云存儲下的容災備份技術(shù)研究與部署

闕志興+許雄凌+陳飛

摘 要：文章在分析目前存儲系統(tǒng)的容災技術(shù)基礎(chǔ)上，針對云存儲環(huán)境的特點，深入地研究了容災部署相關(guān)的技術(shù)和特點。根據(jù)容災系統(tǒng)的技術(shù)指標和要求，引入了典型的云存儲平臺，對其中部署的備份和容災技術(shù)應用進行詳細的描述。對于大多數(shù)的政企容災應用具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：云存儲；備份；容災；快照；復制

中圖分類號：TP274+.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0034-02

1 概述

隨著科學技術(shù)、信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展與進步，各種信息數(shù)據(jù)正在急劇的膨脹變大，從TB，PB已經(jīng)躍遷到EB，甚至ZB的級別，而且還在不斷的增長當中。一方面是數(shù)據(jù)量的不斷增長，另一方面這些數(shù)據(jù)的重要性、安全性也在不斷的提高。就像知名咨詢公司麥肯錫說的：數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當今每一個行業(yè)和業(yè)務職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素。正是因為意識到數(shù)據(jù)的重要性，所以對存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性和安全性研究達到了前所未有的高度。

1.1 云存儲

云存儲是一種新興的網(wǎng)絡存儲技術(shù)，是指通過集群應用、網(wǎng)絡技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能的一個系統(tǒng)。相對普通的存儲系統(tǒng)，在云存儲系統(tǒng)中，容災備份是多層次多方面的，主要包含存儲層容災，網(wǎng)絡層和應用層容災。

1.2 容災備份技術(shù)的研究現(xiàn)狀

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，逐漸出現(xiàn)了異地容災系統(tǒng)。在復雜的云存儲環(huán)境下，集群、文件系統(tǒng)以及網(wǎng)絡、存儲設備、應用軟件和服務器等連接在一起，相互協(xié)同工作，備份和容災不止是存儲設備間的數(shù)據(jù)備份和復制，還包括上層應用間的數(shù)據(jù)冗余備份。災難恢復也不止在存儲設備內(nèi)就可以完成，還需要通過網(wǎng)絡和應用層之間配合一起完成業(yè)務的切換。因此需要有一個容災管理平臺實現(xiàn)對備份和容災的統(tǒng)一部署，以及災難恢復的自動控制。

2 容災系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 快照技術(shù)

快照是某個數(shù)據(jù)集在某個時刻的一個可用副本，創(chuàng)建快照時，不需要進行數(shù)據(jù)的同步，只在源數(shù)據(jù)集第一次發(fā)生改變的時候才將老的數(shù)據(jù)拷貝到快照預留空間上，而未改變的數(shù)據(jù)還保留在源上。因此快照實際上不是一個完整的物理備份，其數(shù)據(jù)實際上是存放在源數(shù)據(jù)集和快照預留空間。

2.2 克隆技術(shù)

克隆是某個數(shù)據(jù)集在本地的一個完整物理備份，所以也叫本地復制，其與快照的區(qū)別在于，在創(chuàng)建克隆時，需要進行完整的數(shù)據(jù)同步，克隆具有一個與源數(shù)據(jù)集大小相等的物理存儲空間。可以對克隆進行分離，也可以隨時和源數(shù)據(jù)集保持數(shù)據(jù)同步關(guān)系。在容災系統(tǒng)中，克隆可以提供本地的完整備份，當源數(shù)據(jù)集發(fā)生一些邏輯上的數(shù)據(jù)損壞時提供恢復功能。

2.3 遠程復制技術(shù)

遠程復制指的是在遠程為數(shù)據(jù)集提供備份服務，是容災的核心技術(shù)。與克隆技術(shù)一樣，創(chuàng)建遠程復制時，也需要進行完整的數(shù)據(jù)同步。遠程復制有同步和異步之分，同步復制指的是用戶在寫入數(shù)據(jù)時，同時寫本地和遠程，只有兩者都寫入成功，才認為數(shù)據(jù)寫入成功；異步復制則指的是，用戶的數(shù)據(jù)先寫入本地，本地寫入成功后記錄日志，待一定時間間隔之后，將日志里面記錄的數(shù)據(jù)變化同步到遠端。

