空管數(shù)據(jù)中心雙活技術(shù)架構(gòu)的研究

張永旺

摘要：空管作為技術(shù)密集型行業(yè)，包括辦公自動化系統(tǒng)在內(nèi)的大量信息化應用基于數(shù)據(jù)庫應用體系構(gòu)建，由此對于各類系統(tǒng)而言，其所處理和存儲的數(shù)據(jù)重要性也日益增強。目前空管內(nèi)部對于數(shù)據(jù)保護和迅速恢復工作的能力仍有待提升，該文著重結(jié)合數(shù)據(jù)中心雙活技術(shù)，探討了多類重要數(shù)據(jù)容災手段，力圖基于空管現(xiàn)狀，逐步實現(xiàn)數(shù)據(jù)級容災、應用級容災以及數(shù)據(jù)中心級別的雙活。

關(guān)鍵詞：空管信息化；數(shù)據(jù)容災；數(shù)據(jù)雙活

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）30-0004-02

伴隨空管信息化應用的日益推進，空管內(nèi)部數(shù)據(jù)中心架構(gòu)日趨向私有云架構(gòu)發(fā)展，空管信息化建設(shè)對于數(shù)據(jù)信息的保護和應用可用性的提高有了更高的要求。如何基于空管現(xiàn)狀，建設(shè)一套可用性、安全性、擴展性俱佳的雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，已然成為空管信息化部門信息化網(wǎng)絡(luò)應用建設(shè)的重中之重。

1 容災基礎(chǔ)性概念及空管現(xiàn)狀概述

數(shù)據(jù)容災技術(shù)主要用于保證數(shù)據(jù)的完整性、可靠性，目前對于數(shù)據(jù)容災技術(shù)的水平，主要通過RPO和RTO兩個指標來進行衡量：

RPO（恢復點目標）是對災難發(fā)生時數(shù)據(jù)恢復節(jié)點目標的描述；而RTO（恢復時間目標）則是對于數(shù)據(jù)災難發(fā)生時，數(shù)據(jù)中心應用系統(tǒng)恢復工作的時間。

對于空管數(shù)據(jù)中心而言，RPO恢復點目標應實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的備份，對于各空管地區(qū)局、空管分局而言，數(shù)據(jù)容災中心應建立于多個獨立地點，這就要使得數(shù)據(jù)RPO恢復點的數(shù)據(jù)行份操作需要實現(xiàn)高帶寬的應用，現(xiàn)階段而言，為更好地實現(xiàn)實時RPO的目標，空管部門應在本地建立高速光纖寬帶備份的同步容災備份中心，同時利用公共傳輸網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)重刪技術(shù)，實現(xiàn)異地異步容災數(shù)據(jù)備份中心的建設(shè)。

同時，空管自身的信息化系統(tǒng)建設(shè)目前可主要分為兩類，即生產(chǎn)業(yè)務(wù)用系統(tǒng)，如自動化等，以及非生產(chǎn)業(yè)務(wù)用系統(tǒng)，如辦公自動化系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)等。對于不同類型的系統(tǒng)，其RTO的目標也有所不同。對于生產(chǎn)業(yè)務(wù)用系統(tǒng)而言，其應實現(xiàn)實時的RTO，任何業(yè)務(wù)均不能出現(xiàn)任何的中斷，服務(wù)請求應能無縫銜接，前端在未感知的情況下繼續(xù)執(zhí)行操作，而非生產(chǎn)業(yè)務(wù)用系統(tǒng)則可以有一定的系統(tǒng)中斷時間，通過管理端響應操作后，實現(xiàn)相應信息化系統(tǒng)的恢復。

為更好構(gòu)建空管信息化數(shù)據(jù)中心，相應的RPO和RTO都應按最高的0為標準進行設(shè)計，以滿足包括自動化系統(tǒng)、航行情況系統(tǒng)在內(nèi)的生死攸關(guān)系統(tǒng)的日常應用，為解決此類情況，應設(shè)計和構(gòu)建基于生產(chǎn)業(yè)務(wù)中心的容災中心的雙活數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。

