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      基于量化評估模型的容災(zāi)數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品選擇

      2019-03-11 06:44:36鄭捷
      中國煙草學(xué)報 2019年1期
      關(guān)鍵詞:容災(zāi)災(zāi)難中心

      鄭捷

      中國煙草總公司信息系統(tǒng)上海容災(zāi)中心,技術(shù)科,上海市浦東新區(qū)庭安路428號 200137

      隨著行業(yè)發(fā)展和兩化融合深入,信息化已覆蓋行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理各個領(lǐng)域,行業(yè)對信息系統(tǒng)的依賴與日俱增。國家局煙草專賣局高度重視行業(yè)信息系統(tǒng)的災(zāi)難備份與恢復(fù)工作,通過建設(shè)中國煙草總公司信息系統(tǒng)上海容災(zāi)中心為國家局重要信息系統(tǒng)提供了應(yīng)對災(zāi)難的運(yùn)行環(huán)境,通過組織行業(yè)容災(zāi)演練全面驗證了容災(zāi)系統(tǒng)功能。要確保災(zāi)難場景下信息系統(tǒng)的容災(zāi)效果,就必須做到容災(zāi)應(yīng)用數(shù)據(jù)少丟失、應(yīng)用可持續(xù)。選擇合理容災(zāi)數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品是確保數(shù)據(jù)丟失量符合設(shè)計要求的關(guān)鍵所在,也是確保應(yīng)用連續(xù)性的前提條件。然而由于業(yè)界缺乏相關(guān)模型可供參考,因此要在眾多的容災(zāi)技術(shù)和產(chǎn)品中進(jìn)行最優(yōu)選擇并非易事。

      為此,上海容災(zāi)中心在綜合產(chǎn)品機(jī)制分析、容災(zāi)需求理解、系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上,設(shè)計了適合行業(yè)特點的容災(zāi)產(chǎn)品評估模型,并對國內(nèi)主流容災(zāi)產(chǎn)品進(jìn)行了全面的測試、分析和評估,最終確立了合理的容災(zāi)數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品。

      1 容災(zāi)核心技術(shù)選擇

      容災(zāi)通??煞譃閿?shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)。數(shù)據(jù)級容災(zāi)用于保護(hù)數(shù)據(jù)安全,通過數(shù)據(jù)復(fù)制工具在異地建立一個本地數(shù)據(jù)的可用副本,該副本可以是本地源數(shù)據(jù)的實時副本(同步數(shù)據(jù)復(fù)制),也可以為相對滯后的副本(異步數(shù)據(jù)復(fù)制)。當(dāng)本地生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不可恢復(fù)的故障時,容災(zāi)系統(tǒng)提供可用的數(shù)據(jù),恢復(fù)后數(shù)據(jù)丟失量取決于數(shù)據(jù)復(fù)制工具及鏈路帶寬。災(zāi)難發(fā)生后可通過事先備份的應(yīng)用程序包及基礎(chǔ)軟件安裝介質(zhì)進(jìn)行應(yīng)用恢復(fù),恢復(fù)耗時較長。應(yīng)用級災(zāi)備不但需要一份可用的數(shù)據(jù),還需要相應(yīng)的應(yīng)用程序以及與原應(yīng)用系統(tǒng)相類似的硬件資源,以及各個資源間的良好協(xié)調(diào),當(dāng)本地生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生災(zāi)難時,系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)切換,由容災(zāi)系統(tǒng)對外提供服務(wù)。應(yīng)用級容災(zāi)建立在數(shù)據(jù)級容災(zāi)的基礎(chǔ)上,選擇健壯的數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品對于兩種容災(zāi)模式都具有至關(guān)重要的意義。

      容災(zāi)中心可分為同城容災(zāi)中心和異地容災(zāi)中心。同城容災(zāi)中心與生產(chǎn)中心一般處于同一城市的不同風(fēng)險區(qū)域內(nèi),能夠抵御機(jī)房災(zāi)難與系統(tǒng)故障等小范圍風(fēng)險。異地容災(zāi)中心與生產(chǎn)中心處于不同城市,與生產(chǎn)中心距離較遠(yuǎn),能夠?qū)ψ匀粸?zāi)難、機(jī)房災(zāi)難、系統(tǒng)故障三類風(fēng)險提供全面防護(hù),也因此無法做到數(shù)據(jù)零丟失。選擇適用的異步數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品對于異地容災(zāi)中心就顯得尤為重要。

