1、广州市人民印刷厂数据备份系统解决方案广州市人民印刷厂数据备份系统解决方案 广州昊讯计算机网络科技有限公司2006年7月11日目 录序言 3一、 系统需求分析 4二、 方案设计原则 5三、 方案总体设计 63.1 数据备份系统 63.1.1 高可用备份方案设计 63.1.2 VERITAS NetBackup产品特性 73.2 群集模式的应用 103.3 应用系统存储整合 123.3.1 存储技术模式介绍 123.3.2 存储设备在本方案中的应用 143.3.3 卷组容量 153.3.4 存储容量调整 163.3.5 数据保护 163.3.6 系统扩展性 203.3.7 系统管理 21四、 方案
2、小结 23五、 产品清单 24序言本文描述了我公司针对广州市人民印刷厂备份系统解决方案。针对贵方的ERP、WEB、文件服务器和AD服务器的业务系统备份应用需求，备份软件我们推荐VERlTAS公司的备份软件NetBackup，VERlTAS是全球唯一一家能提供多种企业级的存储管理软件的公司，为用户提供高可靠的备份恢复解决方案；通过对运行关键业务的服务器采取集群方式，实现主/备模式，防止服务器的单点故障；存储设备我们建议采用NAS网络存储结构作为存储技术平台，使用NAS存储技术全球领先的设备供应商NetApp公司的完整的系统方案。我们期待着和广州市人民印刷厂的技术管理人员进一步技术交流。一、 系统
3、需求分析广州市人民印刷厂目前大约有5台服务器，分别运行着ERP、WEB、文件服务和AD业务系统，都运行Windows操作系统平台上，数据主要存储在服务器主机的内置硬盘中，随着业务的不断扩大和关键业务数据的不断增长，目前希望把这些关键业务数据进行备份，提高数据的安全性和可用性，同时进行存储整合，进一步提高系统的性能，提高整个系统维护效率和降低系统维护成本。目的能够在2-3年内支持现有业务服务器的数据备份、存储要求，数据量约2TB以上。二、 方案设计原则1、标准性本方案的设计应完全基于现有计算机和网络设备业界的开放标准，适应印刷厂备份系统和存储系统工程系统硬件环境要求。2、可扩展性在满足当前的业务
4、需求的同时，还考虑到今后业务发展的需求，确保在未来扩容时能够扩展到更多的存储容量支持。同时能够充分利用现有的资源，节省投资。3、高可靠性在确保系统可靠工作和数据的可靠性的原则基础上，尽可能的做到高起点，选用先进的技术和设备，使构建的备份系统和存储系统有较高的技术水平，以适应今后的发展。4、可管理性和可维护性备份系统和存储设备可以通过多种技术和方式实现了高可靠性，同时也增加了系统的复杂性，从而容易导致维护和管理的复杂性。因此在方案设计中在提供高可靠性的同时，也要注重提供备份系统和存储系统的可管理性和可维护性。整个系统应该有灵活的系统扩容方案，能够进行不影响系统和应用工作的在线扩容。能够采用基于W
5、EB的界面对存储设备进行配置管理。系统配置工作应该简单明了，流程清晰。5、高性能整个备份系统和存储系统应该提供较高的数据读写速率，I/O操作次数，非常短的响应时延；而不是只提供单个指标的高性能，从而在整体上提升性能。三、 方案总体设计3.1 数据备份系统利用VERITAS备份软件建设本系统的目的是为印刷厂关键业务备份系统建立一个全面的、整体的备份恢复方案，最大限度地保证业务系统工作的连续性、可靠性。3.1.1 高可用备份方案设计随着印刷厂业务系统的发展，提出了要求更高的系统可用性，要求实现真正的关键业务的数据备份保护。因为一旦出现异常情况，如硬盘破坏、服务器宕机、人为因素等原因引起的数据丢失，