對于雙活數(shù)據(jù)中心而言，生產(chǎn)業(yè)務(wù)中心和容災中心并沒有明確的主備之分，每套系統(tǒng)都處于實時應用狀態(tài)，其內(nèi)部通過高速光纖以太網(wǎng)連接，并使用應用通知的輪詢實現(xiàn)共同執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)。應用系統(tǒng)雙活數(shù)據(jù)中心應包括下面特性：

1） 高可用性：雙活數(shù)據(jù)中心應對數(shù)據(jù)丟失零容忍，應用系統(tǒng)可實時切換；

2） 高利用率：數(shù)據(jù)中心設(shè)備應基于私有云架構(gòu)建設(shè)，通過云平臺的方式，實現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心應用資源的共享和實時調(diào)配；

3） 高冗余度：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部應用資源應隨時處于工作狀態(tài)，在發(fā)生系統(tǒng)性災難時，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)可由雙活架構(gòu)進行自動調(diào)配，實現(xiàn)對應用流程、設(shè)備資源、系統(tǒng)資源的實時轉(zhuǎn)換，運維人員的日常工作應集中于對相關(guān)數(shù)據(jù)冗余策略的制定和修訂；

4） 維護高標準：相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，雙活數(shù)據(jù)中心對于數(shù)據(jù)、應用層面有著更高的管理要求，除了原有的數(shù)據(jù)的同步、異步復制備份管理以外，雙活數(shù)據(jù)中心的應用系統(tǒng)還包括了多類轉(zhuǎn)換策略的制定和傳輸帶寬的監(jiān)控等。對人員能力素質(zhì)提出了更高的要求。

2 容災技術(shù)

為更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心容災系統(tǒng)的建設(shè)，目前主要采用了包括云計算、存儲虛擬化等多類技術(shù)，目前常見的包括雙機冷備以及熱備加存儲的模式。

2.1 雙機冷備和（或）熱備+存儲模式

空管信息化建設(shè)中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心是雙機冷備和熱備加存儲的模式，主備機之間的切換通過軟件的方式加以實現(xiàn)。目前此類基于數(shù)據(jù)復制手段的傳統(tǒng)容災方式只能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的恢復使用，但無法實現(xiàn)對于獨立業(yè)務(wù)的透明實時的熱切換；同時此類模式還需要制定復雜的連續(xù)性軟件保護模式，以實現(xiàn)對于RTO目標的達成，平時大量的資源處于閑置狀態(tài)，浪費較為嚴重。

2.2 傳統(tǒng)主-備容災

對于數(shù)據(jù)中心故障的切換，通常最少需要30分鐘才能實現(xiàn)災備中心的啟用，在此期間，所有業(yè)務(wù)均會中斷使用，同時相關(guān)數(shù)據(jù)會存在無法連續(xù)性校驗的情況，在主用數(shù)據(jù)中心恢復使用時，容災中心的數(shù)據(jù)與主用中心的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)較為嚴重的數(shù)據(jù)不一致情況，從而可能導致更長時間的停機維護和工作量。

2.3 主-備雙活模式

主備準雙活模式是現(xiàn)在使用較為常見的技術(shù)，在此模式下，主用數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障時，容災中心可實現(xiàn)實時對系統(tǒng)業(yè)務(wù)的接管，但這需要大量的軟件層面的工作，同時其相關(guān)的操作不具有普遍性，投入巨大。

2.4 雙活數(shù)據(jù)中心

雙活數(shù)據(jù)中心與原有的主備數(shù)據(jù)中心概念不同，它將完整的應用和數(shù)據(jù)放到了一個基于虛擬化存在的“大”數(shù)據(jù)中心當中，兩個或更多的數(shù)據(jù)中心均同時運行了多類應用，同時相關(guān)數(shù)據(jù)通過類似存儲虛擬化工具進行多地同步存儲，同時為用戶提供服務(wù)和業(yè)務(wù)負載。因此此類數(shù)據(jù)中心通常稱之為雙活數(shù)據(jù)中心。在單一節(jié)點數(shù)據(jù)中心故障時，其應用其剩余數(shù)據(jù)中心負責提供連續(xù)性服務(wù)。

2.5 雙活數(shù)據(jù)中心特點

1） 有效提升資源利用率，多個數(shù)據(jù)中心內(nèi)部資源同時運行應用和數(shù)據(jù)，避免了由于閑置導致的浪費，同時在極端情況下，雙活數(shù)據(jù)中心可提供更多的應用服務(wù)能力。

