構建HyperSwap雙活數(shù)據(jù)中心

1、 構建HyperSwap雙活數(shù)據(jù)中心為確保數(shù)據(jù)始終可用，為保證業(yè)務持續(xù)在線，CIO們在過去花費了大量的時間、精力和金錢，但每每到關鍵時刻，往往事與愿違哪怕是斥巨資建立了所謂的“雙活數(shù)據(jù)中心”。CIO們一度對“雙活數(shù)據(jù)中心”給予了充分的信任，他們希望，雙站點數(shù)據(jù)中心的可用性和恢復能力、從存儲故障中斷中立即恢復的能力、服務器故障“零延遲”切換的能力可以幫助他們實現(xiàn)對7x24苛刻可用性、可服務性的要求，能夠滿足公司領導層、業(yè)務層對IT業(yè)務服務水平協(xié)議的嚴格要求。但正如上面所說，他們當中的大部分人都以失望告終。在建設“雙活數(shù)據(jù)中心”的過程中，許多CIO隨著對“雙活(Active-Active)”技術的

2、深入了解，吃驚的發(fā)現(xiàn)自己所正在建設的“雙活數(shù)據(jù)中心”其實只是一種“代名詞”而已，實則難以滿足其雙活、即時切換的能力，CIO們面對著這樣的現(xiàn)實：“不同廠家對雙活數(shù)據(jù)中心之理解和定義并不一致。部分廠家往往只著重市場影響力，將雙活數(shù)據(jù)中心需求等同于該廠家提供之產品功能，但缺乏考慮總體擁有成本、應用交易性能影響、數(shù)據(jù)中心可維護性等因素?！笨山⒁粋€高可靠性、高可用性、高可切換的“雙活數(shù)據(jù)中心”的訴求卻并未在CIO們的心中減退，他們清醒的知道，對于一些關鍵的、核心的、維系企業(yè)信譽與存儲的業(yè)務來說，他們必須要尋找到可靠的雙活數(shù)據(jù)中心建設解決方案，他們了解，即便是有高度可靠的硬件體系、高可用的CDP(持續(xù)數(shù)

3、據(jù)保護)技術或是某些特殊的軟件方法，一個由互為鏡像的、雙活的硬件架構與軟件平臺維系的“雙活數(shù)據(jù)中心”仍然是災難或某些特殊情況下所必不可少的?！?x24小時的可用性、多重的數(shù)據(jù)保護需求、客戶已經興建的多個數(shù)據(jù)中心把業(yè)務風險分散的需求、多個數(shù)據(jù)中心的使用率、企業(yè)級數(shù)據(jù)中心整體切換的需求以及利用雙活數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)業(yè)務或技術創(chuàng)新的需求等等構成了眾多CIO對雙活數(shù)據(jù)中心迫切的需求?！盜BM技術專家曾經在2012 IBM Unix World高峰論壇上指出：“客戶的需求雖然在演變，但作為可靠的、最后一道防范業(yè)務風險、提高業(yè)務終極可用性可靠性的方法，雙活數(shù)據(jù)中心是無可取代的?！倍鼮橹匾氖牵S著存儲系統(tǒng)的設

4、計越來越復雜，數(shù)據(jù)尤其是在大數(shù)據(jù)時代的重要性越來越高，很多CIO也認識到，在雙活數(shù)據(jù)中心內，存儲系統(tǒng)的“零延遲”切換，無論是在主機故障還是存儲子系統(tǒng)故障時，能夠順利的切換存儲子系統(tǒng)、切換存儲卷、確保數(shù)據(jù)一致性，是雙活數(shù)據(jù)中心中面對的又一個新的難題。CIO們不是第一次陷入左右為難的境地：一邊是業(yè)界“名詞化”的雙活數(shù)據(jù)中心，一邊是迫切的需求與最可靠的業(yè)務風險“防火墻”，到底如何建設雙活數(shù)據(jù)中心?又如何鑒定雙活數(shù)據(jù)中心?又有哪些特色技術與解決方案、應用實例在雙活數(shù)據(jù)中心解決方案中舉足輕重?CIO如何確保存儲系統(tǒng)的切換與數(shù)據(jù)一致性?我們將在此通過IBM Power Active-Active 雙活數(shù)據(jù)

