消防部隊數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

丁祥郭

0 引言

上海消防部隊經(jīng)過多年的信息化發(fā)展，目前已有消防通信指揮、辦公自動化（OA）、防火監(jiān)督管理、火災統(tǒng)計、干部人事、部隊管理等信息系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，積累了大量消防部隊滅火救援、防火監(jiān)督、部隊管理等方面的基礎數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)的運行過程中可能會因為各種意外事件，如人為操作、硬件故障、軟件BUG或環(huán)境因素導致?lián)p壞與丟失，其損失不可估量，會對消防部隊滅火救援、指揮調(diào)度、部隊管理等方面造成重大影響。當前，上海消防部隊信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，一直存儲在本地服務器硬盤上，關鍵應用和數(shù)據(jù)，沒有集中存儲的地方，離線備份也沒有專門的備份系統(tǒng)管理。針對以上原因，需為上海消防部隊信息系統(tǒng)設計一個“集中存儲，自動備份”的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)是十分必要的。

本文通過對上海消防部隊信息系統(tǒng)存儲備份現(xiàn)狀的分析，并結合信息系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，設計了一個集中存儲的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構建了LAN和LAN-FREE相結合的備份存儲架構，選用當前流行的Veritas Backup Exec備份軟件，制定了符合信息系統(tǒng)實際情況的備份策略。

1 現(xiàn)狀與需求的分析

1.1 數(shù)據(jù)備份的現(xiàn)狀

消防部隊的各個信息系統(tǒng)，是各個不同時期分別建成的，各系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)分散存儲在各自的硬盤中，彼此的存儲資源相互隔離，存在以下問題：首先，增加了系統(tǒng)管理員對數(shù)據(jù)進行維護和管理，特別是備份工作的難度，造成了重復勞動；其次，數(shù)據(jù)安全堪憂，一旦系統(tǒng)主機出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)就有丟失的風險；第三，各個系統(tǒng)之間的存儲資源不能共享，也無法相互調(diào)劑余缺，進一步擴展不僅成本高、而且工作量大。

1.2 數(shù)據(jù)備份的需求

隨著消防部隊業(yè)務信息化應用規(guī)模的擴大，上海消防部隊信息系統(tǒng)越來越多，操作系統(tǒng)基本上是使用Windows/Intel平臺，數(shù)據(jù)庫有MS-SQL server、Oracle等不同類型。當前消防信息系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)可分為兩類：一種是文件數(shù)據(jù)，直接以獨立形式存在，能夠以簡單的復制和粘貼方式完成存儲的數(shù)據(jù)；另一種是數(shù)據(jù)文件，隨著數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，單純地以文件方式備份數(shù)據(jù)庫肯定不能夠滿足需要，如 Oracle數(shù)據(jù)庫，就需要對表文件和日志文件執(zhí)行不同的備份測量，而且還需要保證所存儲的數(shù)據(jù)的完整性。這些信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份需求見表1：

表1 上海消防部隊信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份需求

針對系統(tǒng)及應用特點問題，我們需要建立一個成熟、可靠、集中、可擴展的數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)，為上海消防部隊信息系統(tǒng)的安全提供有效的保障。新建的備份存儲系統(tǒng)應滿足以下需求：①建立一個集中備份系統(tǒng)，實現(xiàn)無人值守的自動化備份；②備份系統(tǒng)可靈活制定備份和恢復策略，具有集中化的備份策略管理及備份任務監(jiān)督。系統(tǒng)界面在好操行簡單，維護方便；③備份系統(tǒng)要能實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)備份，實現(xiàn)集中化的備份數(shù)據(jù)存放；④具有良好的擴展性，能夠平滑升級到存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）備份，建立的備份系統(tǒng)不能對現(xiàn)有系統(tǒng)及網(wǎng)絡產(chǎn)生較大的影響；⑤在系統(tǒng)出現(xiàn)意外損害時，備份系統(tǒng)能進行快速及時的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)恢復，保證系統(tǒng)盡快投入正常運行。

2 備份系統(tǒng)架構與實現(xiàn)

