第3章容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份

第3章容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份3.1容災(zāi)3.2數(shù)據(jù)備份3.1容災(zāi)3.1.1容災(zāi)概述3.1.2容災(zāi)等級(jí)3.1.3容災(zāi)技術(shù)

3.1.1容災(zāi)概述企業(yè)為可能的災(zāi)難制訂計(jì)劃、實(shí)施措施，避免可以預(yù)見(jiàn)的災(zāi)難事件，當(dāng)災(zāi)難事件不可避免時(shí)，實(shí)施恢復(fù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的策略，通常就可以從災(zāi)難中幸存下來(lái)。

1.容災(zāi)的目的容災(zāi)，顧名思義，是指對(duì)災(zāi)難的容忍，在災(zāi)難發(fā)生后能恢復(fù)災(zāi)難前的業(yè)務(wù)。在《災(zāi)難恢復(fù)規(guī)劃》一書(shū)中，對(duì)于信息系統(tǒng)的災(zāi)難是這樣定義的：由于IT基礎(chǔ)設(shè)施的中斷所導(dǎo)致的公司業(yè)務(wù)流程的非計(jì)劃性中斷。

根據(jù)IDC的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，美國(guó)在1990年到2000年的十年中，發(fā)生過(guò)災(zāi)難的公司有55％在短期內(nèi)就倒閉了。由于數(shù)據(jù)丟失，剩下的45％中也有29％在一到兩年內(nèi)倒閉，最后生存下來(lái)的公司不到16％。Gartner的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也有類(lèi)似的結(jié)論，在經(jīng)歷過(guò)大型災(zāi)難導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)的公司中，大概有2/5的公司最終沒(méi)能恢復(fù)運(yùn)營(yíng)，而剩下的3/5的公司中也有約1/3在兩年內(nèi)破產(chǎn)。

2.容災(zāi)的含義容災(zāi)，就是減少災(zāi)難事件發(fā)生的可能性以及限制災(zāi)難對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程所造成的影響的一整套行為。當(dāng)企業(yè)的核心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遭受如火災(zāi)、洪澇、地震、戰(zhàn)爭(zhēng)、人為破壞等不可抗拒的災(zāi)難和意外時(shí)，能夠及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，容災(zāi)的目的和實(shí)質(zhì)就是保持信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)持續(xù)性。

信息系統(tǒng)的容災(zāi)方案，應(yīng)考慮：(1)災(zāi)難的類(lèi)型，會(huì)有哪些災(zāi)難以及會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)多大損失；(2)恢復(fù)時(shí)間，災(zāi)難發(fā)生以后需要多長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)恢復(fù)；(3)恢復(fù)程度，是系統(tǒng)恢復(fù)還是數(shù)據(jù)恢復(fù)，是恢復(fù)上一周情況還是上一年的情況；(4)實(shí)用技術(shù)，根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，被證明是可靠的技術(shù)；(5)成本，實(shí)施這個(gè)容災(zāi)方案要花多少錢(qián)。

衡量容災(zāi)系統(tǒng)有幾個(gè)主要目標(biāo)：(1)恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)(RPO);(2)恢復(fù)時(shí)間目標(biāo)(RTO);(3)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)目標(biāo)(NRO);(4)服務(wù)降級(jí)目標(biāo)(SDO)。

容災(zāi)是一項(xiàng)工程，它涉及到管理、流程、規(guī)范等方方面面，而不僅僅是技術(shù)。雖然容災(zāi)是建立在技術(shù)的基礎(chǔ)之上的，技術(shù)是容災(zāi)方案實(shí)現(xiàn)的一個(gè)保障，但是僅僅依靠技術(shù)是不夠的。一個(gè)容災(zāi)項(xiàng)目往往是一個(gè)周而復(fù)始的過(guò)程，具體的內(nèi)容會(huì)隨著企業(yè)所面臨的內(nèi)外部環(huán)境的變化而發(fā)生靈活的變化。

容災(zāi)過(guò)程如下圖所示：

3.容災(zāi)與災(zāi)難恢復(fù)、數(shù)據(jù)容災(zāi)等的關(guān)系災(zāi)難恢復(fù)和容災(zāi)都是指在災(zāi)難發(fā)生時(shí)保持系統(tǒng)的業(yè)務(wù)持續(xù)性。而數(shù)據(jù)容災(zāi)的側(cè)重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)，因?yàn)槿轂?zāi)不光指簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)，還包括系統(tǒng)的或者業(yè)務(wù)應(yīng)用上的恢復(fù)，而數(shù)據(jù)容災(zāi)僅僅是其中一個(gè)重要的組成部分。

