通信網(wǎng)集中備份與數(shù)據(jù)庫容災(zāi)的研究與應(yīng)用

范寧軍

【摘要】 隨著通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展以及業(yè)務(wù)需求規(guī)模不斷擴大，安徽聯(lián)通面向網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、客戶的運維支撐體系建設(shè)也隨之變得日益復(fù)雜。運維部門必須要能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、客戶問題的“可視”、“可控”、“可分析”、“可溯源”，這需要長期的數(shù)據(jù)存儲備份來支撐。同時針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷增多，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量不斷增大的情況，對信息安全要求也越來越高，而數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)高可用性的最后一道防線，其作用是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)崩潰或受災(zāi)時能夠快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。安徽聯(lián)通運行維護部緊跟技術(shù)發(fā)展腳步，結(jié)合本省工作實際，對數(shù)據(jù)集中備份及數(shù)據(jù)庫容災(zāi)技術(shù)應(yīng)用進行了深入研究，通過搭建部門級的高速SAN存儲網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)服務(wù)器、存儲、虛擬磁帶庫等IT設(shè)備的互聯(lián)互通。最終形成了多業(yè)務(wù)系統(tǒng)共享的存儲備份資源池，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高速共享和集中保護的建設(shè)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】 集中備份數(shù)據(jù)庫容災(zāi) SAN存儲網(wǎng)絡(luò) LAN-Free Shareplex

一、引言

中國聯(lián)通安徽省分公司（下簡稱安徽聯(lián)通）在全省共有17個市級分公司、65個縣級分公司，員工總數(shù)超過4000人，固定資產(chǎn)規(guī)模近90億元，建成了全省覆蓋率超過98%的GSM、WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)和覆蓋全省的集基礎(chǔ)網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)為一體的現(xiàn)代化固定通信網(wǎng)絡(luò)。

隨著業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，各網(wǎng)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)每天都會產(chǎn)生大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)每天都會面臨因為物理、邏輯和人為誤操作所造成的破壞。目前安徽聯(lián)通運維支撐體系已經(jīng)累積了海量的不可逆數(shù)據(jù)，一旦被破壞，將會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失和社會不良影響！因此，建立安徽聯(lián)通運維支撐系統(tǒng)的集中備份和數(shù)據(jù)庫容災(zāi)系統(tǒng)日趨重要。

二、集中備份與數(shù)據(jù)庫容災(zāi)面實施應(yīng)用

2.1 實施背景

安徽聯(lián)通目前已建設(shè)完成綜合體系的近二十套網(wǎng)管支撐系統(tǒng)，這些網(wǎng)管支撐系統(tǒng)是在不同時間，由不同的業(yè)務(wù)軟件廠商單獨建設(shè)的。在以往的運營商建設(shè)模式中，缺乏對底層IT平臺的統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計。紛亂無序的系統(tǒng)建設(shè)方式對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的保護上存在以下幾個主要問題：

1、存儲設(shè)備的單點故障問題：各自業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器都是直連一臺單獨磁盤陣列設(shè)備。磁盤陣列設(shè)備都是硬件廠商的中低端型號，隨著使用年限的增加，設(shè)備出現(xiàn)物理故障的概率越來越大，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險也越來越大。

2、數(shù)據(jù)備份手段落后：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護方法都是通過手工方式不定期的對重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行手工備份（數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出、文件拷貝、操作系統(tǒng)備份），這種備份方式存在較多的問題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）管理難度大，大量手工操作，備份人工管理，各備份系統(tǒng)分散；（2）數(shù)據(jù)恢復(fù)成功率不高，各備份數(shù)據(jù)管理不統(tǒng)一，存在數(shù)據(jù)損壞或無法索引，手工恢復(fù)操作不成功的情況；（3）無法防范在線存儲設(shè)備故障造成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)丟失；（4）發(fā)生故障后，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的丟失量較多，恢復(fù)時間較長；（5）造成投資浪費，大量重復(fù)采購，小型系統(tǒng)的擴展性差、軟件升級困難。

3、集中數(shù)據(jù)容災(zāi)中心上線后，有效實現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）數(shù)據(jù)保護集中，將大量分散的備份整合為一個整體的備份系統(tǒng)，集中配置備份策略，集中控制數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)作業(yè)。（2）減小對業(yè)務(wù)的影響，采用高效的備份手段，縮短備份窗口時間，通過對數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)實時備份機制，不影響業(yè)務(wù)的正常運行。（3）易于恢復(fù)，能快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)，具備靈活的恢復(fù)方式。（4）減小分散系統(tǒng)建設(shè)投入，降低備份管理成本，資源整合實現(xiàn)綠色環(huán)保。

