飞康(高校)NSS存储虚拟化容灾系统建议方案V10

1、xxxxxx虚拟化灾备系统飞康nss解决方案美国飞康公司(falconstor)北京代表处北京朝阳区财富中心705tel: 010 65309505fax: 010 65309509falconstors o f t w a r ewww.falc on s目录第1章摘要2第2章需求分析32.1 牛产系统现状32.2 用户需求32.3 需求分析4第3章详细设计83.1 总体架构83.2 结构说明83.3 扩展能力9第4章灾难恢复方案94灾难类型是多样性的94.2 vmware屮单个vm故障104.3 牛产站点切换到灾备站点（切换-failover） 10第5章关键技术和优势115回切（反转）技

2、术-fa1lback115.2 读写优化技术125.3 一致性对比技术125.4 数据一致性保证135.5 远程传输数据完整性保证机制135.6 timemark多历史点快照技术14第6章 技术偏离表错误!未定义书签。第7章公司介绍和成功案例147.1 美国飞康公司（falconstorinc.）简介147.2 美国飞康公司灾备成功案例167.2.1首都师范大学16第1章摘要木解决方案由国际上虚拟化存储和持续数据保护技术创始公司美国飞康公司提供，旨在协助xxxxxx公司实现应用级灾难备份。其要点概括如下：要点说明开放型异构灾备体系支持灾备存储开放性选择，创造可扩展的开放性容灾架构摆脱了统一品牌

3、存储的限制，为用户自主选择存储品牌提 供了可能开放性应用飞康产品支持不同市面主流的应用类型oracle、sql、da2、sap、等等应用皆在飞康支持范围内开放的接口类型飞康产品支持广泛的接口类型、支持4gb/s fc接口、8gb/sfc 接口、iscsi 接口、ifiniband. 10gb/s 万兆以 太网接口等常用接口类型所有灾难的恢复能力提供全部灾难和故障的恢复能力，避免传统技术不防御故 障尤其是逻辑故障（如数据库瘫痪）的弱点；带有“录像” 功能的灾备技术，可实现秒级的恢复粒度；存储故障不停 机，且数据丢失为零；尤其是windows和linux系统防护 攻克了操作系统故障不能防御的传统灾

4、备技术难题实现互备双活中心模式生产中心和灾备中心可实现双活机制；灾备中心可实现单 业务接管（即选择任意业务进行接管）；采用nss技术模 式实现不同业务平台的灾备架构高速写入技术加速存储 性能飞康safecache功能在原有存储有限的写入限制，提供了 加速存储写入的可能。整体虚拟化平台利用飞康灾备技术结合vmware实现本地/异地的主机及 存储的全平台虚拟化，实现最大的恢复效率和最小的恢复 风险。0数据丢失的数据迁移通过飞康虚拟化功能，可以透过已有存储环境实现灾备环 境0数据丢失的快速数据迁移。0主机影响的备份飞康产品为用户提供多点历史备份数据，用户历史数据调 取随心所欲。保证数据一致性飞康专门

5、为oracle, notes和vmware等提供agent,保 证所有环节数据的一致性，灾备数据立即可用快速的部署和实施飞康产品有着极易的管理和部署能力，为您快速部署提供 可能。强大的管理功能全新、更强的管理工具，集中部署和监控应用服务器代理 降低操作成本，提升数据保护能力强大的集中化报告，使存储资源分配更加高效，同时还可识别出未受保护的设备支持多种控制台，降低操作失误带来的风险国内大量成功案例飞康是虚拟化存储和持续数据保护技术的创始公司，拥有 国内多个行业的众多成功案例第2章需求分析2.1生产系统现状xxxxxx用户现有业务系统服务器包括windows. unix等混合环境系统, 上述系统运

6、行有业务系统、数据库系统、以及邮件系统及文件系统等相关业务， 存储数据量较大。2.2用户需求xxxxxx计划在另场区配置相应存储及服务器，实现对核心业务系统及 办公系统数据的安全保护，并在发生故障或灾难情况下实现业务系统、办公系统 的自动快速快速恢复。即当a、b校区的主机存储等任何硬件及故障能够保证应 用自动切换并接管生产。同时需要保证应用当应用系统逻辑故障（系统中病毒、 人为误操作、系统打补丁、数据库崩溃等）也保证能够在短时间内快速恢复生产 系统。2.3需求分析目前针对于原有存储与新购存储之间采用存储虚拟化技术，实现新【口异构存 储间的数据同步，满足同校区或新老校区之间的数据共享要求。：对虚

