一種雙活云中心災(zāi)備方案的設(shè)計與實現(xiàn)

陳曉 張龍軍

【摘要】 計算由于其具備的諸多優(yōu)點，被越來越廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著用戶數(shù)量的增加，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也會越來越龐大，海量數(shù)據(jù)的指數(shù)型增長使得云災(zāi)備愈加顯得重要。本文針對云計算的災(zāi)備環(huán)境，結(jié)合虛擬化技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)“雙活”方案以及基于“雙活”數(shù)據(jù)中心的存儲策略，在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)“雙活”的基礎(chǔ)上實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的零丟失，業(yè)務(wù)的零中斷。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)據(jù)中心 云災(zāi)備 雙活 存儲策略

引言

近年來，隨著虛擬化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，云計算正在世界范圍內(nèi)悄然興起，引發(fā)第三次信息技術(shù)革命浪潮。云計算為人們提供了一種市場空間巨大、全新的信息化服務(wù)模式。同時，云存儲技術(shù)的出現(xiàn)為用戶提供了一種支持按需使用和彈性 架構(gòu)的第三方IT資源及服務(wù)，能夠有效地解決信息化技術(shù)迅猛發(fā)展帶來的IT資源需求不斷擴大的問題。

然而，盡管云計算與云存儲帶來的價值是如此之巨大，卻仍然有諸多用戶徘徊在云計算和傳統(tǒng)軟件架構(gòu)之中，根本原因在于云計算領(lǐng)域中，用戶數(shù)據(jù)完整性和可用性問題并沒有得到妥善的解決?？梢哉f，數(shù)據(jù)完整性和可用性問題是用戶將數(shù)據(jù)和應(yīng)用遷移到云計算架構(gòu)中的最大障礙，而用戶數(shù)據(jù)的完整性和可用性最大程度依賴于災(zāi)備系統(tǒng)。所以在現(xiàn)有環(huán)境下，對IT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全也提到了一個新的高度，構(gòu)建一種新型的“雙活”數(shù)據(jù)中心成為云災(zāi)備環(huán)境下的迫切需求。

本文主要介紹在基于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上構(gòu)建“雙活”數(shù)據(jù)中心并設(shè)計實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)“雙活”方案，通過搭建虛擬的實驗環(huán)境實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的零丟失與業(yè)務(wù)的零中斷。

一、云計算與云災(zāi)備

1.1云計算體系

云計算體系體系結(jié)構(gòu)由5個主要部分組成，分別為應(yīng)用層、平臺層、資源層、用戶訪問層、管理層。云計算的本質(zhì)是通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，因而其體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)成以服務(wù)為核心。應(yīng)用層、平臺層、資源層這3層是云計算提供的不同層次的服務(wù)，如圖1所示。

資源池層是指基礎(chǔ)架構(gòu)層面的云計算服務(wù)，這種服務(wù)可以提供虛擬化的資源，從而隱藏物理資源的復(fù)雜性。平臺層為用戶提供對資源層服務(wù)的封裝，使得用戶能使用更高級的服務(wù)構(gòu)建自己的應(yīng)用。應(yīng)用層為用戶提供軟件服務(wù)。用戶訪問層是方便用戶使用云計算服務(wù)所需要的各種支撐服務(wù)，針對每個層次的云計算服務(wù)都需要提供相應(yīng)的接口。管理層是提供所有層次云計算服務(wù)的管理功能。

1.2云災(zāi)備

云災(zāi)備作為災(zāi)備領(lǐng)域的一個新興概念，它的出現(xiàn)為企業(yè)提供了一個行之有效的災(zāi)備解決方案。云災(zāi)備是指將災(zāi)備看作一種服務(wù)，由搭建云的第三方廠家提供基礎(chǔ)設(shè)施，客戶付費使用提供商提供的災(zāi)備服務(wù)的模式。

傳統(tǒng)的云災(zāi)備服務(wù)是采用當(dāng)前比較先進(jìn)、安全、可靠的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)，建設(shè)可管理、可運營的災(zāi)備服務(wù)，為用戶提供不同等級的同城或異地災(zāi)備服務(wù)，以保證在災(zāi)難發(fā)生后能夠快速、準(zhǔn)確的恢復(fù)客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)，保障客戶業(yè)務(wù)的連續(xù)運行。目前云災(zāi)備服務(wù)主要有數(shù)據(jù)級災(zāi)備和應(yīng)用級災(zāi)備。

二、“雙活”數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心是向用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源、服務(wù)化托管及寬帶接入等多項網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的信息系統(tǒng)資源最密集、數(shù)據(jù)交換最頻繁的地方，隨著云計算應(yīng)用的日益深化，數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境正從傳統(tǒng)客戶機/服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)連接的大型服務(wù)器集群轉(zhuǎn)型。

“雙活”數(shù)據(jù)中心是出于災(zāi)備目的應(yīng)“云”而生的，它是指兩個數(shù)據(jù)中心都處于運行狀態(tài)，可以同時承擔(dān)業(yè)務(wù)，提高數(shù)據(jù)中心的整體服務(wù)能力和系統(tǒng)資源利用率，并且兩個數(shù)據(jù)中心互為備份。當(dāng)正在提供業(yè)務(wù)服務(wù)的數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障時，業(yè)務(wù)能自動切換到另一數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)零丟失，業(yè)務(wù)零中斷。

