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容灾系统解决方案
发布人:河南远腾科技有限公司阅读次数:发布时间:2011/11/8

美国飞康软件公司的CDP连续数据保护和容灾方案,是专为XXXX设计的一套行之有效的,集磁盘镜像、数据连续保护和备份、远程容灾于一体的综合容灾解决方案。其基本架构为:

n        XXXX生产中心和灾备中心各部署1台飞康CDP服务器,接入到以太网和SAN网络中,通过FC协议进行数据保护,通过以太网进行管理。保护数据的方法是将生产数据镜像到CDP 服务器中。

n        在生产中心,将飞康CDP服务器采用旁路的方式接入到SAN网络中,不会对现有网络拓扑有任何的更改和影响,而且,数据以镜像的方式备份到CDP服务器中(图中A->B的过程),不影响正常的生产数据。

n        生产中心CDP和灾备中心CDP的存储来都来自于EMC磁盘阵列,飞康CDP可以与任何磁盘阵列完美结合。

n        生产中心CDP配置255份历史快照(TimeMark),实现多历史点保护。

n        生产中心CDP将镜像过来的数据复制到同城灾备中心CDP(图中B->C的过程)。灾备中心CDP服务器同样配置255份快照(TimeMark),实现灾备中心多历史点的保护。这样在生产中心和灾备中心各有255份历史快照,使历史数据得到了双重保护。

n        远程复制采用TCP/IP协议,复制策略根据实际的数据增量和传输带宽灵活制定。那么利用飞康CDP精简复制技术,可以实现连续传输的模式,将数据丢失量降到最低(有可能实现零丢失)。除了连续模式,飞康的复制策略还包括间隔复制,可以基于时间,也可以基于数据增量。

 

1.1   灾难发生时的接管和恢复

本节将详细说明各种灾难发生时,飞康CDP如何对XXXX环境中的主机(包括数据库和应用系统集群)进行接管和恢复。

1.1.1  AIX系统(包括数据库和应用系统集群)

1.1.1.1       数据库表级别的丢失或损坏

由于误操作或病毒入侵等原因,数据库会出现表的记录丢失或损坏情况。面对这种灾难,需要在主机上挂载飞康CDP提供的历史快照,该快照包含完整的记录条目。然后再使用数据库命令将丢失或损坏的记录导入到生产数据库中即可。

1.1.1.2       数据库和应用系统的文件丢失或损坏

若是数据库文件丢失或损坏这类逻辑错误,可以采用提取历史快照的方法找回历史数据。找到没有丢失的时间点提取快照,并分配给AIX主机,然后在AIX主机上运行cfgmgr扫描新增磁盘,完成后启动数据库将需要的表或数据库导出,再导入到原来的数据库即可。如果情况十分紧急,飞康CDP的快照是可读可写的,可以直接使用飞康CDP快照磁盘接管业务。

1.1.1.3       数据库和应用系统无法正常启动

    当数据库或应用系统出现问题无法启动时,可以先使用CDP中的快照进行接管。方法是将历史快照提取出来,然后分配给AIX主机,AIX主机上运行cfgmgr扫描新增磁盘,然后启动数据库或应用即可。

1.1.1.4       生产存储发生故障

当生产盘出现故障时,CDP镜像盘会自动接管业务,数据库系统根本感知不到中断和设备灾难,实现了RPO=0RTO=0的理想。当硬盘恢复时数据会在阵列中自动同步。

1.1.1.5       站点级别的灾难

当发生站点级别的灾难时,需要启动灾备中心的业务来接管。对于AIX系统来说,如果要实现应用级别的灾备备份,需要在灾备中心部署AIX灾备主机,数据来自与灾备中心的飞康CDP。整个应用在灾备中心启动的过程非常简单,大幅降低RTO指标。当生产中心修复后,灾备中心的CDP能以增量的方式将数据同步回生产中心,轻松实现Failback

1.1.2  Solaris系统(包括数据库和应用系统集群)

1.1.2.1       数据库表级别的丢失或损坏

由于误操作或病毒入侵等原因,数据库会出现表的记录丢失或损坏情况。面对这种灾难,需要在主机上挂载飞康CDP提供的历史快照,该快照包含完整的记录条目。然后再使用数据库命令将丢失或损坏的记录导入到生产数据库中即可。