6、导致正常业务无法进行，造成的损失将不可估量。因此，印刷厂要求业务系统可以在发生数据丢失时进行快速恢复，将损失降到最低点。如上图所示，利用一台服务器作备份服务器，在备份服务器安装VERITAS NetBackup主件（Server端），其他服务器则安装备份代理（Client端），可有效减轻管理人员的工作，简化备份恢复操作流程。在备份服务器实施备份恢复策略后，可以对ERP系统、文件系统、数据库轻松备份，甚至是操作系统的祼机恢复。祼机恢复允许服务器从灾难性的故障中快速、轻松地恢复过来，不需要重新安装操作系统，从而快速确保数据的完整性与可用性。3.1.2 VERITAS NetBackup产品特性1、
7、 异构平台的支持适应任何硬件及数据库环境，且功能相等。任何客户都不能保证只使用一种硬件，NetBackup可以保护客户的投资。2、 高速备份技术随着数据量的增加，传统的网络备份方式不一定能够满足客户需求。备份是占用应用服务器资源的，一般推荐备份时间放到应用不忙的时间段进行。但是今天许多客户的应用是7x24小时，几乎没有备份窗口。VERITAS提供一系列的技术来满足客户的各种要求BLIB: 许多应用都拥有大数据库表格的数据库，而数据库的增量备份却只能做到表一级。这意味着，一帐3G的大表，尽管一天只改变了2M,但常规的增量备份仍然不要备份3GB.延长了备份窗口。BLIB通过与VERITAS 的Da
8、taBase Edition for Oracle结合，可以让每次的常规备份只备份改变过的数据。这种情况下就是2MB. 据测试提高备份性能50%FlashBackkup: 常规的文件系统备份时，一个一个文件地顺序备份。如果文件数据很多，而每个文件很小，则数据备份的窗口将无法忍受。VERITAS 的FlashBackup采用流备份技术备份这种特殊的文件系统，同时恢复时可以单个文件恢复，与普通备份没有区别。但是备份性能却极大地提高。据测试，性能提高一般超过100%Disk-stage: 无论采用何种技术，都不能缩短磁带的抓取、读写时间，而磁盘的速度肯定比带库快。在今天磁盘价格大幅度下降的情况下，用
9、户有条件利用磁盘技术来降低备份时间。VERITAS满足客户需求，在NBU5.0中开发了Disk-stage技术，让备份数据首先备份到磁盘上，然后由数据服务器自动地将其存储到带库中。Synthetic Backup: 对一个大型文件系统做全备份将化大量的时间，而无限的增量备份将无法恢复，而且需要太多的备份存储量。VERITAS NetBackup 的Synthetic Backup 让你永远增量备份，而恢复时间却很短。Synthetic Backup 将增量备份的数据在备份服务器上整合成全备份，存放到磁带库上。这样恢复时只恢复最新的全备份加上没有整合的增量备份即可。3、 快速恢复技术备份是为了恢
10、复，快速恢复技术是VERITAS独一无二的：BMR：通常的数据备份方案更多地是考虑数据的备份和恢复，而在今天的7x24商务环境中，必须考虑操作系统恢复带来的不可用性。一般，很多主机厂家有一些针对自己产品的系统恢复产品，但是都因为复杂和工作流程不连续而没有被采用。VERITAS 的BMR是一个完成与NetBacukup集成的操作系统恢复解决方案，支持所有主流的系统平台。当应用服务器出问题后，管理员可以利用BMR和NBU快速、连续恢复系统和数据，大大缩短整个业务的恢复时间。IRO(Instant Recovery Option)：数据恢复中一个无法改进的时间是寻找、读磁带的时间。Disk-Stag
11、e技术可以提高备份性能，但是如果数据已经存放到磁带上，恢复时间没有变化。VERITAS NetBackup 的IRO选项利用VERITAS Volume Manager 和File System的SnapShot 和Storage CheckPoint 特点，将数据直接放在磁盘上，一旦发生逻辑错误，可以立即恢复。备份的时间表安排会恢复操作均采用NetBackup的接口，从而极大地提高逻辑错误恢复的效率。4、 服务器的备份代理 适用于Microsoft SQL服务器的备份代理，可对带颗粒保护的活动Microsoft SQL服务器进行高性能的备份和恢复操作，支持备份和恢复单个数据库和文件组。Mic
