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武汉海恒存储容灾方案建议书武 汉 海 恒 信 息 存 储 有 限 责 任 公 司WUHAN HISTOR INFORMATION STORAGE CO。，LTD 2020年1月27日容灾方案建议书1前言22SnapMirror 容灾方案实现说明32.1系统功能描述32.2方案架构42.3系统工作流程43SnapMirror容灾方案分析说明44SnapVault 容灾方案实现说明44.1系统功能描述44.2方案架构44.3系统工作流程45SnapVault容灾方案分析说明46SnapRestore 容灾方案实现说明46.1系统功能描述46.2方案架构46.3系统工作流程47SnapRestore容灾方案分析说明4201 前言本文描述了武汉海恒信息存储有限责任公司针对容灾中心的存储容灾技术方案。本文只作为初步的方案建议，海恒存储期待进一步交流后再提供更为优化的技术方案。2 SnapMirror 容灾方案实现说明2.1 系统功能描述今天的全球性企业需要在发生自然或人为灾难、操作员出错或是技术和应用出现故障的情况下，保护数据并快速进行恢复。它们还需要一个有效的方式将数据发布到远程位置。如果没有有效的数据保护和发布策略，运作过程可能会被迫中断，导致数百万美元的收入损失。NetApp SnapMirror 软件具有强大的功能，而且易于使用和管理，它满足了当前的全球性企业对灾难恢复和数据分布解决方案的需要。通过在 LAN 或 WAN 上高速复制数据，SnapMirror 软件将尽可能地为关键应用程序提供最高的数据可用性和最快的恢复速度。SnapMirror 技术将数据镜像到一个或多个网络 Filer (NetApp存储设备) 上。 SnapMirror 不断地更新镜像数据，以确保数据是最新的，并且能够用于进行灾难恢复、减少磁带备份、发布只读数据、在非生产性 Filer 上进行测试、执行联机数据迁移等等。如果您的企业分布在不同的地点，而所有地点都需要访问培训录像和 CAD 工具等相同的数据集，SnapMirror 可以将同一数据发布到所有地点。通过自动更新这些数据，并支持对镜像数据的本地访问方式，SnapMirror 可以大大提高员工的工作效率。节省宝贵的网络带宽NetApp SnapMirror 软件具有许多节省带宽的功能，可以降低数据复制和灾难恢复的基础设施成本。您可以先用磁带执行一次整卷数据传输，然后再用那些磁带在远程位置装入数据。之后，您只需要通过网络对新的数据块和更改的块进行增量更新。由于只需复制所有 Filer 数据的一小部分，SnapMirror 大大降低了对网络带宽的需求。此外，SnapMirror 在数据传输过程中会设置检查点。如果系统出现故障，传输会从最近的检查点重新开始。SnapMirror 还会执行智能的重新同步过程，这样，在从镜像损坏的状态或不同步的状态进行恢复时，无需传输整卷数据。如果在应用程序测试期间修改了镜像副本上的数据，可以将生产系统上的新数据块和更改的数据块复制到镜像副本，使镜像副本快速实现与生产数据的重新同步。灵活的配置NetApp SnapMirror 可以方便地部署到任何具有足够的带宽来处理数据传输的网络基础设施中。它能够支持多种传输方式（FC 和 IP），这一点确保可以更好地利用现有设备，并且还因能够实现路径间的容错而提高了可用性。SnapMirror 允许客户选择适当的同步级别（同步、半同步和异步），从而实现了较高的灾难恢复保护级别。例如，如果选择“同步”选项的话，远程站点的复制数据将始终是最新的，并能在发生故障后随时提供。这一方式简化了灾难恢复过程，降低了系统宕机时间。而“半同步”允许客户根据站点的需要，确定有多少 I/O 操作可以失去同步，或者是复制站点可以在多长时间内与数据源失去同步。而“异步”选项则允许您根据需要（每分钟、每小时或每天）任意安排传输过程。您可以设置最适合每一站点的频率。