2.2 數(shù)據(jù)備份建設(shè)方案

2.2.1 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次項目建設(shè)中的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)架構(gòu)如下所示：在本項目中，我們采用集中統(tǒng)一的備份策略管理，通過單一的備份服務(wù)器，對整個部門數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)的備份工作進行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

2.2.2 系統(tǒng)組網(wǎng)

系統(tǒng)的主要包括：①IBM X3650 PC服務(wù)器為Netbackup軟件的主備份服務(wù)器，連接到局域網(wǎng)。本機上的數(shù)據(jù)通過直接備份到磁帶庫中。它還負(fù)責(zé)整個備份系統(tǒng)的策略管理和恢復(fù)管理工作。②在LAN和SAN中其他的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，作為NetBackup Client，連接到存儲局域網(wǎng)中，并安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫Agent，在線備份數(shù)據(jù)庫，然后直接通過LAN和SAN將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺浞莘?wù)器上進行備份。③一臺大容量虛擬磁帶庫EMC DD630，負(fù)責(zé)在線數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。④一臺利舊的物理磁帶庫Sun L25，負(fù)責(zé)需要長期保留的備份數(shù)據(jù)歸檔。

2.2.3 數(shù)據(jù)備份軟件選擇

本方案中采用Symantec功能強大的NetBackup 系列企業(yè)級備份軟件，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)LAN+LAN Free方式備份，本次備份方案中備份軟件包括：①備份服務(wù)器，NetBackup Server，負(fù)責(zé)管理整個備份域和備份設(shè)備，可以實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)集中備份，包括建立備份策略，跟蹤備份作業(yè)，備份設(shè)備管理，管理備份/恢復(fù)操作等，是整個備份系統(tǒng)的核心；②備份客戶端，NetBackup Client，需要備份數(shù)據(jù)的服務(wù)器或主機；③數(shù)據(jù)庫備份選項，NetBackup DataBase Option，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的在線備份，在備份過程中不需要停止數(shù)據(jù)庫；NBU支持Oracle、SQL Server、DB2、Informix等主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；④磁帶庫支持，NetBackup Tape Support；⑤虛擬帶庫支持，NetBackup Virtual Tape Support，NetBackup備份軟件支持對虛擬磁帶庫的備份。

2.2.4 磁帶庫系統(tǒng)

本項目中我們使用虛擬磁帶庫+物理磁帶庫組合的方式。其中虛擬磁帶庫以近似于磁盤的數(shù)據(jù)讀寫速度成為在線數(shù)據(jù)備份設(shè)備的首選，而物理磁帶庫作為需要長期歸檔的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最終存儲空間。

2.2.5 備份系統(tǒng)日常策略管理

（1）操作系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)備份策略。操作系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)的備份采用全備份+增量備份的方式。在每個月初（或者系統(tǒng)發(fā)生重大修改后）進行一次全備份，后續(xù)每日進行定時增量備份。在實際工作中，系統(tǒng)上線后，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件不會出現(xiàn)頻繁的升級或者修改，因此此部分備份數(shù)據(jù)量不大，對系統(tǒng)資源和磁帶的消耗也很小。（2）網(wǎng)管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)備份策略每日備份：備份當(dāng)前月的每天產(chǎn)生的新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，確保當(dāng)前月工作庫中所有的數(shù)據(jù)庫表的數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性，將由因硬盤損壞等原因造成的數(shù)據(jù)丟失損失降至最低。每月歸檔備份：歸檔備份當(dāng)前月的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在每月末進行，對整月數(shù)據(jù)進行一次全備份，備份完成后，該月數(shù)據(jù)可以考慮離線，僅作為查詢的數(shù)據(jù)歸檔使用。（3）網(wǎng)管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫備份策略。數(shù)據(jù)庫備份從備份技術(shù)上可以分為離線備份與在線備份兩種，鑒于生產(chǎn)庫無法中斷的原因，目前進行的數(shù)據(jù)庫備份都是采用在線備份的方式進行。（4）數(shù)據(jù)庫備份方案應(yīng)該以物理備份為主、邏輯備份為輔的方式進行。①數(shù)據(jù)庫物理備份。每周應(yīng)作一次物理全備份，保存周期為一個月；每月未應(yīng)保存一次全月數(shù)據(jù)物理全備份，周期為一年；每天作一次增量備份，保存周期為一周。②數(shù)據(jù)庫邏輯備份。每周作一次全備份，每天作一次增量備份，保存周期與物理備份相同。

