數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計.doc

數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計1. 引言對于一個關(guān)鍵業(yè)務系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)運作的核心。但人為的操作錯誤、軟件的缺陷、硬件的損壞、電腦病毒、黑客攻擊、自然災難等諸多因素都有可能造成計算機數(shù)據(jù)的丟失，那么將會對于業(yè)務運作造成無法估量的影響。此時，最關(guān)鍵的問題在于如何盡快恢復信息系統(tǒng)，使其能正常運行。為了省級交通管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全及業(yè)務的正常運行，有必要建立一套完善的具有高可用性的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，為廣大機動車駕駛?cè)撕腿罕娬＾k理交通管理業(yè)務提供強大而持續(xù)的技術(shù)支撐，以避免在各種極端情況下造成的重大損失。本文分析了省級交通管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方式，軟硬件要求，備份系統(tǒng)的組成，磁帶介質(zhì)及備份系統(tǒng)的成本等內(nèi)容。2. 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的基本要求一個全面的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)對備份軟件和硬件都有較高的要求2.1. 軟件要求對于備份軟件來說，界面友好、使用靈活是必不可少的。備份軟件應提供集中管理方式，用戶在備份管理服務器上可以備份服務器到桌面的文件數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)。支持在線備份數(shù)據(jù)、離線備份數(shù)據(jù)等多種備份方式，可自由設(shè)置備份策略。支持多種介質(zhì)備份，具有對相應的備份設(shè)備的管理功能。支持備份的安全性，在備份時應能進行數(shù)據(jù)備份校驗，能夠設(shè)置備份的密碼防止未授權(quán)的數(shù)據(jù)恢復。2.2. 硬件要求數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)備份介質(zhì)主要有磁帶庫、虛擬磁帶庫、磁盤陣列、光盤庫等。備份介質(zhì)應便于移動和重復使用。備份介質(zhì)的容量應遠大于現(xiàn)有系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)量，備份介質(zhì)應具有較高的可用性，應使用高速度的備份設(shè)備。2.3. 網(wǎng)絡要求數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)進行在線數(shù)據(jù)備份時對網(wǎng)絡有較高的要求，應根據(jù)系統(tǒng)的備份時間及恢復時間計算網(wǎng)絡帶寬的大小。3. 數(shù)據(jù)存儲方式的設(shè)計通常數(shù)據(jù)存儲采用三種方式：DAS、NAS、SAN，下面詳細介紹這三種數(shù)據(jù)存儲方式。3.1. DAS直連存儲這種存儲方案的服務器結(jié)構(gòu)如同PC機架構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(如磁盤陣列、光盤機、磁帶機等)都直接掛接在服務器內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是整個服務器結(jié)構(gòu)的一部分，同樣服務器也擔負著整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)存儲職責。DAS這種直連方式，能夠解決單臺服務器的存儲空間擴展、高性能傳輸需求,。此外，DAS還可以構(gòu)成基于磁盤陣列的雙機高可用系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)存儲對高可用的要求。3.2. NAS網(wǎng)絡附加存儲此方式全面改進了以前低效的DAS存儲方式，它是采用獨立于PC服務器，單獨為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存儲而開發(fā)的一種文件服務器。NAS服務器中集中連接了所有的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（如各種磁盤陣列、磁帶、光盤機等），存儲容量可以較好地擴展,同時由于這種網(wǎng)絡存儲方式是NAS服務器獨立承擔的，所以，對原來的網(wǎng)絡服務器性能基本上沒什么影響，以確保整個網(wǎng)絡性能不受影響。它提供了一個簡單、高性價比、高可用性、高擴展性和低總擁有成本(TCO)的網(wǎng)絡存儲解決方案。