      依據(jù)風(fēng)險防范場景及于生產(chǎn)中心的距離,上海容災(zāi)中心屬于典型的異地應(yīng)用級容災(zāi)。其核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失量目標(biāo)(Recovery Point Object,RPO)須達(dá)到10分鐘,系統(tǒng)恢復(fù)時間點目標(biāo)(Recovery Time Object,RTO)須達(dá)到4小時。為此需要首先選擇數(shù)據(jù)復(fù)制候選產(chǎn)品,為進(jìn)一步的評測和最終選擇提供基礎(chǔ)。

      1.1 數(shù)據(jù)容災(zāi)方案選擇

      當(dāng)前實現(xiàn)數(shù)據(jù)容災(zāi)的解決方案,主要分為數(shù)據(jù)備份(Banckup)、數(shù)據(jù)復(fù)制(Replication)和持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)(Continuious Data Pretection,CDP)三類。依據(jù)數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品的3R能力,即數(shù)據(jù)的冗余(Redundance)、可恢復(fù)(Recovery)和遠(yuǎn)程性(Remoteness),對主流數(shù)據(jù)容災(zāi)方案做簡要分析如下表所示。

      表1 主流數(shù)據(jù)容災(zāi)方案分析Tab.1 Analysis of primary disaster tolerance data schemes.

      綜上分析,基于數(shù)據(jù)備份技術(shù)方案的數(shù)據(jù)丟失量和數(shù)據(jù)恢復(fù)時間通常以天為單位,無法滿足中國煙草總公司的容災(zāi)能力目標(biāo)要求。因此數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品將在數(shù)據(jù)復(fù)制和持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)兩類中進(jìn)行選擇。

      1.2 數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品分類

      數(shù)據(jù)復(fù)制和持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)產(chǎn)品眾多,對所有主流產(chǎn)品進(jìn)行全面測試顯然不現(xiàn)實。為了確保待測產(chǎn)品的完整性和典型性,首先需要對相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)分類。

      從技術(shù)實現(xiàn)角度看,數(shù)據(jù)復(fù)制與持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)都需要首先實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)變化量的持續(xù)捕獲。不同的是,數(shù)據(jù)復(fù)制直接將數(shù)據(jù)變化量進(jìn)行保存,以確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)與容災(zāi)數(shù)據(jù)的盡可能一致;而持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)會將數(shù)據(jù)變化行為進(jìn)行描述并標(biāo)注發(fā)生的時間再保存,從而為未來獲得任意時間點的數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)。因此可以從數(shù)據(jù)變化量的捕獲模式對兩類產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一分類。

      生產(chǎn)數(shù)據(jù)的捕獲發(fā)生在數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到存儲的傳輸途徑中。目前中國煙草總公司絕大部分系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了基于SAN的存儲架構(gòu),因此在參照SNIA共享存儲模型的基礎(chǔ)上,基于SAN架構(gòu)進(jìn)行了模型細(xì)化,并最終實現(xiàn)了抽象模型到物理模型的對照,如圖1所示。

      依據(jù)以上分析,在圖1.c)中標(biāo)出的數(shù)據(jù)讀寫關(guān)鍵位置,均可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的捕獲。因此,按照數(shù)據(jù)捕獲位置的不同,可以將目前的數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品劃分為如表2所列的幾種主要類型。

      其中,基于應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)捕獲類產(chǎn)品通常只能對應(yīng)用系統(tǒng)本身產(chǎn)生和管理的數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲??紤]到中國煙草總公司核心應(yīng)用眾多,為各系統(tǒng)單獨(dú)實現(xiàn)數(shù)據(jù)容災(zāi)不具備可操作性。因此,后續(xù)測評時對該類產(chǎn)品不予考慮。

      1.3 數(shù)據(jù)容災(zāi)備選產(chǎn)品

      圖1 SAN架構(gòu)存儲模型對照Fig.Comparison of SAN storage model

      表2 不同數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)分析Tab.2 Analysis of different data capture techniques