4.容災(zāi)與數(shù)據(jù)備份的關(guān)系(1)數(shù)據(jù)備份是容災(zāi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)備份，是指將數(shù)據(jù)保存下來(lái)，目的是為了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在崩潰時(shí)能夠快速地恢復(fù)。(2)容災(zāi)是一個(gè)系統(tǒng)工程一個(gè)完整的容災(zāi)系統(tǒng)包括容災(zāi)規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)的設(shè)立、容災(zāi)需求分析、容災(zāi)策略制定、容災(zāi)系統(tǒng)實(shí)施、容災(zāi)系統(tǒng)維護(hù)等多個(gè)階段。3.1.2容災(zāi)等級(jí)

容災(zāi)等級(jí)與數(shù)據(jù)重要性關(guān)系

SHARE78將容災(zāi)系統(tǒng)定義成七個(gè)層次：(1)第0級(jí)—本地冗余備份。第0級(jí)容災(zāi)方案也叫無(wú)異地備份數(shù)據(jù)；(2)第l級(jí)—數(shù)據(jù)介質(zhì)轉(zhuǎn)移。第l級(jí)容災(zāi)方案的關(guān)鍵是有數(shù)據(jù)備份，但無(wú)備用系統(tǒng)；(3)第2級(jí)—應(yīng)用系統(tǒng)冷備。第2級(jí)容災(zāi)方案的實(shí)質(zhì)是有數(shù)據(jù)備份、有備用系統(tǒng)，其特點(diǎn)是異地介質(zhì)存放、系統(tǒng)硬件冷備份。

(4)第3級(jí)—數(shù)據(jù)電子傳送。第3級(jí)容災(zāi)方案是電子鏈接，其特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)傳送、自動(dòng)備份、磁盤(pán)鏡像復(fù)制；(5)第4級(jí)—應(yīng)用系統(tǒng)溫備。第4級(jí)容災(zāi)方案是讓備份中心處于活動(dòng)狀態(tài)，其特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)傳送、流水日志、系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)。

(6)第5級(jí)—應(yīng)用系統(tǒng)熱備。第5級(jí)容災(zāi)方案的關(guān)鍵在于交易的完整性，其特點(diǎn)是在線實(shí)時(shí)傳送、系統(tǒng)鏡像狀態(tài)、人機(jī)切換。(7)第6級(jí)—數(shù)據(jù)零丟失。第6級(jí)容災(zāi)方案的目標(biāo)是達(dá)到數(shù)據(jù)零丟失和自動(dòng)系統(tǒng)故障切換，其特點(diǎn)是在線實(shí)時(shí)鏡像、作業(yè)動(dòng)態(tài)分配、自動(dòng)切換。

七個(gè)層次的恢復(fù)時(shí)間和投資之間的曲線關(guān)系：

我國(guó)于2005年4月制定了《重要信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)指南》參考SHARE78，做出了我國(guó)對(duì)災(zāi)難恢復(fù)的等級(jí)劃分。(1)第l級(jí)—基礎(chǔ)支持。完全數(shù)據(jù)備份至少每周一次；(2)第2級(jí)—備用場(chǎng)地支持；(3)第3級(jí)—電子傳輸和部分設(shè)備支持；

(4)第4級(jí)—電子傳輸和完整設(shè)備支持；(5)第5級(jí)—實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和完整設(shè)備支持；(6)第6級(jí)—數(shù)據(jù)零丟失和遠(yuǎn)程集群支持。3.1.3容災(zāi)技術(shù)

（1）應(yīng)用恢復(fù)技術(shù)，在應(yīng)用的恢復(fù)上可以通過(guò)負(fù)載均衡提供永不停頓的系統(tǒng)運(yùn)行能力，給用戶提供一個(gè)無(wú)中斷的操作環(huán)境來(lái)運(yùn)行那些關(guān)鍵業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序；

（2）網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)技術(shù)，如動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由，保證了應(yīng)用能夠在不中斷為最終用戶服務(wù)的情況下轉(zhuǎn)入備用數(shù)據(jù)中心；還有通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的基于路由器的技術(shù)，如在IP層進(jìn)行動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的一些協(xié)議。（3）數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)，對(duì)于數(shù)據(jù)的恢復(fù)可以采用不同的技術(shù)。一種是采用硬件進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制，稱(chēng)為硬件復(fù)制技術(shù)。3.2數(shù)據(jù)備份3.2.1數(shù)據(jù)備份的概念3.2.2數(shù)據(jù)備份類(lèi)型3.2.3數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)介質(zhì)3.2.4數(shù)據(jù)備份策略3.2.5數(shù)據(jù)備份技術(shù)習(xí)題3.2.1數(shù)據(jù)備份的概念數(shù)據(jù)備份，是指為了防止出現(xiàn)因自然災(zāi)害、硬件故障、軟件錯(cuò)誤、人為誤操作等造成的數(shù)據(jù)丟失，而將全部或部分原數(shù)據(jù)集合復(fù)制到其他的存儲(chǔ)介質(zhì)中的過(guò)程。當(dāng)數(shù)據(jù)丟失或被破壞時(shí)，結(jié)合其他恢復(fù)工具，原數(shù)據(jù)可以從備份數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來(lái)。3.2.2數(shù)據(jù)備份類(lèi)型