1.1.2.2       数据库和应用系统的文件丢失或损坏

若是数据库文件丢失或损坏这类逻辑错误,可以采用提取历史快照的方法找回历史数据。找到没有丢失的时间点提取快照,并分配给Solaris主机,然后在Solaris主机上运行devfsadm;disks扫描新增磁盘,完成后启动数据库将需要的表或数据库导出,再导入到原来的数据库即可。如果情况十分紧急,飞康CDP的快照是可读可写的,可以直接使用飞康CDP快照磁盘接管业务。

1.1.2.3       数据库和应用系统无法正常启动

    当数据库或应用系统出现问题无法启动时,可以先使用CDP中的快照进行接管。方法是将历史快照提取出来,然后分配给Solaris主机,Solaris主机上运行devfsadm;disks扫描新增磁盘,然后启动数据库或应用即可。

1.1.2.4       生产存储发生故障

当生产盘出现故障时,CDP镜像盘会自动接管业务,数据库系统根本感知不到中断和设备灾难,实现了RPO=0RTO=0的理想。当硬盘恢复时数据会在阵列中自动同步。

1.1.2.5       站点级别的灾难

当发生站点级别的灾难时,需要启动灾备中心的业务来接管。对于Solaris系统来说,如果要实现应用级别的灾备备份,需要在灾备中心部署Solaris灾备主机,数据来自与灾备中心的飞康CDP。整个应用在灾备中心启动的过程非常简单,大幅降低RTO指标。当生产中心修复后,灾备中心的CDP能以增量的方式将数据同步回生产中心,轻松实现Failback

1.1.3  HP-UX系统(包括数据库和应用系统集群)

1.1.3.1       数据库表级别的丢失或损坏

由于误操作或病毒入侵等原因,数据库会出现表的记录丢失或损坏情况。面对这种灾难,需要在主机上挂载飞康CDP提供的历史快照,该快照包含完整的记录条目。然后再使用数据库命令将丢失或损坏的记录导入到生产数据库中即可。

1.1.3.2       数据库和应用系统的文件丢失或损坏

若是数据库文件丢失或损坏这类逻辑错误,可以采用提取历史快照(或者通过秒级历史轨迹查找)的方法找回历史数据。找到没有丢失的时间点提取快照,并分配给HP-UX主机,然后在主机上完成扫描和立即启动时间点数据库,再导入到原来的数据库即可。如果情况十分紧急,飞康CDP的快照是可读可写的,可以直接使用飞康CDP快照磁盘接管业务。

1.1.3.3       数据库和应用系统无法正常启动

    当数据库或应用系统出现问题无法启动时,可以先使用CDP中的快照进行接管。方法是将历史快照提取出来,然后分配给HP-UX主机,HP-UX主机上运行ioscan –fnC扫描新增磁盘,将VG导入到HP-UX中,然后启动数据库或应用即可。

1.1.3.4       生产存储发生故障

当生产盘出现故障时,CDP镜像盘会自动接管业务,数据库系统根本感知不到中断和设备灾难,实现了RPO=0RTO=0的理想。当硬盘恢复时数据会在阵列中自动同步。

1.1.3.5       站点级别的灾难

当发生站点级别的灾难时,需要启动灾备中心的业务来接管。对于HP-UX系统来说,如何要实现应用级别的灾备备份,需要在灾备中心部署HP-UX主机,数据来自与灾备中心的飞康CDP。灾备中心飞康CDP将复制入的数据进行提升,然后分配给灾备HP-UX主机,灾备HP-UX主机扫描出新增磁盘后启动数据库或应用即可。整个过程非常简单,大幅降低RTO指标。当生产中心修复后,灾备中心的CDP能以增量的方式将数据同步回生产中心,轻松实现Failback

 

1.1.4  Windows系统(包括数据库和应用系统集群)

1.1.4.1       文件丢失或损坏

当发现数据库文件或应用程序文件丢失或损坏时,使用飞康CDP恢复只需要3个步骤大约1分钟的恢复时间。CDP可以对镜像过来的生产数据做定时的快照,如果发现单个文件丢失或损坏,可以找到没有丢失的时间点提取快照,并分配给应用主机,然后在应用主机的磁盘管理中可以发行多了一个磁盘,打开这个磁盘找到丢失的文件COPY会原来的目录即可。