      以上述分析為依據(jù),為了全面評估各類數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品的適用性,上海容災(zāi)中心為不同類別分別選擇了1-2項業(yè)界典型產(chǎn)品,如表3所示。其中考慮到中國煙草總公司的存儲子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要為IBM系列產(chǎn)品,從兼容性考慮,優(yōu)先考慮了IBM的相關(guān)產(chǎn)品。

      表3 備選數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品列表Tab.3 List of alternative data replication products

      2 數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品測試

      2.1 指標(biāo)項和評估模型

      為完整評估以上備選產(chǎn)品,設(shè)計了由指標(biāo)項、指標(biāo)評估得分和指標(biāo)權(quán)重組成的評估模型。數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品使用場景主要可分為正常狀態(tài)和災(zāi)難狀態(tài)。

      對于正常狀態(tài),數(shù)據(jù)流向為生產(chǎn)中心捕獲數(shù)據(jù)并復(fù)制到遠(yuǎn)端,此時數(shù)據(jù)丟失量和生產(chǎn)系統(tǒng)性能影響度為關(guān)鍵指標(biāo),該兩項指標(biāo)都可通過實際測試獲得量化結(jié)果,得分計算按特定區(qū)間內(nèi)反向比例確定。

      對于災(zāi)難狀態(tài),數(shù)據(jù)流向為容災(zāi)中心首先啟用災(zāi)備數(shù)據(jù)并擇機(jī)反向復(fù)制回生產(chǎn)中心,此時數(shù)據(jù)可恢復(fù)能力(現(xiàn)有數(shù)據(jù)必須可用)、數(shù)據(jù)反向恢復(fù)能力(數(shù)據(jù)能否回傳生產(chǎn)中心)、系統(tǒng)恢復(fù)支撐能力(啟用現(xiàn)有數(shù)據(jù)的耗時)、任意時間點恢復(fù)能力(容災(zāi)數(shù)據(jù)能可恢復(fù)到過去任意時間點以應(yīng)對生產(chǎn)中心數(shù)據(jù)誤刪除)為關(guān)鍵指標(biāo)。該四項指標(biāo)可通過測試得出定性結(jié)論,即功能上是否具備或能否達(dá)到特定要求,如滿足則得該指標(biāo)項下的滿分,如不滿足則不得分。

      六項指標(biāo)權(quán)重分別為20、10、5、20、20和10,用于衡量不同指標(biāo)項的重要程度。

      權(quán)重及數(shù)據(jù)丟失量10分鐘、性能影響20%、備份數(shù)據(jù)就緒耗時3小時等數(shù)值設(shè)定來源于項目需求設(shè)計,在模型推廣應(yīng)用中可根據(jù)實際場景進(jìn)行微調(diào)。

      六項指標(biāo)項評估得分乘以該指標(biāo)權(quán)重并求和即為該產(chǎn)品的最終得分,即數(shù)據(jù)容災(zāi)綜合能力得分=

      2.2 各項指標(biāo)測試結(jié)果

      上海容災(zāi)中心搭建了專業(yè)的測試環(huán)境,盡可能從系統(tǒng)架構(gòu)、鏈路距離、數(shù)據(jù)容量等方面模擬真實的業(yè)務(wù)環(huán)境和容災(zāi)環(huán)境。各廠商也專門針對測試環(huán)境進(jìn)行了產(chǎn)品的優(yōu)化部署和策略的優(yōu)化配置,以盡可能充分展現(xiàn)產(chǎn)品的功能和性能。

      2.2.1 數(shù)據(jù)丟失量測試結(jié)果

      災(zāi)難發(fā)生時總會有部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)未來得及傳輸?shù)饺轂?zāi)中心,從而造成數(shù)據(jù)丟失。數(shù)據(jù)丟失量一般以時間作為度量單位,通過在某一時刻人為造成災(zāi)難,查看容災(zāi)系統(tǒng)所能獲的最新數(shù)據(jù)的時間點,可以測出該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)丟失量。本次測試的6項產(chǎn)品數(shù)據(jù)丟失量測試結(jié)果如下表所示。

      表4 數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品備選模型Tab.4 alternative model of disaster tolerance data replication products

