数据容灾技术综述

数据容灾综述 数据容灾综述一、引言计算机网络的广泛应用对社会经济、科学研究、文化发展产生重大的影响，同时，网络也越来越深入平常百姓的家庭。网络已经成为日常生活及科研机构不可或缺的一部分。在这些繁荣的背后，都丰在着大量的数据来支撑整个系统的运行。从各种数据服务器到提供通信链路的各种网络设备，没有一种能离开数据的存储。数据服务器把各种有用的数据保存在外部存储器中，像硬盘、磁带、光盘等设备。网络设备则把运行中的数据存储在内丰中，为用户提供实时稳定的数据链路。这些数据是保证网络安全的基础，如果数据丢失，则会给企业和用户带来不可估量的损失。因此，目前丰在着很多种数据备份和恢复的方案应用于不同的系统中。在本文中，按照数据存储的方式不同，把数据容灾方案划分为两类：基于外存储器的容灾技术和基于内存储器的容灾技术。二、基于外存储器的容灾技术 （一）RAID磁盘阵列方式RAID（Redundant Array of Independent Disk）是指廉价磁盘冗余阵列。这种方式可以在一张磁盘或磁盘组之间提供数据的保存与备份。RAID网络存储技术主要利用网络技术实现信息的异地存储，数据不再直接存储在本地服务器上，而是储存在远端的数据服务器上，并且还可以通过网络保存在与远端服务器相连的专门设备上。在系统中RAID被看作是一个逻辑分区，但它是由多个硬盘组成的，通过在多个硬盘上同时储存和读取数据来大幅度提高存储系统的数据吞吐量，而且在很多RAID模式中都有较为完备的、相互校验与恢复的措施，甚至是直接相互的镜像存储。当数据灾难发生时可以自动修复，从而大大提高了RAID系统的容错度，提高了系统的冗余性。目前，RAID是一种比较规范的技术标准，现在已经存在RAID0-RAID6共7种不同的级别。每一种级别均按照数据读写、备份的规则进行设计，级另越高，其备份或镜像的程序也越高，但是数据读写的速率却不是随着级别的增加而增加的。（二）数据库定期备份方式对于一些小型网站或服务器，由于其规模有限，经济上不允许使用RAID的方式来进行数据的备份，因此，其往往使用数据库定期备份的方式将服务器中的相关数据进行增量备份，然后将备份后的文件复制到其他位置，例如磁带等。数据库的备份有多种试：完全备份、差异备份、增量备份。完全备份是备份系统中的所有数据。执行此种备份谋划地，备份耗时较长，但是一旦出现问题，在进行恢复时不时最短，可以在比较短的时间内恢复数据。此种备份比较适合于阶段性的备份，比如一个月或半年等。差异备份是备份上次完全备份后有变化的数据。这种备份方式耗时比完全备份要短，而且如果数据变化不大，备份后的文件也比较小。但是在执行恢复操作时，需要先执行先前的完全备份，然后再将差异备份的内容按照备份时的时间顺序进行逐个恢复。此种备份适合于数据变化不大的小型数据系统。增量备份是只备份上次备份后有变化的数据。这种数据备份方式速度最快，备份的数据量也是最小的。在系统中的数据变化比较大的情况下，使用增量备份方式可以比较快速有效地完成数据备份任务。但是此种方式在进行数据恢复时却是最慢的。每和种备份方式均有其优点和缺点，在实际的应用过程中，往往将这些方式组合起来使用，比如完全备份与增量备份结合合作等。（三）双机热备方式上述两种方式进行数据备份时，一旦出现计算机故障或磁盘故障，系统的恢复时间都较长，会有至少几个小时的恢复期。这样的特点不能被一些要求比较高的系统所接受。例如，电信计费系统会要求“不断流”，也就是说在系统出现故障时，系统能在几分钟甚至几秒的时间内恢复。针对这种情况，有人提出了双机热热血地的方式来进行数据的备份。双机热备采用TCP/IP技术来保持工作机和备用机之间的数据同步。两台机器采用相同的硬件和软件配置，以双机之间通过RS232连接线或网线建立连接，以形成心中。通过这种心中机制，双机可以互相检测到对方的存在，从而可以形成双机之间的数据同步及故障切换。目前在国内，已经存在使用纯软件的双机热备方案和面向应用级的双机热备方案，并且这两种方案已经得到了很好的应用。通过上述分析，给出这几种容灾方案优点与缺点的对比。备份方式优点缺点RAID磁盘阵列方式数据读取速度快可选备份级别多数据恢复快价格贵单点备份数据库定期备份方式操作简单性价比高数据恢复期长双机热备方式双点备份数据恢复快实时备份需要两套服务器，冗余度高三、基于内存储器的容灾技术在各种网络设备及通信网络的核心区域中，由于其所处的位置的特殊性，要求其必须具有很强的实时性，以为用户提供及时可靠的网络通信链路。因此，在这样的网络设备保，大多没有容量很大的外部存储器，只有内存可供用户保存数据。而内存具有访问速度快、数据无法永久保存的特点，因此，在为这样的网络设备设置容灾方案时，一般都采用双板或双机的数据热备份方案发。（一）双板热备方式在网络设备中，其计算机硬件往往是特殊制作的，比如大型跌幅器等。它们在网络通信中所处的位置决定了这些设备不允许出现故障。但是设备不可能设计的那么完美，它们总是可能在某种条件下出现问题。另外，在设备进行升级时，系统也需要进行“断流”的操作，临时不能提供服务。为了解决上述问题，一个设备中往往设计成两块板卡，一块是主用板，另一块则备用板。当系统出现故障或需要升级时，备用板主动切换到主用板，此时新的主用板上的数据与原来的主用板完全相同，不存在“断流”的情况。当解决了故障或升级完成后，将新的板卡插入设备中，执行数据备份的任务。这种方式适合于非自然性故障，比如主板损坏或设备升级等。但是如果存在机房断电或自然灾害等情况时，往往无法及时恢复服务。（二）双机热备方式在这里的双机热备方式不同于面向大容量服务器的双机热稷方式，它是采用修改操作系统协议栈的方式来进行的。由于这类计算机系统一般都是嵌入式系统，其操作系统往往是开放源码的嵌入式操作系统，因此，系统内核中的协议栈是可以修改的。与服务器下的双机热备 方式相同，它也需要将两台机器设置相同的硬件和软件配置，双机之间建立网络连接，互相检测对方是否在线。一般情况下，当双机同时启动时，通过一定的方式来确定主备机。非同时启动时，先启动的作为主机，后启动的作为备机。整个系统使用主机的IP地址来提供服务，同时由主机向备机传送实时数据，而备机则只接受主机传送的数据。当主机出现问题无法继续提供服务时，双机检测模块会将备机实时转换为主机，继续提供服务，从而实现“不断流”。一般情况下，两台服务器可以分别旋转在不同的区域，可以相隔较远。这种数据备份方式既能在主机发生故障，还能在发生断电或自然灾害等情况下，保证系统仍然能正常服务。但是在进行系统升级时，仍然需要结合双板备份的方式进行。四、