高性能數(shù)據(jù)拯救系統(tǒng)DataSafe的設(shè)計(jì)

俞 俊，院仁杰，袁曉東

（1．南京南瑞集團(tuán)公司信息系統(tǒng)集成分公司，江蘇 南京211000；2．南京云白信息科技有限公司，江蘇 南京210008）

0 引 言

為了防止數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的軟、硬件故障造成數(shù)據(jù)丟失的嚴(yán)重后果，生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)都需要進(jìn)行定時(shí)備份。傳統(tǒng)的備份方法需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)定期進(jìn)行全量備份［1，2］，而隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，全量備份耗時(shí)越來(lái)越長(zhǎng)，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的系統(tǒng)甚至出現(xiàn)在夜間備份窗口無(wú)法完成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)全量備份的情況，持續(xù)到早晨業(yè)務(wù)高峰期的備份操作會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生極大的影響。

當(dāng)需要通過(guò)備份數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，傳統(tǒng)的磁帶庫(kù)或者虛擬帶庫(kù)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間也非常長(zhǎng)。例如20TB的數(shù)據(jù)庫(kù)使用磁帶庫(kù)或者虛擬帶庫(kù)，按照平均200 M／s的恢復(fù)速度，最小恢復(fù)時(shí)間大約為40 h。

針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)備份方法全庫(kù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，我們研發(fā)了DataSafe高性能數(shù)據(jù)拯救系統(tǒng)，它具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用備份服務(wù)器端自動(dòng)合并技術(shù)，邊備份邊合并備份集，不需要在恢復(fù)時(shí)合并備份集，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)的時(shí)間與數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模無(wú)關(guān)。

（2）支持各種基于塊變更跟蹤的數(shù)據(jù)備份技術(shù)，例如Oracle塊跟蹤、LINUX CBT等。

（3）支持各種增量備份技術(shù)和日志前滾技術(shù)，例如Oracle增量備份和歸檔日志前滾。

（4）只需要在初始化階段做一次全量備份，今后只需要備份增量，可以避免定期全量備份，減輕生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

（5）通過(guò)快照可保留多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，避免了保留多個(gè)備份集帶來(lái)的存儲(chǔ)資源浪費(fèi)。

（6）備份集可以用于開(kāi)發(fā)、測(cè)試、災(zāi)備演練、數(shù)據(jù)脫敏等工作。

1 總體功能架構(gòu)

DataSafe系統(tǒng)基于B／S架構(gòu)為用戶提供服務(wù)，其功能整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1中各部分功能說(shuō)明如下：

（1）首頁(yè)：用戶登錄成功后，進(jìn)入控制面板首頁(yè)，內(nèi)容包含所有節(jié)點(diǎn)狀況（節(jié)點(diǎn)切換顯示、故障節(jié)點(diǎn)顯示）、快照池使用量、重刪池使用量、應(yīng)用程序列表、失敗任務(wù)列表、事件錯(cuò)誤列表等，界面如圖2所示。

（2）應(yīng)用管理：應(yīng)用管理是系統(tǒng)核心模塊，由以下模塊組成：本地應(yīng)用模塊、備份管理模塊、遠(yuǎn)程應(yīng)用模塊、應(yīng)用組管理模塊，包含發(fā)現(xiàn)新應(yīng)用、應(yīng)用列表、應(yīng)用保護(hù)（重新保護(hù)）、應(yīng)用詳情、SLA管理、取消保護(hù)、策略查看／刪除、過(guò)期備份處理、工作流、故障恢復(fù)、備份管理、歷史任務(wù)詳情、備份掛載、備份還原、快照管理、重刪管理、遠(yuǎn)程重刪搜索、數(shù)據(jù)零丟失操作、任務(wù)進(jìn)度詳情、任務(wù)列表詳情、鏡像卸載、鏡像刪除、鏡像掛載、鏡像狀態(tài)等功能。

