淺談災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)在區(qū)域地震數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

黎斌　胡?！±钫m榮

摘要：這些年在經(jīng)歷了地震、海嘯等重大自然災(zāi)害的洗禮后，很多政府或是企業(yè)把數(shù)據(jù)的安全保護(hù)和備份工作提到了前所未有的高度。一些有條件的企業(yè)，比如金融行業(yè)，已經(jīng)采取“兩地三中心”的備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)方案，更有甚者，還選擇在不同的地震帶上做備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)。

關(guān)鍵詞：災(zāi)備；地震數(shù)據(jù)；系統(tǒng)設(shè)計；備份恢復(fù)

中圖分類號：TN311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1745-04

隨著區(qū)域地震數(shù)據(jù)量的不斷增長以及專業(yè)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用， 無法預(yù)知的IT硬件設(shè)備損壞、黑客攻擊、自然災(zāi)害及系統(tǒng)人員誤操作等造成數(shù)據(jù)丟失或業(yè)務(wù)突然中斷帶來了巨大安全隱患，使得對數(shù)據(jù)安全性提出了越來越高的要求。該文主要從數(shù)據(jù)災(zāi)備現(xiàn)狀與需求，策略制定，系統(tǒng)設(shè)計，到災(zāi)備建設(shè)設(shè)想做些初步性探討，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失的情況下，保證整個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性。

1 區(qū)域地震數(shù)據(jù)災(zāi)備現(xiàn)狀與需求

1.1現(xiàn)狀

目前，區(qū)域地震數(shù)據(jù)中心已經(jīng)建立了基于SAN架構(gòu)的數(shù)據(jù)災(zāi)備存儲平臺，管理著測震、前兆、信息、應(yīng)急等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備由兩臺磁盤陣列構(gòu)成，分別是EMCCX3-20和基于HDS的Thunder 9500V系列的磁盤陣列，由兩臺交換機(jī)與各主機(jī)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和磁帶庫組成網(wǎng)絡(luò)層體系，通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的oracle平臺直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與故障切換，從而保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.2需求

隨著災(zāi)備技術(shù)的快速發(fā)展，特別是近幾年一系列災(zāi)害事件的頻發(fā)（地震、火災(zāi)等），國內(nèi)的各級政府單位都充分認(rèn)識到了災(zāi)備的必要性。結(jié)合現(xiàn)階段區(qū)域地震數(shù)據(jù)實(shí)際情況，既要滿足數(shù)據(jù)的安全性，同時也要滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性，于是考慮以同城雙中心保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，外加異地災(zāi)備中心保證災(zāi)難發(fā)生時數(shù)據(jù)的有效性。

2 災(zāi)備策略制定

策略制定是整個容災(zāi)建設(shè)過程中非常重要的階段，包含有確定災(zāi)難恢復(fù)級別、站點(diǎn)選擇、確定站點(diǎn)類型、數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)和其它相關(guān)技術(shù)選擇及方案總體成本效益分析等內(nèi)容。

首先，需要根據(jù)業(yè)務(wù)分析的結(jié)果，確定自身的災(zāi)備級別，需要達(dá)到數(shù)據(jù)級還是應(yīng)用級的容災(zāi)。目前大多數(shù)用戶考慮的不是自身所需要的災(zāi)備級別，而是一味地追求容災(zāi)的最高級別，也即是應(yīng)用級自動切換，以致忽略了自身的很多約束件，如自身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、投資預(yù)算、人員配置等。因此，在確定災(zāi)備級別時，用戶需要理智地選擇數(shù)據(jù)級容災(zāi)和應(yīng)用級容災(zāi)，從自身實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的災(zāi)備級別作為自己的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

