灾难备份中心建设的技术实现主要包含高层模式、数据复制、客户端切换、灾备中心建设和互联。
* 高层模式
高层模式包括冷备、暖备/热备、双活。
数据中心冷备份示意图如下.
冷备模式的灾备中心平时不启用,当数据中心发生故障时才会启用。由于平时不怎么使用,相对成本高,冷备模式的灾备中心现在应用较少,用户考虑建冷备模式的灾备中心时很多也是采用的外包方式,将灾备中心外包给灾备服务提供商,当灾难发生时,要求灾备服务提供商启用灾备中心。
数据中心暖备份/热备份示意图如下.
上图中有DC1、DC2两个数据中心,他们各自既是数据中心也是灾备中心。DC1是应用1的数据中心同时也是应用2的灾备中心,DC2是应用2的数据中心和应用1的灾备中心。当用户访问应用1时,DC1正常时连接到DC1,如DC1出故障则连接到DC2。DC1、DC2的主机配置、网络配置、人员配置等基本相同,这样当某一中心出故障时,整体的运营维护不会有跟不上的情况。
双活模式的数据中心网络架构如下图。
采用双活模式的数据中心网络架构时,两个数据中心能同时为用户提供服务。数据中心的应用架构基本上都是多层应用架构,分Web层、应用服务器层、数据库层,在各层上实现双活模式的难度不同。Web层一般不基于状态而只是HTTP连接,因此应用基本上可以连接到任一个数据中心的Web层。应用服务器层可以在不基于状态的应用上实现双活。数据库的集群不能跨越太远的距离,太远的距离会导致数据库的访问时间,同步策略等难以实现,因此数据库层的双活在数据中心相距较远时较难实现。
* 数据复制
数据中心和灾备中心间的各种数据复制方式如下图所示。
从兼容性、复杂度、带宽要求上来看,基于阵列的复制方式兼容性、复杂度最低,带宽要求最高,基于应用的复制方式兼容性、复杂度最高,带宽要求最低。
双活中心基于应用进行数据复制示意图如下。
双活中心基于应用进行数据复制时,客户发送的应用请求会同时发送到两个数据中心,主中心和备份中心都会做应用数据的处理,正常情况下只有主中心会回复应用请求,灾难情况下则由备份中心回复。两个中心间只需要做数据校验和数据库LOG的验证,因此对数据中心间带宽的要求较小。但是当做需要改写应用的项目时,项目的实施周期较长,同时一些不是通过应用来对数据库进行修改的操作会导致两个中心的数据不一致。
基于SAN进行复制示例如下图。
基于SAN进行复制时,当主数据中心对其存储设备进行写操作后,SAN交换机会复制写操作,并对备份数据中心的存储设备作相应的写操作。由于复制操作由SAN设备完成,所以基于SAN进行复制的方式具有对服务器透明、对CPU没有压力、可写异构的存储设备、快速支持多种应用、性能高等优点。
基于数据库LOG进行数据复制示例如下图。
当主数据中心对数据库有写操作时,主数据中心会将数据库写操作的LOG传送到备份数据中心,备份数据中心根据LOG对自己的数据库进行相应的写操作。由于传送的是数据库LOG,所以基于数据库LOG进行数据复制的方式需要的带宽少,但它无法实现非数据库类型数据的远程复制,同时,当系统为高IO时,这种方式会对系统性能产生15%左右的影响。
基于数据表进行数据复制示例如下图。
基于数据表进行数据复制是一种高性能的数据复制方式,通过数据库代理来侦听数据库的变化。数据库代理利用Trigger(触发器/探针)来侦测数据库的变化,并将侦测到的变化生成为标准的数据表,数据表通过数据总线传输到备份数据中心。基于数据表进行数据复制符合SOA的架构,实现应用接口标准化,还可以实现双向数据复制,或只复制部分数据表、部分数据列,并进行格式转换,同时还可以将数据发布到多个应用系统。
以上介绍的各种复制方式对应的系统恢复时间如下图。
基于应用和数据表的数据复制方式对应的系统恢复时间为零,除应用复制方式外其他的复制方式都需要补丢失数据的时间。从图中可以看出应用复制方式的指标最好,但它的应用复杂性和日常维护复杂性都很高。
在基于SAN进行数据复制方式中,思科的MDS SAN交换机支持压缩、加密,可以减少传输数据的数量并可以对传输数据进行加密。结合思科的WAAS技术在数据中心间传输数据还可以进一步节约带宽,提高效率。
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