一個完整的備份的系統(tǒng)備份方案，應包括備份硬件選擇、備份軟件選擇、備份策略制定等部分。理想的備份系統(tǒng)是全方位、多層次的軟硬件結合方式，構成了對系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的防護，能夠有效地防止物理損壞和邏輯損壞，保證系統(tǒng)在遭受意外破壞時能夠快速恢復。理想的備份系統(tǒng)成本太高，不易實現(xiàn)。因此，在設計備份方案時，根據(jù)實際情況選擇備份硬件架構、軟件備份措施和制定合乎實際的策略。

2.1 備份系統(tǒng)架構設計

目前比較常用的備份系統(tǒng)架構方式主要有 3種，分別為： LAN 、LAN-FREE、SERVER-FREE。LAN方式利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，結構較為簡單，不需要額外投資，但備份速度慢。LAN-FREE方式利用光纖交換機，不占有現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，性能最好，但是投資相對較大和占用服務器的CPU資源。SERVER-FREE方式不占用生產(chǎn)服務器的資源開銷，但需要添加支持SCSI-3集合的存儲設備，成本高，實施難度大，目前尚未有大規(guī)模應用。

當前上海消防部隊已購置了一些存儲備份設備，具體包括：HP公司EVA 4100磁盤陣列，磁盤容量為3.6T（12塊300G光纖硬盤）；HP StorageWorks MSL4048磁帶庫，內(nèi)含2臺LTO4的磁帶機，備份速度能達到50MB/S，有300G磁帶32盒；兩臺24口光纖通道交換機（SAN交換機）。

根據(jù)備份系統(tǒng)架構方式和上海消防部隊已有存儲備產(chǎn)品的現(xiàn)狀，我們制定了LAN與LAN-FREE相結合備份架構。在消防數(shù)據(jù)環(huán)境中，對一些數(shù)據(jù)量不大的信息系統(tǒng)，如郵件收發(fā)系統(tǒng)、火災統(tǒng)計系統(tǒng)、干部人事系統(tǒng)、政工網(wǎng)站、水源管理系統(tǒng)、固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)，采用LAN備份的方式，在滿足備份需求的基礎上又可以充分節(jié)省投資。對數(shù)據(jù)量較大的信息系統(tǒng)，如通信指揮系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、防火監(jiān)督系統(tǒng)、內(nèi)網(wǎng)門戶網(wǎng)站、計算機資源管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量達到幾百個G，如果用網(wǎng)絡備份的方式備份的話，網(wǎng)絡會是備份速度的瓶頸，嚴重影響備份的性能，使備份的窗口增長較多，并會占用磁帶機的讀寫時間，與其他的備份形成資源爭用。因此，對這類信息系統(tǒng)采用LAN-FREE的備份方式。

在LAN和LAN-FREE相結合的備份架構，所有的數(shù)據(jù)全部是先到磁盤，然后再到磁帶，這種備份方式不但可靠性高（兩個備份），而且便于管理和數(shù)據(jù)恢復，能夠幫助用戶快速進行備份和恢復。

上海消防部隊數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)拓撲架構圖見圖1。

圖1 上海消防部隊數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)拓撲架構圖

2.2 備份系統(tǒng)軟件選定

目前，業(yè)界主流備份軟件產(chǎn)品有Legato NetWorker、CA ARCserve及Veritas的NetBackup和BackupExec等，同時，服務器廠家（如HP、IBM等）一般也會提供一些自帶的存儲管理備份軟件。各廠商的軟件在備份管理方式上各有千秋。它們都具有自動定時備份管理、備份介質(zhì)自動管理、數(shù)據(jù)庫在線備份管理等功能。但服務器廠家自帶的存儲管理備份軟件更注重于對本公司軟硬件產(chǎn)品的支持。而 Legato、Veritas及CA是獨立軟件開發(fā)商，其備份軟件注重對各種操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺的支持。

通過調(diào)研，比較分析了以上各種備份軟件的異同，并根據(jù)上海消防部隊的實際情況和仔細的性價比較，最終選擇了美國Veritas公司的 BackupExec系統(tǒng)軟件。Backup Exec是基于網(wǎng)絡結構設計的，把網(wǎng)絡通信量減至最小，把吞吐量性能增大至最大，實現(xiàn)了優(yōu)異的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存儲功能，是一種多線程、多任務的存儲管理解決方案，專為在單一的或多節(jié)點的Windows Servers企業(yè)環(huán)境中進行數(shù)據(jù)備份、災難恢復而設計。

