容灾备份的容灾分类

从其对系统的保护程度来分，可以将容灾系统分为:数据容灾和应用容灾

数据容灾就是指建立一个异地的数据系统，该系统是本地关键应用数据的一个实时复制。

所谓数据容灾，就是指建立一个异地的数据系统，该系统是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。该数据可以是与本地生产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。采用的主要技术是数据备份和数据复制技术。数据容灾技术，又称为异地数据复制技术，按照其实现的技术方式来说，主要可以分为同步传输方式和异步传输方式(各厂商在技术用语上可能有所不同)，另外，也有如“半同步”这样的方式。半同步传输方式基本与同步传输方式相同，只是在Read占I/O比重比较大时，相对同步传输方式，可以略微提高I/O的速度。而根据容灾的距离，数据容灾又可以分成远程数据容灾和近程数据容灾方式。下面，我们将主要按同步传输方式和异步传输方式对数据容灾展开讨论，其中也会涉及到远程容灾和近程容灾的概念，并作相应的分析。

所谓应用容灾，是在数据容灾的基础上，在异地建立一套完整的与本地生产系统相当的备份应用系统(可以是互为备份)，在灾难情况下，远程系统迅速接管业务运行。数据容灾是抗御灾难的保障，而应用容灾则是容灾系统建设的目标。建立这样一个系统是相对比较复杂的，不仅需要一份可用的数据复制，还要有包括网络、主机、应用、甚至IP等资源，以及各资源之间的良好协调。主要的技术包括负载均衡、集群技术。数据容灾是应用容灾的基础，应用容灾是数据容灾的目标。在选择容灾系统的构造时，还要建立多层次的广域网络故障切换机制。本地的高可用系统指在多个服务器运行一个或多种应用的情况下，应确保任意服务器出现任何故障时，其运行的应用不能中断，应用程序和系统应能迅速切换到其它服务器上运行，即本地系统集群和热备份。在远程的容灾系统中，要实现完整的应用容灾，既要包含本地系统的安全机制、远程的数据复制机制，还应具有广域网范围的远程故障切换能力和故障诊断能力。也就是说，一旦故障发生，系统要有强大的故障诊断和切换策略制订机制，确保快速的反应和迅速的业务接管。实际上，广域网范围的高可用能力与本地系统的高可用能力应形成一个整体，实现多级的故障切换和恢复机制，确保系统在各个范围的可靠和安全。

集群系统是在冗余的通常可用性系统基础之上，运行高可靠性软件而构成。高可靠性软件用于自动检测系统的运行状态，在一台服务器出现故障的情况下，自动地把设定的服务转到另一台服务器上。当运行服务器提供的服务不可用时，备份服务器自动接替运行服务器的工作而不用重新启动系统，而当运行服务器恢复正常后，按照使用者的设定以自动或手动方式将服务切换到运行服务上运行。备份服务器除了在运行服务器出现故障时接替其服务，还可以执行其他应用程序。因此，一台性能配备充分的主机可同时作为某一服务的运行服务器和另一服务的备份服务器使用，即两台服务器互为备份。一台主机可以运行多个服务，也可作为多个服务的备份服务器。

数据容灾系统，对于IT而言，就是为计算机信息系统提供的一个能应付各种灾难的环境。当计算机系统在遭受如火灾、水灾、地震、战争等不可抗拒的自然灾难以及计算机犯罪、计算机病毒、掉电、网络/通信失败、硬件/软件错误和人为操作错误等人为灾难时，容灾系统将保证用户数据的安全性（数据容灾），甚至，一个更加完善的容灾系统，还能提供不间断的应用服务（应用容灾）。可以说，容灾系统是数据存储备份的最高层次。

一、数据保护

在云与大数据时代，海量增长的数据容量，给数据的存储和保护带来新的挑战，从传统熟悉的IT架构到以云架构、虚拟化、超融合为代表的技术升级迭代，使得数据保护的技术手段也要加速。