这种方法可以使应用管理员用磁盘COPY的方法进行恢复,比备份软件中看到的更加直观,恢复更加方便。同时这种COPY的方法进行恢复当然支持选择性恢复指定目录与指定文件。

1.1.4.2       数据库和应用系统无法正常启动

    当数据库或应用系统出现问题无法启动时,可以先使用CDP中的逻辑资源或快照进行接管。方法是将镜像关系断开,然后将镜像盘分配给应用主机,将分区的盘符修改为正在原来生产系统使用的盘符即可。若逻辑资源也无法启动,可以使用在各个时间点创建的快照进行查看。

1.1.4.3       硬盘中毒后的接管和恢复

当硬盘中毒但无物理损坏时,也可以使用CDP进行接管和恢复。首先,当生产盘无法使用时,可以使用CDP上的逻辑资源进行业务接管。方法是:先断开镜像关系,然后将镜像盘分配给应用主机,再将盘符改成生产环境使用的盘符即可,整个过程也是在1分钟内可以完成,非常简单方便。然后,使用Disksaferestore功能在后台将数据同步到原来生产盘中即可。

1.1.4.4       硬盘物理损坏的接管和恢复

硬盘篇的故障是一种极为严重的威胁,往往对于业务系统具有致命的杀伤力,经常导致许多业务系统的完全瘫痪。以往的各个行业的IT系统对付这类故障一般没有好的解决方法,都是采用备份系统花费大量的时间恢复到前一天的备份点,即无法达到RPO的数据保存指标,也无法达到RTO的业务恢复指标。

本系统中,美国飞康软件公司的容灾备份架构完全解决了这一点。一旦核心的硬盘出现故障,美国飞康软件公司的CDP设备会立即接替其运行,应用系统只需等待较短的挂起时间,因此,磁盘系统的故障已完全纳入了为无法造成业务威胁的范围,完全解决了众多IT系统的杀手问题。

更换硬盘后,再使用Disksaferestore功能在后台将数据同步到新的硬盘中。

1.1.4.5       Windows系统恢复

    CDP保护方案还能对Windows系统进行恢复,当系统分区出现中毒或无法启动的情况时,可以直接使用CDP中的镜像盘进行启动,这样可以大大缩短恢复时间。

    飞康CDP提供3种方式做Windows的系统恢复。

1.        使用VMware做系统恢复(适用于异构物理平台)

    飞康CDP支持在VMware环境下做操作系统级别的恢复。如果做Windows系统级别的恢复,需要在生产端保护生产主机的整个磁盘。然后将灾备中心CDP中的复制入资源分配给VMware ESX Server(通过iSCSIFC皆可)。这样在VMware ESX Server中会扫描到飞康CDP分配的磁盘,建立虚拟机时使用Raw Device Mapping将飞康CDP分配的磁盘设置为启动磁盘,这样变完成了VMware环境下的系统恢复。

    使用VMware做系统恢复不限制生产主机和灾备主机的物理平台,即可以实现异构物理平台的系统恢复,给用户带来了灵活的策略。

2.        使用Remote Booting做系统恢复

    飞康CDP支持Remote Booting的方式进行操作系统恢复,即生产主机直接读取飞康CDP中的数据,启动Windows系统,非常快捷。无论使用VMware的方法还是采用Remote Booting的方法,有一个原理是共同的:都是灾备主机直接读取飞康CDP中的数据启动Windows操作系统,不需要有数据恢复的过程。   

Remote Booting的方式可以支持多种适配器,如FC光纤卡,iSCSI卡和以太网卡。以太网卡可以remote booting的型号为Intel Pro1000 Gb,必须为PCI-E的网卡。

3.        使用RecoveryCD做系统恢复

    飞康提供一种称为是RecoveryCD的操作系统恢复方式,这种方法需要飞康的一张RecoveryCD光盘,将数据从CDPcopy回服务器本地磁盘(包括Windows操作系统),然后从服务器本地磁盘启动即可。这种方法需要有数据复制的过程,时间的长短取决于数据量大小和网络带宽。