12、rosoft SQL服务器备份代理能够确保数据及事务的完整性，在每次备份和恢复操作之前及之后，其都会对所有物理和逻辑链接进行一致性检查。 适用于Oracle的备份代理，为正在使用中的Oracle数据库提供保护，确保数据和事务的完全性。备份代理同Oracle的恢复管理器（RMAN）进行了紧密集成。 适用于Lotus/Domino的备份代理，通过与Lotus/Domino进行交互，可对运行于本地或远程服务器的活动Lotus/Domino数据库进行快速备份。5、 扩展性VERITAS的数据保护解决方案包括：Backup Exec, NetBackup Business, and NetBackup
13、Data Center. 当客户的环境是一个纯Windows平台时，质优价低的Backup Exec是最好的解决方案，它是转为 Windows平台设计的，具有高性能价格比。如果客户的应用是一个小于 9台、异构服务器、且数据量不大的环境，VERITAS NetBackup Business Server因其低价格、强功能而满足客户需求。NetBackup BusinessServer具有与NBU Data Center几乎相似的功能。NBU DataCenter 是数据中心级解决方案，适合任何异构的数据环境。同时其三层架构特点具有无限的扩展性。VERITAS 工作组级解决方案可以平滑地升级成数据
14、中心级解决方案，充分保护资源投资。VERITAS的Backup Exec, NetBackup BS 及NetBackup DC可以采用同一个管理工具同一管理。6、 经过验证的解决方案VERITAS的数据保护解决方案市场占有率绝对第一，广泛地应用于电信、政府、金融、企业等行业，受到了用户的高度赞扬。用户的需求在改变，技术在发展，任何软件都面临着市场的考验，需要不断地完善和连续地开发。VERITAS NetBackup是最早面世的正式备份与恢复软件之一，经过了严格的市场考验，是值得信任的解决方案。3.2 群集模式的应用在印刷厂现有的业务系统中，基本上都是业务系统只运行在单个服务器上。如果一台服务
15、器的软硬件发生了故障，会造成服务器的单点故障，从而整个业务系统就无法运作。通过对关键业务系统（比如：ERP系统）实施群集的双机系统主/备模式(Cluster或HA)对业务应用提供保护，在一台主服务器的软硬件发生故障时，将整个业务切换到后备服务器上。该方法很大程度上避免了服务器的单点故障，提高了整个业务系统的可用性。如上图所示，群集是一组通过协同工作方式运行同一套应用程序并针对客户端及应用程序提供单一系统映像的独立计算机。群集技术的目标在于通过多层网络结构进一步提高伸缩能力、可用性与可靠性。印刷厂当前是Microsoft Windows的操作系统，可利用Windows自带的MSCS（Micros
16、oft群集服务）实现群集技术。Microsoft群集服务的MSCS是Microsoft在NT群集技术领域中推出的最佳Microsoft群集解决方案。在MSCS群集中，MSCS软件最多可以同四台运行在高速网络上的物理计算机建立连接。通常情况下，群集中的计算机能够按照“活动-活动”方式共享相同的存储子系统与功能，这意味着所有群集计算机（节点）均可主动通过共享负载的方式协同完成工作，并在某个节点出现故障时分担它的工作。 群集技术的优势：1、 可伸缩性是指一台计算机在维持可接受性能的前提下处理不断提高的工作负载的能力。硬件设备可伸缩性依赖于通过具备扩展能力的大型计算机来执行各项操作。软件产品可伸缩性依
