高校信息化环境下灾备体系建设探究和应用

1、高校信息化环境下灾备体系建设探究和应摘要：随着高校信息化建设的深入，高校信息安 全问题日益突出，凸显了云灾备体系建设的需求。本文通过 对高校云灾备体系建设的必要性、灾备体系建设的几大要素 分析，对灾备体系建设所遵循的原则和目标等重要问题进行 了研究，结合浙江财经学院实际情况，提出了一套完整的高 校灾备体系解决方案。关键词：高校；信息化；灾备体系中图分类号：g642文献标识码：a doi :10. 3969/j. issn. 1003-6970. 2013. 03. 0281髙校进行灾备体系建设的必要性随着信息技术的飞速发展和信息化应用的不断普及，高 校教育信息化建设的紧迫性和重要性被提升到史无

2、前例的 高度。特别是近年来，教育部、浙江省教育厅相继成立专门 组织机构负责教育信息化的推进工作，在“十二五”教育信 息化规划及相关政策推动下，高校在网络基础设施、信息系 统等方面都有了卓有成效的建设，进一步提升了信息化建设 应用水平，为高校教学、科研、管理提供了高效的信息技术 支撑平台，信息技术手段在髙校的广泛使用，极大地影响了 高校师生教、学、研及生活等多方面的改变。显然地，用户 对信息化的依赖程度越来越高，信息化产生的数据量也爆发 式的增长，随之而来的数据信息安全问题也日益突出。高校 各类业务的核心是信息数据，而数据时刻都受到各种能预料 到或预料不到风险的威胁，数据的安全性和抗风险的能力已

3、 经直接影响到高校各项日常业务的正常运行与开展，也成为 师生用户对信息化服务满意度高低评判的基本指标。自然灾 害，意外事故，人为错误，系统自身缺陷，还有恶意窃取和 攻击，这些都在无时无刻的影响着我们的数据安全，信息数 据有时候比物质更宝贵，它不可再生、无法替代，信息数据 的损失有时会产生不可预计的严重后果，对师生个人的工作 和生活，乃至对学校整体造成恶劣的影响。因此，我们必须 重视信息安全问题，要加强灾备建设，特别是网络系统可靠 性、业务连续性以及数据可用性急迫需要进一步加强，要求 设计搭建一个安全、可靠、高效的灾备体系，以提高高校信 息化运行的防灾能力。2高校灾备体系建设的技术要素2. 1防

4、范的风险范围目前，很多高校在数据存储方面，一般都采用数据集中 存储。数据集中的优势主要有：使得硬件设备一定程度或高 度集中，提高了设备的使用率和互换性；数据和设备的管理 得到了更有利的保障；能充分利用人力资源；可以低成本的、 快速的对业务进行扩展；可以有效降低运营和总拥有成本。但同时，高校数据的区域集中或大集中也带来了一些问 题及相关风险，比如数据在高度集中后，需要管理模式和技 术人员维护水平相应的改变和提高，以适应数据高度集中所 带来的问题；另外，数据中心一旦受到灾难，那么将会造成 大范围的影响。因此，对高校集中后的数据中心，总的来说, 我们主要应考虑如下几方面的灾难风险，见表1。对于可能的

5、"计划外风险”，要设计连续可用的计算机 系统，实现正常联机业务的连续运行。具体应该实现数据备 份的并发进行；实现后台动作如数据仓库系统数据加载的并 发进行；实现测试、开发系统的并发进行。对于可能的“计划内风险”，我们要设计最快恢复的计 算机系统，尽快实现正常联机业务的继续；对于电源和设施 硬件故障，在主数据中心采取冗余设计，预防单点故障；对 于软件故障，实行严格投产前测试；如升级中出现逻辑故障, 视故障原因采取装入成熟版本、修正数据错误等方法尽快恢 复系统的运行。对于自然、人为等灾害造成整个数据中心无法运作时， 就应生产切换到备份中心，尽快恢复系统的运行，并将数据 的丢失率将为最低，

6、直至为零。2.2灾备恢复的关键性衡量指标在灾难恢复方面，主要有三个目标是我们努力的方向。 第一是服务恢复时间，即用户单位能忍受多长时间没有服 务；第二是网络多长时间能够恢复；第三就是业务层面的恢 复。在整个恢复过程中，最关键的衡量指标有两个：一个是 rto,另一个是rpo。(1)用户能容忍的最长停机时间(rto, recovery timeobjective),是针对服务的丢失。指当计算机系统发生 灾难故障造成工作停止时，致使业务中断或停顿所引起的损 失程度，即从计算机系统当机导致业务停顿这个时间点开 始，到计算机系统恢复，可以支持各部门运作、恢复提供服 务这个时间点，这两点之间的时间段我们称