7、拟机带宽资源的影响很大这两种备份方式一般按照以周为单位的循环策略进行备份，每周总会执行一 次数据全备份，周内其余时间进行增量备份。此外每一台vmware上总是会虚拟 多台虚拟机系统，当备份执行时，备份数据流将会占用虚拟机物理硬件有限的几 个网络端口，此时如果进行业务处理、前端应用主机的响应速度将会及其缓慢， 对于xxxxxx用户来说，近40台虚拟机系统20tb的数据通过服务器的以太 网口进行传输实现数据全备份是不现实的。需要长吋间的备份窗口、对虚拟机系统性能资源影响较大、占用更多的 主机应用网络带宽。无论采用上述哪种备份方式，在备份执行时，备份任务需要在虚拟机系统屮 执行大量连续的读操作，将会

8、占用大量的系统nss和内存资源，行业内常规统 计值为占用系统性能的15%o在一个vmware系统内部，一般都会创建多个虚拟 札这些虚拟机一般会错时备份，也可能会有并行备份的时间段，对于xxxxxx 用户来说，数据量较大，就算执行错时备份，也会有大量的虚拟机会并行执行备 份。那么备份任务对系统性能的影响将会持续一个较长的时间段，很可能会对影 响到工作时间段虚拟机系统的性能，多台虚拟机系统持续备份对备份窗口的需求 使架设虚拟机系统的硬件平台持续高负载运转，进而影响到了牛产系统。对存储系统性能及硬件使用寿命有很大影响此外，在备份系统执行中，大量数据的读操作会增加后台存储设备的读处理 负载。近40台主

9、机的备份任务会有大量重叠的读请求提交给后台存储，并且这 些任务每天都会执行，每周都会有一个数据量特大（20tb）持续时间很长（可 能会达到12个小时以上）的持续读，对存储的性能以及存储中磁盘的使用寿命 都有很大的影响。甚至会让用户无法承受。故障恢复的能力很差，耗吋长对于20tb的数据备份，如果有某一台或者几台系统发生故障，需要通过备 份系统恢复时，假设需要恢复的数据只有500gb,那么恢复的时间将会超过6 个小吋。意味着用户的业务系统可能会停止6个小吋以上，如果用户数据量更大 且有多台主机需要恢复，那么恢复的时间将会更长。此外、正在恢复的数据是否 可用也无法及时确认，只能等待恢复完成后骑证，如

10、果验证数据不可用，将需要 花费数小时重新进行恢复操作。并且恢复的数据都会是故障前一天的备份数据， 数据的丢失量将可能达到十几个小时其至更长时间，可见通过备份系统保护 vmware数据后的恢复能力是比较差的。系统的建设需要较高的投资对于xxxxxx用户近40台主机20tb的数据量，如果通过备份系统来进行 数据保护，项目初始建设时的投资也是一个很大的数值，通常情况下，备份系统 都会保存最少3个周期的数据备份。如果采用磁带库系统，在考虑磁带分组以及 磁带使用率为70%的条件，xxxxxx用户20tb的数据量将最少需要采购裸容 量为100tb的磁带才能满足20tb数据的备份需求。并且。为了使备份系统对

11、白 天牛产时段的影响尽可能的小，用户需要采购的磁带驱动器的数量不应该低于8 个（每个驱动器80mb/s写入速度计算，连续运行不停顿）。大量的备份软件client 也太高了备份系统的建设成本。并且磁带库的机械手或磁带机都是很容易损坏的 部件，每年的维护耗费了大量的人力物力。备份系统对技术的需求也比较高备份系统调用了相关保护对象提供的api接口，备份系统管理人员必须熟悉 保护对象的结构和保护恢复机制，否则无法进行备份脚木的编制和恢复操作，业务系统也需进行数据库保护，这就要求管理员熟悉业务系统数据库架构和备份恢 复技术，否则无法操作备份系统。从以上6点特别是备份系统对网络带宽的占用、虚拟机虚拟性能的

