谈灾备,就会细谈数据保护与容灾备份。然而,相关的概念经常有人混淆。我们搜集和参考公开资料进行初步梳理。

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:客户资料、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IO、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、英方特有的系统内核字节级数据复制技术等。

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。

1、备份

备份,是预定义的数据集合的副本,是数据保护的根本方法,它反映了数据集合在某个时刻的静止状态,备份文件是所有数据保护架构的支柱,备份的目的在于恢复。

关于备份,存在两个误区:一是双机热备不属于备份;二是硬件备份≠数据备份。

在备份架构演进方面,有本机备份、网络备份、LAN-Free(SAN)备份、Server-Free (脱机)备份等四种架构。

本地备份:优点是备份速度快、结构简单;缺点是不适合多主机环境,多主机备份的管理复杂。

网络备份:优点是集中备份,集中管理,充分利用磁带库资源;缺点是占用网络资源,网络的瓶颈在大数据量备份时非常明显。

LAN-Free (SAN) 备份:优点是备份速度快,不存在传统网络所造成的备份瓶颈, 适合大数据量高速备份;缺点是价格比较高。

Server-Free (脱机)备份:优点是生产服务器中不会引起备份的额外开销,生产系统的性能不会有丝毫降低;缺点是必须具备特殊的设备。

在备份技术的演进路线方面,则遵从了定时备份——快照备份——实时备份的路线。

定时备份:优点是软硬件支持范围广,适合长期保存的备份;缺点是需要打开文件备份,文件夹内的文件发生变化,导致的不一致性问题,另外需要专门的备份时间窗口,RPO也非常大。

快照备份:为了解决打开文件、备份时文件发生变化的问题而生;缺点是快照备份的兼容性问题,快照备份时对生产系统性能影响较大,另外RPO也较大。

实时复制(如CDP):为了解决了打开文件、备份时文件发生变化的问题、快照的兼容性受限问题而生;可以实现任意时间点恢复RPO≈0.英方基于字节级的实时数据保护CDP技术就是代表性产品之一。

2、容灾

备份是对数据进行保护,容灾是在备份的基础上,保障企业的业务连续性,从这个层面,一般将容灾划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,该系统是本地关键应用数据的一个实时复制。

应用容灾是指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,在灾难发生时,备端系统迅速接管业务继续运行。

三、关键术语: RPO、RTO

RPO(Recovery Point Objective)是指灾难发生后,容灾系统能把数据恢复到灾难发生前时间点的数据,它是衡量企业在灾难发生后会丢失多少生产数据的指标。RPO可简单的描述为企业能容忍的最大数据丢失量。

RTO(Recovery Time Objective)则是指灾难发生后,从系统宕机导致业务停顿之刻开始,到系统恢复至可以支持业务部门运作,业务恢复运营之时,此两点之间的时间。RTO可简单的描述为企业能容忍的恢复时间。

四、GB/T 20988—2007

《信息安全技术信息系统灾难恢复规范》国家标准(GB/T20988-2007)是我国灾难备份与恢复行业的第一个国家标准。该标准由国务院信息化工作办公室领导编制的,并于2007年11月1日开始正式实施。该标准规定了信息系统灾难恢复应遵循的基本要求,适用于信息系统灾难恢复的规划、审批、实施和管理,并参照国际标准SHARE78的7个层级定义,确定了符合中国国情的6个灾备能力等级要求。下面,概括性地介绍各个层级的内容:

1级:数据定时备份+异地存放。

2级:数据定时备份+异地设备冷备。

3级:数据定时备份+异地部分业务热备接管。

4级:数据定时备份+异地业务热备接管。

5级:数据实时备份+异地业务热备接管。

6级:零数据丢失+远程自动接管支持。