一、研究背景
随着信息发布平台、邮件系统、协同办公、校园一卡通等服务的深入应用，越来越多有价值的信息转变为海量数据，数据的价值也就越来越高。任何数据的丢失都会给使用者带来极大的损失。大量的数据需要依托在数量众多的硬件设备之上，而硬件的全年全天不间断运行，难以避免的会产生各种故障与硬件的损坏，还有可能会面对大到火灾、水灾、地震等一切可能的自然灾害，小到甚至是机房断电这样的宕机事故。一方面是数据的重要性和依赖性不断提高，另一方面是不断扩大的设备群所带来的数据安全性降低，两者之间产生了日益尖锐的矛盾。为减少故障带来的损失，保障系统的正常运行，我们通常可以采用两种方式:一是通过冗余来提高系统的可用性，如: 、磁盘RAID、双机容错等。二是通过数据备份，将数据导出到其他存储介质，以便灾难发生后进行恢复。
因此，在高校内部建立一套完善可靠的数据容灾备份体系，保证数据的稳定与安全是建设数字化校园需要着重考虑的问题。
二、技术现状分析
1 、容灾的评价指标
RTO(Recovery Time Objective) :系统恢复的时间;RPO(Recovery Point Objective) :灾难发生时丢失的数据量;COST :建立及维护一套容灾方案所需的费用。
根据这三个指标的相互关系，1992 年美国的SHARE 用户组与IBM一起，定义了SHARE78 标准，将容灾系统分为了7 层，如下所示:
层6 ———零数据丢失
层5 ———双重在线存储
层4 ———工作状态的备份地点
层3 ———电子链接
层2 ———批量存取访问方式+ 热备份地点
层1 ———批量存取访问方式
层0 ———本地数据备份与恢复
每一个层次采用不同的容灾方法，具有不同的数据恢复能力，即RTO ，RPO 的差别。而当恢复策略转向更高层时，COST 参数将呈指数增长。目前大多数容灾系统处于SHARE 中的第2 层，仅有少数系统具有“零数据丢失”的能力。
2 、容灾的等级划分
目前，根据容灾系统中数据的丢失程度、系统和备用系统的空间距离，以及灾难恢复计划的时间等因素，将容灾级别划分如下:本地容灾;异地数据冷备份;异地数据热备份。
3 、容灾的实现技术
3. 1主机备份
这种备份就是传统意义上的基于主机的备份。本地设备负责将数据备份到和主机直接相连的存储介质上(如磁带) 。虽然这种备份的速度快，管理简单，但是仅能适应于单台服务器备份，并且在灾难恢复过程中，系统恢复的时间长。
3. 2单一网络备份系统结构
在计算机网络系统中，各种机器型号和操作系统平台并存，运行的数据库也是多种多样。一般是选用网络环境中一台合适的主机作为备份服务器，安装备份设备和备份管理软件，在需要备份数据的设备上安装备份操作客户端软件，数据通过局域网络集中复制到单台设备上，系统管理员通过服务器集中管理全网络的数据备份。这种方案的优点是备份系统相对简单，造价低，备份设备和备份介质管理方便。
3. 3分布式网络数据备份
在大规模单位中，其所属各部门可能分布在相隔较远的几个地点，在每个分部或分支机构根据当地的数据量配备一台相应的备份设备，数据直接备份到本地，而管理端则由总部统一管理。数据可按一定的规划分别备份到不同的“存储点”。而系统中所有的备份数据索引都保存在一台备份服务器上。当某台机器的数据需要恢复时，都要首先与备份服务器取得联系，查找备份索引，因此要求备份服务器应该具有较高的性能和较高的可靠性，同时要求网络通讯也非常可靠。
3. 4NAS(Network attached storage) —网络附加存储
