一、研究背景
隨著信息發布平臺、郵件系統、協同辦公、校園一卡通等服務的深入應用，越來越多有價值的信息轉變為海量數據，數據的價值也就越來越高。任何數據的丟失都會給使用者帶來極大的損失。大量的數據需要依托在數量眾多的硬件設備之上，而硬件的全年全天不間斷運行，難以避免的會產生各種故障與硬件的損壞，還有可能會面對大到火災、水災、地震等一切可能的自然災害，小到甚至是機房斷電這樣的宕機事故。一方面是數據的重要性和依賴性不斷提高，另一方面是不斷擴大的設備群所帶來的數據安全性降低，兩者之間產生了日益尖銳的矛盾。為減少故障帶來的損失，保障系統的正常運行，我們通常可以采用兩種方式:一是通過冗余來提高系統的可用性，如: 、磁盤RAID、雙機容錯等。二是通過數據備份，將數據導出到其他存儲介質，以便災難發生后進行恢復。
因此，在高校內部建立一套完善可靠的數據容災備份體系，保證數據的穩定與安全是建設數字化校園需要著重考慮的問題。
二、技術現狀分析
1 、容災的評價指標
RTO(Recovery Time Objective) :系統恢復的時間;RPO(Recovery Point Objective) :災難發生時丟失的數據量;COST :建立及維護一套容災方案所需的費用。
根據這三個指標的相互關系，1992 年美國的SHARE 用戶組與IBM一起，定義了SHARE78 標準，將容災系統分為了7 層，如下所示:
層6 ———零數據丟失
層5 ———雙重在線存儲
層4 ———工作狀態的備份地點
層3 ———電子鏈接
層2 ———批量存取訪問方式+ 熱備份地點
層1 ———批量存取訪問方式
層0 ———本地數據備份與恢復
每一個層次采用不同的容災方法，具有不同的數據恢復能力，即RTO ，RPO 的差別。而當恢復策略轉向更高層時，COST 參數將呈指數增長。目前大多數容災系統處于SHARE 中的第2 層，僅有少數系統具有“零數據丟失”的能力。
2 、容災的等級劃分
目前，根據容災系統中數據的丟失程度、系統和備用系統的空間距離，以及災難恢復計劃的時間等因素，將容災級別劃分如下:本地容災;異地數據冷備份;異地數據熱備份。
3 、容災的實現技術
3. 1主機備份
這種備份就是傳統意義上的基于主機的備份。本地設備負責將數據備份到和主機直接相連的存儲介質上(如磁帶) 。雖然這種備份的速度快，管理簡單，但是僅能適應于單臺服務器備份，并且在災難恢復過程中，系統恢復的時間長。
3. 2單一網絡備份系統結構
在計算機網絡系統中，各種機器型號和操作系統平臺并存，運行的數據庫也是多種多樣。一般是選用網絡環境中一臺合適的主機作為備份服務器，安裝備份設備和備份管理軟件，在需要備份數據的設備上安裝備份操作客戶端軟件，數據通過局域網絡集中復制到單臺設備上，系統管理員通過服務器集中管理全網絡的數據備份。這種方案的優點是備份系統相對簡單，造價低，備份設備和備份介質管理方便。
3. 3分布式網絡數據備份
在大規模單位中，其所屬各部門可能分布在相隔較遠的幾個地點，在每個分部或分支機構根據當地的數據量配備一臺相應的備份設備，數據直接備份到本地，而管理端則由總部統一管理。數據可按一定的規劃分別備份到不同的“存儲點”。而系統中所有的備份數據索引都保存在一臺備份服務器上。當某臺機器的數據需要恢復時，都要首先與備份服務器取得聯系，查找備份索引，因此要求備份服務器應該具有較高的性能和較高的可靠性，同時要求網絡通訊也非常可靠。
3. 4NAS(Network attached storage) —網絡附加存儲
