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基于SAN的零停机数据备份和恢复解决方案

1. 现状

   目前,多数企业的数据存储系统(即使已经引入了SAN网络集存储方式)所采取的数据备份方式,仍基本上是通过在业务主机或网络上专门的备份服务器连接磁带机/库来备份业务数据,如下图所示。这种备份方式通常占用比较多的主机资源,由此往往要求做数据备份时应用系统下线(比如关闭业务数据库)或是在系统不忙的时候进行做数据备份。对于应用数据急剧增长的TB级(数TB - 数十TB)数据中心,这种传统备份方式很难在短时间内完成对大容量数据的备份要求。此外当数据损坏或丢失,需要做数据恢复时,往往需要十数小时甚至一天至几天的时间。如此长时间的数据备份时间和恢复时间是今天从事7x24商业服务模式的企业所难以接受的。
   传统的数据备份方式,一方面需要占用比较多的网络和服务器资源,导致对应用的响应速度大幅度下降;另一方面长时间的停机备份导致关键业务系统无法满足不间断的“7x24全天候”业务的需求。
   传统的磁带备份方式的缺陷归纳如下:

  • 数据恢复的可靠性低,平均数据恢复可靠性不到73%(来自于美国IT业界的统计数字);
  • 恢复时间漫长,恢复1TB数据通常需要的时间超过18个小时;
  • 对海量数据中心,业务给出的可能备份时间窗口越来越短,这与传统备份方式要求的备份时间窗口形成巨大矛盾;
  • 传统备份耗费生产系统资源比较多,对生产系统影响大,一些场合不得不做停机备份,严重影响企业的“7x24全天候”业务;
  • 备份策略尴尬纷繁,需要专业管理,管理成本高居不下。
                          

2. 挑战

   现代7x24工作和服务型企业对关键业务数据的不间断可用性的依赖,要求在不影响其应用业务提供的服务地前提下进行频繁的备份,以确保重要的数据得到保护,而实际能分配给备份的停机时间极少。正是这些传统数据备份恢复方案无法解决的矛盾导致零停机数据备份和恢复解决方案的应运而生。新的解决方案应能满足:

  • 可在生产主机不停机的情况下,完成对增长的大数据量的数据备份操作;
  • 数据备份操作不影响在线应用系统性能和数据的可用性;
  • 快速数据恢复,比传统方式快3-5倍;加上可选软件模块后,可更大幅度提高数据恢复速度,将恢复时间降低到分钟级;
  • 确保恢复数据的99.99%以上的完整可靠性;
  • 支持磁盘到磁盘的备份方式 备份数据可共享;
  • 简单易用,具备自动化的备份策略。

3. 零停机备份和恢复方案

  

   面向电信、金融、电力、石油等用户的关键业务需求,ALEXIS推出了零停机备份与恢复解决方案,它具备高数据可用性,同时不以牺牲系统性能或者停机为代价。
   ALEXIS零停机数据备份和恢复方案实际上利用的是快照技术。快照是一种提供特定时刻的给定文件系统或数据卷的一致影像的机制。如果与备份和恢复集成在一起,快照可以提供功能强大的数据保护和高可用性的解决方案,对生产服务器或网络资源的影响很小,甚至没有影响。可以使用快照映像作为备份操作的参考点,完成快照后,可以继续修改主数据,而不会影响备份操作。此方法使得能够进行无窗口备份和接近即时的还原。
   ALEXIS零停机数据备份和恢复方案通过采用基于SAN的虚拟卷管理工具,具有功能强大、方便使用、可靠性和兼容性好的特点。可实现基于SAN物理数据块(block)变化的跨存储平台的不限数量的低容量快照(Snapshot)。利用快照可保留多个数据时间点的映像(PITs)所特有的PIT回滚功能,可以快速地将数据库(或数据)恢复到形成快照时间点的数据,可以防止数据库(或数据)因病毒或误操作等导致的逻辑错误和数据丢失。同时,利用快照的视像卷的可读写功能提供给安装了FIV StorEX增强磁盘备份软件的备份服务器使用,可以方便地实现数据库不占用主机和网络资源(LAN FREE SERVER FREE)的备份到SATA磁盘阵列中(如下图所示),且不影响生产数据库的正常工作。