1.按數(shù)據(jù)類(lèi)型劃分待備份的數(shù)據(jù)可以分成兩類(lèi)：（1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份；（2）用戶數(shù)據(jù)備份。

2.按數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分(1)基于主機(jī)備份；(2)基于局域網(wǎng)備份；(3)基于存儲(chǔ)局域網(wǎng)備份；(4)無(wú)服務(wù)器備份；(5)零影響備份；(6)基于廣域網(wǎng)備份；(7)SAN和NAS結(jié)合備份。3.2.3數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)介質(zhì)

1.軟磁盤(pán)2.磁帶常見(jiàn)的磁帶有以下幾種：(1)1/4英寸磁帶(QuarterInchCartridge，簡(jiǎn)稱(chēng)QIC)磁帶寬度為6mm(0.25英寸)，有帶盒(2)數(shù)碼音頻磁帶(DigitalAudioTape，簡(jiǎn)稱(chēng)DAT)磁帶寬度為4mm(0.15英寸)

(3)8mm磁帶一盒8mm磁帶容量可達(dá)14GB(Exabyte820)(4)半英寸磁帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高、僅用于大型機(jī)或巨型機(jī)。

3.磁盤(pán)由于現(xiàn)在磁盤(pán)的大量使用，磁盤(pán)的價(jià)格已經(jīng)下降很多，也被越來(lái)越多地用于數(shù)據(jù)備份。磁盤(pán)陣列又叫廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列(RedundantArray0fInexpensiveDisks，簡(jiǎn)稱(chēng)RAID)，其基本思想就是將多只容量較小、相對(duì)廉價(jià)的硬盤(pán)進(jìn)行有機(jī)組合，使其性能超過(guò)一只昂貴的大硬盤(pán)。

4.光盤(pán)光盤(pán)由于存儲(chǔ)容量巨大、成本低、制作簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、信息永久存儲(chǔ)等特性，被大量使用，普遍用于重要文獻(xiàn)資料、視聽(tīng)材料、教育軟件、影視節(jié)目和游戲動(dòng)畫(huà)等媒體信息存儲(chǔ)，使之供廣大用戶重復(fù)只讀。

光盤(pán)塔(CD-ROMTower)是由幾臺(tái)或十幾臺(tái)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)構(gòu)成，光盤(pán)預(yù)先放置在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，可根據(jù)總線ID號(hào)通過(guò)軟件來(lái)控制某臺(tái)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)操作，使之按照人們的要求來(lái)自動(dòng)讀取信息的光盤(pán)柜裝置。

光盤(pán)庫(kù)(CD-ROMJukebox)實(shí)際上是一種可存放幾十張或幾百?gòu)埞獗P(pán)并帶有機(jī)械臂和若干光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的光盤(pán)柜。一般配置有1～6臺(tái)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，可容納100～600片光盤(pán)。它和光盤(pán)塔最大的區(qū)別在于它們光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量不同。3.2.4數(shù)據(jù)備份策略

1.完全備份(FullBackup)每隔一段時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次全面?zhèn)浞荩@樣在備份間隔期間出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，就可以使用上一次的備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到前次備份時(shí)的情況。

2.增量備份(IncrementalBackup)事先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次完全備份，然后每隔一段較短時(shí)間就進(jìn)行一次備份，僅僅備份在這個(gè)期間更改的內(nèi)容。當(dāng)經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間后再重新進(jìn)行一次完全備份，開(kāi)始前面的循環(huán)過(guò)程。

3.累計(jì)備份(CumulativeBackup)累計(jì)備份，是指?jìng)浞輳纳洗芜M(jìn)行完全備份后更改的全部數(shù)據(jù)文件。比如，每個(gè)星期進(jìn)行一次完全備份，然后每天進(jìn)行一次更新數(shù)據(jù)的備份。與增量備份不同之處在于增量備份是備份該天更改的數(shù)據(jù)，而累計(jì)備份是從上次進(jìn)行完全備份后更改的全部數(shù)據(jù)文件。