2.3 備份策略的制定

備份的成功實施必須制定一個完善的數(shù)據(jù)備份策略，確定備份類型、備份方式、備份時間、頻度及保留時間等內(nèi)容。在實施數(shù)據(jù)備份時，除了數(shù)據(jù)備份技術，重點考慮的數(shù)據(jù)策略，其制定主要考慮以下的因素：①備份類型：如果是文件類型的備份，類型可能是 standard、windows，如果是數(shù)據(jù)庫的備份可能是Oracle、MS-SQL server等，備份類型決定了備份的內(nèi)容。②備份位置：備份的位置可以是磁帶庫、磁盤，同時備份位置決定了備份是LAN還是LAN-FREE的方式，決策的備份數(shù)據(jù)流走向。③時間策略：時間策略確定備份何時發(fā)起，備份數(shù)據(jù)在磁帶上的保留時間等。④備份方式：備份的方式主要包括執(zhí)行全備份還是增量備份。⑤其他：備份作業(yè)的優(yōu)先級、是否并發(fā)、備份磁帶的卷池的安排等。

上海消防部隊信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份策略，在充分考慮實際數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)類型等要求后制定了進一步的制度，其具體內(nèi)容見表2。

表2 上海消防部隊數(shù)據(jù)備份策略

經(jīng)過一段時間的測試，備份策略符合實際要求，所有數(shù)據(jù)備份作業(yè)能全部完成，并未出現(xiàn)沖突。

3 結束語

上海消防部隊數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)數(shù)據(jù)運行環(huán)境及增長存儲需求，遵循了經(jīng)濟性和實用性相結合的原則，滿足了消防部隊數(shù)據(jù)備份的要求。通過實施本備份方案，上海消防部隊信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全備份時間大大縮短，提高了備份的效率和強大的設備功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)備份的智能化管理，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和快速恢復能力。本數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，經(jīng)過一年多的使用，系統(tǒng)運行狀況一直良好，達到系統(tǒng)建設的要求。該系統(tǒng)的成功實施值得向各省或直轄市消防部隊進行推廣。

[1] 馬驪.應用CA軟件構建電子信息網(wǎng)絡數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)[J] .東北電力技術,2008(4):49-52.

[2] 李偉,宋勤愉.銀行研發(fā)中心開放平臺數(shù)據(jù)備份方案 [J] .計算機工程,2007(19):256-261.

[3] 劉洪發(fā),唐宏.網(wǎng)絡存儲與災難恢復技術 [M] .電子工業(yè)出版社,2008.

[4] 李濤,劉曉潔,曾金全,趙輝,劉才銘,張冰[M] .人民郵電出版社,2007.

[5] 鄒恒明.有備無患難,信息系統(tǒng)之災難應對[M] .機械工業(yè)出版社,2009.

[6] 李江.基于Symantec Backup Exec實現(xiàn)的湖北國土資源數(shù)據(jù)中心備份系統(tǒng)[J] .國土資源信息化,2008(4):6-11.

[7] 李慶印.公安數(shù)據(jù)備份技術研究及策略設計[J] .第二十二屆全國計算機安全學術交流會論文集,2007:153-157.

[8] 劉艷,曾一.SAN環(huán)境下數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J] .計算機科學,2008(7):126-129.

[9] 蔣萍,繆紅梅.南京航空航天大學圖書館數(shù)據(jù)集中備份解決方案[J] .科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2007[5] :68-69.

[10] 蘇潔.企業(yè)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J] .水電廠自動化,2009(1):45-46.

[11] 湯建忠.嘉興煙草存儲備份系統(tǒng)的實現(xiàn)方案[J] .計算機與信息技術.

[12] 黃軼彬,李凱.淺析數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)在電力信息系統(tǒng)中的應用[J] .山東電力技術,2007(2):22-25.

[13] 李伶,儲繼華.論圖書館自動備份系統(tǒng)的構建[J] .現(xiàn)代圖書情報技術,2006(10):82-84.

[14] 蘇云梅,武建光,賀培鳳,馮毅.山西省醫(yī)學科技文獻信息資源與服務平臺數(shù)據(jù)備份方案的設計構想[J] .醫(yī)學信息,2009(6):851-852.