5、中心解決方案中的PowerHA HyperSwap 解決方案及參考架構略窺一二。建設雙活數(shù)據(jù)中心： “最后防線”需細致考慮很多CIO將雙活數(shù)據(jù)中心(Active-Active)稱作企業(yè)數(shù)據(jù)中心的“最后防線”，這也就意味著，雙活數(shù)據(jù)中心必須要在最關鍵的時刻確保最重要業(yè)務的近乎100%的應用可用性和業(yè)務可靠性，而要想達到這一水平，有不少問題需要提前考慮。無論任何廠商、任何解決方案，雙活數(shù)據(jù)中心都必須解決以下技術挑戰(zhàn)：1、雙活數(shù)據(jù)中心要降低延遲，由于距離和傳輸環(huán)境的限制，越遠距離的雙活數(shù)據(jù)中心存在的延遲越大，由于光速限制，每 100km 所產生的數(shù)據(jù)來回延遲約為1ms。該延遲已經跟一般硬盤讀寫可比。

6、因此，會對實際應用性能構成影響。2、Quorum / Tie-Breaker 之需求 : 為了避免雙活數(shù)據(jù)中心產生腦裂(Split Brain)或場地分割(site isolation) 狀況，解決方案需要提供有效的Quorum / Tie-Breaker方式來保證數(shù)據(jù)完整性。3、業(yè)務交易中，應用所產生之寫操作 (INSERT, UPDATE, DELETE)比例越高，則約多數(shù)據(jù)需要跨數(shù)據(jù)中心傳送。這類型業(yè)務交易不利于雙活數(shù)據(jù)中心設計。4、雙活數(shù)據(jù)中心并不緊緊意味著服務器的雙活和切換，存儲系統(tǒng)的切換往往是雙活數(shù)據(jù)中心建設中容易忽略的部分，在某些切換失敗的案例或特殊情況下如僅需要從主存儲系統(tǒng)的數(shù)

7、據(jù)卷切換熱備存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)卷，數(shù)據(jù)卷與存儲系統(tǒng)的切換失敗，也是導致數(shù)據(jù)中心熱備失效的重要原因。5、可以進行完整過程演練與業(yè)務模擬測試的雙活數(shù)據(jù)中心意味著不會出現(xiàn)“書到用時方恨少”的尷尬情況，不少CIO在建立了雙活數(shù)據(jù)中心之后，并未著手進行長期、常態(tài)化的演練，而是將“切換鍵”束之高閣，這往往會導致切換時出現(xiàn)難以預料的問題。除此以外，雙活數(shù)據(jù)中心的一個重要作用是保證計劃內停機維護的可能性，如果不能夠滿足計劃內停機維護的需求，雙活數(shù)據(jù)中心在災難發(fā)生時更是難以奏效。6、明確雙活數(shù)據(jù)中心的“雙活(Active-Active)”是一種對稱的工作負載關系，而不是主備關系(Activ-Standby)或“生產

8、和查詢關系(Active-Query)”的快速接管/數(shù)據(jù)延續(xù)、非對稱工作負載的關系，也就說，要明確雙活數(shù)據(jù)中心中的兩個數(shù)據(jù)中心都是活躍的且功能相同，這兩個數(shù)據(jù)中心互為鏡像而非誰或誰的備份、誰或誰的查詢，其中任意一個數(shù)據(jù)中心都能夠擔當起相同的功能和工作負載。在上面的六條中，最后一條尤為值得注意，事實上，這也是雙活數(shù)據(jù)中心之所以區(qū)別于此前的兩類“雙數(shù)據(jù)中心”建設模式的核心：首先，“雙活”充分利用資源，避免了一個數(shù)據(jù)中心常年處于閑置狀態(tài)而造成浪費。通過資源整合，“雙活”數(shù)據(jù)中心的服務能力是雙倍;其次，“雙活”數(shù)據(jù)中心如果斷了一個數(shù)據(jù)中心，另外一個數(shù)據(jù)中心還在運行，對用戶來說是不可感知的。而一個災備中