4.混合應(yīng)用無(wú)論哪種備份策略，在一個(gè)備份周期內(nèi)都首先要進(jìn)行一次完全備份，然后再選擇增量備份和累計(jì)備份。可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要，結(jié)合完全備份、增量備份和累計(jì)備份的特點(diǎn)，來(lái)制定合適的備份策略。在實(shí)際應(yīng)用中，通常結(jié)合使用以上三種策略。3.2.5數(shù)據(jù)備份技術(shù)

(1)NAS和SANNAS的典型組成是使用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理是“文件級(jí)”。通常配置作為文件服務(wù)的設(shè)備，由工作站或服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如TCP/IP)和應(yīng)用程序(如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS或者通用互聯(lián)網(wǎng)文件系統(tǒng)CIFS)來(lái)進(jìn)行文件訪問(wèn)。

NAS的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

SAN是一個(gè)高速的子網(wǎng)，是為提供高性能和高擴(kuò)展性的存儲(chǔ)環(huán)境而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)連接來(lái)達(dá)到這一目的。SAN的最大優(yōu)點(diǎn)是極大地提高了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作的可靠性和可擴(kuò)展性。由于存儲(chǔ)設(shè)備都通過(guò)光纖連接到系統(tǒng)上，所以操作能顯著減少備份和恢復(fù)的時(shí)間。

SAN的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是在業(yè)務(wù)中心和備份中心之間的數(shù)據(jù)備份時(shí)用到的一種技術(shù)。遠(yuǎn)程鏡像又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。（1）同步遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)，是指通過(guò)遠(yuǎn)程鏡像軟件將本地?cái)?shù)據(jù)以完全同步的方式復(fù)制到異地，每一本地的I/O事務(wù)均需等待遠(yuǎn)程復(fù)制的完成確認(rèn)信息，才算結(jié)束。

（2）異步遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)是指保證在更新遠(yuǎn)程存儲(chǔ)視圖前完成向本地存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本I/O操作，而由本地存儲(chǔ)系統(tǒng)提供給鏡像主機(jī)I/O操作完成的確認(rèn)信息。

3.快照技術(shù)快照技術(shù)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是針型，是通過(guò)軟件對(duì)待備份的磁盤(pán)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個(gè)待備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號(hào)和快照緩存；另一類(lèi)是空間型，駐留在磁盤(pán)陣列系統(tǒng)中。它使主機(jī)系統(tǒng)和磁盤(pán)陣列設(shè)備管理者能夠在后臺(tái)狀態(tài)下，為主機(jī)處理的數(shù)據(jù)在磁盤(pán)陣列內(nèi)部實(shí)時(shí)創(chuàng)建可獨(dú)立尋址多拷貝卷。

4.基于IP的互連協(xié)議基于IP的SAN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份技術(shù)，是利用基于IP的SAN的互連協(xié)議，將業(yè)務(wù)中心SAN中的信息通過(guò)現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程復(fù)制到備份中心SAN中。

5.虛擬存儲(chǔ)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)將幾個(gè)IDE或SCSI驅(qū)動(dòng)器等不同的存儲(chǔ)設(shè)備串聯(lián)為一個(gè)存儲(chǔ)池存儲(chǔ)虛擬化的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它允許異質(zhì)系統(tǒng)和應(yīng)用程序共享存儲(chǔ)設(shè)備，而不管它們位于何處，將不再需要在每個(gè)分部的服務(wù)器上都連接一臺(tái)磁帶設(shè)備。

6.保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性在數(shù)據(jù)備份的應(yīng)用中，能否保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性是決定容災(zāi)效果的關(guān)鍵。但是，最能保持一致性的同步技術(shù)會(huì)延長(zhǎng)應(yīng)用業(yè)務(wù)的響應(yīng)時(shí)間，這樣是以犧牲應(yīng)用資源為代價(jià)的。所以，絕大多數(shù)用戶都會(huì)選擇采用異步方式來(lái)進(jìn)行應(yīng)用。習(xí)題1．填空題（1）

是指在發(fā)生災(zāi)難性事故時(shí)，能夠利用已備份的數(shù)據(jù)或其他手段，及時(shí)對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，以保證數(shù)據(jù)的安全性以及業(yè)務(wù)的連續(xù)性。（2）威脅數(shù)據(jù)的安全，造成系統(tǒng)失效的主要原因有

、

和

等。（3）容災(zāi)可以分為3個(gè)級(jí)別：

、

和

。（4）一個(gè)完整的容災(zāi)系統(tǒng)應(yīng)該包含3個(gè)部分：

、

和

。（5）對(duì)于容災(zāi)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所包含的關(guān)鍵技術(shù)有

、

、災(zāi)難檢測(cè)、系統(tǒng)遷移和災(zāi)難恢復(fù)5個(gè)方面。（6）建立容災(zāi)備份系統(tǒng)時(shí)會(huì)涉及多種技術(shù)，如

、

和

等。（7）目前R