢失量和系统恢复时间作为标准，对某个容灾系统进行评价，公认的评价标准是RPO和RTO。 RPO(Recovery Point Objective) :

5、恢复点目标，以时间为单位，即在 灾难发生时，系统和数据必须恢复到的时间点要求。RPO标志系统能够容忍的最 大数据丢失量。系统容忍丢失的数据量越小，RPO的值越小。 RTO(Recovery Time Objective): 恢复时间目标，以时间为单位，即 在灾难发生后，信息系统或业务功能从停止到必须恢复的时间要求。RTO标志系 统能够容忍的服务停止的最长时间。系统服务的紧迫性要求越高，RTO的值越小。RPO针对的是数据丢失，RTO针对的是服务丢失，两者没有必然的联系，并且两者的确定必须在进行风险分析和业务影响分析之后根据业务的需求来确定。1.1.3. 容灾的分类由于容灾包含的内容比较广泛，对容

6、灾的分类也可以从多个方面进行。总的 来讲，可以从容灾的范围和容灾的内容来区分。从容灾的范围讲，容灾可以分为本地容灾、近距离容灾和远距离容灾。这三种容灾能容忍的灾难是不相同的，采用的容灾技术也是不同的。从容灾的层次讲，容灾又可以分成数据容灾和应用容灾，本质上讲，这两种 容灾是密不可分的。数据容灾是应用容灾的基础，没有数据的一致性，就没有应 用的连续性，应用容灾也是无法保证的。数据容灾是指建立一个备用的数据系统， 该备用系统对生产系统的关键数据进行备份。应用容灾则是在数据容灾之上，建 立一套与生产系统相当的备份应用系统。在灾难发生后，将应用迅速切换到备用 系统，备份系统承担生产系统的业务运行。1.

7、1.4. 容灾的等级划分由于容灾系统需要考虑众多的因素，目前，根据容灾系统中数据的丢失程度、 生产系统和备用系统的距离，以及灾难恢复计划的状态等因素，公认的容灾级别 划分如下：A. 本地容灾：即将系统数据或应用在本地备份，无异地后援。这一级别的容 灾，仅能应付本地的硬件损坏或人为因素造成的灾难。B. 异地数据冷备份：即将系统数据备份到物理介质（磁盘、磁带或光盘）上， 然后送到异地进行保存。这种方案成本低、易于实现。但是在灾难发生时，数据 的丢失量大，并且系统需要很长的恢复时间，无法保持业务的连续性。C. 异地数据热备份：即在异地建立一个热备份中心，采取同步或者异步方式， 通过网络将生产系统的数

8、据备份到备份系统中。备份系统只备份数据，不承担生 产系统的业务。当灾难发生时，数据丢失量小，甚至零丢失，但是，系统恢复速 度慢，无法保持业务的连续性。D. 异地应用级容灾：即在异地建立一个与生产系统相同的备用系统，备用系 统与生产系统共同工作，承担系统的业务。这种类似于 RAID1 的容灾系统，能够 提供很小的数据丢失量，系统恢复速度是最快的。但是，需要配置复杂的系统管 理软件和专用的硬件，相对成本也是最高的。在上述的级别之上，又有人提出业务级别的容灾级别。对于正常的业务而言， 仅靠IT系统的保障是不够的，业务级别的容灾包括众多非IT系统的设施，比如 电话，办公环境等。1.2. 技术篇传统的容

9、灾技术通常指针对生产系统的灾难采用的远程备份系统技术。但 是，随着对容灾系统要求的不断提高，现在的容灾技术包括了可能引起生产系统 服务停止的所有防范和保护技术。一般来讲，一个容灾系统中实现数据容灾和应 用容灾采取不同的实现技术。数据容灾的技术包括数据备份技术、数据复制技术 和数据管理技术等，而应用容灾包括灾难检测技术、系统迁移技术和系统恢复技 术等等。本章节对数据容灾相关的数据备份技术和复制技术以及应用容灾相关的 灾难检测技术和系统迁移技术做初步的介绍和分析，其它的技术请参考相关技术 资料。1.2.1. 数据备份技术数据备份就是把数据从生产系统备份到备份系统中的介质中的过程。数据备份技术最初是

10、备份到本地磁带，随着网络发展，现在的备份技术有了飞速的发展。 主机备份：这种备份就是传统意义上的基于主机（Host-based）的备份。主机负责将数 据备份到和主机直接相连的存储介质上（一般是磁带）。虽然这种备份的速度快， 管理简单，但是仅能适应于单台服务器备份，并且在灾难恢复过程中，系统恢复 的时间长。 网络备份：随着网络的发展，传统的主机备份渐渐地转向了网络备份，即系统中备份数 据的传输以网络为基础。根据备份系统中备份服务器、介质服务器是否在同一个 LAN 中，可以将网络备份分为基于局域网的备份和远程网络备份。基于局域网的备份特点是应用服务器、备份服务器和介质服务器共用一个局 域网络，备份