其次，需要進(jìn)行災(zāi)備中心的選址及確定站點(diǎn)的類型。選址的主要依據(jù)是看預(yù)防哪一類災(zāi)難。如果是防水災(zāi)，則災(zāi)備中心距離數(shù)據(jù)中心只需要幾百米就可以；如果是防水災(zāi)，則要求它們之間的距離在幾公里以上；如果是防地震的話，則需要保持幾百公里的距離。于是，用戶可以根據(jù)自身不同的地域選擇不同的需求。站點(diǎn)類型主要是指工作模式，比如有冷備、熱備、雙中心工作等。

再是，數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)選擇，它是整個容災(zāi)系統(tǒng)中最核心的部分，作為信息化建設(shè)的核心是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)中心到災(zāi)備中心必須利用復(fù)制技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)復(fù)制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)層次不同，分為主機(jī)層復(fù)制、SAN網(wǎng)絡(luò)層復(fù)制和陣列式復(fù)制三個物理層次，將操作系統(tǒng)層、應(yīng)用程序?qū)雍蛿?shù)據(jù)庫層統(tǒng)歸為主機(jī)復(fù)制層。

最后，在應(yīng)用級災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)時，需要考慮兩站點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)和應(yīng)用切換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)通?？刹捎没诟覫P地址切換、基于DNS切換、基于4～7層交換機(jī)切換和基于應(yīng)用切換四種切換技術(shù)。而應(yīng)用切換通過結(jié)合兩站點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)集群軟件，可實(shí)現(xiàn)自動切換或半自動切換的方式。

3 區(qū)域地震數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)設(shè)計

作為一個典型的數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)應(yīng)該具備發(fā)下特征：首先，應(yīng)具有開放性，不依賴特定硬件系統(tǒng)，支持多種傳輸介質(zhì)；另外，考慮到災(zāi)備能力和應(yīng)用系統(tǒng)性能的影響，災(zāi)備方案不僅要支持近距離的同步數(shù)據(jù)容災(zāi)，還必須能支持運(yùn)程的異步數(shù)據(jù)容災(zāi)；第三，完善的容災(zāi)系統(tǒng)應(yīng)該包括各種實(shí)用的災(zāi)難恢復(fù)手段；最后，也是最重要的，要有完善的容災(zāi)制度和人力保障，定期進(jìn)行災(zāi)備演練。

下面從災(zāi)備中心基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲備份系統(tǒng)、災(zāi)難恢復(fù)計劃四個部分對區(qū)域地震數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)設(shè)計作個初步探討。

3.1災(zāi)備中心基礎(chǔ)設(shè)施

災(zāi)備場所要滿足避免災(zāi)難同時發(fā)生的條件，在災(zāi)備建設(shè)時要注意場地通信條件、電力供應(yīng)、消防保障和后勤保障條件等。

1）通信保障應(yīng)具備與運(yùn)營商形成必要的通信設(shè)施和足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以保證恢復(fù)工作有效開展。

2）電力保障系統(tǒng)應(yīng)采用雙路市電、雙路冗余UPS和專用柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供電方式。完全實(shí)現(xiàn)電路的冗余及充分的后備電源設(shè)計。

3）災(zāi)備中心應(yīng)設(shè)立專用鋼瓶間并配備高效能七氟丙烷氣體消防系統(tǒng)。通過先進(jìn)的聯(lián)動聲光火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及FM200環(huán)保型氣體滅火系統(tǒng)，充分保障消防安全。

4）后勤保障條件也要細(xì)致考慮，如交通、安全、飲食和住宿等。

此外，災(zāi)備機(jī)房要有足夠的空間來安裝災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)的各種設(shè)備，同時也要考慮在災(zāi)難發(fā)生時工作人員的操作等問題。

3.2網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)

建立“兩地三中心”的災(zāi)備模式，即地震數(shù)據(jù)中心、同城災(zāi)備中心和異地災(zāi)備中心。地震數(shù)據(jù)中心與2個災(zāi)備中心節(jié)點(diǎn)分別采用2條SDH 2M電路連接，同時，通過政務(wù)信息網(wǎng)專線接入Internet，通過VPN加密隧道在因特網(wǎng)上建立VPN傳輸線路，實(shí)現(xiàn)主鏈路（SDH傳輸專網(wǎng)）的備份，以保障整體鏈路的可靠性，減低單鏈路的故障率，組網(wǎng)如圖1所示。