通過將存儲設備連接到現有的通信網絡上，提供數據和文件服務。簡單的說，NAS 就是通過網絡直接連接設備的磁盤陣列，它具備了磁盤陣列的所有主要特征: 高容量、高效能、高可靠。NAS 將存儲設備通過標準的網絡拓撲結構連接，采用一個單獨設計的面向用戶的簡化操作系統，內置了網絡連接所需的協議。由于NAS 價格合理、便于管理、靈活而且能實現文件共享。當應用場所是在需要對網絡用戶提供大容量的文件存儲的范圍里，則以NAS 作為主要存儲設備。
3. 5SAN(Storage Area Network) 解決方案
SAN 是基于存儲光纖通道網絡的設備，專為存儲設備提供數據傳輸通路的網絡結構。在集群、數據鏡像和網絡數據備份等應用系統中，大量的數據都是通過局域網(LAN) 傳輸的，在帶寬有限的情況下，局域網的負載已顯得過重。因此，專為數據存儲管理開發了光纖通道技術。利用SAN 技術不但可以釋放傳統的網絡資源，還可以釋放大量的系統資源，并且大大提高了網絡數據的備份速度，提高數據備份的可靠性與可管理性。同時，通過光纖可以將備份設備的物理連接延伸至幾公里甚至幾十公里，使異地快速數據備份成為可能。
三、方案選取
容災備份系統的關鍵就是生產數據在遠程的自動復制。由于應用系統大多是基于數據庫的業務系統，所以業務數據遠程復制的關鍵和難點就是確保數據庫數據的完整性、連續性，實時性和可恢復性。根據校園不同業務數據容災備份的不同需求，可以使用不同的容災備份方案。
首先，將學校目前使用的主要業務進行分類，通過對各種不同的業務系統進行劃分，同時充分與現有的備份技術進行組合，對不同分類的系統采取不同的策略，并能以此獲得較高的性價比。
現在本校的應用系統集中在西校區的中心機房內，為滿足以上要求，我們可以在中心機房之外，相距2 公里的東校區建立一個備份中心。采用NAS(Network attached storage) 網絡附加存儲的技術直接訪問異地磁盤陣列進行數據備份，同時在備份中心架設這類業務的系統備機，備份業務機器直接以備份磁盤陣列中的數據為基礎。正常情況下，中心機房和備份中心的系統均處于運行狀態，但業務處理系統只在中心機房運行，業務系統對數據的任何修改，會通過軟件準實時同步復制到備份中心;當中心機房的某些設備發生故障，可以快速切換到數據中心的備份機器;當有事故導致數據中心整個系統癱瘓時，按照預定的規則在備份中心啟動整個業務應用系統;待中心機房的計算機網絡系統修復后，異地數據備份再將備份中心的當前數據復制回中心機房，然后將應用系統從備份中心切換回中心，備份中心的系統重新回到備份狀態。通過這樣的實時備份方式，在災難發生時，僅僅很小部分的數據被丟失，RPO 幾乎為0 ，RTO (恢復的時間) 也被降低到了分鐘級或秒級。
采用這樣的分類備份模式后，可以對不同的業務系統提供有針對性的數據保護，同時也能減少維護的成本。在生產數據和本地備份數據遭到破壞或丟失后，容災備份系統能夠提供完整的數據以恢復系統的正常運行確保系統運行的不間斷性，包括數據傳輸不間斷和關鍵應用不間斷。對于核心應用，實現數據實時同步和異步的容災，并保留不同時期的數據系統都有較高的穩定性和可靠性。
四、結束語
通過數據容災備份方案的實施，將建設起校園的容災備份中心。在實際中，通過采用科學的備份方式，制定詳細的恢復計劃，結合對數據的清晰歸檔，形成合理的備份解決方案，并將備份數據在異地集中保存，實現對業務數據的有效保護，并能夠在災難發生后快速恢復數據和應用，保證業務的連續運行。數據容災備份中心的建設能夠極大地提高學校的信息化和現代化水平，并將為高等院校的教學科研和管理等產生的數據提供很高的安全性和可靠性保證，有效的加強學校綜合實力和管理水平。
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本文標題：數據容災技術的應用與研究
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