17、赖于通过协同工作方式组织在一起的多台计算机所形成的群集，它与RAID驱动器阵列是两种不同概念。2、 可用性与可靠性是两种紧密相关但又略有不同的概念。可用性是指存在质量、备用能力、获取简便性以及可访问能力。可靠性则是指系统牢固程度。即便是最为可靠的系统总有一天也会出现问题。硬件设备制造商通过在诸如磁盘驱动器、电源供应设备、网络控制器和冷却风扇这样的关键技术领域中提供冗余的方式提前针对可能出现的故障采取准备措施。然而，在一台计算机上所提供冗余无法为用户避免应用程序故障。如果某台服务器上的数据库软件出现故障，那么，尽管这台服务器可能非常可靠，但通过软件与服务器相互结合方式提供的功能仍将无法使用。由此
18、可见，单台计算机根本无法胜任由群集承担的所有必要可伸缩性、可用性及可靠性挑战。3、 群集能够模拟RAID阵列方式来提供可用性与可靠性。在诸如RAID 1或RAID 5这样的容错磁盘配置方案中，所有磁盘均按照冗余阵列方式协同工作。如果某块磁盘出现故障，可以将其拔下并插入一块新的磁盘，阵列中的其余部分将继续运行-无需配置，无需安装，最重要的是，不会造成停机。RAID系统自动对新的驱动器进行重建，以便使其能够与其它驱动器协同工作。与此类似，当群集中的某台计算机出现故障时，只需使用一套新的系统对其进行替换，整个群集将继续保持运行状态。某些群集软件能够自动对服务器进行配置并将其集成到群集当中，所有相关操
19、作均在群集处于可用状态下完成。3.3 应用系统存储整合随着业务的不断增长和关键业务系统的性能提升，对业务数据的安全性提出了更高的要求，同时目前的存储空间有限，可以通过采用专用存储系统提供多个业务系统的存储整合和数据存储的安全性，实现存储的集中管理和按需轻松简单的扩容，可以把这些系统的存储、备份进行整合，进一步提高数据安全性和可用性，来提高整个系统维护效率和降低系统维护成本。我们建议采用NAS网络存储结构作为存储技术平台，使用NAS存储技术全球领先的设备供应商NetApp公司的完整的系统方案。NetApp存储解决方案采用存储私网（IP网络，又称IP SAN），构筑独立于现有业务网络的千兆网络，专
20、用于服务器和存储系统之间的I/O读写，该存储私网既可以用于数据的集中存储，又可以用于数据的集中备份。3.3.1 存储技术模式介绍网络存储技术中实际有两种存储模式，三种存储协议，下面将简单加以概述。现阶段主流的两种存储模式为SAN（存储局域网）和NAS（网络附加存储）：SAN存储的历史很长，可以追溯到上世纪6070年代；NAS存储的发展主要依赖于网络的发展，在网络速度还是10/100兆的时候，NAS技术开始出现，但由于速度的原因，一般只用于工作组级的文件共享，只是在网络速度提高到千兆的时候，NAS存储才开始广泛应用，并逐渐应用在一些关键的数据库应用和媒体片源库中。目前技术的趋势是两者逐渐融合，单
21、纯的SAN和单纯的NAS已经不能满足企业多样的存储需求，因此需要存储产品既能用于SAN存储模式，也能用于NAS存储模式。有两种存储协议用于构架一个SAN存储网络，即FCP和iSCSI。FCP是传统的SAN协议，即在光纤通道上跑的SCSI协议；iSCSI是新兴的SAN协议，即在IP网络上跑的SCSI协议。相对于FCP，iSCSI搭建成本更低，管理更简单，所以正成为存储市场中的生力军。当然，iSCSI需要主机和存储进行IP数据包的处理，会消耗一定的CPU资源（一般在3以下），在现代的主机和存储配置下，这些CPU消耗不算什么。一般SAN系统的性能主要取决于硬件配置，更多的硬盘、更多的CPU和内存往往
22、对性能提高很多。但这样带来的成本也是巨大的。NAS实际上是在网络上构建的数据服务系统，NAS用户端向NAS服务器端发起数据读写请求（通过NFS或CIFS协议），NAS存储设备把请求转换成SCSI读写命令，完成对硬盘数据的读写。在这种方式下，读写的效率取决于存储提供NAS服务的能力。好的NAS存储系统可以通过简化代码、结合文件系统等方式，提高NAS服务能力，比如NetApp的NAS存储，拥有自己独特的WAFL文件系统，内置RAID条带化读写，结合NVRAM等硬件设计，所以NetApp NAS存储拥有很高的读写效率，某些方面甚至优于其它厂商的SAN系统；但市场上也有一些很通用型的NAS存储，这些存