3.3數(shù)據(jù)存儲備份系統(tǒng)

3.4災(zāi)難恢復(fù)計劃

災(zāi)難恢復(fù)計劃是一個全面的狀態(tài)，它包括事前、事中和事后三個方面。事前主要針對災(zāi)難計劃確定工作組及各自職能，事中是對緊急事件的應(yīng)對過程中能及時地提供后備操作，而事后主要是處理數(shù)整的整理和恢復(fù)工作。

3.4.1明確災(zāi)難恢復(fù)小組及其職能

1）管理組：統(tǒng)籌規(guī)劃，指揮各小組按照既定計劃進(jìn)行執(zhí)行。

2）計算機(jī)恢復(fù)組：負(fù)責(zé)對全公司范圍內(nèi)的計算機(jī)故障進(jìn)行排除、恢復(fù)范圍包括系統(tǒng)、必備辦公軟件。

3）損壞評估組：負(fù)責(zé)對公司損失的重要數(shù)據(jù)、財務(wù)進(jìn)行總體評估。并針對相應(yīng)損失的財產(chǎn)進(jìn)行匯總并結(jié)合擁有的保險進(jìn)行申報。

4）安全組：負(fù)責(zé)災(zāi)難發(fā)生后的人員、數(shù)據(jù)、財務(wù)的安全進(jìn)行保護(hù)。并制定相應(yīng)的安全策略。

5）設(shè)備支持組：負(fù)責(zé)對公司服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、交換機(jī)的故障進(jìn)行排除，制定相應(yīng)解決重建方案。

6）數(shù)據(jù)恢復(fù)組：負(fù)責(zé)對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，并制定相應(yīng)數(shù)據(jù)恢復(fù)方案。

3.4.2制定詳細(xì)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)方案

主要針對的是由自然災(zāi)害造成的數(shù)據(jù)恢復(fù)流程，當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)恢復(fù)方案的前提是需要有可實(shí)施性強(qiáng)的監(jiān)測技術(shù)做保障，否則僅依賴人為來發(fā)現(xiàn)故障，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)時性的需求。故障或是災(zāi)難發(fā)生時主要通過以下兩方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)：

1）同城兩中心的任何一中心發(fā)生不可預(yù)見的故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷時，馬上可以通過集群軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)急切換，保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)運(yùn)行。由于數(shù)據(jù)中心與同城災(zāi)備中心采用的是同步復(fù)制，也即數(shù)據(jù)中心陣列接收到數(shù)據(jù)后，通過陣列間的同步復(fù)制數(shù)據(jù)會復(fù)制到同城災(zāi)備中心，兩中心基本實(shí)現(xiàn)同步。

2）當(dāng)同城中心發(fā)生自然災(zāi)害時，此時異地災(zāi)備中心就可以通過備份數(shù)據(jù)對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的搶救恢復(fù)。異地災(zāi)備中心與同城災(zāi)備中心采用的是異步復(fù)制技術(shù)定期將數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制備份。

3.4.3災(zāi)難恢復(fù)的幾點(diǎn)考慮

1）單點(diǎn)故障的風(fēng)險。在避免信息系統(tǒng)單點(diǎn)故障方面，目前已經(jīng)采取了必要措施，重要系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器采用WEBLIGIC集群方式，數(shù)據(jù)庫的部署采用ORACLE RAC方式，數(shù)據(jù)存儲采用RAID0+1或RAID5保護(hù)方式。但是，仍然存在單點(diǎn)故障的風(fēng)險，如存儲設(shè)備本身和數(shù)據(jù)中心機(jī)房。