时间安排很容易修改，而且修改后可以立即生效。您还可以为源系统和镜像系统选择不同的 Filer 配置。例如，源系统可以是具有 6TB 存储空间的集群 Filer，它将 2TB 的关键数据镜像到另一种型号的 Filer 上。此外，得益于级联和多点镜像方式，NetApp SnapMirror 目标卷可以作为其他目标的源卷，而且每个“镜像对”都可以有自己的时间安排以满足各个站点的特定需求。如果需要远距离复制数据，级联镜像是非常理想的解决方案。例如，如果是从纽约将数据复制到巴黎、罗马和伦敦，您可以将数据从纽约复制到伦敦，然后使用低成本链接将数据从伦敦复制到巴黎和罗马。 SnapMirror：级联方式的配置使用 SnapMirror，可以将数据高效和经济合算地复制到远程站点，以便进行灾难恢复或数据分布。易于使用，经济合算用户在几分钟内就可以设置好 SnapMirror，并能通过易于使用的 DataFabric Manager (DFM) 图形用户界面进行管理和操作。Filer 支持 SnapMirror 软件，您不需要再安装其他软件。通过内置的 SNMP 支持功能，可以方便地与 SNMP 框架进行集成。主要特点快速数据复制和容错将主站点发生故障的宕机成本降至最低。 访问镜像数据减少磁带备份，让您在灾难恢复上的投资物超所值。 卷或 Qtree 复制镜像选定的数据集，大大降低了对网络基础设施的要求。 选择复制过程的同步级别采用一个产品即可控制复制的频率（异步、同步或准同步）。更有效地利用网络降低了数据复制和灾难恢复的成本。 设置简便几乎不需要增加 IT 资源；可以经常测试灾难恢复计划。2.2 方案架构典型的网络拓扑图如下图所示：需要的硬件如下： 生产中心：NetApp FAS系列主存储设备 容灾中心：NetApp FAS系列主存储设备或NetApp NearStore系列近线存储设备 网络环境：FC或IP网络（建议使用千兆交换机）需要的软件如下： 生产中心：NetApp SnapMirror软件 容灾中心：NetApp SnapMirror软件可以服务的应用种类如下（不完全列表）： 数据库（单机，高可用性配置，集群） 文件服务（CIFS和NFS） 邮件服务（Exchange 和Lotus） CAD 软件工程 ERP和CRM2.3 系统工作流程2.3.1 数据切换如果生产中心的Filer出现问题停机或数据丢失，可以将服务器登陆到镜像的Filer中恢复系统响应，在同步SnapMirror的方式下没有任何数据损失，在异步方式下将会损失上次数据同步到灾难发生时的数据。如果整个生产中心的主机出现问题，可以在启动备份主机，登陆到镜像的Filer中恢复生产。同样的，在同步SnapMirror方式下没有任何数据损失。这一过程的具体业务切换的步骤如下表所示。恢复步骤动作所需时间断开SnapMirror手工/软件触发数秒起动备份主机（若未启动）手工15分钟备份主机登录到NAS目录手工/软件触发数秒Log重做（数据库）手工/软件触发1几十分钟 从上表中可以看出，有了远程容灾的措施，在生产中心遭受到严重故障而导致损坏数据丢失的情况下，可以在数秒到1小时内（依应用类型不同），恢复业务系统的响应。2.3.2 数据恢复如果生产中心的Filer的数据已经丢失，需要从容灾中心的Filer中恢复数据，系统管理员只需在控制台中将原先的SnapMirror的方向（源和目的）对调，就可将镜像的数据同步回数据源，完成数据恢复的工作。恢复数据所需的时间要根据数据变化量的大小和可用的网络带宽来决定。如果生产中心和容灾中心之间采用GE接口，则恢复速度可接近100MB/s。远大于磁带机的恢复速度，实现也十分简单。数据恢复完成后，可以将生产系统再切换回生产中心，再将SnapMirror的方向再调整为最初的设置。3 SnapMirror容灾方案分析说明保护对象离线数据；在线数据；文件；数据库；应用数据；被保护的数据规模：单个站点最多可达64TB保护级别同步镜像无数据丢失；异步镜像只丢失前一次同步前的数据。