7、之为rtoo(2)用户能容忍的最大数据丢失量(rpo, recoverypoint objective),是针对数据的丢失。指灾难发生前最后一次备 份的时间，即系统本身及生产的数据可以恢复到怎样的更新 程度。这种更新程度可以是上一周的备份数据，也可以是灾 难发生前最后更新的实时数据。高校信息化系统是一个范围大而复杂的系统，无论灾难 恢复采用哪种衡量指标，最终目的是针对高校业务特点分析 制定合理的、实用的、可实施的灾备体系，否则就失去了建 立灾备体系的意义。我们建立灾备体系最根本的作用就是要 确保灾难发生后信息化业务能够连续运行，数据完整保存， 丢失越少越好。因此在设计灾备体系时用户单位要有一个

8、底 限。2.3容灾中心模式目前，计算机系统数据中心的典型容灾模式常用的有以 下两种：一是，选择两个数据中心的模式，即一个工作数据 中心、一个灾难保护数据中心。采用这种模式需要先进行数 据的集中，即整合，然后建设灾难保护系统。二是，保留多 个区域数据中心，为每个区域中心建设灾难保护系统。这种 模式投入较高，而且使数据中心变得更多，管理成本高昂， 不适合高校的实际情况，不建议采用。两个数据中心的灾备 方案是目前很多行业的灾备方案建设选用较多的方案之一。 用户采用两个数据中心的灾难保护方案除了考虑成本的因 素外，一个重要的原因是技术条件的限制。对于集中数据中 心的灾难保护，多采用基于存储的数据复制技

9、术来实现，在 很多情况下也是唯一选择。采用基于存储数据复制技术的两 个数据中心的灾难保护方案有两种选择：同步数据复制技术 和异步数据复制技术。同步数据复制技术能够保证零数据丢失，这是最理想的选择。但由于技术局限，同步数 据复制技术必须在近距离范围内才能够实现。而从对大规模灾难的保护看，距离越远越有利于灾难防 范，采用远距离的灾难保护方案，则必须采用异步方式，在 灾难发生时候必须承受一定的数据丢失。以上两种技术各有利弊，同步方式对网络要求比较高， 同步时不能出现网络中断的情况，而现在多数高校有多个校 区，距离较远；另外，考虑到高校灾备级别对rpo/rpt的要 求并不是非常高，因此，根据高校特点，

10、主要釆用异步复制 方式。2.4技术的维护难度一直以来，大多数高校对灾备体系没有足够的重视，一 方面是对灾备的重要性认识不够，另一方面是由于容灾技术 的复杂性和建设容灾系统需要高成本的投入，使得许多高校 对构建容灾体系望而止步，在容灾系统建设及其管理的过程 中，也会碰到许多问题，比如灾备维护比较繁复、进行灾备 演习困难等。因此，我们无论选择何种关键容灾技术，都必 须要考虑灾备系统管理的简易性与友好性以及技术实现的 可靠性，能让校内网管人员可以方便、快捷的实现系统维护, 这是在出现灾难时，能快速响应和处理的一个基础，这样才 能使得我们构建的灾备体系多层次维护更为有效率、处理故 障的能力更为强大。3

11、高校灾备体系建设遵循原则3. 1具有高可靠与高可用性：满足7x24关键业务的应 用对关键应用，系统的保护已经不再仅仅停留在数据保护 上，而是要保护业务的7x24持续性。在高校，虽然不是所 有业务像金融、电力、医疗等行业那样要求其业务系统保证 7x24小时在线运行，但是一些关键业务如教务、0a、一卡通 系统等，还是要保证业务持续性的。在许多情况下，数据是安全的，但业务却不得不停顿下 来，即造成所谓的“虚拟停机”。关键业务的业务持续性受 到许多因素的挑战，大体上分为计划内停机和计划外两大 类。计划内停机是由于数据备份、软件和系统升级、软件和 应用测试等系统管理工作与业务应用程序竞争资源造成的。 计

12、划外停机是由于软件误操作、硬件故障和机房环境发生灾 难造成的。如何确保7x24业务持续性，对用户都是极具挑 战性的。3.2具有线性扩展能力和灵活的体系架构高校信息化的深入开展，要求信息技术与教学、科研、 管理的深度融合，会新建或更新升级信息系统和硬件设备系 统，这就要求灾备体系的软件平台的可扩展性与硬件平台的 可扩展性相互配合。并且在扩展时，保证系统性能的线性扩 展能力，确保整个体系能够满足将来业务扩展、数据增长和 业务需求变化的需要。3. 3具有前瞻性和完整的安全保障措施目前多数高校主流业务都已经采用信息系统，由于整个 信息系统的集中存储和共享，将会有多种不同类型，不同安 全级别的数据共存于

13、同一个存储阵列，因此必须充分满足当 前应用系统的现状，构建的灾备体系具备完善的安全保护机 制，确保核心业务信息的安全。3. 4具有稳定而强壮的特性关键的业务系统应该具备稳定及强壮的特性。把系统或 系统工作的各个环节假定为理想环境状态下是一种不合理 的假设。相反地，应经常思考系统可能是在一些不可预测的 事件和情况下运行的，要想系统仍能正常工作的先决条件就 要求组成这个系统的设备要稳定而强壮。3.5确保资金投入的高性价比信息技术的一大特征是技术和产品的更新换代速度是 其他行业前所未有的，高校信息化的开展是需要大量的资金 投入，而多数高校的办学经费来源渠道有限，因此，我们要 对投资进行合理的成本核算