通过将存储设备连接到现有的通信网络上，提供数据和文件服务。简单的说，NAS 就是通过网络直接连接设备的磁盘阵列，它具备了磁盘阵列的所有主要特征: 高容量、高效能、高可靠。NAS 将存储设备通过标准的网络拓扑结构连接，采用一个单独设计的面向用户的简化操作系统，内置了网络连接所需的协议。由于NAS 价格合理、便于管理、灵活而且能实现文件共享。当应用场所是在需要对网络用户提供大容量的文件存储的范围里，则以NAS 作为主要存储设备。
3. 5SAN(Storage Area Network) 解决方案
SAN 是基于存储光纤通道网络的设备，专为存储设备提供数据传输通路的网络结构。在集群、数据镜像和网络数据备份等应用系统中，大量的数据都是通过局域网(LAN) 传输的，在带宽有限的情况下，局域网的负载已显得过重。因此，专为数据存储管理开发了光纤通道技术。利用SAN 技术不但可以释放传统的网络资源，还可以释放大量的系统资源，并且大大提高了网络数据的备份速度，提高数据备份的可靠性与可管理性。同时，通过光纤可以将备份设备的物理连接延伸至几公里甚至几十公里，使异地快速数据备份成为可能。
三、方案选取
容灾备份系统的关键就是生产数据在远程的自动复制。由于应用系统大多是基于数据库的业务系统，所以业务数据远程复制的关键和难点就是确保数据库数据的完整性、连续性，实时性和可恢复性。根据校园不同业务数据容灾备份的不同需求，可以使用不同的容灾备份方案。
首先，将学校目前使用的主要业务进行分类，通过对各种不同的业务系统进行划分，同时充分与现有的备份技术进行组合，对不同分类的系统采取不同的策略，并能以此获得较高的性价比。
现在本校的应用系统集中在西校区的中心机房内，为满足以上要求，我们可以在中心机房之外，相距2 公里的东校区建立一个备份中心。采用NAS(Network attached storage) 网络附加存储的技术直接访问异地磁盘阵列进行数据备份，同时在备份中心架设这类业务的系统备机，备份业务机器直接以备份磁盘阵列中的数据为基础。正常情况下，中心机房和备份中心的系统均处于运行状态，但业务处理系统只在中心机房运行，业务系统对数据的任何修改，会通过软件准实时同步复制到备份中心;当中心机房的某些设备发生故障，可以快速切换到数据中心的备份机器;当有事故导致数据中心整个系统瘫痪时，按照预定的规则在备份中心启动整个业务应用系统;待中心机房的计算机网络系统修复后，异地数据备份再将备份中心的当前数据复制回中心机房，然后将应用系统从备份中心切换回中心，备份中心的系统重新回到备份状态。通过这样的实时备份方式，在灾难发生时，仅仅很小部分的数据被丢失，RPO 几乎为0 ，RTO (恢复的时间) 也被降低到了分钟级或秒级。
采用这样的分类备份模式后，可以对不同的业务系统提供有针对性的数据保护，同时也能减少维护的成本。在生产数据和本地备份数据遭到破坏或丢失后，容灾备份系统能够提供完整的数据以恢复系统的正常运行确保系统运行的不间断性，包括数据传输不间断和关键应用不间断。对于核心应用，实现数据实时同步和异步的容灾，并保留不同时期的数据系统都有较高的稳定性和可靠性。
四、结束语
通过数据容灾备份方案的实施，将建设起校园的容灾备份中心。在实际中，通过采用科学的备份方式，制定详细的恢复计划，结合对数据的清晰归档，形成合理的备份解决方案，并将备份数据在异地集中保存，实现对业务数据的有效保护，并能够在灾难发生后快速恢复数据和应用，保证业务的连续运行。数据容灾备份中心的建设能够极大地提高学校的信息化和现代化水平，并将为高等院校的教学科研和管理等产生的数据提供很高的安全性和可靠性保证，有效的加强学校综合实力和管理水平。
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本文标题：数据容灾技术的应用与研究
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