方案建议书-第六分册-高可用系统和数据备份系统

('北京国网讯通数据网络技术有限公司山东省Internet数据中心工程技术建议书第六分册高可用系统和数据备份系统北京国网讯通数据网络技术有限公司二零零零年十二月北京国网讯通数据网络技术有限公司第一章高可用系统(HA).........................................................................................................................................11.1山东省IDC高可用系统需求分析...............................................................................................................11.2高可用系统（HA）设计.............................................................................................................................1第二章数据备份系统..............................................................................................................................................32.1山东省数据备份系统需求分析....................................................................................................................32.2山东省数据备份系统设计.............................................................................................................................3第三章存储局域网技术(SAN)................................................................................................................................5第四章软件及硬件选型..........................................................................................................................................84.1磁盘阵列.........................................................................................................................................................84.2光通道交换机及HBA适配器的选型...........................................................................................................94.3磁带库.............................................................................................................................................................94.4软件选型.........................................................................................................................................................94.4.1在线SAN虚拟磁盘管理产品VeritasVolumeManager.......................................................................104.4.2高速文件系统—Veritas文件系统........................................................................................................104.4.3VeritasClusterServer(VCS)....................................................................................................................114.4.4存储备份管理软件NetBackup..............................................................................................................14北京国网讯通数据网络技术有限公司第一章高可用系统(HA)1.1山东省IDC高可用系统需求分析山东省中心节点设立邮件系统，邮件系统有两台邮件服务器及磁盘阵列构成。邮件系统采用HA结构，实现邮件服务器间的实时备份，达到724小时的不间断服务。1.2高可用系统（HA）设计在网络运营商的网络中，主要的应用服务和业务系统通常由大型的服务器系统完成，这些系统必须具有很高的可靠性和可用性。在本方案的设计中省中心节点的邮件系统采用了高可用系统（HA）设计，下面结合本方案中邮件系统的设计介绍高可用系统的设计方案。