1、数据保护的重要性

数据是企业重要的生产资料，关键数据的丢失可能会给企业致命一击。比如在911事件中，Bank NewYork在数月后因数据的丢失被迫破产清盘。

为什么后果如此严重因为数据是计算机系统存在的原因和基础，数据往往是不可再生的。一旦发生数据丢失，企业就会陷入困境：技术文件、财务账目等客户、交易、生产数据可能被破坏得面目全非。

2、数据丢失的可能性

概括起来，数据丢失分三个层次。一是逻辑错误，包括软件存在的bug、病毒攻击、数据块被破坏等;二是物理损坏，包括服务器、磁盘损坏等;三是自然灾害对数据中心的摧毁等。

数据的危害时刻都在发生，比如，曾经发生过的“删库跑路、漏洞后门、系统本身脆弱性、云服务商故障、误操作配置、数据中心火灾”等事故，都是数据丢失方面最沉痛的教训。

3、数据复制技术

为了应对数据丢失造成的损失，必须对数据进行复制保护，并且企业信息化程度越高，相关的恢复措辞就越重要。一般数据从生产到存储，主要经过应用、中间件、数据库、操作系统、存储或者磁盘驱动、服务器硬件、网络、存储交换机到存储。在传统的数据备份恢复基础上，通过数据复制技术提供多数据副本，保证副本数据的可用性从而实现数据保护。

从技术角度看，分为中间件和应用层复制、数据库层复制、主机操作系统及存储层复制。

中间件和应用层的数据复制：是中间件或者应用层面的双写，根据业务需求，通过应用架构设计实现数据主本和副本的更新;根据需要进行强一致性、弱一致性、最终一致性设计，来保证主本和副本之间的一致性、完整性、时效性。

数据库层复制：不管是开放的数据库还是大机的数据库，都提供相关的数据复制软件，实现数据库数据的物理复制和逻辑复制。主要技术流派包括逻辑复制和物理复制两种。前者利用数据库的重做日志、归档日志，将主本所在站点的日志传输到副本所在站点，通过重做SQL的方式实现数据复制。逻辑复制只提供异步复制，主副本数据的最终一致性，无法保证实时一致性;后者通过Redo日志或者归档日志在副本站点的同步或者异步持久化写、Redo Apply来实现复制功能，同时，副本站点的数据可以提供只读功能。

主机操作系统层、存储层复制：基于系统的I/O、底层物理卷、数据块，通过存储硬件、备份恢复、存储虚拟化等技术实现数据复制，与上层的应用和逻辑无关。主要技术流派包括磁盘镜像技术、操作系统层基于卷管理的数据复制技术、存储层的存储虚拟化技术、优化的备份恢复技术及网络数据存储集中管理技术等。

二、容灾备份

这实际上是两个独立的概念，备份不等于容灾，备份是保护数据，容灾是确保业务连续性。在灾备一体机出现后，这两个概念所代表的功能往往被包含在里面，所以，也造成在一些用户在采购纯软件产品时，将备份与容灾产品混为一谈，以至于厂商不知道用户到底需要备份产品还是容灾产品，或者是备份+容灾的产品。

目前，灾备云、热备云、大数据一体机、超融合架构等12大云计算、大数据产品线，完美覆盖容灾备份方案的1—6级，贴心解决客户“数据零丢失”、“数据任意点回退”、“保障业务连续”3大需求点。

　　在建立容灾备份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。这里重点介绍远程镜像、快照和互连技术。

　　远程镜像技术

　　远程镜像技术是在主数据中心和备援中心之间的数据备份时用到。镜像是在两个或多个磁盘或磁盘子系统上产生同一个数据的镜像视图的信息存储过程，一个叫主镜像系统，另一个叫从镜像系统。按主从镜像存储系统所处的位置可分为本地镜像和远程镜像。远程镜像又叫远程复制，是容灾备份的核心技术，同时也是保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。远程镜像按请求镜像的主机是否需要远程镜像站点的确认信息，又可分为同步远程镜像和异步远程镜像。

