论数据备份与容灾系统

　[论文关键词]数据 备份 容灾
　　
　　[论文摘要]为了保障数据资料的安全，必须进行数据备份。而一旦发生灾难，造成大量数据丢失，容灾系统将能保证业务尽快恢复，甚至可以保证业务不间断执行。数据备份也正是容灾系统得以运行的前提。

　　数据资料已经成为企事业单位的无形资产和重要财富，其安全也倍受关注。当遭受地震、洪水、台风、恐怖袭击等重大灾害，以及发生大范围停电、网络中断、硬件故障等事故时就会由于数据丢失破坏而造成重大损失。考虑到大范围内灾难或故障发生的可能性，为了保障数据安全，利用现有存储设备资源为大量的主流平台用户制定完备的备份和容灾方案，构建简单、经济、可靠的备份及容灾系统，增强系统的抗灾能力，最大限度地减少损失有着十分重要意义。
　　
　　一、数据备份策略
　　从备份策略来讲，现在的备份可分为三种：完全备份、增量备份、差异备份、累加备份策略。下面来讨论以下这几种备份方式：
　　完全备份就是拷贝给定计算机或文件系统上的所有文件，而不管它是否被改变。
　　增量备份就是只备份在上一次备份后增加、改动的部分数据。增量备份可分为多级，每一次增量都源自上一次备份后的改动部分。
　　差异备份就是只备份在上一次完全备份后有变化的部分数据。如果只存在两次备份，则增量备份和差异备份内容一样。
　　累加备份采用数据库的管理方式，记录累积每个时间点的变化，并把变化后的值备份到相应的数组中，这种备份方式可恢复到指点的时间点。
　　一般在使用过程中，这三种策略常结合使用，常用的方法有：完全备份、完全备份加增量备份、完全备份加差异备份、完全备份加累加备份。
　　完全备份会产生大量数据移动，选择每天完全备份的客户经常直接把磁带介质连接到每台计算机上（避免通过网络传输数据）。这样，由于人的干预（放置磁带或填充自动装载设备），磁带驱动器很少成为自动系统的一部分。其结果是较差的经济效益和较高的人力花费。
　　完全备份加增量备份源自完全备份，不过减少了数据移动，其思想是较少使用完全备份。比如说在周六晚上进行完全备份（此时对网络和系统的使用最小）。在其它6天（周日到周五）则进行增量备份。增量备份会问这样的问题：自昨天以来，哪些文件发生了变化？这些发生变化的文件将存储在当天的增量备份磁带上。
　　完全备份加差异备份的思想也是较少使用完全备份。比如说在周六晚上进行完全备份，在其它6天（周日到周五）则进行差异备份。做差异备份时，将会把自上星期六以来发生了变化的文件存储在当天的增量备份磁带上。
　　
　　二、容灾系统的等级及实现技术
　　容灾是一个范畴比较广泛的概念，广义上，我们可以把所有与业务连续性相关的内容都纳入容灾。容灾是一个系统工程，它包括支持用户业务的方方面面。而容灾对于IT而言，就是提供一个能防止用户业务系统遭受各种灾难影响破坏的计算机系统。容灾还表现为一种未雨绸缪的主动性，而不是在灾难发生后的“亡羊补牢”。从狭义的角度，我们平常所谈论的容灾是指，除了生产站点以外，用户另外建立的冗余站点，当灾难发生生产站点受到破坏时，冗余站点可以接管用户正常的业务，达到业务不间断的目的。为了达到更高可用性，许多用户甚至建立多个冗余站点。
　　容灾系统是通过在异地建立和维护一个备份存储系统，利用地理上的分离来保证系统和数据对灾难性事件的抵御能力。
　　根据容灾系统对灾难的抵抗程度，可分为数据容灾和应用容灾。数据容灾是指建立一个异地的数据系统，该系统是对本地系统关键应用数据实时复制。当出现灾难时，可由异地系统迅速接替本地系统而保证业务的连续性。应用容灾比数据容灾层次更高，即在异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的备份应用系统（可以同本地应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作）。在灾难出现后，远程应用系统迅速接管或承担本地应用系统的业务运行。
　　设计一个容灾系统，需要考虑多方面的因素，如备份/恢复数据量大小、应用数据中心和备援数据中心之间的距离和数据传输方式、灾难发生时所要求的恢复速度、备援中心的管理及投入资金等。根据这些因素和不同的应用场合，通常可将容灾系统分为四个等级。
　　第0级：没有备援中心这一级容灾系统，实际上没有灾难恢复能力，它只在本地进行数据备份，并且被备份的数据只在本地保存，没有送往异地。
　　第1级：本地磁带备份，异地保存在本地将关键数据备份，然后送到异地保存。灾难发生后，按预定数据恢复程序恢复系统和数据。这种方案成本低、易于配置。但当数据量增大时，存在存储介质难管理的问题，并且当灾难发生时存在大量数据难以及时恢复的问题。为了解决此问题，灾难发生时，先恢复关键数据，后恢复非关键数据。
　　第2级：热备份站点备份在异地建立一个热备份点，通过网络进行数据备份。也就是通过网络以同步或异步方式，把主站点的数据备份到备份站点，备份站点一般只备份数据，不承担业务。当出现灾难时，备份站点接替主站点的业务，从而维护业务运行的连续性。第3级：活动备援中心在相隔较远的地方分别建立两个数据中心，它们都处于工作状态，并进行相互数据备份。当某个数据中心发生灾难时，另一个数据中心接替其工作任务。这种级别的备份根据实际要求和投入资金的多少，又可分为两种：①两个数据中心之间只限于关键数据的相互备份；②两个数据中心之间互为镜像，即零数据丢失等。零数据丢失是目前要求最高的一种容灾系统方式，它要求不管什么灾难发生，系统都能保证数据的安全。所以，它需要配置复杂的管理软件和专用的硬件设备，需要投资相对而言是最大的，但恢复速度也是最快的。