2.2.6 網(wǎng)管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)恢復(fù)策略

數(shù)據(jù)備份的唯一目的就是為了保證在線數(shù)據(jù)損壞后能夠恢復(fù)到最近備份點，因為它關(guān)系到系統(tǒng)在經(jīng)歷災(zāi)難后能否迅速恢復(fù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的恢復(fù)可以分為三個級別：全系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)、個別數(shù)據(jù)恢復(fù)、數(shù)據(jù)重定向恢復(fù)。①全系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)是在應(yīng)用在服務(wù)器發(fā)生意外災(zāi)難導(dǎo)致數(shù)據(jù)全部丟失時才會使用的數(shù)據(jù)恢復(fù)手段，在實際系統(tǒng)操作時很少使用。②個別數(shù)據(jù)進行恢復(fù)：在實際生產(chǎn)環(huán)境中，個別數(shù)據(jù)恢復(fù)的概率會比較高，相比全數(shù)據(jù)恢復(fù)而言，個別數(shù)據(jù)恢復(fù)的操作也比較簡單。

2.3 數(shù)據(jù)庫容災(zāi)建設(shè)方案

集中數(shù)據(jù)中心建設(shè)除了要滿足支撐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份外，考慮生產(chǎn)系統(tǒng)不能停機，在發(fā)生故障時要能快速切換系統(tǒng)，恢復(fù)業(yè)務(wù)，這就要求必須具備主生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的實時備份容災(zāi)功能。

（1）數(shù)據(jù)庫復(fù)制系統(tǒng)拓?fù)?；?）數(shù)據(jù)庫復(fù)制實現(xiàn)功能；（3）快速應(yīng)用接管。數(shù)據(jù)中心任何計算機系統(tǒng)硬件、軟件、應(yīng)用故障不影響整個中心的處理工作；發(fā)生故障時，有備份數(shù)據(jù)中心能夠立即接管關(guān)鍵應(yīng)用，繼續(xù)運行；主數(shù)據(jù)中心恢復(fù)后，應(yīng)用、數(shù)據(jù)可以迅速切換回主中心運行。（4）強大的數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。通過快速、精確的數(shù)據(jù)復(fù)制功能，能夠?qū)崟r維護生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的遠程拷貝，在災(zāi)難發(fā)生時只有很少或沒有數(shù)據(jù)丟失，極大程度地保證了數(shù)據(jù)的有效性。（5）消除計劃內(nèi)停機時間。由于在主中心和災(zāi)備中心采用了數(shù)據(jù)庫復(fù)制方案，企業(yè)可幾乎完全消除系統(tǒng)的計劃內(nèi)停機時間，而不用考慮在此期間進行何種維護工作，如操作系統(tǒng)升級、數(shù)據(jù)庫升級等。（6）在線數(shù)據(jù)可訪問。由于數(shù)據(jù)庫復(fù)制軟件獨特的實現(xiàn)機制，容災(zāi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可訪問。容災(zāi)數(shù)據(jù)庫的在線使用能夠提高容災(zāi)系統(tǒng)的投資回報，增加容災(zāi)系統(tǒng)的利用價值。

三、實施成果

安徽聯(lián)通的集中數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目，有效實現(xiàn)了由原先以各自的單獨系統(tǒng)建設(shè)方式向統(tǒng)一集中數(shù)據(jù)中心建設(shè)方式轉(zhuǎn)變，緊跟技術(shù)發(fā)展潮流，改變傳統(tǒng)觀念，跨出了創(chuàng)新的步伐。

四、展望

隨著虛擬化技術(shù)和云計算的逐步推廣應(yīng)用及日益增長的TB級海量存儲的需求決定了在不久的將來，云存儲將部分取代傳統(tǒng)存儲成為主流存儲架構(gòu)，新技術(shù)的不斷發(fā)展必將推動數(shù)據(jù)中心的迅速發(fā)展。安徽聯(lián)通的數(shù)據(jù)中心也將分階段實施，滿足公司業(yè)務(wù)發(fā)展的數(shù)據(jù)快速增長需要。

本次集中數(shù)據(jù)容災(zāi)中心平臺建設(shè)為后期整個支撐系統(tǒng)進行集中數(shù)據(jù)備份及異地災(zāi)備建打下良好的基礎(chǔ)，可通過新的存儲備份技術(shù)的引進，提高運維水平，同時進一步細(xì)化備份恢復(fù)作業(yè)流程，引入周期性驗證體系，實現(xiàn)全新的數(shù)據(jù)中心管理模式。

參 考 文 獻

[1] 王改性，師鳴若. 數(shù)據(jù)存儲備份與災(zāi)難恢復(fù)[M]. 電子工業(yè)出版社

[2] 王淑江. 網(wǎng)絡(luò)存儲·數(shù)據(jù)備份與還原[M]. 電子工業(yè)出版社

[3] 《虛擬化與云計算》小組. 虛擬化與云計算[M]. 電子工業(yè)出版社