在山东省IDC，我们选用两台Sun的企业级服务器Enterprise4500作为邮件系统的硬件平台，该型服务器在足够配置的情况下，可以提供很好的可靠性。另外，我们使用了METASTOR磁盘阵列系统存放用户数据，通过磁盘镜像保护数据。邮件服务器及磁盘阵列采用了存储局域网（SAN）技术，并在邮件服务器上使用Veritas公司的集群高可用软件构件了高可用性（HA）系统。其主要功能是当其中一台主机发生故障，不能提供服务时，另外一台主机会自动接管故障服务器上运行的服务，从而使服务不发生停顿。在高可用性系统设计中，我们使用了存储局域网（SAN）技术。SAN是近年兴起的一种全新的存储理念，它为业务数据的级数增长和应用系统的高速扩展提供了广阔的天地。SAN是指独立于服务器网络系统之外的高速存储网络，这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体，以FC+SCSI的应用协议作为存储访问协议，使用户获得不低于100MB/s的数据系统访问速率。SAN是计算机系统和存储系统的一种理想的配置方式，它把诸多LAN/WAN的概念应用于计算机系统和存储设备之间的连接，因而为存储设备之间以及主机与存储设备之间提供了强大而灵活的互连能力，有利于数据的集中管理和数据的无限扩展。可以说，SAN充分体现了数据对企业的价值，它使得数据系统彻底摆脱了传统的分散式管理格局，走向一体化的信息管理。Tel：85288668Fax：85288670第1页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司在山东IDC邮件系统的设计中，两台E4500邮件服务器安装VERITAS集群高可用软件，并通过JIN光纤接口卡分别连接到两台VIXEL2006SWITCH光纤交换机上，在系统正常运行时，每台服务器的两条光纤通道为其提供了200M的数据访问能力。邮件系统的存储设备使用1台METASTOR磁盘阵列，磁盘阵列同样使用两条光纤分别与两台光纤交换机相连，并提供200M的数据I/O能力。这种冗余的设计方法，不仅提高了数据访问的速度，而且使存储局域网中任何一台设备出现故障时，都不会影响整个系统的正常运行。使用存储局域网的直接结果是：主机系统与存储设备均可以双向灵活扩展，整个系统可以形成存储共享的有机整体。同时，光纤的通道又为数据访问提供了单通道100MB/S的访问能力，大大高于传统的SCSI技术所提供的通道能力。省中心节点高可靠系统机构图如下：图1.1省中心高可用系统示意图Tel：85288668Fax：85288670第2页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司第二章数据备份系统2.1山东省数据备份系统需求分析山东省中心节点、济南节点，青岛节点根据托管客户的需求提供不同级别的数据备份和恢复服务。因此，应在上述三个节点建立数据备份系统，对虚拟主机系统中的虚拟主机服务器及数据库服务器进行数据备份，满足客户提出的数据备份和数据恢复的需求。2.2山东省数据备份系统设计即使采取设备的备份来保证高可靠性运行，还是有可能因为设备故障或人为失误造成数据丢失。为保证网络数据完整性，应在省中心接、济南节点，青岛节点设置网络备份服务器，对虚拟主机系统中，虚拟主机服务器和数据库服务器数据进行定期备份。以达到用户提出的数据备份和数据恢复的要求。下面结合本方案中省中心节点的设计介绍数据备份系统的设计方案。中心节点虚拟主机系统网段内的备份系统的硬件由一台SUNULTRA60，配置STORAGETAK自动磁带库系统组成。软件由备份服务器上的VeritasNetbackupDataCenterServer备份管理软件、虚拟主机服务器上的VeritasNetbackupDataCenterClients，数据库服务器上的DatabaseDataCenterDatabaseAgents组成。通过备份服务器上的服务器软件对虚拟主机服务器和数据库服务器进行数据备份。根据所需备份数据的容量，磁带机的磁带总设计容量为1TB。备份可以根据实际情况针对用户提出的实际需求，进行不同级别的数据备份及数据恢复服务。中心节点备份系统示意图如下：Tel：85288668Fax：85288670第3页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司图2.1中心节点备份系统示意图Tel：85288668Fax：85288670第4页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司第三章存储局域网技术(SAN)针对系统对高速存储访问的要求，我们采用目前方兴未艾的SAN存储局域网技术。SAN(存储局域网)是近年兴起的一种全新的存储理念，它为业务数据的级数增长和应用系统的高速扩展提供了广阔的天地。在2000年到来之际，人们惊喜的发现：在经历了主机平台革命、网络系统革命之后，存储系统的革命悄然而至。目前，存储市场已抢占了三分天下，SAN存域网是存储领域发展的必然产物。SAN是指独立于服务器网络系统之外的高速存储网络，这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体，以FC+SCSI的应用协议作为存储访问协议，使用户获得不低于100MB/s的数据系统访问速率。SAN是计算机系统和存储系统的一种理想的配置方式，它把诸多LAN/WAN的概念应用于计算机系统和存储设备之间的连接，因而为存储设备之间以及主机与存储设备之间提供了强大而灵活的互连能力，有利于数据的集中管理和数据的无限扩展。可以说，SAN充分体现了数据对企业的价值，它使得数据系统彻底摆脱了传统的分散式管理格局，走向一体化的信息管理。Tel：85288668Fax：85288670第5页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司图6.3.1SAN的结构图从上图中可以看到：多个服务器主机通过光纤接口设备连接到光纤互连设备，而光通道的互连设备又通过光纤与多个光纤接口的磁盘设备或磁带库设备相连。这种存储网络的直接结果是：主机系统与存储设备均可以双向灵活扩展，整个系统可以形成存储共享的有机整体。