数据级容灾是指建立一个异地的数据系统，该系统为本地关键应用数据的一个可用复制。在本地数据及整个应用系统出现灾难时，系统至少在异地保存有一份可用的关键业务的数据。该数据可以是本地数据的完全实时复制，也可以比本地数据略微落后，但一定是可用的。
一 数据级容灾关键技术研究
1.1 容灾系统主要数据复制方式
系统容灾备份技术是指通过建立远程数据备份中心，将主中心数据实时或分批次地复制到备份中心。正常情况下，系统的各种应用运行在主中心的计算机系统上，数据同时存放在主中心和备份中心的存储系统中。当主中心由于断电、火灾甚至地震等灾难无法工作时，则立即采取一系列相关措施，将网络、数据线路切换至备份中心，并且利用备份中心计算机系统重新启动应用系统。这里最关键的问题就是保证切换过程时间满足业务连续性要求，同时尽可能保持主中心和备份中心数据的连续性和完整性。如何解决主中心和备份中心的数据备份和恢复则是备份方案的重点。系统容灾备份原理如图1所示。
1.2 备份复制级数据容灾技术
1.2.1 适用对象及范围
备份复制级数据容灾技术主要适用于多个数据中心之间的数据备份，对远程数据备份的一致性有较高的要求。
1.2.2 实现方式
备份复制级数据容灾技术主要实现方式为：通过生产数据中心和容灾数据中心分别部署备份服务器，通过备份服务器管理的磁带库之间的复制来实现2个生产数据中心之间的数据备份。
1.2.3 备份复制级数据容灾技术切换与恢复
1)切换流程。当生产数据中心发生故障时。需要切换到灾备中心的备份服务器上，激活备份服务器的数据库即可。
2)恢复流程。当生产数据中心发生故障恢复时，需要回切到生产中心的备份服务器上，激活备份服务器的数据库即可。
1.3 存储级数据容灾技术
1.3.1 适用对象及范围
存储级数据容灾技术主要适用于数据中心级的海量数据复制，对远程数据备份的一致性有很高的要求。该存储技术也能满足多数据中心间灾难恢复策略的要求；同时也要求用户必需采用支持该功能的磁盘阵列型号，而这些阵列一般都采用高端阵列。
1.3.2 实现方式
存储级数据容灾技术是先将业务数据整合到企业级存储，通过存储间的同步/异步的方式将数据复制到同城/异地中心。磁盘阵列将磁盘镜像功能的处理负荷从主机转移到智能磁盘控制器：智能存储系统上。基于智能存储的数据复制由智能存储系统自身实现数据的远程复制和同步，即智能存储系统将对本系统中的存储器I/O操作Log复制到远端的存储系统中并执行，保证数据的一致性。在这种方式下，数据复制软件运行在存储系统内，因此较容易实现主中心和备份中心的操作系统、数据库、系统库和目录的实时拷贝维护能力，一般不会影响主中心主机系统的性能。如果在系统恢复场所具备了实时数据，可以做到在灾难发生的同时开始应用处理过程的恢复。
存储级容灾技术要求存储设备自身具有较强的智能管理功能，需配置相应的容灾备份管理软件，配置主、备用系统存储设备间的网络通信专用接口设备和相应的通信通道。
1.4 操作系统卷复制级数据容灾技术
1.4.1 适用对象及范围
将物理存储设备划分为一个或者多个逻辑磁盘卷，便于数据的存储规划和管理。基于逻辑磁盘卷的远程数据复制是指根据需要将一个或者多个卷进行远程同步(或者异步)复制。该方案的实现通常通过软件来实现，基本配置包括卷管理软件和远程复制控制管理软件。
基于逻辑磁盘卷的远程数据复制会增加各节点主机的一些处理性能需求，在主机性能和通信带宽的要求得到满足时，远程复制效率和数据一致性可以得到保证。
在同时对多个系统进行容灾备份的情况下，可以通过在备份中心磁盘阵列上划分不同的磁盘卷，以对应不同的系统进行复制或镜像处理的方法，但是该技术会增加主机的负载。
1.4.2 实现方式
操作系统卷复制级数据容灾的实现方式也包括同步和异步2种，能够将生产中心主机操作系统上的对逻辑卷的I/O操作实时或者延时的复制到容灾中心的操作系统上，写到容灾中心的逻辑卷当中，实现不同级别的数据级容灾。
由于是操作系统一级进行丁作，如果是独立的卷管理软件就需要在操作系统上安装相应的软件模块，如果采用操作系统自带的卷管理功能，就无需再安装其他的软件模块。
1.5 存储虚拟化数据容灾技术
1.5.1 适用对象及范围