      表5 數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品RPO能力測試結(jié)果Tab.5 RPO test results

      2.2.2 生成系統(tǒng)性能影響度測試結(jié)果

      數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品要完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的捕獲、處理和傳輸?shù)炔僮?,因此會在一定程度上增加現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的工作負(fù)載,降低生產(chǎn)系統(tǒng)的性能。由于實現(xiàn)機(jī)理不同,不同類別的產(chǎn)品對生產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響程度也不同。本次測試的6項產(chǎn)品對生產(chǎn)系統(tǒng)性能的影響如下表6所示。表中測試數(shù)據(jù)為生產(chǎn)系統(tǒng)性能下降比例。

      2.2.3 數(shù)據(jù)可恢復(fù)能力測試結(jié)果

      對生成的冗余后備數(shù)據(jù),分別在相應(yīng)產(chǎn)品的管理和操作下,生成可用的數(shù)據(jù)映像并考察:1)數(shù)據(jù)對后備應(yīng)用系統(tǒng)是否可用;2)數(shù)據(jù)對第三方系統(tǒng)是否可讀。其中,數(shù)據(jù)的第三方可讀性要求,主要是為了滿足特殊場景下數(shù)據(jù)的可用性,例如應(yīng)急第三方查詢或滿足法規(guī)遵從性。經(jīng)過測試,各項產(chǎn)品生成容災(zāi)數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性測試結(jié)果如下表7所示。

      表6 數(shù)據(jù)復(fù)制產(chǎn)品對生產(chǎn)系統(tǒng)性能映像測試結(jié)果Tab.6 Effect of data replication products on production system performance

      表7 容災(zāi)數(shù)據(jù)可恢復(fù)性測試結(jié)果Tab.7 disaster tolerance data recovery test results

      從測試結(jié)果來看,所有產(chǎn)品基本都滿足容災(zāi)數(shù)據(jù)可恢復(fù)性這一基本要求。

      2.2.4 數(shù)據(jù)反向恢復(fù)能力測試結(jié)果

      容災(zāi)數(shù)據(jù)回切是災(zāi)難恢復(fù)的最后步驟。容災(zāi)數(shù)據(jù)的反向恢復(fù),通常會安排在災(zāi)難影響完全消除之后,因此反向恢復(fù)過程主要關(guān)注是否影響當(dāng)前業(yè)務(wù)的持續(xù)運(yùn)行,對反向恢復(fù)的時間不太敏感。經(jīng)過測試,各產(chǎn)品容災(zāi)數(shù)據(jù)的反向恢復(fù)能力測試結(jié)果如表8所示。

      表8 各產(chǎn)品容災(zāi)數(shù)據(jù)反向恢復(fù)能力測試結(jié)果Tab.8 Test results of reverse data recovery performance

      2.2.5 系統(tǒng)恢復(fù)支撐能力測試結(jié)果

      對容災(zāi)數(shù)據(jù),通常無法直接加載使用,需要在此之前進(jìn)行一系列的恢復(fù)操作。由于數(shù)據(jù)捕獲機(jī)制、異地存儲機(jī)制的不同,所需的操作方法、恢復(fù)過程、恢復(fù)時間也各不相同。數(shù)據(jù)恢復(fù)到可用狀態(tài)是應(yīng)用恢復(fù)的基礎(chǔ),恢復(fù)時間過長,必然導(dǎo)致系統(tǒng)恢復(fù)時間目標(biāo)(RTO)無法實現(xiàn)。

      通?;謴?fù)時間與容災(zāi)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大小成正比,但在相同容災(zāi)數(shù)據(jù)量的情況下,仍舊可以比較出不同產(chǎn)品容災(zāi)數(shù)據(jù)恢復(fù)快慢的能力。經(jīng)過測試,各項產(chǎn)品生成的容災(zāi)數(shù)據(jù)恢復(fù)時間測試結(jié)果如表9所示。表中測試數(shù)據(jù)為容災(zāi)數(shù)據(jù)在災(zāi)備中心恢復(fù)所需時間。