采用以上3种方法的任何一种, 飞康CDP都可以提供多版本的快照和多版本回滚恢复。

 

1.1.5  Linux系统

1.1.5.1       文件丢失或损坏

当发现数据库文件或应用程序文件丢失或损坏时,使用飞康CDP恢复只需要3个步骤大约1分钟的恢复时间。CDP可以对镜像过来的生产数据做定时的快照,如果发现单个文件丢失或损坏,可以找到没有丢失的时间点提取快照,并分配给应用主机,然后在应用主机上可以发现多了一个磁盘,挂载并打开这个磁盘找到丢失的文件COPY会原来的目录即可。

这种方法可以使应用管理员用磁盘COPY的方法进行恢复,比备份软件中看到的更加直观,恢复更加方便。同时这种COPY的方法进行恢复当然支持选择性恢复指定目录与指定文件。

1.1.5.2       数据库和应用系统无法正常启动

当数据库或应用系统出现问题无法启动时,可以先使用CDP中的逻辑资源或快照进行接管。方法是将镜像关系断开,然后将镜像盘分配给应用主机,在应用程序中将设备名修改为镜像盘的设备名即可。若逻辑资源也无法启动,可以使用在各个时间点创建的快照进行查看。

飞康方案还允许在查询机上完成该过程,整个过程中无需接触和修改原生产机。

1.1.5.3       硬盘中毒后的接管和恢复

当硬盘中毒但无物理损坏时,也可以使用CDP进行接管和恢复。首先,当生产盘无法使用时,可以使用CDP上的逻辑资源进行业务接管。方法是:先断开镜像关系,然后将镜像盘分配给应用主机,再将盘符改成生产环境使用的盘符即可,整个过程也是在1分钟内可以完成,非常简单方便。然后,使用Disksaferestore功能在后台将数据同步到原来生产盘中即可。

1.1.5.4       硬盘物理损坏的接管和恢复

硬盘篇的故障是一种极为严重的威胁,往往对于业务系统具有致命的杀伤力,经常导致许多业务系统的完全瘫痪。以往的各个行业的IT系统对付这类故障一般没有好的解决方法,都是采用备份系统花费大量的时间恢复到前一天的备份点,即无法达到RPO的数据保存指标,也无法达到RTO的业务恢复指标。

本系统中,美国飞康软件公司的容灾备份架构完全解决了这一点。一旦核心的硬盘出现故障,美国飞康软件公司的CDP设备会立即接替其运行,应用系统在几分钟内即可恢复正常运行,因此,磁盘系统的故障已完全纳入了为无法造成业务威胁的范围,完全解决了众多IT系统的杀手问题。

更换硬盘后,再使用Disksaferestore功能在后台将数据同步到新的硬盘中。

1.1.5.5       Linux系统恢复

    CDP保护方案还能对Linux系统进行恢复,当系统分区出现中毒或无法启动的情况时,可以直接使用CDP中的镜像盘进行启动,这样可以大大缩短恢复时间。

    飞康CDP提供3种方式做Linux的系统恢复。

4.        使用VMware做系统恢复(适用于异构物理平台)

    飞康CDP支持在VMware环境下做操作系统级别的恢复。如果做Linux系统级别的恢复,需要在生产端保护生产主机的整个磁盘。然后将灾备中心CDP中的复制入资源分配给VMware ESX Server(通过iSCSIFC皆可)。这样在VMware ESX Server中会扫描到飞康CDP分配的磁盘,建立虚拟机时使用Raw Device Mapping将飞康CDP分配的磁盘设置为启动磁盘,这样变完成了VMware环境下的系统恢复。

    使用VMware做系统恢复不限制生产主机和灾备主机的物理平台,即可以实现异构物理平台的系统恢复,给用户带来了灵活的策略。

5.        使用Remote Booting做系统恢复

    飞康CDP支持Remote Booting的方式进行操作系统恢复,即生产主机直接读取飞康CDP中的数据,启动Linux系统,非常快捷。无论使用VMware的方法还是采用Remote Booting的方法,有一个原理是共同的:都是灾备主机直接读取飞康CDP中的数据启动Linux操作系统,不需要有数据恢复的过程。   