SAN虚拟化解决方案有助于应对存储管理的挑战。SAN虚拟化解决方案被设计为利用到不同厂商存储子系统的连接创建虚拟存储池，此存储池能帮助客户利用未使用的存储容量，以其业务更加高效和灵活。
1.5.2 实现方式
基于SAN的存储虚拟化同步镜像实现原理如下(见图2)。
1)主机发出I/O请求给专门的存储虚拟化控制器；
2)存储虚拟化设备接收到I/O请求后，先在本地磁盘上执行I/O操作；
3)同时，将I/O操作通过链路传输到远程对端的存储虚拟化设备上进行I/O操作；
4)两端I/O操作都完成后，主机的I/O请求被回应。
基于SAN的存储虚拟化异步镜像实现原理如下(见图3)：
1)主机发出I/O请求给专门的存储虚拟化控制器；
2)存储虚拟化设备接收到I/O请求后，先在本地磁盘上执行I/O操作，并响应主机；
3)同时，在设置的固定间隔内将I/O的增量传输到对端；
4)这样依次循环地将增量镜像到对端来实现数据镜像。
1.6 数据库级数据容灾技术
1.6.1 适用对象及范围
远程数据库复制对主机的性能有一定影响，可能增加对磁盘存储容量的需求(包括对Log的存储)，但系统恢复较简单，在实时复制方式时数据一致性较好，所以对于数据一致性要求较高、数据修改更新频繁的应用可采用基于数据库的数据备份方案。
1.6.2 实现方式
远程数据库复制是由数据库系统软件来实现数据库的远程复制和同步。在复制过程中，使用自动冲突检测和解决的手段保证数据一致性不受破坏。基于数据库的复制方式可分为实时复制、定时复制和存储转发复制。
1)实时复制：当主中心的数据库内容被修改时，备份中心的数据库内容实时地被修改，此种复制方式对网络可靠性要求高。
2)定时复制：当主中心的数据库内容被修改时，备份中心的数据库内容会按照时间间隔，周期性地按照主中心的更新情况进行刷新，时间间隔可长(几天或几个月)可短(几分钟或几秒钟)。
3)存储转发复制：当主中心的数据库内容被修改时，主中心的数据库服务器会先将修改操作Log存储于本地，待时机成熟再转发给备份中心。
远程数据库复制需配置数据库远程复制管理软件，并具备主、备用系统间的网络通信条件(例如TCP/IP通道)。远程数据库复制的容灾备份方案中主、备系统中的服务器主机类型、存储设备类型可以不一样。对数据库的操作访问基于开放接口时甚至可以实现异种数据库之间的互为备份复制。此外，主、备系统可通过路由器进行互连。
1.7 应用软件数据容灾技术
1.7.1 适用对象及范围
基于应用软件的数据容灾是指由应用软件来实现数据的远程复制和同步，当主中心失效时，容灾备份中心的应用软件系统恢复运行，接管主中心的业务。这种技术是通过在应用软件内部，连接2个异地数据副本，每次的业务处理数据分别存入主中心和备份中心的数据副本中。
但这种方式需要对现有应用软件系统做比较大的修改升级，甚至重新开发，增加应用软件的复杂性，对应用软件开发上技术水平要求较高，系统实施难度大，而且后期维护比较复杂。并且由应用软件来实现数据的复制和同步会对整个业务系统的性能造成较大的影响。
1.7.2 实现方式
应用级数据容灾技术的实现一般是依赖于在应用程序层面对日志的操作，针对应用程序的每一个transaction进行分析，将对本地生产数据的修改复制同步到远程容灾中心。这与数据库和中间件的实现方式有很大类似之处。
二 结语
对灾难恢复系统所采用的几种常用技术作简单描述，结合应用系统的相关特点(实时性要求、运行中断敏感性等)、数据更新频度、数据量大小、相关条件等因素，实际的灾难恢复系统解决方案也可能是多种技术方案的组合。
容灾的发展是由各种技术和需求集成发展而来，最终，均归纳成一个同时具有数据不丢失和应用不间断能力的一体化容灾。容灾的需求清晰而明确，核心需求就是数据不丢失和应用不问断，信息系统的容灾系统建设是企业保持业务连续运作需要，长期可持续发展的要求，是企业加强风险管理，提高市场竞争力的重要手段，是行业监管的需要，同时也是保证国家安全、人民利益、社会稳定和经济发展的需要。
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本文标题：浅谈数据级容灾关键技术
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