數(shù)據(jù)存儲和備份的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賀興峰 湯帥 丁博

（中國船舶集團(tuán)有限公司第七一二研究所 湖北省武漢市 430000）

1 引言

在信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，人們在享受信息技術(shù)發(fā)展帶來的便利的同時(shí)也越來越關(guān)注數(shù)據(jù)的分類存儲。原有的數(shù)據(jù)存儲模式和管理理念已經(jīng)無法迎合人們的需求，需要提升數(shù)據(jù)存儲的安全優(yōu)化和創(chuàng)新。OA辦公、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的出現(xiàn)，直接體現(xiàn)了當(dāng)代數(shù)據(jù)的價(jià)值和作用，在給各行各業(yè)帶來極大便利的同時(shí)，也對數(shù)據(jù)的分類存儲提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中，存儲構(gòu)架環(huán)節(jié)一直是關(guān)注的重中之中，從客觀的角度來說，存儲應(yīng)該有穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境和合理構(gòu)架方案，能夠盡可能的從物理層次上保障數(shù)據(jù)的安全,同時(shí)輔助相應(yīng)的備份軟件。假如存儲設(shè)備突然發(fā)生故障，而我們恰恰沒有應(yīng)對手段時(shí)，整個(gè)信息系統(tǒng)將面臨的癱瘓，甚至數(shù)據(jù)丟失，造成極大損失，為此本文，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資料，給出了一套實(shí)用和安全性較高的存儲構(gòu)架方案。

2 存儲方案設(shè)計(jì)原則

存儲設(shè)備在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，其性能的優(yōu)劣和質(zhì)量的好壞，對信息系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定影響重大。所以要在建設(shè)初期，就要對存儲系統(tǒng)平臺的構(gòu)架和選型上給予充分的考慮，詳細(xì)的調(diào)研應(yīng)用系統(tǒng)對存儲空間、io讀寫等方面的需求。

在選擇存儲設(shè)備時(shí)，需要充分考慮公司的實(shí)際情況，可以從以下特性去考慮：

2.1 可靠性

存儲設(shè)備在結(jié)構(gòu)上及硬件組成上要冗余設(shè)計(jì)，避免單點(diǎn)故障，確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全，存儲設(shè)備應(yīng)具有不同的RAID保護(hù)級別、支持熱插拔、控制器可在線冗余替換等。存儲設(shè)備提供完善的磁盤錯(cuò)誤檢測機(jī)制，提供全局磁盤故障檢測，當(dāng)磁盤真正出現(xiàn)故障之前能夠及時(shí)準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)提前復(fù)制到熱備盤中，保障底層數(shù)據(jù)的安全。

2.2 先進(jìn)性

通過客觀比較多家存儲廠商，確定一個(gè)具有先進(jìn)構(gòu)架的存儲設(shè)備，由于數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)多種多樣，要能達(dá)到同時(shí)對各類信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，避免對未來業(yè)務(wù)擴(kuò)展和系統(tǒng)升級出現(xiàn)不兼容的情況。

2.3 高性能性

采用SAN存儲的構(gòu)架方式，保證系統(tǒng)的高性能，系統(tǒng)要具備良好的開放性，能夠?qū)Σ煌膹S家產(chǎn)品進(jìn)行互連互通，支持多種集群系統(tǒng)，具有簡單易維護(hù)的圖形化管理界面，能夠?qū)Υ疟P陣列進(jìn)行管理維護(hù)。

2.4 開放性

存儲系統(tǒng)須按照SNIA制定網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)體系構(gòu)架，當(dāng)面對各種類型操作系統(tǒng)的服務(wù)器時(shí)，能夠?qū)Χ喾N操作系統(tǒng)的兼容也就成為存儲系統(tǒng)的首要條件。

2.5 可擴(kuò)展性

存儲系統(tǒng)可通過擴(kuò)展模塊提高系統(tǒng)的存儲容量，支持在線擴(kuò)容。

3 存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

（1）存儲雙活。存儲雙活代表兩臺存儲可以同時(shí)被前臺數(shù)據(jù)寫入，兩臺存儲設(shè)備可以通過FC鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)同步鏡像，當(dāng)一臺存儲出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)可以直接訪問另一個(gè)存儲上的數(shù)據(jù)，保障前端主機(jī)對業(yè)務(wù)的連續(xù)性訪問。

（2）異地容災(zāi)。通俗一點(diǎn)理解可以為股市常說的不將雞蛋放到一個(gè)籃子里，通過硬件上的冗余在除本地機(jī)房以外的地方構(gòu)建容災(zāi)中心。