Remote Booting的方式可以支持多种适配器,如FC光纤卡,iSCSI卡和以太网卡。以太网卡可以remote booting的型号为Intel Pro1000 Gb,必须为PCI-E的网卡。

6.        使用RecoveryCD做系统恢复

    飞康提供一种称为是RecoveryCD的操作系统恢复方式,这种方法需要飞康的一张RecoveryCD光盘,将数据从CDPcopy回服务器本地磁盘(包括Linux操作系统),然后从服务器本地磁盘启动即可。这种方法需要有数据复制的过程,时间的长短取决于数据量大小和网络带宽。

采用以上3种方法的任何一种, 飞康CDP都可以提供多版本的快照和多版本回滚恢复。

 

1.2   关键技术和优势

飞康CDP技术是一种数据的连续时间点的保护技术,其根本作用是能在故障瞬间完成任何时间点的故障恢复,达到业务的快速连续的作用,从根本上解决传统备份中低恢复能力和非精细时间策略的先天弱点。这种技术的诞生造成了备份领域和灾难恢复领域的一次革命,采用的关键技术包括:

1.2.1  精简复制技术Microscan

在实际灾备系统中,往往异地备份受到带宽的限制。一般而言,2-4M的传输带宽必须采用适合窄带的容灾技术(一个典型的2M网络,每小时传输的最大字节数仅为720MB,这还不指实际数据量),否则,容灾系统会出现数据的阻塞和溢出,根本无法正常工作。飞康的容灾技术就提供了窄带传输的优化技术。

一般的基于磁盘阵列等传统灾备技术中,传输单元以块block传输为基准,往往小的数据更新,远程传输需要最小4KB左右的传输数据(Block定义)。飞康的容灾技术replication模块中,提供了Microscan的微单元传输技术,将传输的最小数据单元缩小到512字节(一般的软件级别技术在1block4096字节,硬件级别技术在block16000字节),可以在极小的带宽传输较大的数据量。飞康CDP复制技术占用的带宽是磁盘阵列容灾技术占用带宽的1/50,是常规容灾技术占用带宽的1/6

压缩方式也可以大大减少带宽占用,常规情况也可以达到4-5倍的压缩比。所以,如果为广域网上传输数据,容灾数据传输带宽成本高, 飞康的Microscan数据复制技术十分符合窄带环境容灾系统的需求, 能够在低带宽的链路情况下进行高效的数据复制,为用户节省大量的带宽投资。

1.2.2  存储虚拟化技术

飞康CDP采用虚拟化存储技术,将后端存储设备进行抽象化统一管理,向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性,而只保留其统一的逻辑特性,从而实现了存储整合和集中管理等功能。飞康CDP是一套功能全面的企业级存储服务软件,在一个集中化的管理的介面下进行操作。通过管理员可以建立一个全新的存储网络,或为他们目前的基础架构加入智能功能。

1.2.3  多种策略的远程replication技术

CDP提供远程复制选件,这是一个基于多种复制策略的异地传输服务,将数据从生产站点按一定的复制策略复制到远端站点的存储设备中。

如果发生灾难或复制的目标盘要使用,CDP提供了提升(Promote)操作可以将此盘提升出来并中断复制关系以供远程站点的应用服务器访问,同时也可以不中断复制关系的情况用CDP提供的时间标记(TimeMark)功能将磁盘视图提取出来以供远程站点查询、校对、审查等操作。

CDP的远程数据复制使管理可以自定义不同的策略来控制复制的过程,利用CDP存储管理源服务器内建的快照引擎和CDP存储管理目标服务器的“接收”机制,确保复制进程能够在瞬间内真正完成,从而获得最高级别的数据完整性。

Replication复制具有各类可供选择和调整的策略(一般的灾备技术只具备局部策略),因而远程复制具备了可调整能力和优化策略能力:

u      基于连续IO的复制CDR

u      一天中的特定时间。 例如:在每天晚上的1200开始复制

u      持续时间间隔。例如:每10分钟复制一次

u      容量的变化量。例如:新数据超过5MB就开始复制

这几种策略可以单独使用或组合使用,使得为管理员提供了一个非常灵活的策略触发机制,实现数据的保护而不受灾难的影响。

 