“雙活”數(shù)據(jù)中心建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施資源多個方面，并且很多用戶的需求是交雜在一起的，建設(shè)異常復(fù)雜?！半p活”數(shù)據(jù)中心的需求主要體現(xiàn)在廣域網(wǎng)鏈路、服務(wù)器/存儲、機房基礎(chǔ)設(shè)施三個方面。

針對不同需求，數(shù)據(jù)中心部署模式包括網(wǎng)絡(luò)雙活、業(yè)務(wù)雙活、資源雙活等，三者可以獨立建設(shè)，也可以組合建設(shè)，以滿足不同用戶的對性能、投資保護以及業(yè)務(wù)部署靈活性的需求。本文將對網(wǎng)絡(luò)“雙活”和業(yè)務(wù)“雙活”方案進(jìn)行研究和設(shè)計。

三、基于云計算的“雙活”服務(wù)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)雙活

在業(yè)務(wù)支持“雙活”的前提下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)“雙活”，需要“雙活”業(yè)務(wù)在不同數(shù)據(jù)中心分配的地址段不同，方案設(shè)計使用DNS和全局負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如圖2所示。

數(shù)據(jù)中心和雙活中心均可獨立響應(yīng)業(yè)務(wù)，但分布在不同的網(wǎng)段，由于服務(wù)器可以配置不同的網(wǎng)關(guān)地址，該模型要求業(yè)務(wù)系統(tǒng)的同一類業(yè)務(wù)支持多個不同網(wǎng)段的IP地址和網(wǎng)關(guān)地址，并通過DNS和全局負(fù)載均衡技術(shù)保證客戶可以自動的訪問到最佳性能的站點以及業(yè)務(wù)的一致性。

3.2基于“雙活”中心的存儲服務(wù)設(shè)計

在云計算網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)“雙活”的基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)一種基于“雙活”中心的存儲服務(wù)解決方案，方案采取服務(wù)器虛擬化加存儲虛擬化，虛擬化資源池加動態(tài)應(yīng)用和數(shù)據(jù)移動。通過VPLEX實現(xiàn)存儲虛擬化，通過VMware實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化?？蛻舳送ㄟ^調(diào)用云端的接口從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載。數(shù)據(jù)池僅是一個存儲數(shù)據(jù)的場所，保存客戶端的所有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)池本身不需要提供運算能力。

為了滿足高性能和高可靠性的服務(wù)需求，云的運算部分都集中在節(jié)點上，節(jié)點群是通過虛擬技術(shù)進(jìn)行虛擬化的服務(wù)器集群，每臺虛擬服務(wù)器都提供相同或相似的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)，并受到位于節(jié)點集群前端的控制中心的管理?？刂浦行牟渴鹆薙LB，負(fù)責(zé)根據(jù)已配置的均衡策略將客戶請求在服務(wù)器集群中分發(fā)，為客戶提供服務(wù)，并對服務(wù)器可用性進(jìn)行維護，SLB配合數(shù)據(jù)中心前端的GSLB，能夠很好的實現(xiàn)從數(shù)據(jù)中心前端到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部全路徑的負(fù)載均衡，以及更好的實現(xiàn)服務(wù)器健康狀態(tài)檢測。在運算過程中，節(jié)點被動態(tài)地調(diào)整成有彈性的可伸縮云，負(fù)責(zé)處理客戶端數(shù)據(jù)，并最終將其保存到數(shù)據(jù)池中。

主數(shù)據(jù)中心與“雙活”數(shù)據(jù)中心之間需要二層互聯(lián)以滿足集群成員之間二層通信需求，同時還需要SAN互聯(lián)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

四、結(jié)束語

云災(zāi)備作為一種新的災(zāi)備形式得到了廣泛地關(guān)注，但數(shù)據(jù)的飛速增長使得傳統(tǒng)的云災(zāi)備已經(jīng)不能適應(yīng)化時代發(fā)展的需求，“雙活”數(shù)據(jù)中心應(yīng)“云”而生，解決了傳統(tǒng)災(zāi)備方式的短板。

本文針對云計算環(huán)境設(shè)計實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的“雙活”以及基于“雙活”中心的存儲方案，但真正的“雙活”數(shù)據(jù)中心實際上還要包括數(shù)據(jù)的雙活，但由于當(dāng)前的技術(shù)限制和數(shù)據(jù)的一致性保證等原因，“雙活”方案中數(shù)據(jù)中心通常仍只有一個處于Active狀態(tài)，其他數(shù)據(jù)中心則根據(jù)地域距離選擇同步復(fù)制或異步復(fù)制實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份功能，因此本文討論的“雙活”數(shù)據(jù)中心方案只涉及到基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用的“雙活”。同時，未來數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方向與技術(shù)選擇應(yīng)符合虛擬化、云計算等趨勢，在選擇技術(shù)時應(yīng)該充分考慮到標(biāo)準(zhǔn)性、開放性、靈活性、可維護性等因素。

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