23、储基本上没有什么自己的设计，完全在通用操作系统（Windows/Linux）上安装NFS Server或CIFS Server，对文件系统也没有任何优化，这种NAS存储当然不能满足用户的高性能要求。由于NAS和SAN相比，在数据共享特性上具有先天的优势，因此建议涉及到数据共享的应用数据应该采用NAS的方式构建。由于ERP服务器、文件服务器与WEB服务器的存储数据往往会被多个前端访问用户共享，因此建议采用NAS方式存储。NAS数据是基于TCP/IP协议传输的，而SAN的数据是基于FC协议传输的，因为当前的宽带网络都是基于TCP/IP的，所以对那些需要远程数据访问的用户数据，建议采用NAS方式构建
24、。对于一些不需要数据共享，而需要非常高性能的I/O操作的应用，如大型OLTP数据库，NAS和SAN则都可以适用。3.3.2 存储设备在本方案中的应用考虑印刷厂的服务器业务系统的Windows服务器主机的情况，我们推荐采用NetApp公司统一存储设备的NAS（IP-SAN）和iSCSI来整合存储。NAS和iSCSI是基于IP的网络存储技术，可以在保证高性能的前提下降低系统的总体拥有成本和投资成本；而FC SAN则具有高性能、成本高的特点。本方案中针对ERP、文件服务业务建议采用NAS（IP-SAN）和iSCSI方式来整合存储和备份，针对大型数据库推荐使用FC-SAN整合。如上图所示，新增的FAS
25、 250存储设备连接到原有的交换机上，整个系统的安装只需二十分钟即可完成，1小时即可投入使用。整个方案设施过程中，不会改变原有的网络拓扑结构，不需更改原有业务系统，一切对用户来说都是透明的。在NAS的方式下，NetApp的存储设备可以支持NFS V2 / V3 / V4，CIFS，HTTP，FTP等多种访问方式。对于Unix和Linux主机，可以通过NFS方式连接存储设备。对于Windows主机，可以通过CIFS协议连接存储设备。NetApp的NAS设备支持Windows 域和工作组二种模式，也支持Linux NIS服务认证。同时NetApp的NAS设备支持NFS和CIFS之间的数据共享访问。
26、NetApp存储设备这里我们选择FAS250作为统一网络存储设备。FAS250是一款价格合理、具有较高可扩展性的可升级的企业存储设备，最大原始容量4TB，最大卷/总量2TB，2个以太网 10/100/1000 铜缆，1个铜介质FC适配器。上面的网络拓扑图中的FAS250采用了2个GE端口来连接千兆以大网交换机，但GE端口的数量可根据用户使用的要求加以调整。为了安全、性能考虑，构建存储私网提供数据库和高性能服务的端口和普通的文件共享服务端口应该区分使用，如果端口数量不足则可以采取划分VLAN的方式进行安全隔离。FAS250的控制器采用分别连接到2台GE交换机，服务器可以用GE直接连接到千兆交换机
27、，如考虑高可靠性可分别连接到中心的2台交换机，这样确保系统没有单点故障。3.3.3 卷组容量建议为了性能考虑，本次方案全部配置7300G=2TB的7块FC硬盘用于业务应用服务器的存储整合，考虑到未来容量扩充的需要可以先配置4TB的裸容量（NetApp存储系统的空间利用率约73%,因此可用空间约1460GB）。RAID方式推荐把7块硬盘构成1个RAID-DP组，可以防止任意2块磁盘同时失效而不会丢失数据。NetApp的存储设备热备盘是全局的，不限槽位，所以只需要按照比例留出相应的热备盘即可。通常推荐2-3%比例的热备盘。但由于此次工程的数据量较小（初期共配置4块磁盘），处于安全考虑，建议留出至少