9、心的模式，如果生產數(shù)據(jù)中心癱瘓，需要半個小時、甚至兩個小時、甚至更長時間才能啟動災備中心，在啟動災備中心的時間里，用戶交易會嚴重受損。但雙活數(shù)據(jù)中心也有一點存在極大的挑戰(zhàn)，那就是數(shù)據(jù)的同步問題：兩邊的數(shù)據(jù)庫都在受理業(yè)務，這就涉及雙向數(shù)據(jù)同步問題，數(shù)據(jù)同步有存儲層面的數(shù)據(jù)同步技術，也有數(shù)據(jù)庫級的同步工具，而在雙活數(shù)據(jù)中心的建設中，存儲系統(tǒng)能否實現(xiàn)與主機的自由切換和業(yè)務延續(xù)，是雙活數(shù)據(jù)中心中目前為止最具挑戰(zhàn)性的技術難點。數(shù)據(jù)中心和服務可用性是 IT 基礎架構的最重要課題之一，并且每天都會吸引更多的關注。站點之間的數(shù)據(jù)復制是一個最大限度地減少業(yè)務中斷的好辦法，因為備份還原操作所用的時間太長，無法滿足

10、業(yè)務需求，或者設備可能被損壞，無法用于數(shù)據(jù)恢復，這取決于災難程度。從最便宜的（恢復需要較長的時間）恢復到最昂貴的（提供最短的恢復時間，并且最接近零數(shù)據(jù)丟失）恢復，恢復選項的成本各不相同。PowerHA SystemMirror 7.1.2 Enterprise Edition 提供一個災難恢復和高可用性解決方案，有助于自動化節(jié)點故障和應用程序事件，并提供高可用性。它有助于為選定存儲的存儲故障自動化恢復操作，控制站點（單獨的數(shù)據(jù)中心）之間的存儲復制，并支持整個站點故障的恢復，確保副本處于一致的狀態(tài)，從而實現(xiàn)故障轉移，使您能夠構建一個災難恢復解決方案。HyperSwap 是 PowerHA Sys

11、temMirror 7.1.2 Enterprise Edition 產品組合中的一個產品。這是一個針對存儲錯誤而提供的功能，提供它是為了獲得持續(xù)可用性。它以基于存儲的同步復制 Peer-to-Peer Remote Copy (PPRC) 或 Metro Mirror 為基礎。在被定向（或磁盤發(fā)生故障）時，訪問主磁盤子系統(tǒng)的 IBM AIX 主機可以透明地切換到數(shù)據(jù)的備份副本，這樣磁盤（如中間件）的使用者就不會受到影響。PowerHA HyperSwap：雙活數(shù)據(jù)中心的基礎架構解決方案HyperSwap 是一個幾年前在 GDPS 中初次引入的特性，適用于 Metro Mirror PPRC（

12、同步）環(huán)境，它有助于即時切換 PPRC 鏡像的磁盤子系統(tǒng)，從而增強 Parallel Sysplex 的彈性。假如主機和輔助存儲子系統(tǒng)之間存在物理連接，那么 HyperSwap 技術可以讓主機能夠透明地將應用程序的 I/O 操作切換到輔助 Metro Mirror 卷。這使得用戶能夠從單一站點或所覆蓋的多個位置提供持續(xù)運營。通過實現(xiàn) HyperSwap，可以執(zhí)行磁盤故障和維護功能，不會發(fā)生任何應用程序服務中斷。該解決方案可為客戶提供了更好的災難恢復解決方案，并能證明 PowerHA 與 IBM 存儲的緊密集成。HyperSwap 技術使得 PowerHA SystemMirror 能夠為客戶支

13、持以下功能：讓主磁盤子系統(tǒng)不會成為單點故障，在所覆蓋范圍內提供更高水平的持續(xù)運營支持。支持無任何應用程序停機的存儲維護。支持從舊到新的存儲遷移。所有這些用例都被劃分為兩種類型的 HyperSwap 活動：計劃外的 HyperSwap：當主存儲發(fā)生故障時，托管應用程序的操作系統(tǒng)將會檢測事件并做出反應，執(zhí)行 PPRC 故障轉移，因此，應用程序的 I/O 活動被透明地重定向到二級存儲子系統(tǒng)，以便允許應用程序沒有任何中斷地繼續(xù)運行。請注意，在本例中，操作系統(tǒng)的 Small Computer System Interface (SCSI) 磁盤驅動程序檢測到錯誤，并跨多個主機做出決定，完全切換到輔助存儲