12、影响以及 恢复性能上，备份系统都无法满足vmware虚拟机环境下的数据保护需求。飞康nss解决方案避免了传统备份解决方案保护vmware虚拟机环境下数据 的所有弊端，在数据保护过程中基本不占用系统网络资源，她实现了备份窗口为 o的传统备份系统不能实现的fi标，同时避免了传统备份系统磁带的不可靠性和 不可检验性问题，解决了传统备份系统使用复杂，管理效率和可控性低的问题。 并且通过飞康nss解决方案，可以在几分钟内使故障系统在灾备中心恢复，恢 复时的时间大大缩减，使用户数据备份系统完全区别于传统备份系统，更加有利 于业务系统数据的保护和恢复。通过飞康nss解决方案可以实现：实时镜像备份，无备份窗口

13、这一特征使得飞康nss方案彻底不同于传统的备份技术，备份技术所困扰 人们的长备份窗口和按天进行备份的弱点将不再存在。备份数据立即可用由于飞康nss实时镜像备份技术所获取的数据影像不是专用的备份格式， 而是直接的数据原型，因此数据的恢复将是立即可用，无需任何恢复窗口，这在 恢复技术上已经产生了一个大的飞跃。多点快照，无需1分钟历史数据轻松获取nss保护技术既是一种灾难发生时保护最新数据的灾难备份技术，也是一种 历史数据丢失时恢复原有数据的备份技术，由于自动产生数据的多个时间点保 存，因此即使丢失的数据已经过了几天，你仍然可以轻松实现1分钟获取正确的 历史数据的能力。实现系统故障后的快速恢复能力即

14、使岀现操作系统故障或者磁盘故障导致系统中断，c d p能够通过直接远 程启动实现立即启动和接管系统运行。实现灵活和方便的实时备份机制，管理简单能够对实时备份系统进行灵活的集中管理，需要提供良好的操作使用界面、 事件告警、与工作流程的管理等，将复杂的企业数据保护工作化繁为简，避免人 为的疏忽，降低维护人员的工作量。总之，飞康nss技术的设计思想是彻底摆脱传统备份方式的弱点，实现系 统数据的实时和超高速恢复能力，使得信息系统获得前所未有的健壮性。生产中心 飞康、ss灾备系统jserver丿ibm ds4800 hp1hp2容灾飞康第3章详细设计3.1总体架构xxxxxx生产环境采用飞康nss灾备体

15、系的总体架构如下图所示:生产中心容灾中心hp33.2结构说明飞康nss “木地+异地存储虚拟化保护”的解决方案是为xxxxxx设计的一套行之有效的，集磁盘镜像、数据连续保护和灾备于一体的综合解决方案、对 丁生产环境的核心系统的数据由nss存储虚拟化系统进行数据保护，具体的架 构部署为: 在生产环境的部署1台飞康nss管理器，飞康nss管理器接入到以太网和san网络中，通过fc进行木地连续数据保护，通过ip网络进行管理。通过飞康nss存储管理器将后端连接的不同品牌存储通过虚拟化方式整合层统-的虚拟存储空间分配给前段虚拟机环境。实现主机、存储整个网络环境全虚拟化。将生产屮心与备用屮心部署各部署一台

16、飞康nss存储虚拟化管理器,实现生 产中心向备用中心数据同步的目的。 在生产环境和灾备中心的nss上可以选择开启飞康timemark功能，实现逻 辑错误的保护。飞康nss提供了两端磁盘系统的虚拟化整合，整合成统一的虚拟存储空间分 配给前段主机。同时在生产和灾备系统随时可以进行各类灾备演习，比如利 用灾备中心启动验证某类业务接管后的正确性，并且在灾备备份演习结束后 进行各种方向的还原（如灾备备份系统同步牛产系统或牛产系统同步灾备备 份系统等），具有很大的灵活性。3.3扩展能力釆用nss架构，其扩展性都是非常强的。体现在，如果生产端或灾备端新 增了需要保护的主机，对于nss来说，只需将新增主机的数