（3）SLA策略管理：SLA策略管理對(duì)數(shù)據(jù)備份的策略進(jìn)行管理，由以下模塊組成：模板管理模塊、策略配置模塊、資源配置模塊，包含新增模板、模板列表、編輯模板、克隆模板、查看模板詳情、查看關(guān)聯(lián)應(yīng)用、搜索模板、刪除模板、管理策略、策略可視化、新增策略、策略列表、編輯策略、刪除策略、新增資源配置、資源配置列表、編輯資源配置、查看資源配置詳情、克隆資源配置、刪除資源配置、搜索資源配置和、查看關(guān)聯(lián)應(yīng)用等功能。

圖1 DataSafe功能架構(gòu)圖

圖2 DataSafe系統(tǒng)首頁(yè)

（4）域管理：域管理由主機(jī)管理模塊、存儲(chǔ)池管理模塊和組織管理模塊組成，包含新增主機(jī)、編輯主機(jī)、開(kāi)啟／關(guān)閉主機(jī)CBT、刪除主機(jī)、搜索主機(jī)、新增快照池、編輯快照池、刪除快照池、快照池?cái)?shù)據(jù)列表、快照池統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、重刪池?cái)?shù)據(jù)列表、新增組織、組織列表、編輯組織、查看組織詳情、資源管理、刪除組織、資源查詢等功能。

（5）監(jiān)控中心：監(jiān)控中心由任務(wù)監(jiān)控模塊、事件監(jiān)控模塊和日志下載模塊組成，包含任務(wù)監(jiān)控列表、搜索任務(wù)、查看任務(wù)詳情、改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級(jí)、取消任務(wù)、事件監(jiān)控列表、搜索事件、查看事件詳情、日志下載等功能。

（6）基礎(chǔ)配置：基礎(chǔ)配置由用戶管理模塊、角色管理模塊、個(gè)人信息模塊、郵件通知模塊、節(jié)點(diǎn)管理模塊，包含新增用戶、用戶列表、搜索用戶、編輯用戶、節(jié)點(diǎn)分配、組織分配、角色分配、刪除用戶、新增角色、角色列表、搜索角色、編輯角色、刪除角色、權(quán)限設(shè)置、個(gè)人信息維護(hù)、郵件通知設(shè)置、新增節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)列表、編輯節(jié)點(diǎn)、開(kāi)啟／關(guān)閉CBT功能、啟用／禁用節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、搜索節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)檢測(cè)、節(jié)點(diǎn)證書(shū)交換、節(jié)點(diǎn)移除證書(shū)、節(jié)點(diǎn)配對(duì)、取消配對(duì)等功能。

2 系統(tǒng)創(chuàng)新特點(diǎn)

DataSafe系統(tǒng)與市場(chǎng)上的同類型產(chǎn)品如Actifio［3］相比，有以下幾方面的特點(diǎn)和獨(dú)到之處：

（1）除支持Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)外，還支持 MySQL、達(dá)夢(mèng)、DB2等數(shù)據(jù)庫(kù)的備份管理，通過(guò)對(duì)邏輯卷進(jìn)行塊變化跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）支持多節(jié)點(diǎn)管理，可同時(shí)管理多個(gè)備份節(jié)點(diǎn)機(jī)。

（3）滿足可靈活配置的資源權(quán)限，包括對(duì)主機(jī)、應(yīng)用、策略模板、資源模板、用戶、節(jié)點(diǎn)等都可以按角色來(lái)管理相關(guān)資源。

（4）支持Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的零丟失數(shù)據(jù)恢復(fù)，而其他數(shù)據(jù)備份工具只能恢復(fù)到數(shù)據(jù)備份的時(shí)間點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了高性能數(shù)據(jù)拯救系統(tǒng)DataSafe的目標(biāo)、整體功能架構(gòu)和系統(tǒng)創(chuàng)新特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，單備份節(jié)點(diǎn)環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)初始化全量備份速度超過(guò)600 M／s，集群環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)初始化全量備份速度超過(guò)1 TB／s，每5 min可備份一次增量或歸檔日志。通過(guò)我們獨(dú)有的技術(shù)無(wú)論數(shù)據(jù)量多大都可以即時(shí)恢復(fù)，并可實(shí)現(xiàn)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)時(shí)的零數(shù)據(jù)丟失，最大限度保障RTO指標(biāo)。