14、子系統(tǒng)。在 HyperSwap 交換過程中，會暫時凍結 I/O 活動的進一步處理。請注意，應用程序在此期間不會遇到故障，而是遇到非致命性的延遲。計劃內的 HyperSwap：在這種情況下，管理員主動發(fā)起一個從主存儲子系統(tǒng)到輔助存儲子系統(tǒng)的 HyperSwap。當管理員請求執(zhí)行計劃內 HyperSwap 時，會在集群中的主機之間進行協(xié)調，然后凍結 I/O 活動。先執(zhí)行交換，然后允許繼續(xù)執(zhí)行 I/O 操作。計劃內的 HyperSwap 有助于在主存儲上執(zhí)行維護任務，還有助于將數(shù)據(jù)從舊存儲遷移到新購買的存儲子系統(tǒng)。圖 1：PowerHA SystemMirror HyperSwap 配置示例 HYP

15、ERLINK /developerworks/cn/aix/library/au-aix-hyper-swap/ l ibm-pcon 回頁首AIX 的 HyperSwap 支持圖 2 顯示了支持 HyperSwap 的組件。圖 2：支持 HyperSwap 的 AIX 組件AIX 的與 HyperSwap 相關的組件包括：Cluster Aware AIX (CAA)協(xié)調集群范圍內的操作PowerHA HyperSwap 內核擴展與 CAA 配合，協(xié)調與其他節(jié)點的操作分析來自 PowerHA 框架和 AIX 存儲框架的消息，并采取適當?shù)拇胧┐_定交換操作AIX 存儲框架對存儲使用 AIX 接口

16、與 PowerHA HyperSwap 內核擴展緊密配合管理存儲的狀態(tài)將有關 I/O 錯誤的消息告訴 PowerHA HyperSwap 內核擴展從 PowerHA HyperSwap 內核擴展獲取交換決定，并發(fā)送命令到 AIX PCM (MPIO)作為IBM雙活數(shù)據(jù)中心的基礎架構解決方案，PowerHA HyperSwap并非是一項技術那么簡單，在PowerHA HyperSwap解決方案中，實際上包括了IBM整個中、高端數(shù)據(jù)中心的建設與運維解決方案，這一解決方案也依靠著IBM在主機、高端存儲、災難備份、數(shù)據(jù)中心建設上的經驗而形成。PowerHA HyperSwap基于IBM完整的數(shù)據(jù)中心基

17、礎架構，其中包括兩套Power 7服務器、IBM的Unix操作系統(tǒng)AIX的6.1版本、PowerHA Enterprise Ed.7軟件、最少兩套IBM DS8800高端存儲系統(tǒng)以及站點間高速互聯(lián)解決方案。在PowerHA HyperSwap的解決方案中規(guī)劃了兩套完整的、互為“鏡像”的、基于IBM Power7服務器和DS8800高端存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心基礎架構，提高了雙站點可用性和恢復能力，并且提供從存儲中斷立即恢復的能力：PowerHA HyperSwap將確保數(shù)據(jù)中心在服務器失效或存儲失效的情況下，業(yè)務的連續(xù)性。同時，對于計劃內的停機，其支持在對業(yè)務沒有影響的情況下維護存儲及進行存儲遷移。

18、除此以外，PowerHA HyperSwap基礎架構解決方案能夠實現(xiàn)雙活數(shù)據(jù)中心中很重要的“透明切換”功能，通過與PowerHA的整個解決方案整合，基于此建設的雙活數(shù)據(jù)中心能夠提供更完整的自動接管能力，而不需要過多的人工干預，且對用戶的應用保持透明的狀態(tài)這畢竟是由經過長期驗證的IBM大型主機HyperSwap方案移植而來的技術，其現(xiàn)在雖然存在于IBM的Power服務器Power 770、Power 780身上，但卻來自于像是zEnterprise EC12這樣的大型主機系統(tǒng)。從功能上來說，PowerHA HyperSwap基本上遵循了雙活數(shù)據(jù)中心的最基本的核心功能，在三類常見的場景中都能發(fā)揮其作用：1、 存儲故障：DS8800存儲系統(tǒng)發(fā)生故障，HyperSwap快速存儲切換，RTO=秒級，RPO=0，應用不中斷，數(shù)據(jù)庫無需Rollback。2、 服務器故障：服務器發(fā)生故障，PowerHA觸發(fā)服務器切換，數(shù)據(jù)庫/應用需要重啟，RTO=分鐘級，RPO=0，應用重新連接。3、 數(shù)據(jù)中心全面故障：服務器和存儲全部故障，PowerHA觸發(fā)服務器切換，數(shù)據(jù)庫/應用需