同时，光纤的通道又为数据访问提供了单通道100MB/S的访问能力，大大高于传统的SCSI技术所提供的通道能力。总而言之，SAN为以下问题提供有效的解决方案：存储容量的爆炸性增长；数据存储的集中管理；多服务器的数据直接高速备份的要求(与网络无关的备份)，这种备份可以克服传统备份的令人难以忍受的对应用网络效率的冲击；集中式备份和恢复；多机集群系统的要求；数据高度扩展能力的要求；本地服务器与远程存储连接的要求；Tel：85288668Fax：85288670第6页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司对数据访问性能的要求，如视频系统，电子商务等。Tel：85288668Fax：85288670第7页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司第四章软件及硬件选型4.1磁盘阵列LSILOGIC公司生产的磁盘阵列品牌为MetaStor。该磁盘阵列是RAID标准委员会（RAB）的金牌认证产品，达到了FTDS+最高容错级；98年和99年连续两年唯一地获得了Network杂志全球最佳外设奖。以下是LSILogic的发展历程:RAID存储系统-1990多种RAID级(0,1,3,5)控制器和系统-199116位SCSI芯片-1991双激活的RAID控制器-1993具有catch功能的控制器-1995光纤RAID系统-1996MetaStor磁盘阵列具有稳定性超群的特点,不仅在国际上被各OEM厂商所确认,在国内近年实施的多个工程中,MetaStor产品均成功地长期高效运行,几乎实现0故障.MetaStor4766采用光纤通道的设计，由控制模块(每控制模块包括两个控制器)和磁盘模块组成。对外提供2个连接主机的光通道接口，内部也采用SCSI实现磁盘系统与控制模块的连接。MetaStor4766具有以下的特点：每秒最大IO为48，000次最大400MB/s的主机数据传输(4光纤口)全部部件冗余设计,单部件故障不影响运行.异构系统的多主机光通道连接动态分区和扩展最大存储容量为每控制器7.3TB(双控制器，73GB磁盘)Tel：85288668Fax：85288670第8页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司磁盘热插拔每个子系统可增加到100块光纤磁盘业界最出色的图形化管理工具SANTricity,磁盘管理方便灵活,用户轻易掌握,该软件被多家厂商OEM.4.2光通道交换机及HBA适配器的选型目前的存储具网络采用光通道的交换协议，而主机系统与存储系统的交换枢纽就是光通道互连设备，如光通道交换机或光通道HUB。对于高性能的共享备份系统，我们建议采用光通道交换设备，这样可以获得较高的稳定性和交换速度。HBA适配器我们建议采用JNI公司Jaycor卡,该卡目前在SAN系统中市场占有率最高,具有优秀的品质保证。4.3磁带库我们选择世界上最大的磁带库生产厂商StorageTek(STK)公司生产的自动磁带库系统。本系统中采用先进的STK9730磁带库系统，它支持1.05TB的磁带容量,4个DLT7000磁带驱动器,本系统采用2个磁带驱动器。4.4软件选型存储管理软件是SAN结构存储管理系统的核心。在本系统的存储局域网（SAN）的结构设计中，我们建议本系统选用存储行业领先的美国VERITAS公司的如下产品，这些产品在国际、国内已经取得广泛应用，并且在Mail系统中有多项成功案例：卷管理器VolumeManager(简称VxVM)；文件系统FileSystem(简称VxFS)；多机热备份软件ClusterServer(简称VCS);存储备份管理软件NetBackup(简称NBU)。Tel：85288668Fax：85288670第9页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司美国VERITAS公司是全球最大的存储管理软件开发商。VERITAS的产品为世界上唯一同时具备“统一管理在线及离线的存储设备”、“提高数据高可用性”、“极具弹性的扩充能力及高超的管理效率”、“支持不同的主机、操作系统及外围设备”、“自动化作业和集中式管理”等多种优点的存储管理软件，是世界上唯一一家可以支持整合在线（On-Line）存储管理(thedisks)与离线(Off-Line)存储管理（theTapes）解决方案的公司。4.4.1在线SAN虚拟磁盘管理产品VeritasVolumeManagerVERITASVolumeManager为企业的应用提供了功能强大的磁盘和存储设备在线管理。VERITASVolumeManager提供虚拟设备机制（即逻辑卷），向用户应用和文件系统提供完全透明的设备在线管理，应用程序和文件系统无须直接管理物理设备（应用程序直接管理物理设备代价十分高昂），数据的安全性、完整性、I/O性能的调整、设备在线扩展由VolumeManager管理机制实现。另外，服务器进行在线管理，不必因备份和维护而进行脱机。VERITASVolumeManager提供了磁盘的使用分析、RAID技术和系统在线情况下对磁盘进行动态配置。这些工具提供完整的数据保护。可以说，使用了Volumemanager，可以在运行环境下，动态对磁盘和文件系统的空间进行调整以及进行性能方面的调整，同时可以对关键数据进行RAID技术的保护，将文件系统跨接到多个物理设备等。逻辑卷的快照方式可以实现大数据量的一致性备份。高性能的系统没有VolumeManager的支持是无法想象的。4.4.2高速文件系统—Veritas文件系统数据的可管理性的一个重要方面是高效的文件系统，这是应用高效率的一个基础。存储管理系统应能够提供高效的文件系统，为应用程序的数据访问提供高性能，这方面比较典型的如Veritas公司的日志文件系统VxFSVERITASFileSystem是一个强大的、可快速恢复和带有日志的文件系统，它提供了关键性业务应用所需的高性能和易管理性。VERITASFileSystem以无间断的可用性、增加带宽和采用新的结构完整性来加强文件的管理。