11、服务器统一管理备份的过程，多个应用服务器可以将各自的数据备 份到介质服务器上。这种备份方式可以共享介质资源，实现集中的备份管理。缺 点是对网络带宽和备份时间的压力比较大，并且不具备远程的容灾能力。当然通 过将介质（磁盘、磁带或光盘）运输到远程保存，可以具备一定的容灾能力。远程网络备份，则是介质服务器与应用服务器不属于同一个局域网，备份服 务器依然统一管理备份的过程，备份数据则是通过WAN、ATM或者Internet等公 共网络传送到远程的介质服务器上。这种备份方式基本上构成了一个异地的备份 容灾方案。由于备份数据在公共网络上传输，备份的速度、备份数据的完整性和 安全性等方面都需要考虑。 专有存

12、储网络备份：当存储系统成为一个独立于备份系统的系统之后，特别是存储局域网(SAN： Storage Area Storage)的发展，使得备份过程可以在存储局域网中实现，根据 备份过程中对应用服务器的影响，专有存储网络备份可以分为LAN-Free备份和 Server-Free备份。LAN-Free备份，是在存储网络(Storage Network)之上建 立的一种备份系统。在该备份系统中，生产系统的存储和介质服务器的存储直接 通过专用存储网络进行连接，在备份过程中，庞大的备份数据不经过主机系统所 在的网络，而是通过专用的存储网络传输到介质上。这种备份方式的优点是共享 介质资源，实现集中管理，不

13、会对主机系统网络有影响。缺点是实现比较复杂， 成本相对较高。Server-Free 备份，则是建立在存储区域网( SAN： Storage Area Network) 的基础上，备份过程无需应用服务器参与数据传输的备份系统。这种备份方式可 以保证生产系统及其网络不受影响。目前这种备份技术还不太成熟，对硬件的性 能和兼容性的要求都很高。专用存储网络备份更多关注的是存储系统的扩展性、可用性以及性能等方面 的因素，可以讲存储局域网的发展将会在更大程度上提高系统的数据容灾能力。1.2.2. 数据复制技术和数据备份相比，数据复制技术则是通过不断将生产系统的数据复制到另外 一个不同的备份系统中，以保证在灾

14、难发生时，生产系统的数据丢失量最少。按照备份系统中数据是否与生产系统同步，数据复制可以分成同步数据复制 和异步数据复制。同步数据复制就是将本地生产系统的数据以完全同步的方式复 制到备份系统中。由于发生在生产系统的每一次I/O操作都需要等待远程复制完 成才能返回，这种复制方式虽然可能做得数据的零丢失，但是对系统的性能有很 大的影响。异步数据复制则是将本地生产系统中的数据在后台异步地复制到备份 系统中。这种复制方式会有少量的数据丢失，但是对生产系统的性能影响较小。根据数据复制的层次，数据复制技术的实现可以分成以下四种：A. 存储系统数据复制：数据的复制过程通过本地的存储系统和远端的存储 系统之间的

15、通信完成。这种方式的复制对应用来讲是透明的，可以直接实现数据 容灾功能，也可以提供很高的性能，可是，对存储系统的要求比较高。B. 交换层数据复制：这种方式的复制技术是伴随着存储局域网的出现引入 的，即在存储局域网的交换层上实现数据复制。实现方式可以通过专有的复制服 务器实现，也可以通过存储局域网（SAN）交换机，将数据同步地复制到远端存 储系统中。C. 操作系统层数据复制：主要通过操作系统或者数据卷管理器来实现对数 据的远程复制。这种复制技术往往要求本地系统和远端系统是同构的，并且由于 数据复制由主机系统完成，其效率和管理上也存在不少问题。D. 应用程序层数据复制：例如数据库的异地复制技术，通常采用日志复制 功能，依靠本地和远程主机间的日志归档与传递来实现两端的数据一致。这种复 制技术对系统的依赖性小，有很好的兼容性。缺点是本地应用程序向远端复制的 是日志文件，这需要远端应用程序重新执行和应用才能生产可用的备份数据。另 外，由于各个应用程序采取的复制技术不同，无法以一种技术实现多种应用的数 据复制。1.2.3. 灾难检测技术对于一个容灾系统来讲，在灾难发生时，尽早地发现生产系统端的灾难，尽 快地恢复生产系统的正常运行或者尽快地将业务迁移到备用系统上，都可以将灾 难造成的损失降低到