數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的設(shè)計

1、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(wù)系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)運(yùn)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(zāi)難等諸多因素 都有可能造成計算機(jī)數(shù)據(jù)的丟失，那么將會對于業(yè)務(wù)運(yùn)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(fù)信息系統(tǒng)，使其能正常運(yùn)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(wù)的正常運(yùn)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(jī)動車駕駛?cè)撕腿罕娬＾k理交通管理業(yè)務(wù)提供強(qiáng) 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)

2、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(yīng)提供集 中管理方式，用戶在備份管理服務(wù)器上可以備份服務(wù)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(yīng)的備份設(shè)備的管理功能。支持備份的安全性，在備份時應(yīng)能進(jìn)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(fù)。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(yīng)便于移動和重復(fù)使用。 備

3、份介質(zhì)的容量應(yīng)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有系統(tǒng)的總數(shù) 據(jù)量，備份介質(zhì)應(yīng)具有較高的可用性，應(yīng)使用高速度的備份設(shè)備。2.3. 網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)備份時對網(wǎng)絡(luò)有較高的要求， 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的備份 時間及恢復(fù)時間計算網(wǎng)絡(luò)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(xì)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(wù)器結(jié)構(gòu)如同 PC機(jī)架構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備 （ 如磁盤陣列、 光盤機(jī)、磁帶機(jī)等 ） 都直接掛接在服務(wù)器內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是整個服務(wù) 器結(jié)構(gòu)的一部分，同樣服務(wù)器也擔(dān)負(fù)著整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲職責(zé)。 DAS這種直連 方式，能夠解決單臺

4、服務(wù)器的存儲空間擴(kuò)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(jī)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(luò)附加存儲此方式全面改進(jìn)了以前低效的 DAS存儲方式，它是采用獨(dú)立于 PC服務(wù)器， 單獨(dú)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲而開發(fā)的一種文件服務(wù)器。 NAS服務(wù)器中集中連接了所有的 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（如各種磁盤陣列、磁帶、光盤機(jī)等） ，存儲容量可以較好地 擴(kuò)展, 同時由于這種網(wǎng)絡(luò)存儲方式是 NAS服務(wù)器獨(dú)立承擔(dān)的，所以，對原來的網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)器性能基本上沒什么影響，以確保整個網(wǎng)絡(luò)性能不受影響。它提供了一個 簡單、高性價比、高可用性、高擴(kuò)展性和低總擁有成本 （TCO）的網(wǎng)絡(luò)存儲解

5、決方 案。3.3. SAN存儲域網(wǎng)絡(luò)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(wù)器中，而是將這些存儲設(shè)備單獨(dú)通過光纖交換機(jī)連接起來，形成一個光纖通 道的網(wǎng)絡(luò)，然后這個網(wǎng)絡(luò)再與企業(yè)現(xiàn)有局域網(wǎng)進(jìn)行連接，在這種方案中，起著核 心作用的當(dāng)然就是光纖交換機(jī)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(luò)和通道 I/O 接口建立的一個標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行存儲， 加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可管理性，同時適應(yīng)于多操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)共享同一存儲池，降

6、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(dāng)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 %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

7、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(jī)、磁帶庫、虛擬帶庫、磁盤陣列 等。硬盤、光盤、磁帶機(jī)等主要用于單機(jī)的數(shù)據(jù)存儲，作為備份系統(tǒng)的存儲介質(zhì) 應(yīng)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(hù)。缺點 : 總體擁有成本高、不能實現(xiàn)跨平臺應(yīng)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(fèi)用高，磁帶的保管、保 存困難、數(shù)據(jù)恢復(fù)困難，磁帶采用順序讀寫方式備份及恢復(fù)速度低。虛擬帶庫優(yōu)

8、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(wù)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(jìn)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(jìn)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(yīng)可備份 AIX、Solaris 、W

9、indows、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(jìn)入備份模式，對 Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進(jìn)行備份。 創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo)盤， 鏡像文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫中。如需恢復(fù)操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復(fù)引導(dǎo)盤引導(dǎo)服務(wù)器進(jìn)入鏡像恢復(fù)模 式，通過引導(dǎo)盤加載已備份的操作系統(tǒng)鏡像對服務(wù)器進(jìn)行操作系統(tǒng)恢復(fù)。5.2. AIX 、 Solaris 、 Linux 等系統(tǒng)備份AIX、Solaris 、

10、 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(jìn)行備份可采用 DD工具對系統(tǒng)分區(qū)進(jìn)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(fù)引導(dǎo)盤， 系統(tǒng)分區(qū)文件轉(zhuǎn)存至虛擬磁帶庫 中。如需恢復(fù)操作系統(tǒng)，則采用創(chuàng)建的恢復(fù)引導(dǎo)盤引導(dǎo)服務(wù)器進(jìn)入恢復(fù)模式，通 過引導(dǎo)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(fù)。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(dǎo)出與冷備份數(shù)據(jù)文件復(fù)制等方式。在線數(shù)據(jù)備份 則采用 RMAN工

11、具對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行熱備份，先對數(shù)據(jù)文件、控制文件進(jìn)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、EXPD、P 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(dǎo)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(fù)采用 RMAN工具進(jìn)行恢復(fù)，現(xiàn)恢復(fù)最近一次 備份的全庫備份文件，再通過重做日志方式恢復(fù)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

12、的目錄及文件通過COP、Y CP等復(fù)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(jìn)行存儲。文件級備份在完成完全備份后， 通過對服務(wù)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(jìn)行對比，對差別的文件進(jìn)行備份，對無差別文件 進(jìn)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(jìn)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. Windo

13、ws 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(jìn)入備份模式，對 Windows操作系統(tǒng)采用鏡像方式進(jìn)行備份。 創(chuàng)建操作系統(tǒng)鏡像文件及恢復(fù)引導(dǎo)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(yīng)用服務(wù)器，可實現(xiàn)異機(jī)的恢復(fù)，方便靈活的選擇備份和恢復(fù)文件。通 過備份系統(tǒng)的定時備份功能，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)非忙碌時段，由備份服務(wù)器，定時將應(yīng) 用系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用服務(wù)器進(jìn)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(jìn)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(wù)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份每