基于网络环境下的数据备份与容灾技术研究

基于网络环境下的数据备份与容灾技术研究

宋凯1 ,汪庆伟2 ,李美玲3 ,王海臻4 ,张毅5

中国人民解放军32738部队  河南郑州  450053

摘 要：信息技术的飞速发展，网络数据的可访问性和安全性逐渐成为信息领域专家关注的焦点，很多单位高度依赖信息系统的常态化运行，对数据容灾备份的要求也随之提高。当前，由于网络数据保护的方式方法上仍有诸多不足，一旦数据丢失将会给单位正常运转带来严重影响。因此，我们需在数据安全性上采取积极措施，当数据库损坏时可以进行快速修复，努力把数据丢失风险降到最低。

关键词：网络环境；数据备份；容灾技术

1 数据备份与容灾的重要性

计算机网络技术在信息收集、存储、处理、分发和传输中扮演着非常重要的角色，大幅度提高工作效率的同时，网络灾难事故也频繁发生，给人们的生产生活带来较大的损失[1]。通过对以往的网络灾难事故进行深入研究发现，计算机基础设施故障、信息系统故障、黑客攻击等因素均可导致网络数据丢失风险发生。计算机基础设施是整个信息系统的基础，由于产品质量不佳或使用不当等原因，可能损坏计算机基础设施，导致网络通信中断、数据库错误等现象出现。由于信息系统本身设计缺陷、用户违规操作以及稳定性可靠性差等原因，信息系统有可能崩溃，无法使用。在网络技术具体应用过程中，如遭受黑客的病毒攻击、拒绝服务攻击、移植木马程序和其他恶意软件，均可导致网络灾难事故发生。在信息系统正常运行的过程中，每天都会产生海量的数据,为了确保其安全性，一般会通过数据保护系统来进行数据备份与容灾，即使设备出现异常也能在较短时间内恢复，从而保证业务的正常开展。

2 数据容灾备份技术架构

2.1 数据容灾备份系统组成及功能

数据容灾备份系统由备份系统、容灾系统和存储系统组成，其中备份系统主要用于为存储系统提供数据保护和备份；容灾系统主要用于为存储系统提供“异地”数据的保护和备份，为后续业务系统的顺利恢复创造条件。存储系统主要用于为上层业务应用系统提供实时数据访问和存储服务。数据容灾备份系统的三个组成部分协同工作、相互支撑，存储系统分别为备份系统和容灾系统提供数据源服务，备份系统、容灾系统和存储系统之间以“FC SAN”作为数据传输通道，以异步复制或备份策略技术对数据进行同步[2]。

2.2 各系统模块之间的相互协作

数据容灾备份系统具备数据存储、数据恢复、数据备份和数据容灾等多重保护机制。各系统模块之间采用双活架构相互协作，数据库和上层应用将数据存储在不同的存储设备上，达到“双重数据保护”的目的。备份系统结合业务数据保护的需要，依托备份软件，按既定备份计划和策略，将存储系统中的重要数据定期备份到备用存储设备上，也可将备份数据通过技术手段直接恢复到原有的存储系统中，实现数据库表级或文件级的操作。容灾系统通过使用存储设备上“异步复制”功能，将卷复制策略设置到预定义中，存储系统中的数据定期复制备份到容灾存储设备中，也可在原有的存储系统中直接还原备份数据，达到卷级的数据操作。

3 数据容灾备份系统核心技术

3.1 快照技术

    快照技术是通过特定软件对需要备份的磁盘子系统中的数据进行快速扫描，建立一个需要备份数据的快照cache和快照逻辑单元号LUN[3]。在进行快速扫描时，把备份过程中马上要修改的数据块一起快速拷贝到快照cache中去。快照LUN本质是一组指针，它指向在备份过程中磁盘子系统和快照cache中不变的数据块。在业务正常运行的同时，利用快照LUN达到对原有数据的一个完整备份。它可实现用户在正常业务不受影响的情况下，实时获取当前在线的业务数据。其“备份窗口”几乎为零，可大大增强系统业务的连续性，为实现系统全时运行提供了技术保证。

3.2 远程镜像技术

远程镜像技术适用于主数据中心与备用中心之间的数据备份。镜像是在多个磁盘或者磁盘子系统上产生完全相同的某个数据的镜像视图信息存储过程，其中一个叫主镜像系统，另外一个叫从镜像系统。按主、从镜像存储系统所处位置不同，可分为远程镜像和本地镜像[3]。远程数据复制通常以后台同步方式进行，从而对本地系统性能影响较小，传输距离可达1000公里以上，同时对网络带宽需求不高。远程镜像技术通常与快照技术有效结合实现远程备份，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数据信息备份到远程存储单元中。

3.3 互联技术

早期的主用与备用数据中心之间的数据备份，主要是利用SAN进行远程复制(镜像)，即利用光纤通道FC，将两个SAN连接，实现远程镜像(复制)。当故障发生时，由备用数据中心替代主数据中心确保系统工作连续性。但该种远程容灾备份技术存在一定的缺陷，例如设备的互操作性差、实现成本高、跨越距离短等，这些缺陷阻碍了它进一步应用和推广。当前，出现了更为先进的基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术。即通过基于IP的SAN的互连协议（主要有

FCIP、Infiniband、iFCP、iSCSI等协议），基于现有的TCP/IP网络将主数据中心SAN中的信息，远程复制到备用数据中心SAN中。当备用数据中心存储的数据量过多时，可利用快照技术将其备份到存储单元中去。该种基于IP的SAN的远程容灾备份技术，可以跨越局域网、城域网、广域网，具有成本低、可扩展性好等优点。

4 容灾备份技术应用实例

    某单位利用Symantec NetBackup 8.1备份软件对数据进行备份保护，数据通过光纤和网线备份到物理带库和虚拟带库。随着该单位的快速发展，其软件与硬件已经不能满足数据备份的需求，因此该单位选择引进一种全新高性能的备份设备，并采取新一代备份技术架构以提高集中备份系统的运行效率[3]。首先，应该明确项目需求。该单位所需采购的软件和硬件分别为一套Symantec NetBackup 8.1备份软件以及两台Symantec NetBackup Appliance备份一体机；其次，需要备份原始数据。为了避免原始数据丢失，单位先对系统进行升级扩容改造，然后通过创建新一代备份系统架构、构造三层架构逻辑关系、调通介质服务器与备份主服务器、调通备份介质、创建SAN Client备份通道、划分备份池等多种措施确保原始数据备份能够安全完整地进行；最后，进行验收测试。单位需对备份服务器的操作系统、光纤交换机与网络交换机端口等进行统一筹划，然后升级备份软件版本并安装调试客户端。再依据系统的架构设计，应用集群部署模式，采取虚拟化或其他模式对系统数据进行备份。

5 结语

在网络技术广泛应用的今天，数据存储安全越来越受到人们的高度重视。网络数据容灾备份技术成为保障数据存储安全性的关键技术之一，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。因此，构建完善的网络数据容灾备份系统将是一个长远而有意义的课题。

[参考文献]

[1]田由辉.教育信息化2.0背景下智慧校园的网络信息安全治理研究[J].信息技术与信息化,2020(10):184-187.

[2]王尉宇,孙卓.数据容灾备份的方法及实现[J].电子世界,2017(01):158-159.

[3]孙国强,金剑,李宁.基于存储虚拟化技术的数据容灾平台设计与实现[J].信息系统工程,2019(04):139.

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