（3）數(shù)據(jù)備份。防止系統(tǒng)出現(xiàn)操作失誤或系統(tǒng)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，將數(shù)據(jù)從服務(wù)器本地硬盤或者存儲陣列中復(fù)制到另外的存儲介質(zhì)中。

（4）SAN構(gòu)架。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network)是高性能的網(wǎng)絡(luò)，其主要目的是使存儲設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接并通信，一個(gè)SAN包括通信基礎(chǔ)設(shè)施，提供物理連接，以及管理、組織存儲系統(tǒng)的資源，提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。SAN提供數(shù)據(jù)塊的I/O服務(wù)，而不是文件訪問服務(wù)。SAN通常是指使用FC協(xié)議的FC SAN和使用iSCSI協(xié)議的IP SAN，目的是提供高速、低延遲的數(shù)據(jù)訪通道。

（5）NAS網(wǎng)絡(luò)存儲，網(wǎng)絡(luò)連接式存儲（Network Attached Storage）是基于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對Windows、Linux等不同操作系統(tǒng)提供了文件共享和數(shù)據(jù)備份服務(wù)。NAS本身就是一套相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，具有靈活、高可擴(kuò)展、成本低、安全等特點(diǎn)。

3.2 存儲系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

企業(yè)的信息化建設(shè)離不開數(shù)據(jù)存儲，目前在企業(yè)中的存在的數(shù)據(jù)基本上分為兩種：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，考慮到數(shù)據(jù)類型的不同，以及信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)不同，完全有必要構(gòu)架和規(guī)劃多種不同用途的存儲，來滿足日常工作的需求。具體的設(shè)計(jì)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1

存儲A和存儲B用于存放應(yīng)用系統(tǒng)中使用數(shù)據(jù)庫軟件如oracle、mysql等所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過存儲控制器對數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)LUN區(qū)雙活，實(shí)現(xiàn)了其中一臺統(tǒng)一存儲設(shè)備在宕機(jī)或者故障時(shí)，另一套存儲能夠正常工作，不會影響當(dāng)前應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。但是該構(gòu)架方式是鏡像的存儲方式，故當(dāng)出現(xiàn)誤操作或者誤刪除時(shí)，兩臺存儲設(shè)備都會出現(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)，故采用該構(gòu)架時(shí)，要對業(yè)務(wù)的重要等級進(jìn)行梳理，針對特別重要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)制定分鐘級的快照策略，確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在出現(xiàn)異常情況下能夠以最小化原則回退到特定的時(shí)間點(diǎn)，將損失降低到最低。在這套設(shè)計(jì)方案中，又設(shè)計(jì)了備份一體機(jī)，通過備份一體機(jī)，設(shè)置相應(yīng)的備份策略，對核心業(yè)務(wù)所在的服務(wù)器的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、特定的文件進(jìn)行定時(shí)備份，通過在線式數(shù)據(jù)備份，大大提高了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)的規(guī)劃中，建議備份一體機(jī)放置在異地備份機(jī)房，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異地容災(zāi)。目前市面的備份一體機(jī)設(shè)備功能日益強(qiáng)大，除了早期的EMC Avamar、賽門鐵克等，國產(chǎn)的備份一體機(jī)也異軍突起，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)方式上，開始逐漸向物理的、虛擬的和云計(jì)算環(huán)境提供數(shù)據(jù)保護(hù)，將數(shù)據(jù)保護(hù)的使用范圍進(jìn)行了拓展，使得備份一體機(jī)的應(yīng)用場景日益多樣化，滿足企業(yè)針對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的多種需求。

對于大部分企業(yè)和公司來說文本、圖形、影音等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量普遍偏大，這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)根據(jù)企業(yè)對外提供業(yè)務(wù)的不同，價(jià)值也高低不一，但是不可否認(rèn)這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對企業(yè)重要性日益凸顯，各行業(yè)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲容量和穩(wěn)定性提出了更高的要求。這里設(shè)計(jì)選用了一套大容量的NAS存儲設(shè)備，企業(yè)和公司可以將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在NAS中，NAS利用多臺存儲服務(wù)器分擔(dān)存儲負(fù)荷，通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對外提供文件共享服務(wù)，NAS的使用不僅提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和存儲效率，還易于擴(kuò)展，將通用硬件引入的不穩(wěn)定因素降到了最低。

4 結(jié)束語

應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)不單單是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)簡單的堆積和連接，而是通過梳理企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸類，在結(jié)合硬件平臺來進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能讓整個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸達(dá)到較為合理的方式，最終提高整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全可靠性。