2）本地磁帶庫進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)的風(fēng)險。目前數(shù)據(jù)備份做法是對本地數(shù)據(jù)通過TSM每天進(jìn)行兩次增量備份，每周進(jìn)行兩次全量備份，每天的備份磁帶復(fù)制一份通過郵遞方式異地存放。這種做法存在風(fēng)險包括：磁帶備份的數(shù)據(jù)恢復(fù)時間較長；當(dāng)機(jī)房出現(xiàn)重大自然災(zāi)害后異地存放的磁帶無法進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)；磁帶庫備份策略無法快速、靈活的恢復(fù)由人為操作失誤造成的數(shù)據(jù)丟失。

4 地震數(shù)據(jù)災(zāi)備關(guān)鍵技術(shù)

說到災(zāi)備技術(shù)，固然首先要明確災(zāi)備的級別，它分為數(shù)據(jù)級災(zāi)備和應(yīng)用級災(zāi)備，由于容災(zāi)方案的技術(shù)復(fù)雜性和多樣性，也分為離線式災(zāi)備和在線式災(zāi)備，離線式災(zāi)備主要依靠備份技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，它的缺點(diǎn)是實(shí)時性低，優(yōu)點(diǎn)是備份范圍廣、長期保存、投資較少等，而在線式災(zāi)備最關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制，它的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性高、數(shù)據(jù)丟失少或零丟失、容災(zāi)恢復(fù)快，但是投資較高，較適合對數(shù)據(jù)連續(xù)性較高的大型單位或企業(yè)。本節(jié)主要介紹災(zāi)備技術(shù)的各實(shí)現(xiàn)層次的優(yōu)劣對比。

4.1主機(jī)層

劣勢：總體成本較高；對主機(jī)平臺過于依賴，需在災(zāi)備中心駕構(gòu)多套主機(jī)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心對應(yīng)；與服務(wù)器OS、FS相關(guān)，對備用服務(wù)器配置要求高，升級維護(hù)較復(fù)雜；數(shù)據(jù)傳輸占據(jù)較大帶寬；RTO、RPO為數(shù)小時。優(yōu)勢：支持異構(gòu)存儲系統(tǒng)環(huán)境，與應(yīng)用結(jié)合度較高。

4.2網(wǎng)絡(luò)層

劣勢：各設(shè)備間會存在性能和擴(kuò)展性的瓶頸。優(yōu)勢：對目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改動小，易于實(shí)施；可實(shí)現(xiàn)復(fù)制數(shù)據(jù)的邏輯一致性；增量復(fù)制，降低帶寬要求；主機(jī)和陣列擴(kuò)展靈活；RTO、RPO為分鐘級。

4.3存儲層

局限性：光纖直連受距離限制，網(wǎng)絡(luò)成本高；兩端陣列須為同一品牌，不適用于異構(gòu)存儲環(huán)境；卷層次的數(shù)據(jù)鏡像，無法保證一致性問題；RTO、RPO為小時級；優(yōu)勢：對主機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)沒有影響，架構(gòu)簡單。

4.4應(yīng)用層

局限性：總體成本較高；異構(gòu)服務(wù)器實(shí)施、升級和維護(hù)較難；此層只針對特定的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，局限性較大。優(yōu)勢：能快速保證數(shù)據(jù)一致性；數(shù)據(jù)量傳輸量較小，帶寬要求不高；RTO、RPO為分鐘至小時之間。

5 結(jié)束語

從以上幾個方面，介紹了下關(guān)于區(qū)域地震數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)的一個簡要流程，結(jié)合目前單位已有架構(gòu)，分別從現(xiàn)狀與需求、策略制定、系統(tǒng)設(shè)計、各層次對比、方案選型等方面做了些探討，以更加穩(wěn)定可靠的方式來保證我們數(shù)據(jù)的安全高效運(yùn)行，使災(zāi)害損失降到最低，最后希望本文能給同行業(yè)在數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)方面提供些參考。

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