17、据镜像到飞康nss 后端存储中，而这个动作对于其他主机来说是透明的；对于nss来说，nss将 用户的存储变成一个大存储池，只需要在池子屮找出空余的空间分配给新增的主 机，后端存储资源通过nss统一管理配置成一个统-存储资源。这个动作也是 对其他主机透明的。综上所述，向飞康nss保护体系中增加新主机不会对生产 系统以及灾备系统有任何影响，是完全透明的。第4章灾难恢复方案4.1灾难类型是多样性的常见的灾难分成物理灾难和逻辑灾难统称为故障，物理灾难包括硬件的损 坏，网络故障，机房断电等故障、站点级失效等，逻辑灾难包括，备份数据失效、 文件误删除、系统屮病毒、受黑客攻击、打补丁导致系统失效、数据库破坏

18、、人 为误删除等灾难。而常见的故障是我们可以在本地防范和修复的。据据国际idc 统计，我们常见的灾难大致可以定义为，站点级灾难和故障，按照百分比分配可 以看到，站点级灾难仅占灾难事件中的3%,而97%灾难事件为故障，而故障时 间屮的47%为硬件问题，53%为逻辑问题。因此我们在搭建一套灾备平台时要 清晰的定位灾备平台防范的灾难类型，站点级灾难固然要防，而故障是我们主攻 的灾难类型。现在硬件设备的安全性己经很高，包括双cpu、双电源、双机ha 等架构已经大大提供了硕件设备的安全性。而发生灾难最多和我们it人员最常 见的灾难大多汇聚在逻辑灾难上，因为在逻辑灾难中有些不是我们通过制度和策 略能够防范

19、的。因此我们在搭建灾备平台时要清醒的看到逻辑灾难对我们生产平 台的危害，一旦发生逻辑灾难，我们需要快速的修复生产平台，不影响生产是对 容灾产品和技术的第一要求。飞康nss数据保护体系是业界第一个提出“分级恢复”的厂家，在业界树 立了标准。分级恢复的主要含义是：在生产环境发生的任何逻辑灾难和物理灾难 在本地即可瞬时恢复，不用启用灾备中心；只有发生站点级灾难时，才启动灾 备中心。本节详细分析一下用户可能发生的灾难以及恢复方法：4.2 vmware中单个vm故障当vmware中单个vm故障时，在生产环境的nss上提取一个该vm发生 故障前的快照并分配给该vmware esx server,在该esx

20、 server上就会出现一个 新的storage,打开该storage把发生故障的vm机的文件夹，copy该vm机文件 到esx server中的原存放位置，就可实现该vm机的恢复。4.3生产站点切换到灾备站点c切换-failover)生产站点切换到灾备站点的步骤为：1. 在灾备环境中的nss设备，将生产中心的两栋楼中的nss存储管理配置成 统一的存储池管理形式。整合后端连接不同的存储类型。通过nss将不同类 型的存储通过存储管理配置成统一存储资源处再分配给前端vm主机。通过 这样配置的好处是，当后端任何一套存储设备发生故障。前段主机不产生任 何影响能够继续完成读写操作。2. 在灾备环境中的统

21、一虚拟云配置，将生产中心的两栋楼中的不同服 务器配置成统一的主机虚拟化。通过vmware的vmotion及ha方式在vcenter的统一调度下可以做到vm在两个机房环境下的任意飘移。即使当 某个机房出现站点级瘫痪。前端生产也会配合后端存储自动飘移到另一端灾 备环境自动完成生产飘移，继续前段生产运行。3. 在灾备中心nss设备中，将逻辑资源分配给灾备主机，如下图所示：di fnlconstor ipstor ip制台cdp-o2cdpo3cdp-o4cop-si2-2o f cdp-s24-1ocops“2o 2cdp219cdp603&-131o £ <sxwo 卫 s

22、atcgpaio jsb2cdp60e&!32aem controltn石&再thrrwr m /ib« 传pwio名矗cdp6086-13230mg3w20101200am割8巳用pra$»rw tirrwmark已*用tcp巴e用wsm用mlcco&can巴簞用0k8賣制伏右et上一次爼功同皆町何o3h«qoioo6 37 45 下呼下一次财0 咖2010 07 00 00 下午4. 在灾备主机中启动数据库使用飞康nss数据保护体系，只需3个步骤即可完成切换，启动数据库的 过程可以脚本化，非常快捷。第5章关键技术和优势5.1回切（反转技

23、术-tailback一个完整的容灾体系，不应该仅仅考虑切换（failover-从生产环境切换到 灾备中心），还应该考虑冋切（failback）, 般而言，生产环境在灾难后恢复就 采用了回切的方式。其实回切涉及到的技术点比正切换要多，并且不是所有技术 都能实现。飞康nss复制技术中提供“反转”功能，即灾备中心将数据增量同 步回生产环境，轻松实现failbacko飞康的复制技术中的“反转”功能是将灾备中心将数据增量同步冋生产环境, 只需要在console界面上点击“反转”即可完成，简单而方便。同时，采用飞康提供的反向工具，飞康设备向生产磁盘的反向增量同步也能 够实现，从而实现了完整的数据反转。5.