　　同步远程镜像（同步复制技术）是指通过远程镜像软件，将本地数据以完全同步的方式复制到异地，每一本地的I/O事务均需等待远程复制的完成确认信息，方予以释放。同步镜像使拷贝总能与本地机要求复制的内容相匹配。当主站点出现故障时，用户的应用程序切换到备份的替代站点后，被镜像的远程副本可以保证业务继续执行而没有数据的丢失。但它存在往返传播造成延时较长的缺点，只限于在相对较近的距离上应用。

　　异步远程镜像（异步复制技术）保证在更新远程存储视图前完成向本地存储系统的基本操作，而由本地存储系统提供给请求镜像主机的I/O操作完成确认信息。远程的数据复制是以后台同步的方式进行的，这使本地系统性能受到的影响很小，传输距离长（可达1000公里以上），对网络带宽要求小。但是，许多远程的从属存储子系统的写没有得到确认，当某种因素造成数据传输失败，可能出现数据一致性问题。为了解决这个问题，目前大多采用延迟复制的技术（本地数据复制均在后台日志区进行），即在确保本地数据完好无损后进行远程数据更新。

　　快照技术

　　远程镜像技术往往同快照技术结合起来实现远程备份，即通过镜像把数据备份到远程存储系统中，再用快照技术把远程存储系统中的信息备份到远程的磁带库、光盘库中。

　　快照是通过软件对要备份的磁盘子系统的数据快速扫描，建立一个要备份数据的快照逻辑单元号LUN和快照cache。在快速扫描时，把备份过程中即将要修改的数据块同时快速拷贝到快照cache中。快照LUN是一组指针，它指向快照cache和磁盘子系统中不变的数据块（在备份过程中）。在正常业务进行的同时，利用快照LUN实现对原数据的一个完全的备份。它可使用户在正常业务不受影响的情况下（主要指容灾备份系统），实时提取当前在线业务数据。其“备份窗口”接近于零，可大大增加系统业务的连续性，为实现系统真正的7×24运转提供了保证。

　　快照是通过内存作为缓冲区（快照cache），由快照软件提供系统磁盘存储的即时数据映像，它存在缓冲区调度的问题。

　　互连技术

　　早期的主数据中心和备援数据中心之间的数据备份，主要是基于SAN的远程复制（镜像），即通过光纤通道FC，把两个SAN连接起来，进行远程镜像（复制）。当灾难发生时，由备援数据中心替代主数据中心保证系统工作的连续性。这种远程容灾备份方式存在一些缺陷，如：实现成本高、设备的互操作性差、跨越的地理距离短（10公里）等，这些因素阻碍了它的进一步推广和应用。

　　目前，出现了多种基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术。它们是利用基于IP的SAN的互连协议，将主数据中心SAN中的信息通过现有的TCP/IP网络，远程复制到备援中心SAN中。当备援中心存储的数据量过大时，可利用快照技术将其备份到磁带库或光盘库中。这种基于IP的SAN的远程容灾备份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本低、可扩展性好，具有广阔的发展前景。基于IP的互连协议包括：FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。

容灾备份是非常有必要做的，理由如下：

规避重大损失。容灾备份是有效规避数据丢失、数据破坏、业务中断等三大IT系统风险的唯一有效手段；

规避个人责任。一旦发生数据灾难及系统长时间中断，相关IT负责人有不可推卸的责任；

符合政策法规。做好容灾备份，方能符合政府及行业对等级保护及业务连续性管理的政策法规；

巨大的产业机会。不断发生的数据灾难促成行业及政府主管部门对容灾备份的共识，催生了容灾备份行业的春天，该行业已经成为有巨大生意空间的蓝海。

非常值得一提的是，北京和力记易科技有限公司是容灾备份服务领域的解决方案提供商，能够实现多种数据库和文件的实时备份、数据库任意点回退、业务接管、集中备份、异地容灾、备机查询、跨平台跨数据库异构备份及整合、数据加密传输等功能。