防范威胁站点灾难；人为故障；站点电力丢失；实施要求生产中心和容灾中心部署NetApp存储设备；生产中心和容灾中心之间有网络连接；用户端不需要安装软件；监控实现通过NetApp DFM管理软件实现对SnapMirror的FCAPS管理传输要求FC或IP网络；带宽要求大于数据变化量适应平台Windows；UNIX（Solaris / HP-UX / AIX）；Linux管理性通过NetApp DFM管理软件实施集中管理和自动管理，通过SNMP协议实现安全性通过FC传输时由DWDM设备实现物理隔离；由IP传输时，可以由路由器实现IPSec加密传输。授权和认证通过对管理员的权限限制实现可靠性自动容错；可以实现1对多的镜像；级联镜像；4 SnapVault 容灾方案实现说明4.1 系统功能描述为确保重要数据始终能得到保护并且易于恢复，NetApp 开发了 SnapVault。通过经常将 NetApp 或其他存储平台上所存储的数据备份到 Network Appliance 企业存储系统或 NearStore 系统上， SnapVault 为异构存储环境提供了一种基于磁盘的集中式备份解决方案。通过将多个 Snapshot 副本中的备份数据存储到 SnapVault 辅助存储系统上，企业可以联机保留数周的备份，以便于进行快速恢复，从而实现容灾的目的。SnapVault 还允许用户选择备份的数据对象、备份频率及备份副本要保留的时间。提高您对数据备份和恢复的信心SnapVault 采用具有 RAID 保护措施的磁盘存储系统作为备份介质，可提供较高的可靠性。将备份数据存储到磁盘上后，管理员可以方便地对数据进行校验，从而提高对备份信息的信心。利用 SnapVault 按小时备份的功能，企业可以明显提高恢复时间目标 和恢复点目标 ，以满足对业务连续性日益增长的需要。降低总拥有成本SnapVault 可以通过多种方式降低成本。第一，SnapVault 是一个自动化解决方案，可以节省管理时间和资源，同时降低日常备份数据的成本。第二，SnapVault 非常易用，员工可以自己进行恢复，从而提高生产率。第三，使用 SnapVault 管理员可以首先恢复最重要的关键数据，以最快的速度使业务运作恢复正常。第四，SnapVault 支持集中和统一备份，因此其基础设施成本较同类解决方案要低得多，从而进一步降低了总备份成本。最后一点，由于 SnapVault 可以联机存储多个长期 Snapshot 副本，因此无需频繁进行磁带备份，节省了介质成本。减小备份对生产环境的影响将数据备份到磁带会导致性能降低，耗用网络带宽，而且常常需要昂贵的专用备份网络。SnapVault 消除了这些问题。通过提供真正的永久增量备份，SnapVault 降低了基础设施的需求。完成初次的完整备份后，后续的所有备份将只通过网络发送更改的数据（增量块或增量文件）。由于只复制发生更改的数据，SnapVault 不会耗尽客户端 CPU 资源。现在，所有磁带备份操作都可以转移到 SnapVault 辅助存储系统上，消除了磁带备份对生产文件服务器和网络的影响。利用DataFabric Manager进行集中管理DataFabric Manager (DFM) 业务连续性模块使您可以集中管理异构存储环境中的整个备份和恢复操作。 DFM 具有使用简单的界面，用于设置备份组、备份计划和保留策略。 DFM 还提供了一个用于手动备份和恢复的工具，功能非常直观。集中备份通过将多个 SnapVault 主存储系统备份到一台大型 SnapVault 辅助存储系统上的一个 Snapshot，企业现在可以在一个位置集中执行备份和恢复操作。 SnapVault 主存储系统通过 LAN 连接（或位于通过 WAN 连接的远程办事处）的 Filer 或 Windows 或 UNIX 服务器。SnapVault 辅助存储系统也可以放置在远程灾难恢复站点上，在生产站点发生故障时提供保护。所有磁带备份操作都可以在 SnapVault 辅助存储系统上执行，集中了全部数据保护资源。 