24、2读写优化技术飞康的nss具备高速写入技术safecache0 safecache功能可以全面提高飞 康nss管理的磁盘写性能。当磁盘性能无法满足主机的i/o需求时，使用 safecache配合高速磁盘设备可以明显改善整体性能。safecache的原理是：将 高速磁盘设备置于“前端”，生产数据可以先顺序的写入到高速磁盘设备屮，然 后按照safecache设置的策略，将cache中的数据再随机写入到后端存储中。飞康nss也具备高速读出技术hotzoneo hotzone功能可以全面提高飞康 nss管理的磁盘读性能。使用hotzone时，飞康nss会将磁盘划分为容量相等的 多个区域，然后监控哪些区

25、域经常会被读到，随z将该区域的数据块映射到高速 磁盘中，这样就会提高应用主机读取磁盘的速度。如果飞康nss监控到某些区域 不再被经常读到，那么会将该区域移岀高速磁盘。5.3 致性对比技术飞康nss复制技术提供了两端磁盘系统的一致性对比机制，即生产环境和 灾备中心可以通过一致性对比技术同步差异，保证两个站点数据的一致性。这种 技术可以在木地和异地之间进行磁盘块级的逐项比对。这种技术能够在牛产环境 和灾备中心的数据出现不一致的可能时，迅速完成基准点同步，从而保证灾备中 心数据永远一致和可用。同时灾备屮心可以随时进行各类演习，比如利用灾备屮心验证某类业务接管 后的正确性，并且在容灾备份演习结束后进行

26、各种方向的还原（如容灾备份系统 同步牛产系统或牛产系统同步容灾备份系统等），具有很大的灵活性。飞康的scan difference技术就是数据的一致性保证，也是灾备演练结果向生 产环境覆盖的一种同步手段。5.4数据一致性保证数据库系统在进行远程复制时，具有一定的特殊性。传统的存储设备的远程 复制技术，实现的是磁盘所存储的数据的远程同步，而某些时候数据库系统并未 能实时刷新到磁盘体系上（数据库采用了缓存机制确保交易的性能，向数据文件 的写入往往会比缓存的写入略有滞后），这样远程的数据库系统在启动时，往往 需要通过日志的重演来进行数据库的恢复，这样由于一致性的问题有可能导致数 据库立即启动能力的缺

27、失，使得灾难发生时的快速恢复fi标完全无法实现。软件 的远程复制技术屮，采用了能够感知数据库系统的dbagent代理技术，能够在指 定的快照点和复制点产生数据库的校验点刷新，从而确保数据库日志与数据文件 的一致性，实现快速启动数据库的目标。这种针对数据库系统的解决方案使得灾 备体系真正与应用的数据库体系结合起来。5.5远程传输数据完整性保证机制任何灾备技术都要有数据完整性保证机制，因为数据库的容灾备份体系中， 不仅要同步存储的数据块，而且数据库高速缓存中的数据必须与数据库文件的数 据保持一致性刷新。以上所有内容均完成远程同步后，才能确保灾备站点的正常 一致性启动。数据库系统在进行远程复制时，具

28、有一定的特殊性。传统的存储设备的远程 复制技术，实现的是磁盘所存储的数据的远程同步，而某些时候数据库系统并未 能实时刷新到磁盘体系上（数据库釆用了缓存机制确保交易的性能，向数据文件 的写入往往会比缓存的写入略有滞后）。飞康nss的远程复制技术中，采用了能够感知数据库系统的dbagent代 理技术，能够在指定的快照点和复制点产生数据库的校验点刷新，从而确保数据 库日志与数据文件的一致性，实现快速启动数据库的目标。这种针对数据库系统 的解决方案使得灾备体系真正与应用的数据库体系结合起来。5.6 timemark多历史点快照技术飞康nss中，一个重要的功能就是timemark的多时间点快照技术，使得