3.3. SAN存儲域網(wǎng)絡它與NAS是完全不同，它不是把所有的存儲設(shè)備集中安裝在一個專門的NAS服務器中，而是將這些存儲設(shè)備單獨通過光纖交換機連接起來，形成一個光纖通道的網(wǎng)絡，然后這個網(wǎng)絡再與企業(yè)現(xiàn)有局域網(wǎng)進行連接，在這種方案中，起著核心作用的當然就是光纖交換機了，它的支撐技術(shù)就是Fibre Channel （FC，光纖通道）協(xié)議，這是ANSI為網(wǎng)絡和通道I/O接口建立的一個標準集成，支持HIPPI，IPI，SCSI，IP，ATM等多種高級協(xié)議。在SAN中，數(shù)據(jù)以集中的方式進行存儲，加強了數(shù)據(jù)的可管理性，同時適應于多操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)共享同一存儲池，降低了總擁有成本。3.4. 存儲方式對比DAS直連存儲的最大弊病在于，各部分的存儲資源相互隔離，容易形成孤島，DAS因其相當于在本地系統(tǒng)中增加一塊大硬盤且不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)逐漸被SAN、ISCSI等方式所取代。NAS具有無人值守、高度職能、性能穩(wěn)定、功能專一的特點，因此我們對一般數(shù)據(jù)存儲使用了投入成本少而安全性高的NAS數(shù)據(jù)存儲方式。但NAS技術(shù)不能滿足可靠度為99.999%的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的要求，主要用于文件級數(shù)據(jù)的存儲及備份，無法用于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存儲及備份。而SAN的最大優(yōu)勢則在于，可以把異構(gòu)環(huán)境下不同廠商的存儲設(shè)備整合在一起，實現(xiàn)資源的共享。而其較高的性能可用于數(shù)據(jù)庫存儲及數(shù)據(jù)備份，不適用于文件級的存儲。4. 存儲介質(zhì)的選擇傳統(tǒng)的存儲介質(zhì)包括：硬盤、光盤、磁帶機、磁帶庫、虛擬帶庫、磁盤陣列等。硬盤、光盤、磁帶機等主要用于單機的數(shù)據(jù)存儲，作為備份系統(tǒng)的存儲介質(zhì)應具有可用容量大、數(shù)據(jù)存儲安全、可共享等特性。磁盤陣列優(yōu)點:可靠性高、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，磁盤備份的讀寫速度非?？?，并且磁盤可以做RAID保護。缺點:總體擁有成本高、不能實現(xiàn)跨平臺應用。磁帶庫優(yōu)點：設(shè)備可共享、可連接至多臺備份客戶端共同使用，可靠性、安全性高、可實現(xiàn)離線操作，可實現(xiàn)跨平臺操作。缺點：費用高，磁帶的保管、保存困難、數(shù)據(jù)恢復困難，磁帶采用順序讀寫方式備份及恢復速度低。虛擬帶庫優(yōu)點：具有磁帶庫的優(yōu)點，因其采用磁盤陣列模擬磁帶庫，性能取決于磁盤的數(shù)量。缺點：總體擁有成本高，相對備份容量有限。因省級交通管理信息系統(tǒng)包含多個業(yè)務系統(tǒng)，分別部署于AIX、Solaris、Windows、Linux等多個平臺之上。此次備份系統(tǒng)設(shè)計采用虛擬磁帶庫作為數(shù)據(jù)備份的一級備份設(shè)備，對信息系統(tǒng)進行在線數(shù)據(jù)備份；采用磁帶庫作為二級備份設(shè)備，對存儲于虛擬磁帶庫中的備份數(shù)據(jù)進行二次備份，實現(xiàn)備份數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的目的。5. 數(shù)據(jù)備份對象因省級交通管理信息系統(tǒng)部署于多個平臺之上，采用數(shù)據(jù)庫包含Oracle、SQLServer等數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)應可備份AIX、Solaris、Windows、Linux等操作系統(tǒng)，以及備份Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。5.1. Windows操作系統(tǒng)備份Windows操作系統(tǒng)因其屬于微軟公司研發(fā)，代碼未公開。對Windows操作系統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時重啟Windows系統(tǒng)進入備份模式，對Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進行備份。創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復引導盤，鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。如需恢復操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復引導盤引導服務器進入鏡像恢復模式，通過引導盤加載已備份的操作系統(tǒng)鏡像對服務器進行操作系統(tǒng)恢復。