14、，不应只看购买的成本，而应当 以总体拥有成本的大视角来看待。充分研究设备的扩展性， 互连能力和使用寿命；特别地，要关注设备使用后对整体系 统操作的改善、业务时效的增强等诸多方面的影响。4高校灾备体系解决方案实例一一以浙江财经学院为 例4. 1系统总体解决方案及建设目标浙江财经学院目前有三个校区，数据主要集中在下沙校 区的网络中心机房和文华校区的网络中心机房，下沙中心机 房作为本地灾备中心，文华机房作为同城灾备中心。两校区 直线距离27. 5km,光纤距离40多km,千兆带宽互连。目前 下沙主用机房应用vmwar虚拟化为主，另有部分的非虚拟化 应用，使ip san跟fc san两类存储，共50t

15、存储。我们灾 备体系的建设目标主要有一下几点：第一，集中存储。将各分散独立的业务系统平台主机组 建在一个高速的存储网络中，整个存储网络可以针对不同的 应用实现基于fc、ip、iscsi、fcip、ifcp等接口的访问。 以此来大大提高存储系统基于数据中心应用的多方面能力， 降低存储资源管理的复杂性。第二，网络级容灾。是从网络环境上考虑网络的冗余性, 保证下沙本地灾备中心和文华灾备中心之间的网络链路和 网络设备有冗余，能做到在本地灾备中心出现故障或灾难 时，业务能快速切换到文华灾备中心，保持业务的连续性。第三，同城数据级容灾。考虑今后以san集中存储网络 为基础，采用远程数据镜像复制技术在下沙机

16、房和文华容灾 机房之间实现整体存储数据的同城异步复制，将整个业务系 统的连续性提高到新的高度。第四，同城应用系统级容灾。在数据级容灾的基础上实 现同城应用级容灾，保证最大程度地实现业务连续性。第四，本地备份。通过备份软件和虚拟磁带库，实现整 个业务系统的全网备份，实现多层次备份体系结构，可以对 业务关键数据实现离线保护和快速恢复。浙江财经学院灾备体系总体框架结构见图2o4.2数据容灾备份设计在我校下沙机房中心部署一台vnx磁盘阵列和一台 datadomam虚拟磁带库，并部署nbu备份软件，将vnx数据 本地备份到虚拟磁带库。在同城容灾中心（文华校区）配置 一台vnx的磁盘阵列，同时利用mirr

17、or view/a远程复制功 能，实现两个中心存储之间的数据同步，实现同城数据级容 灾，容灾专网采用了千兆以太网。下沙机房磁盘阵列配置 vnx5300容量70tb,可满足三年之内的数据量增长。 根据本文前部分综合分析，我校选用异步复制（mirrorview）的技术；下图是两种mirror view技术对比：4.3应用级容灾备份设计为了保障我校下沙机房关键业务的连续性，实现应用层 业务的“零中断”，在同城灾备中心文华机房对关键性业务 实现1： 1的部署。方案配置使用vce架构，计算平台使用 思科ucs系统，vmwam虚拟化部署；实现底层计算系统硬件 的虚拟化；当下沙主数据中心某应用出现灾难时，可

18、自动的 切换到备用数据中心的应用系统上（配合应用负载均衡系统 将会有更好的效果）。文华机房配置ucs5108统一计算刀片 系统，ucs5108机框内配置的3刀服务器提供计算资源，构 建n+1硬件容灾，在ucsscxrver profile动态配置硬件资源, 为每个应用提供自动化的部署，提供硬件资源冗余；每刀服 务器按照1： 20部署虚拟化的应用系统；刀片服务器无需配置本地硬盘，使用san boot的方式启动。4. 4本地备份方案描述对于我校灾备系统的本地备份使用nbu备份软件和 datadomam虚拟磁带库，可保证在主存储出现问题时，本地 有备份数据可以恢复业务数据。备份策略为对本地的数据库

19、进行每天全备份，备份时间考虑在业务最少的时候凌晨1点 开始，预计可以在两个小时内完成我校所有业务数据备份。 在备份软件管理的配合使用上，配置一个或多个虚拟磁带 库，并且根据不同应用的备份设置不同的虚拟磁带。另外， 对于需要保存在物理磁带上的数据，选择同时备份到虚拟磁 带库和物理磁带库上，但设置不同的保存周期；或者选择先 备份到虚拟磁带库里，然后根据保存周期的策略定义，迁移 到物理磁带库上。该灾备体系的设计与实施，推动了浙江财经学院灾备工 作的有效开展，灾备体系运行后，一旦主机房的主存储器发 生灾难（故障），可直接切换容灾备份数据作为运行数据进 行使用；而如果主数据中心应用发生灾难（故障），则可以 直接切换容灾应用并将其作为运行应用来使用。这一方案的 实现也为我们今后进行一些容灾实验和容灾演练提供了有 效的环境，为将来开展学校两地三中心的容灾方案建设与实 施奠定了基础。