2） 有效減少RTO時間，雙活數(shù)據(jù)中心內(nèi)部應用需要實現(xiàn)無縫實時切換，在單個數(shù)據(jù)中心節(jié)點故障時，剩余中心應保持正常運行狀態(tài)。

2.6 雙活設(shè)計的層次endprint

雙活數(shù)據(jù)中心的設(shè)計及實現(xiàn)，包括了對私有云架構(gòu)的搭建，數(shù)據(jù)庫及存儲虛擬化應用的實現(xiàn)，服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應用，完整的以太網(wǎng)和SAN光纖傳輸網(wǎng)的構(gòu)架等多個層面。一盤的雙活數(shù)據(jù)中心應包括對上述內(nèi)容的所有方面的設(shè)計。

3 雙活數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建

3.1 容災建設(shè)方案設(shè)計

1） 在空管內(nèi)部新建一個數(shù)據(jù)中心機房，新部署能滿足當前業(yè)務(wù)需要和中長期業(yè)務(wù)規(guī)劃要求的核心交換機、IBM小機以及SAN交換機（同時進行HA、虛擬化及負載均衡等部署），部署企業(yè)級磁盤陣列作為OA辦公自動化系統(tǒng)等應用數(shù)據(jù)庫的存儲設(shè)備，并實施數(shù)據(jù)遷移替換現(xiàn)有老舊的存儲。

2） 部署基于存儲虛擬化引擎的雙活數(shù)據(jù)平臺，將應用程序數(shù)據(jù)同時存放在2個數(shù)據(jù)中心，并同時對前端應用服務(wù)器提供數(shù)據(jù)讀和寫服務(wù)，在獲得工作負載彈性優(yōu)勢的同時，使空管信息系統(tǒng)具備提供全天候無中斷服務(wù)的能力。數(shù)據(jù)庫的同步工作和一致性保證由存儲虛擬化系統(tǒng)執(zhí)行。

3） 為滿足數(shù)據(jù)安全的更高要求，在新機房建成后通過部署與持續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)，獲得任意時間點恢復的能力，搭設(shè)災備數(shù)據(jù)中心，從而實現(xiàn)兩地三中心的容災，防止由于災難或邏輯錯誤而引起的數(shù)據(jù)錯誤及丟失。當有錯誤出現(xiàn)時可借助災備系統(tǒng)中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復以保證數(shù)據(jù)的安全。

4 結(jié)論

雙活數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)是容災建設(shè)方案的核心要點，其關(guān)鍵點在于對于存儲虛擬化引擎的實現(xiàn)。通過對雙活數(shù)據(jù)中心的邏輯應用構(gòu)建，業(yè)務(wù)可實現(xiàn)無縫從單一數(shù)據(jù)中心向多個冗余數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的切換，業(yè)務(wù)時刻保持可用狀態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高可用性。

通常對于空管業(yè)務(wù)量而言，只需要實現(xiàn)使用了兩個應用存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)的雙數(shù)據(jù)中心即可滿足大部分需要，通過對存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)的應用，雙數(shù)據(jù)中心打通為了一個虛擬化的私有云架構(gòu)的虛擬數(shù)據(jù)中心實體。應用和數(shù)據(jù)在私有云內(nèi)部自動態(tài)進行遷移，對于重點業(yè)務(wù)還可使用包括同步IO操作在內(nèi)的數(shù)據(jù)保護措施，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動化負載均衡和無間斷響應，有效的提升關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的完整性可靠性，使RPO和RTO的標準達到近似于0的程度。

基于存儲虛擬化構(gòu)建的雙活數(shù)據(jù)中心，可有效地提升原有數(shù)據(jù)中心主-備關(guān)聯(lián)的容災備份效率，在不斷提升了業(yè)務(wù)使用連續(xù)性的情況下，大大提升了資源的利用率，有效地節(jié)約了用戶的硬件投入成本。當然，任何技術(shù)都有其自身存在的不足，因此一套完整可靠的信息化應用體系，還需要基于管理和技術(shù)的結(jié)合，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)、應用的穩(wěn)步運行。endprint