容灾技术方案
作者：Bogon
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一、容灾模式
当前市场上常见的容灾模式可分为：同城容灾、异地容灾、 双活数据中心、 两地三中心几种。
1、同城容灾
同城 容灾 是在同城或相近区域内 （ ≤ 200K M ）建立两个数据中心 : 一个为数据中心，负责日常生产运行 ; 另一个为灾难备份中心，负责在灾难发生后的应用系统运行。同城灾难备份的数据中心与灾难备份中心的距离比较近，通信线路质量较好，比较容易实现数据的同步 复制 ，保证高度的数据完整性和数据零丢失。同城灾难备份一般用于防范火灾、建筑物破坏、供电故障、计算机系统及人为破坏引起的灾难。
2、异地容灾
异地 容灾 主备中心之间的距离较远 （＞ 200KM ) ， 因此一般采用异步镜像，会有少量的数据丢失。异地灾难备份不仅可以防范火灾、建筑物破坏等可能遇到的风险隐患，还能够防范战争、地震、水灾等风险。由于同城灾难备份和异地灾难备份各有所长，为达到最理想的防灾效果，数据中心应考虑采用同城和异地各建立一个灾难备份中心的方式解决。
本地容灾是指在本地机房建立容灾系统，日常情况下可同时分担业务及管理系统的运行，并可切换运行；灾难情况下可在基本不丢失数据的情况下进行灾备应急切换，保持业务连续运行。与异地灾备模式相比较，本地双中心具有投资成本低、建设速度快、运维管理相对简单、可靠性更高等优点；异地灾备中心是指在异地建立一个备份的灾备中心，用于双中心的数据备份，当双中心出现自然灾害等原因而发生故障时，异地灾备中心可以用备份数据进行业务的恢复。
本地机房的容灾主要是用于防范生产服务器发生的故障，异地灾备中心用于防范大规模区域性灾难。本地机房的容灾由于其与生产中心处于同一个机房，可通过局域网进行连接，因此数据复制和应用切换比较容易实现，可实现生产与灾备服务器之间数据的实时复制和应用的快速切换。异地灾备中心由于其与生产中心不在同一机房，灾备端与生产端连接的网络线路带宽和质量存在一定的限制，应用系统的切换也需要一定的时间，因此异地灾备中心可以实现在业务限定的时间内进行恢复和可容忍丢失范围内的数据恢复。
3、两地三中心
结合近年国内出现的大范围自然灾害，以同城双中心加异地灾备中心的 “两地三中心”的灾备模式也随之出现，这一方案兼具高可用性和灾难备份的能力。
同城双中心是指在同城或邻近城市建立两个可独立承担关键系统运行的数据中心，双中心具备基本等同的业务处理能力并通过高速链路实时同步数据，日常情况下可同时分担业务及管理系统的运行，并可切换运行；灾难情况下可在基本不丢失数据的情况下进行灾备应急切换，保持业务连续运行。与异地灾备模式相比较，同城双中心具有投资成本低、建设速度快、运维管理相对简单、可靠性更高等优点。
异地灾备中心是指在异地的城市建立一个备份的灾备中心，用于双中心的数据备份，当双中心出现自然灾害等原因而发生故障时，异地灾备中心可以用备份数据进行业务的恢复。
两地三中心：是指同城双中心加**异地灾备 **一种商用容灾备份解决方案；
两地是指同城、异地；
三中心是指生产中心、同城容灾中心、异地容灾中心。（ 生产中心、同城灾备中心、异地灾备中心 ）
4、双活数据中心
所谓 “ 双活 ” 或 “ 多 活 ” 数据中心，区别于 传统 数据中心 和 灾备中心的模式，前者 多个 或两个数据中心都处于运行当中， 运行相同的应用，具备同样的数据，能够提供跨中心业务负载均衡运行能力，实现持续的应用可用性和灾难备份能力， 所以称为 “双活 ” 和 “ 多 活 ” ；后者是 生产 数据中心投入运行， 灾备 数据中心处在不工作状态，只有当灾难发生时，生产数据中心瘫痪，灾备中心才启动。
“ 双活 ” 数据中心最大的特点是 ：
一、充分利用资源，避免了一个数据中心常年处于闲置状态而造成浪费 ， 通过资源整合， “ 双活 ” 数据中心的服务能力是 翻 倍的 ；
二 、 “ 双活 ” 数据中心如果断了一个数据中心， 其 业务可以 迅速 切换到另外一个 正在 运行的数据中心， 切换 过程对用户来说是不可感知的。
在 “ 双活 ” 的模式中，两地数据中心同时接纳交易，技术难度很大，需要更改众多底层程序 ， 因而在现实中，国内还没有 真正 “ 双活 ” 数据中心 的成功应用案例。
二、数据容灾技术选择度量标准
容灾系统是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的 IT 系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外 ( 如火灾、地震等 ) 停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。