      2.2.6 任意時間點數(shù)據(jù)恢復(fù)能力測試結(jié)果

      利用容災(zāi)數(shù)據(jù)任意時間點恢復(fù)功能,可以從容災(zāi)數(shù)據(jù)獲得災(zāi)難發(fā)生前任意時間點的數(shù)據(jù)狀態(tài),而不僅僅是災(zāi)難發(fā)生時數(shù)據(jù)的最新狀態(tài)。這對抵御生產(chǎn)數(shù)據(jù)的邏輯錯誤具有重要價值。實際上,任意時間點恢復(fù)能力由產(chǎn)品的功能定位和數(shù)據(jù)變化量的保存機(jī)制確定,本測試主要是驗證產(chǎn)品的任意時間點功能在容災(zāi)系統(tǒng)環(huán)境下的實際可用性。經(jīng)過測試,各產(chǎn)品生成的容災(zāi)數(shù)據(jù)的恢復(fù)任意時間點恢復(fù)能力測試結(jié)果如表10所示。測試結(jié)果基本與產(chǎn)品的功能定位一致。

      表9 各產(chǎn)品容災(zāi)數(shù)據(jù)恢復(fù)速度測試結(jié)果Tab.9 Test results of data recovery rate

      表10 各產(chǎn)品容災(zāi)數(shù)據(jù)反向恢復(fù)能力測試結(jié)果Tab.10 Test results of reverse data recovery rate

      2.3 測試結(jié)果分析

      基于產(chǎn)品憑據(jù)模型和各項產(chǎn)品的測試分值,各產(chǎn)品的綜合得分和評估排名如下表所示。其中,測試中有不予考慮項的產(chǎn)品,不參加綜合評分和排名。

      從測試結(jié)果來看,EMC的Recovery Point的綜合評估得分最高,是行業(yè)容災(zāi)系統(tǒng)的容災(zāi)核心產(chǎn)品的最優(yōu)選擇。實際上,上海容災(zāi)中心最終選擇了該產(chǎn)品,并在數(shù)據(jù)容災(zāi)的基礎(chǔ)上建立了復(fù)雜的應(yīng)用容災(zāi)體系。

      對于測試結(jié)果存在兩點意外。一是基于IBM PPRC技術(shù)的數(shù)據(jù)復(fù)制解決方案對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響高達(dá)44%。從原理上講,基于存儲子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)制,應(yīng)該主要消耗磁盤陣列的處理資源,不應(yīng)當(dāng)對生產(chǎn)系統(tǒng)的性能造成如此高的影響;二是IBM Q復(fù)制會造成54分鐘的數(shù)據(jù)丟失量,從應(yīng)用角度無法接受。對以上現(xiàn)象的分析超出了本文的范圍。無論如何以上產(chǎn)品在實際環(huán)境下的表現(xiàn)與預(yù)計大為不符,這也說明了在現(xiàn)實環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品測試的必要性。

      表11 各產(chǎn)品綜合得分和評估排名Tab.11 Comprehensive score and evaluation ranking

      3 結(jié)論

      基于評估模型所選擇產(chǎn)品構(gòu)建的中國煙草總公司容災(zāi)系統(tǒng),上線以來功能滿足要求,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。2012年至今共完成11次容災(zāi)演練,實現(xiàn)35套災(zāi)備系統(tǒng)和68家行業(yè)單位容災(zāi)演練全覆蓋。其中4次為雙向演練, 兩煙交易等11套信息系統(tǒng)切換至上海運(yùn)行后回切北京,容災(zāi)環(huán)境功能和性能經(jīng)受了真實應(yīng)用負(fù)荷的檢驗。在2016年起開展的省級單位容災(zāi)試點中,評估模型也在方案設(shè)計和產(chǎn)品選型階段推廣落地,加速了海南省局、中煙機(jī)技術(shù)中心項目建設(shè)進(jìn)程。

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      關(guān)于建筑企業(yè)容災(zāi)備份系統(tǒng)方案的探討
      電子制作(2017年10期)2017-04-18 07:22:47
      基于中興軟交換的電力通信網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)
      基于數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)在企業(yè)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
      中國市場(2016年45期)2016-05-17 05:15:38
      北上廣操心“副中心”
      博客天下(2015年17期)2015-09-15 14:55:10
      災(zāi)難不是“假想敵”
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