4. 方案特点

  • 独立于生产服务器和存储系统,支持各种操作系统平台和数据库;
  • 对生产服务器影响极小,可不停机实施备份;
  • 真正的Server-Free&LAN-Free备份方式;
  • 利用快照回滚功能,可在几十秒内对数据库逻辑错误(如病毒、误操作等造成的数据库或数据破坏)进行快速恢复;
  • 基于磁盘的数据备份和恢复速度快,是传统带库的5-10倍;
  • 备份数据经自动压缩后保存到磁盘阵列中,压缩比最高达4:1;
  • 备份数据存储在磁盘上,提高了数据可靠性和数据可用性,数据恢复完整可靠性达到99.99%;
  • 备份在磁盘上的数据可立即检查备份数据的正确性、完整性,并可直接共享利用;
  • 采用日常快照,定期全备的全自动化备份策略,管理简单方便;
  • TCO成本远低于传统磁带备份方式。

5. 对客户的利益

   ALEXIS基于SAN的虚拟卷快照模式的零停机数据备份和恢复方案将为客户带来多方面的利益,包括:
生产业务方面:
   最大化客户关键业务应用系统的在线时间、可用性和性能;
   改善客户关键业务应用系统即使在受到非预期事件影响后,也能保证业务的连续性
生产系统运行方面:
   消除了“备份窗口”-备份可以在停机情况下任意时刻进行;
   降低因数据丢失造成的风险和损失:通过建立频繁的快照使数据丢失风险最小化,数据恢复时间由一天,几天减少到分钟级;
   不占用生产服务器CPU资源;
   每天都可完成大数据量的全备份;
   允许按时间点从磁盘阵列快速恢复数据;
   与第三方备份软件和备份脚本集成,实现全自动化的备份。

财务方面:

   减少停机时间本身就为企业减少了业务停顿造成的损失。
   业务数据的增长无须升级备份架构,减少升级投资成本
   自动化的备份管理节约了人力成本。

6. 备份实测案例

备份需求:

  • 备份不影响生产系统的正常运行,不占用生产系统的CPU,内存,网络
  • 备份时间窗口短(生产数据库停止时间短)
  • 备份速度快
  • 恢复速度快

备份环境

数据库:Infomix9.3,数据量:51GB,每个卷2GB,共25个卷
主存储:SUN T3光纤盘阵,
SAN虚拟存储管理工具:ALEXIS SVM+MulitiView逻辑快照软件
备份存储:ALEXIS ST100 SATA盘阵

备份实际操作过程:

操作
开始
结束
耗时
卷迁移 - - 前期工作,且<2秒忽略不计
Block informix 02:24:50 02:24:52 2秒
对SVM卷创建PIT 02:24:52 02:25:23 31秒
unblock informix 02:25:23 02:25:24 1秒
因备份导致生产数据库业务挂起时间 - - 34
使用SVM将PIT创建 02:25:24 02:26:03 39秒
启动并备份sr-bu上Informix 02:26:03 02:42:23 980秒
创建快照到数据库全备份完成 02:24:50 02:42:23 17 33
由快照恢复数据库 16:31:03 16:31:46 43
由备份数据恢复数据库 17:15:31 18:53:09 98 分钟

结论:

  • 数据迁移非常方便,也就是说无论是已有系统或新建系统都可方便使用该备份方案;
  • 备份中生产数据库停止时间短(34秒),也就是说备份窗口时间短
  • 备份过程中中不影响生产服务器的CPU,内存,网络带宽,所以对原生产系统影响很小
  • 备份快速(51GB/980秒=52MB/秒,是传统带库备份约6MB/秒的9倍)
  • 恢复可靠性性高,基本可以做到100%恢复成功,恢复速度也是传统带库备份方式的4-5倍。如果通过保留的快照恢复数据库的话,恢复可在几十秒内完成。


 
 
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