图 ：SnapVault 配置多个本地和远程主存储系统在利用 SnapVault 向 NearStore 近线存储系统进行备份。易于使用和管理DataFabric Manager 简化了 SnapVault 的设置和配置过程。完成设置后，备份过程完全自动化，几乎不需要人为操作。 由于备份联机存储，因此即使没有管理员帮助用户也可以恢复文件。他们可以浏览文件系统，查看备份了哪些文件，然后只需简单地拖放就可以恢复相应的文件和目录。由于 SnapVault 备份是只读的，因此可以防止用户或应用程序不小心将其覆盖。主要特点联机备份和恢复大大简化了数据备份和恢复过程，并提高了其可靠性。 永远是增量备份更高效的使用 CPU 和网络资源，并将所需存储空间减至最少。 与 Snapshot技术无缝集成高效地联机存储数个星期的备份，无需进行增量磁带备份，降低了磁带介质成本。 利用标准网络基础设施将备份存储在本地以便快速恢复；或存储在远程站点以便灾难恢复。 简单的自动化操作降低了备份管理的成本。 SnapVault支持的平台: NetApp 存储系统 HP-UX IBM AIX Linux Microsoft Windows NT 4.0 Microsoft Windows 2000 Microsoft Windows 2003 SGI IRIXSun Solaris4.2 方案架构下图表示了SnapVault的拓扑结构：需要的硬件如下： 生产中心：NetApp FAS系列主存储设备；非NetApp的网络存储设备；安装OpenSystemSnapVault软件的生产主机 容灾中心：NetApp FAS系列主存储设备或NetApp NearStore系列近线存储设备 网络环境：FC或IP网络（建议使用千兆交换机）需要的软件如下： 生产中心：NetApp SnapVault / OpenSystemSnapVault软件 容灾中心：NetApp SnapVault 软件可以服务的应用种类如下（不完全列表）： 数据库（单机，高可用性配置，集群） 文件服务（CIFS和NFS） 邮件服务（Exchange 和Lotus） CAD 软件工程 ERP和CRM4.3 系统工作流程4.3.1 数据切换在采用SnapVault的环境下，缺省的目的qtree是只读的，但如果生产中心的主存储设备出现问题停机或数据丢失，可以把这个qtree属性改为可读写的。然后可以启动备份主机，登陆到容灾中心的NetApp存储设备中恢复生产。4.3.2 数据恢复对于采用SnapVault的环境下，如果如果生产中心的主存储的数据已经丢失，需要从备份容灾中心的存储设备中恢复数据。系统管理员可以使用Snapvault restore命令从次级备份存储中选择快照版本并恢复。5 SnapVault容灾方案分析说明保护对象离线数据；在线数据；文件；数据库；应用数据；被保护的数据规模：单个站点最多可达64TB保护级别只丢失和最近一次快照之间的数据。防范威胁站点故障；人为故障；病毒感染；软件问题实施要求容灾中心部署NetApp存储设备；生产中心部署NetApp（或者非NetApp）存储设备或者在主机上安装OpenSystemSnapVault软件。生产中心和容灾中心之间有网络连接；监控实现通过NetApp DFM管理软件实现对SnapVault的FCAPS管理传输要求FC或IP网络；带宽要求大于数据变化量适应平台Windows；UNIX（Solaris / HP-UX / AIX）；Linux管理性通过NetApp DFM管理软件实施集中管理和自动管理，通过SNMP协议实现安全性通过FC传输时由DWDM设备实现物理隔离；由IP传输时，可以由路由器实现IPSec加密传输。授权和认证通过对管理员的权限限制实现可靠性自动容错；可以实现多对1的备份容灾；6 SnapRestore 容灾方案实现说明6.1 系统功能描述企业数据和业务连续性面临着巨大的威胁，而且这种威胁一直存在。新的病毒随时会攻破系统的防线。简单的软件升级可能会失败，使操作完全停止。