　　在建立容灾系统时会涉及到多种技术，如：SAN或NAS技术、远程镜像技术、基于IP的SAN的互连技术、快照技术等。
　　衡量容灾系统的两个技术指标：RPO（Recovery Point Objective）：即数据恢复点目标，主要指的是业务系统所能容忍的数据丢失量。
　　RTO（Recovery Time Objective）：即恢复时间目标，主要指的是所能容忍的业务停止服务的最长时间，也就是从灾难发生到业务系统恢复服务功能所需要的最短时间周期。
　　RPO针对的是数据丢失，而RTO针对的是服务丢失，二者没有必然的关联性。RTO和RPO的确定必须在进行风险分析和业务影响分析后根据不同的业务需求确定。对于不同企业的同一种业务，RTO和RPO的需求也会有所不同。
　　
　　三、数据容灾与数据备份的联系
　　从定义上看，备份是指用户为应用系统产生的重要数据（或者原有的重要数据信息）制作一份或者多份拷贝，以增强数据的安全性。因此，备份与容灾所关注的对象有所不同，备份关系数据的安全，容灾关心业务应用的安全，我们可以把备份称作是“数据保护”，而容灾称作“业务应用保护”。备份最多表现为通过备份软件使用磁带机或者磁带库将数据进行拷贝，也有用户使用磁盘、光盘作为存储介质；容灾则表现为通过高可用方案将两个站点连接起来。
　　备份与容灾是存储领域两个极其重要的部分，二者有着紧密的联系。首先，在备份与容灾中都有数据保护工作，备份大多采用磁带方式，性能低，成本低；容灾采用磁盘方式进行数据保护，数据随时在线，性能高，成本高。其次，备份是存储领域的一个基础，在一个完整的容灾方案中必然包括备份的部分；同时备份还是容灾方案的有效补充，因为容灾方案中的数据始终在线，因此存储有完全被破坏的可能，而备份提供了额外的一条防线，即使在线数据丢失也可以从备份数据中恢复。
　　要保护数据，企业需要数据备份和容灾系统。但是很多企业在搭建了备份系统之后就认为高枕无忧了，其实还需要搭建容灾系统。数据容灾与数据备份的联系主要体现在以下几个方面：
　　（一）数据备份是数据容灾的基础
　　数据备份是数据高可用的最后一道防线，其目的是为了系统数据崩溃时能够快速的恢复数据。虽然它也算一种容灾方案，但这种容灾能力非常有限，因为传统的备份主要是采用数据内置或外置的磁带机进行冷备份，备份磁带同时也在机房中统一管理，一旦整个机房出现了灾难，如火灾、盗窃和地震等灾难时，这些备份磁带也随之销毁，所存储的磁带备份也起不到任何容灾功能。
　　（二）容灾不是简单备份
　　真正的数据容灾就是要避免传统冷备份所具有先天不足，它能在灾难发生时，全面、及时地恢复整个系统。容灾按其容灾能力的高低可分为多个层次，例如国际标准SHARE 78 定义的容灾系统有七个层次：从最简单的仅在本地进行磁带备份，到将备份的磁带存储在异地，再到建立应用系统实时切换的异地备份系统，恢复时间也可以从几天到小时级到分钟级、秒级或0数据丢失等。
　　无论是采用哪种容灾方案，数据备份还是最基础的，没有备份的数据，任何容灾方案都没有现实意义。但光有备份是不够的，容灾也必不可少。容灾对于IT而言，就是提供一个能防止各种灾难的计算机信息系统。从技术上看，衡量容灾系统有两个主要指标：RPO（Recovery Point Object）和RTO（Recovery Time Object），其中RPO代表了当灾难发生时允许丢失的数据量；而RTO则代表了系统恢复的时间。
　　（三）容灾不仅是技术
　　容灾是一个工程，而不仅仅是技术。目前很多客户还停留在对容灾技术的关注上，而对容灾的流程、规范及其具体措施还不太清楚。也从不对容灾方案的可行性进行评估，认为只要建立了容灾方案即可高枕无忧，其实这具有很大风险的。特别是在一些中小企业中，认为自己的企业为了数据备份和容灾，整年花费了大量的人力和财力，而结果几年下来根本就没有发生任何大的灾难，于是放松了警惕。可一旦发生了灾难时，后悔晚矣！这一点国外的跨国公司就做得非常好，尽管几年下来的确未出现大的灾难，备份了那么磁带，几乎没有派上任何用场，但仍一如既往、非常认真地做好每一步，并且基本上每月都有对现行容灾方案的可行性进行评估，进行实地演练。
　　
　　参考文献
　　[2]文瑞映，ORACLE数据库的备份与恢复，电脑知识与技术：2006、23期
　　[3]吴飞承，容灾备份未雨绸缪，软件世界：2007、2