 

1.2.4  多时间点自动快照技术

传统未采用连续快照技术的容灾体系,实际上无法解决概率最高的人工错误型的灾难(称为软错误,也称动态RPO),由于远程数据传输将“忠诚”地将数据完整的复制到远方,被毁坏的数据也将被复制到远方,从而导致系统的完全不能运转。

因此,备份方案中的“自动连续快照技术”不但满足主存储宕机时数据镜像(即硬错误)的功能需求,同时也实现了对“软错误”的防范及纠错功能,将对系统的正常运转提供有力保障。

CDP服务器中,一个重要的功能就是TimeMark的多时间点快照技术,使得贵方的业务系统能够实现较短时间间隔下的各时间段版本数据的保存。CDP能够提供多达每个应用卷255个自动快照点的极高水准,即保证每个应用卷在每天都有保存密度为5分钟的完全映象或10天之内每隔1小时就有1个完全映象。高密度的映象可保证将系统的RPO(动态及静态)降到最低范围。一旦发生任何一类数据丢失的错误,维护人员都可以找到最近的版本立即恢复。快照恢复与数据量无关,大数据量提取也只是一分钟的事情。

这种快照的机制是利用快照缓存,对于时间点变化之后的数据块,将其原始时间点数据进行保存,一旦需要系统会退到某一时间点,TimeMark可以立即通过Time View的方式将历史点数据的指针提取出来,从而实现历史数据的瞬间映射和恢复机制。TimeMark的快照机制在容灾备份体系中,可以轻松、快速地实现数据库数据、文件数据、系统数据等时间点的即刻恢复,保障数据提取和分析、查询等功能应用。

在“自动连续快照技术”的保护下,快速恢复当前及历史数据已经不再是难事。这样的高效备份和恢复技术是容灾备份解决方案的独到之处。

1.2.5  连续I/O记录技术(Journal

    飞康CDP连续I/O记录技术可以将数据恢复到任意历史轨迹(秒级和I/O级均可)。启用Journal功能后,飞康CDP会单独在磁盘上开辟一个区域,用于记录生产卷每一个历史I/O。恢复时,通过“拉杆”可将数据恢复到任意历史点,并且该历史点数据可单独进行查询,不影响生产卷的状态。

1.2.6  数据一致性保证技术

数据库系统在进行远程复制时,具有一定的特殊性。传统的存储设备的远程复制技术,实现的是磁盘所存储的数据的远程同步,而某些时候数据库系统并未能实时刷新到磁盘体系上(数据库采用了缓存机制确保交易的性能,向数据文件的写入往往会比缓存的写入略有滞后),这样远程的数据库系统在启动时,往往需要通过日志的重演来进行数据库的恢复,这样由于一致性的问题有可能导致数据库立即启动能力的缺失,使得灾难发生时的快速恢复目标完全无法实现。软件的远程复制技术中,采用了能够感知数据库系统的DBagent代理技术,能够在指定的快照点和复制点产生数据库的校验点刷新,从而确保数据库日志与数据文件的一致性,实现快速启动数据库的目标。这种针对数据库系统的解决方案使得灾备体系真正与应用的数据库体系结合起来。

1.2.7  /写优化技术

   飞康CDP具备高速写入技术SafeCache SafeCache功能可以全面提高飞康CDP管理的磁盘写性能。当磁盘性能无法满足主机的I/O需求时,使用SafeCache配合高速磁盘设备可以明显改善整体性能。SafeCache的原理是:将高速磁盘设备置于“前端”,生产数据可以先顺序的写入到高速磁盘设备中,然后按照SafeCache设置的策略,将Cache中的数据再随机写入到后端存储中。

飞康CDP也具备高速读出技术HotZone HotZone功能可以全面提高飞康CDP管理的磁盘读性能。使用HotZone时,飞康CDP会将磁盘划分为容量相等的多个区域,然后监控哪些区域经常会被读到,随之将该区域的数据块映射到高速磁盘中,这样就会提高应用主机读取磁盘的速度。如果飞康CDP监控到某些区域不再被经常读到,那么会将该区域移出高速磁盘。

 

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