订单记录管理员可能会不小心删除了重要的客户记录。采用传统的数据恢复技术，这类事件可能会耽误数小时时间，导致数百万美元的损失。NetApp SnapRestore软件使企业几乎可以立即从这些灾难下恢复过来。无论是单个文件，还是容量达数 TB 的卷，SnapRestore 软件只需几秒钟即可将其恢复，使运作得以快速恢复正常。NetApp SnapRestore 软件使数据恢复既迅速，又简单。在几秒钟内恢复任何数量的数据使用 NetApp Data ONTAP 操作系统的独特 Snapshot 功能，SnapRestore 可以用存储的快照副本快速恢复丢失的文件。从一个用户主目录到庞大的生产数据库，无论文件或卷有多大，SnapRestore 都可以在几秒钟内完成恢复。 成本和存储效率NetApp 的 Snapshot 技术只存储各个连续快照之间的块级更改，从而高效地利用了存储空间。由于 Snapshot 过程是自动的，而且几乎在瞬间完成，因此大大提高了备份速度，简化了备份过程。SnapRestore 软件通过 Snapshot 技术实现即时数据恢复。相对而言，其他存储解决方案复制所有数据，因此其备份和恢复操作所需要的时间和磁盘存储空间要多得多。SnapRestore 还可以节省人力资源。无论您的公司只有一小组最终用户，还是有一个企业范围的用户群和 IT 支持小组，SnapRestore 简单的单命令恢复过程都可以简化管理，减少错误。不仅如此，SnapRestore 还不需要任何特殊培训或专业技能。不仅用于数据保护使用 SnapRestore，可以从文件系统上存储的任何快照中恢复数据。利用此功能，应用程序开发小组可以回复到各个设计阶段的 Snapshot，测试工程师可以快速、方便地将数据返回到基本状态。只需几秒钟的时间就可以恢复到原来的环境，而且恢复的环境与创建快照副本时的环境完全相同。主要特点快速高效在几秒钟内就可以恢复整个卷或单独的文件。 简单的单命令操作不需要特殊的专业技能，几乎可以消除人为操作错误的可能。 文件或整卷恢复可以选择只恢复受影响的文件，或恢复整个卷。 多个恢复点可从任何快照中恢复最近的完好副本。 可靠性最强比传统数据恢复方法要可靠得多。 使用 SnapRestore 可以：快速恢复数据库 在测试过程中频繁返回到基本状态 发生病毒攻击时可以快速恢复 在用户或应用程序出错后恢复数据 传统数据库恢复对于 1TB 的数据库，全部数据都需要恢复磁带恢复速度为 100GB/小时恢复需要的总时间：10 小时 + 日志重放时间采用SnapRestore的数据库恢复对于 1TB 的数据库，全部数据都需要恢复SnapRestore 的恢复过程只需几秒钟恢复需要的总时间：几秒钟 + 日志重放时间6.2 方案架构下图为典型的SnapRestore网络结构：在主存储设备上为数据保留多个SnapShot快照，然后利用SnapRestore软件进行本地恢复。需要的硬件如下： 生产中心：NetApp FAS系列主存储设备 网络环境：FC或IP网络（建议使用千兆交换机）需要的软件如下： 生产中心：NetApp SnapRestore软件可以服务的应用种类如下（不完全列表）： 数据库（单机，高可用性配置，集群） 文件服务（CIFS和NFS） 邮件服务（Exchange 和Lotus） CAD 软件工程 ERP和CRM6.3 系统工作流程6.3.1 数据快照对于基于文件类的应用，可以随时对存储设备上的数据进行快照，NetApp的SnapShot技术可以保证数据的一致性和完整性。对于数据库类的应用，需要先将数据库切换到热备份模式进行快照；或者将数据库停机然后进行冷备份模式的快照。NetApp的SnapShot技术可以保证上述二种情况下的数据一致性和完整性。由于NetApp的SnapShot快照的是存储文件系统的指针，因而可迅速快照备份和恢复大量的数据，一般对1TB的卷进行快照可在12秒内完成，不会对应用系统产生性能影响。而且快照只保留数据的增量部分，所