29、 xxxxxx生产系统能够实现一定时间间隔下的各时间段版本数据的保存。飞康 nss能够提供多达每个应用卷255个自动快照点的极高水准。这种快照的机制是 利用快照缓存，对于时间点变化之后的数据块，将其原始时间点数据进行保存， 一旦需要系统会退到某一时间点，timemark可以立即通过timeview的方式将 历史点数据的指针提取出来，从而实现历史数据的瞬间映射和恢复机制。 timemark的快照机制在灾备体系中，可以轻松实现数据库数据/文件数据/系统数 据等的时间点即刻恢复或者数据提取和分析查询等，是一种十分重要的数据恢复 手段。第6章公司介绍和成功案例6.1美国飞康公司(falconstor

30、incj简介美国飞康软件有限公司(falconstor software, inc.美国纳斯达克股票代码： falc)是一家全球性专业提供网络级存储管理和数据保护解决方案的公司。总 部设在美国纽约的melvilleo美国飞康软件有限公司(falconstor)是全球存储网 络业协会(snia)的成员，享有投票权。美国飞康软件公司是存储界最早推出 基于虚拟存储技术的公司，其旗舰产ipstor早在2000年就已经推上市场，并 开始被企业级用户采用。近年来，美国飞康软件公司的nss数据连续保护技术 和vtl虚拟磁带库技术更是引领了存储领域的新技术革命。ipstor网络存储管理解决方案为企业提供了：基

31、于网络存储架构及异构存储平台基础之上的存储整合解决方案基于开放存储平台，网络架构的数据远程灾备解决方案基于连续的数据跟踪备份和精细化恢复技术的nss连续备份解决方>基于磁盘的、具有高速备份及恢复能力的、增强备份资源管理能力 的vtl虚拟磁带库解决方案美国飞康软件公司的核心管理，研发及市场营销团队来自于美国cheyenne software （美国夏恩软件）公司，拥有二十年以上的存储行业开发及管理经验。 美国飞康软件公司的总裁及董事会主席胡艾瑞徵先生曾领导cheyenne （夏恩） 公司，创立了具有业界第一品牌的，基于主机服务器的备份产品：arcserveo 夏恩软件于1996年被美国冠群

32、电脑有限公司（computer associates,简称ca） 以十二亿美元收购，arcserve至今仍是备份市场的主流产品之一。美国飞康软 件公司专业的管理队伍及强劲的行业经验，为美国飞康软件公司的网络存储解决 方案奠定了成功的基础。美国飞康软件公司先进的网络存储技术和行之有效的解决方案得到存储界 同仁的一致认可。著名存储厂商emc、ibm、惠普（hp）、storagetek> 口立数 据（hds）及cnt （computer network technology）都是美国飞康软件公司紧密 的oem合作厂商，国内著名的华为3com公司也是与美国飞康软件公司紧密合 作的oem伙伴。同时

33、，美国飞康软件公司与全球领先的it厂商微软（microsoft）,英特尔(intel), sun microsystems, network appliance 有紧密的合作伙伴关系。(intel)entoy stow 餐clariion disk libraryvirtualization enginereplicator for exchangebrocadeemc；mfofnwtkm ilvm*os“iforw*总部位于美国纽约的melville,美国飞康软件公司（falconstor software）在全球设有15个销售及客户支持机构，客户遍及北美，欧洲及亚太地区。公司的典型 客户有

34、：美国电信at&t,美国移动电话运营商verizon wireless；波音公司；美国投资银行fidelity investment；美国纳斯达克证券市场（nasdaq）；德国中央银行；澳洲state street；韩国koram银行等。公司在全球设有三个产品研发中心,分别位于美国纽约、中国台湾及上海。美国飞康软件公司非常重视国内业务的发展，关注国内客户的数据保护需 求。早于2001年在北京就成立了办事处，并于2003年在上海成立技术支持及研发中心。目前在国内员工己经有70余名，对国内客户进行售前技术支持和售后 服务，并承担产品研发工作。国内典型客户有鹏华基金公司，苏州工业园，科达 公司，福建电力，上海屯信，浙江绍兴国税，上海港务局，河南电力及广东屮山 保险等。美国飞康软件公司卓越的解决方案多次在国际存储展会上获奖，所获奖项 为：> i