28、1-2块磁盘作为热备盘。3.3.4 存储容量调整NetApp存储设备具有非常完整的统一网络存储功能，可以在同一台设备上同时支持FC SAN、NFS、iSCSI、CIFS等多种协议，并且同一台设备中的NAS和SAN的容量分配比例可以灵活调整。具体的调整方式如下： 释放不用的存储空间 （通过FlexVol 的减少卷空间设定，或者将不用的系统卷数据摧毁） 将新分配的空间配制成一个新的卷 在新的卷中可以创建FC/iSCSI LUN或CIFS export所有上述操作都可以由系统管理员独立完成（无需购买额外的NetApp服务）。并且对于在FCP环境下创建的LUN，可以输出到iSCSI的主机中，此时iSC
29、SI主机不需要更改任何设置就可以访问其中的数据。反之也是同样。所有前述的配置都可以在半小时之内完成。如果只是对NAS的数据共享卷进行扩容，则只需要简单的增加卷容量就可以完成，1分钟内可以在线完成配置。如果只是对NAS的数据共享卷进行容量缩减，也可以在1分钟内在线完成。如果只是针对LUN进行扩容，则可以通过运行SnapDrive 软件完成LUN的动态扩展。针对LUN的容量缩减在技术原理上来说不能在网络存储设备侧实现。 3.3.5 数据保护NetApp提供了多种数据保护方案，分别应用于不同的级别来提高数据的可用性，它包括： RAID-DP SnapShot SnapRestore 磁带备份下面分别
30、进行论述：1、 RAID-DP在目前的RAID技术中存在着这样的矛盾，较低的成本只能提供较低的数据可用性，如RAID3/4/5，而采用较高成本的RAID1技术也只能提供一定程度上的数据可用性。这里存在着一个较大的差距。人们显然需要更好的一种解决方案。NetApp提供了基于专利技术的RAID-DP（Dual Parity双校验盘）技术，既提供了较高的数据可用性，又能保持RAID-4技术的低成本特性，为客户提供了一个最优的方案。RAID-DP在NetApp增强型RAID-4的基础上提供了2个校验盘，用于保护1个或者2个磁盘同时失效的情况，提供了非常高的数据可用性。一个RAID-DP组包括至少1个数
31、据磁盘，一个普通校验盘和一个DP校验盘。如果一个数据磁盘失效，NetApp存储设备会使用普通校验盘将丢失的数据恢复到热备盘上，如果一个组内的任意2个数据磁盘失效，NetApp存储设备会使用普通校验盘和DP校验盘协同计算，将丢失的数据恢复到2个热备盘上。从而提供了比RAID-4更高的数据可用性。RAID-DP的普通校验盘采用了NetApp原有的增强RAID-4保护算法，DP校验盘则采用了专利保护的算法。原理如下图所示：NetApp的RAID-DP技术提供了非常高的数据可用性，低成本，同时也保留了原来的增强型RAID-4的高性能和易管理性。使得整个技术方案达到了存储业界最佳的平衡特性。在本方案中，
32、用户也可以选择在FAS900系列上启用RAID-DP功能，来达到最优的数据保护。下图表示了RAID-DP和RAID-4 / 5的比较：2、 利用SnapShot和SnapRestore备份和恢复对于存储于FAS中的NAS数据，可以用NetApp所有存储设备内置的SnapShot快照和SnapRestore快照恢复功能进行在线的数据备份和恢复。Snapshots提供了在某一时间点对所有数据进行快速拷贝的手段，用于防范可能的数据逻辑错误，如意外删除、病毒感染或黑客攻击等；还可以用于回滚到某一时间点的数据，以进行数据测试、软件升级等。应用SnapShot来进行个别文件的恢复，和普通用户通常需要寻求系统管理员的帮助，从众多磁带中进行恢复相比，明显大大地减轻了系统管理员的工作负担。由于NetApp的SnapShot快照的是存储文件系统的指针，因而可迅速快照备份和恢复大量的数据，一般