它提供了可伸缩的性能和容量，以此来满足在客户/服务器环境下用户不断增长的需求。VERITASFileSystem在不间断数据访问的条件下，可对文件系统做在线备份。另外VERITASFileSystem在系统崩溃之后几秒钟内就能让用户重新访问文件系统的数据，从而大大减少了因系统崩溃或重启所需的恢复时间。数据的高可用性为所有用户和管理员带来了更高的生产率。Tel：85288668Fax：85288670第10页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司VERITASFileSystem将未完成数据的变动记录在一个事件日志中，在系统崩溃时，恢复程序会用事件日志来重现这些未完成的变动，保证了文件系统的完整性。此外，该特性还大大减少了系统恢复的时间，因为此时文件系统的恢复时间是基于事件日志的大小而不是基于文件系统的大小。在线管理的特性包括文件系统的备份，碎片整理和改变文件系统的大小，这些特性满足了用户的动态需求。除了文件系统的管理，VERITASFileSystem能让管理员去控制单个文件的一些属性，做更细致的控制。VxFS的高效的特点使普通文件系统望其项背。VERITASFoundation产品是企业级系统和SAN环境所需的高性能、不间断的可用性和易管理性的核心技术。当一起使用时，VERITASVolumeManager和VERITASFileSystem提供了良好的性能调节和完善的管理能力，并具有不间断的数据可用性的特点。I/O子系统性能的提高产生了更快的系统响应时间和更高的可用性。更易于管理的特征减少了错误，优化了系统的使用，减少了系统的停机时间。VERITASFoundation为您带来了实际上的不间断访问关键数据，所以客户能从他们的计算环境中得到更多的东西。4.4.3VeritasClusterServer(VCS)高可用性一直是I/T专家面临的问题．尤其是今天企业几乎完全依赖计算机．硬件高可用系统虽然效果最好，但昂贵的价格和复杂性令人望而生畏，而取而代之的软件产品受到市场的追捧。VERITAS的VCS定义为：多台服务器协同工作，保证客户能够随时存取应用和数据。具体的，VCS保证应用在一台服务器上故障时，可以快速地切换到另一台服务器上，从而，提供应用和数据的高可用性。应用切换时，需要在数据的一致性基础上完成，因此，快速的文件系统是提高切换时间的根本保证。所以，选用VCS时，必须安装VERITAS的Foundation产品。VCS区别于第一代HA产品的关键点在于：VCS是基于应用级的高可用软件．在一个CLUSTER环境中，如果一台服务器运行多个应用，只有一个应用出现故障，那么VCS只将该应用切换到预先定义的服务器上，另一个应用仍然在原来的服务器上继续运行。VCS将其监视的应用当作一组资源来管理，这一组资源定义为资源组(RG)。例如Web-Server,要保证这个应用正常运行，VCS将监视存放数据的磁盘组，该磁盘组上的文件系统，网卡，ＩＰ地址及Web服务进程.也就是说,Web-server应用由这几个资源组成.对每个资源的监视工作均由叫做Agent的程序完成。见如下示意图:Tel：85288668Fax：85288670第11页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司既然vcs是基于应用的高可用软件,一台服务器上运行的多个应用可以切换到不同的服务器上.。例如,下图中,服务器A,B,C分别运行4个应用.当服务器B出现故障时,RG-Web切换到服务器A上,应用RG-Oracle切换到服务器C上。当然条件是他们都能存取对应的应用数据。VCS在SAN环境下,可以支持多到32个节点的Cluster系统.应用可以连续(Cascade)切换到多台服务器上。概括起来VERITASVCS具有如下特点:真正的图形化管理，如图：Tel：85288668Fax：85288670第12页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司提供应用级的高可用性提供对应用的多级监视,在了解应用故障原因的基础上切换应用支持多到32个服务器节点的CLUSTER结构对服务器系统的稳定性提供监视快速的应用切换过程支持多种应用，提供丰富的agent机制，如webserver，Oracle，Informix，Sybase，多网卡等安装,管理,使用简单,管理界面基于JavaVERITAS已经提供了下一代Cluster产品:广域网上的应用切换异种平台间的应用切换Tel：85288668Fax：85288670第13页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022北京国网讯通数据网络技术有限公司4.4.4存储备份管理软件NetBackupNetbackup致力于解决网络上大、中、小型服务器和工作站系统上的数据备份、归档及灾难恢复问题，它的突出特点主要有：多级管理，适合多层次备份。它的共享备份(sharedstorageoption)功能已被众多磁带库厂家作为SAN方式的备份工具。\uf06c采用Java或GUI图形界面，管理轻而易举，使用先进的人工管理界面工具，制定备份策略、介质管理策略，对各项备份作业进行监控；\uf06c提供命令行管理接口，可以与应用灵活结合。\uf06c备份速度快。根据一项测试，NBU每小时能备份1TB的数据，在各种备份软件中力拔头筹；提供通用的卷管理接口层，内部建立日志管理真正的映象(image)恢复支持NFS远程文件系统备份和交叉文件系统备份等智能策略。支持磁带多路复用能力多路数据流(stream)备份，单一备份作业可以并发数据流动态调节备份带宽，适应运行环境远程分发安装监控报警能力完善快速闪备份(flashbackup)，为文件系统提供拥有一致性的高速备份能力备份格式为通用的TAR格式，使得标准的UNIX系统均可识别VeritasNetbackup软件专有的Oracle块增量备份功能，使得大大缩短了Oracle数据库的备份时间。支持众多系统和数据库平台，支持众多磁带库种类。Tel：85288668Fax：85288670第14页地址：北京朝阳区建国门外大街永安东里8号华彬大厦16层，100022',)