5.2. AIX、Solaris、Linux等系統(tǒng)備份AIX、Solaris、Linux等操作系統(tǒng)均屬于UNIX或源于UNIX系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本類似。對此類操作系統(tǒng)進行備份可采用DD工具對系統(tǒng)分區(qū)進行備份，將系統(tǒng)分區(qū)創(chuàng)建成系統(tǒng)分區(qū)文件并創(chuàng)建恢復引導盤，系統(tǒng)分區(qū)文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。如需恢復操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復引導盤引導服務器進入恢復模式，通過引導盤加載已備份的系統(tǒng)分區(qū)文件，采用DD工作將分區(qū)文件重寫入系統(tǒng)分區(qū)中實現(xiàn)操作系統(tǒng)恢復。5.3. Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)備份Oracle數(shù)據(jù)庫備份分為在線數(shù)據(jù)備份及離線數(shù)據(jù)備份兩種模式，離線數(shù)據(jù)備份包含EXP、EXPDP邏輯數(shù)據(jù)導出與冷備份數(shù)據(jù)文件復制等方式。在線數(shù)據(jù)備份則采用RMAN工具對數(shù)據(jù)庫進行熱備份，先對數(shù)據(jù)文件、控制文件進行備份完成數(shù)據(jù)庫全庫備份，再備份歸檔日志文件作為增量備份文件。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)封裝上述幾種Oracle備份工具，將通過EXP、EXPDP、RMAN等備份工具備份出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至虛擬帶庫中。在有重大數(shù)據(jù)變更時導出數(shù)據(jù)庫邏輯數(shù)據(jù)備份，平時日常數(shù)據(jù)庫備份采用RMAN在線數(shù)據(jù)備份方式。Oracle數(shù)據(jù)庫在常規(guī)情況下恢復采用RMAN工具進行恢復，現(xiàn)恢復最近一次備份的全庫備份文件，再通過重做日志方式恢復到最近的歸檔日志。6. 數(shù)據(jù)備份方式數(shù)據(jù)備份方式分為完全備份及增量備份兩種。6.1. 文件級備份文件級備份在做完全備份時，將文件系統(tǒng)中所有指定的目錄及文件通過COPY、CP等復制的方式，備份至虛擬磁帶庫中。文件備份至虛擬磁帶庫后，創(chuàng)建文件屬性列表，對文件名稱、創(chuàng)建時間、修改時間、文件大小、文件宿主的屬性進行存儲。文件級備份在完成完全備份后，通過對服務器中文件的修改時間等文件屬性與備份系統(tǒng)中的文件屬性列表進行對比，對差別的文件進行備份，對無差別文件進行忽略，并創(chuàng)建新的文件屬性列表。以此方式完成文件級的增量備份與差異備份。6.2. 數(shù)據(jù)庫級備份Oracle數(shù)據(jù)庫備份可通過RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫的全庫備份及增量備份，備份系統(tǒng)在對Oracle進行備份時，采用腳本方式調(diào)用RMAN工具完成數(shù)據(jù)庫備份。6.3. Windows操作系統(tǒng)備份Windows操作系統(tǒng)因其屬于微軟公司研發(fā)，代碼未公開。對Windows操作系統(tǒng)備份一般采用離線備份方式，備份時重啟Windows系統(tǒng)進入備份模式，對Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進行備份。創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復引導盤，鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。7. 備份策略7.1. 操作系統(tǒng)備份策略對于應用服務器，可實現(xiàn)異機的恢復，方便靈活的選擇備份和恢復文件。通過備份系統(tǒng)的定時備份功能，在業(yè)務系統(tǒng)非忙碌時段，由備份服務器，定時將應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡快速的備份至虛擬磁帶庫中完成備份。每日備份策略：每日22:00-03:00之間每臺應用服務器進行一次增量備份。每周備份策略：每周六使用NetVault:Backup的增量合并式備份功能，將每周所有的增量備份與前一次的全備份自動進行合并，產(chǎn)生新的全備份。每月備份策略：每月1日將合并產(chǎn)生的全備份做一個鏡像，保證每個月至少有兩個全備份存在7.2. Oracle數(shù)據(jù)庫備份策略數(shù)據(jù)庫的備份，由于使用的是Oracle數(shù)據(jù)庫，我們利用RMAN工具分3級備份，通過SAN結(jié)構(gòu)用直接備份到虛擬磁帶庫中，在業(yè)務系統(tǒng)非忙碌時段，再由虛擬帶庫備份到物理磁帶庫中。每日備份策略：每天20:00-22:00使用Oracle RAM作level1級別的備份，以保證每天到上一次全備份的增量備