2.4 容災管理平臺

云端容災管理平臺與客戶數(shù)據(jù)中心、備份容災數(shù)據(jù)中心之間網(wǎng)絡互通，負責客戶數(shù)據(jù)中心和容災數(shù)據(jù)中心的資源配置，部署備份和容災策略。容災系統(tǒng)一般包含切換管理、數(shù)據(jù)管理、資源管理、監(jiān)控及演練管理等業(yè)務。能夠?qū)崟r監(jiān)控兩個站點的運行狀況，當客戶數(shù)據(jù)中心發(fā)生異常時，實現(xiàn)自動通知維護人員，并按照既定的策略進行自動切換，快速恢復業(yè)務。

3 云存儲平臺的容災部署

針對上述介紹的容災技術(shù)和指標，試圖引入一個典型的云存儲平臺，如圖1所示，該平臺在政企應用場景下具有一些共同的特征。

3.1 本地備份部署

在客戶數(shù)據(jù)中心一般會部署兩套或多套存儲設備，為生產(chǎn)存儲提供數(shù)據(jù)邏輯錯誤的恢復功能。例如數(shù)據(jù)和應用升級備份恢復，數(shù)據(jù)破壞備份恢復，人為數(shù)據(jù)誤刪備份恢復等。本地實現(xiàn)這種備份的技術(shù)可以采用快照或者克隆復制技術(shù)。對于采用快照技術(shù)來說，可以通過定時創(chuàng)建快照的策略來實現(xiàn)一周，一個月的持續(xù)數(shù)據(jù)保護。當需要進行數(shù)據(jù)恢復時，可以選擇不同的備份時間點來進行恢復。對于采用克隆復制技術(shù)，可以設置數(shù)據(jù)同步的策略，同樣可以選擇每天定時進行數(shù)據(jù)同步，還可以設置同步的時間間隔，來實現(xiàn)備份的不同粒度。當出現(xiàn)數(shù)據(jù)被破壞而需要進行數(shù)據(jù)恢復時，可以通過克隆的反向同步或者直接切換到備份數(shù)據(jù)上來實現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)遠程容災

客戶數(shù)據(jù)中心的本地備份存儲，能夠在本地設備或數(shù)據(jù)發(fā)生故障時，進行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)恢復。但一旦客戶數(shù)據(jù)中心發(fā)生不可抗的自然災害，如水災、火災或者重大事故時，本地的設備全部損毀，此時就需要通過遠程的容災系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)恢復或?qū)⒖蛻舻臄?shù)據(jù)訪問都切換到遠程元數(shù)據(jù)中心。兩個數(shù)據(jù)中心的距離在100km以內(nèi)或者數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延在10ms以內(nèi)，則可以采用同步復制技術(shù)，可以做到數(shù)據(jù)的0損失。對于距離較遠或者傳輸時延較大時，則選擇異步復制技術(shù)，數(shù)據(jù)的損失可以控制在分鐘級別以內(nèi)。

3.3 災難恢復

當本地發(fā)生災難，導致本地存儲遭到損壞時，通過容災管理平臺，利用客戶數(shù)據(jù)中心和云數(shù)據(jù)中心的遠程復制關(guān)系，將客戶的數(shù)據(jù)服務切換到云數(shù)據(jù)中心。對于數(shù)據(jù)的訪問直接切換到云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫。對于虛擬機集群，則基于云數(shù)據(jù)中心的備份盤重新啟動虛擬機。當客戶數(shù)據(jù)中心的存儲系統(tǒng)恢復后，還可以選擇將云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)再反向同步回去。云數(shù)據(jù)中心繼續(xù)作為遠程的容災系統(tǒng)為客戶數(shù)據(jù)中心提供可靠保護。

4 結(jié)束語

云存儲下的容災系統(tǒng)，結(jié)合本地備份和異地容災技術(shù)，再加上云端的容災集中管理、集中數(shù)據(jù)分析，為我們的計算機信息系統(tǒng)提供能應付各種災難環(huán)境，如火災、水災、地震、戰(zhàn)爭等不可抗拒的自然災難以及計算機犯罪、計算機病毒、掉電、網(wǎng)絡/通信失敗、硬件/軟件錯誤和人為操作錯誤等人為災難時，容災系統(tǒng)將保證用戶數(shù)據(jù)的安全性即數(shù)據(jù)容災，甚至，一個更加完善的容災系統(tǒng)，還能提供不間斷的應用服務。

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