容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分，容灾系统更加强调处理外界环境对系统的影响，特别是灾难性事件对整个 IT 节点的影响，提供节点级别的系统恢复功能。
在构建 容灾 系统时，首先考虑的是结合实际情况选择合理的数据复制技术。
在选择合理的数据复制技术时主要考虑以下因素：
Ø灾难承受程度：明确计算机系统需要承受的灾难类型，系统故障、通信故障、长时间断电、火灾及地震等各种意外情况所采取的备份、保护方案不尽相同。
Ø业务影响程度：必须明确当计算机系统发生意外无法工作时，导致业务停顿所造成的损失程度，也就是定义用户对于计算机系统发生故障的最大容忍时间，这是设计备份方案的重要技术指标。
Ø数据保护程度：是否要求数据库恢复所有提交的交易 ， 并且要求实时同步 ，保证 数据的连续性和一致性， 这是 备份方案复杂程度的重要依据。
1.容灾系统衡量指标
衡量容灾系统的主要指标有 RPO （ Recovery Point Object ，灾难发生时允许丢失的数据量）、 RTO （ Recovery Time Objective ，系统恢复的时间）、容灾半径（生产系统和容灾系统之间的距离）以及 ROI(Return of Investment ，容灾系统的投入产出比 ) 。
RPO 是指业务系统所允许的灾难过程中的最大数据丢失量（以时间来度量），这是一个灾备系统所选用的数据复制技术有密切关系的指标，用以衡量灾备方案的数据冗余备份能力。
RTO 是指“将信息系统从灾难造成的故障或瘫痪状态恢复到可正常运行状态，并将其支持的业务功能从灾难造成的不正常状态恢复到可接受状态”所需时间，其中包括备份数据恢复到可用状态所需时间、应用系统切换时间、以及备用网络切换时间等，该指标用以衡量容灾方案的业务恢复能力。例如，灾难发生后半天内便需要恢复，则 RTO 值就是十二小时。
容灾半径是指生产中心和灾备中心之间的直线距离，用以衡量容灾方案所能防御的灾难影响范围。
容灾方案的 ROI 也是用户需要重点关注的，它用以衡量用户投入到容灾系统的资金与从中所获得的收益的比率。
显然，具有零 RTO 、零 RPO 和大容灾半径的灾难恢复方案是用户最期望的，但受系统性能要求、适用技术及成本等方面的约束，这种方案实际上是不大可行的。所以，用户在选择容灾方案时应该综合考虑灾难的发生概率、灾难对数据的破坏力、数据所支撑业务的重要性、适用的技术措施及自身所能承受的成本等多种因素，理性地作出选择。
2.容灾级别
按照容灾系统对应用系统的保护程度可以分为： 数据级容灾 、 应用级容灾 和 业务级容灾。
数据级容灾 仅 将生产中心的数据复制到容灾中心，在生产中心出现故障时，仅能实现 存储 系统的接管或是数据的恢复 。容灾 中心的数据可以是本地生产数据的完全复制（ 一般 在同城实现） ， 也可以比生产数据略微落后，但必定是可用的 （一般 在异地实现） ， 而差异的数据 通常 可以通过一些工具（ 如 操作记录、日志等） 可以 手工补回。基于数据容灾 实现 业务恢复的速度 较慢 ，通常情况下 RTO 超过 24 小时， 但是这种 级别 的容灾系统运行维护成本较低。
应用级容灾是 在数据级容灾的基础上，进一步实现应用 可用性 ，确保业务的快速恢复。这就 要求 容灾系统 的 应用不能改变原有业务处理逻辑，是对生产中心系统的基本复制 。因此 ，容灾中心需要建立起一套和本地生产相当的备份环境，包括主机、网络、应用、 IP 等 资源均有配套，当 生产 系统发生灾难时，异地系统可以 提供 完全可用的生产环境。应用级 容灾的 RTO 通常 在 12 个 小时 以内 ，技术复杂度较高，运行维护的成本也比较高。
业务级容灾 是生产中心 与容灾中心对业务请求同时进行 处理 的容灾方式，能够确保 业务 持续可用。这种 方式 业务 恢复 过程的自动化程度高， RTO 可以 做到 30 分钟 以内 。但是 这种容灾级别 的 项目 实施难度大， 需要从 应用层对系统进行改造，比较适合流程固定 的 简单业务系统 。这种 容灾系统 的运行维护成本最高。
三、架构实践
对IT企业来说，传统的单数据中心，已不足以保护企业数据的安全。
当单数据中心存储故障后，可能会导致业务长时间中断，甚至数据丢失。
只做本地的数据冗余保护或容灾建设，已不能规避区域性灾难对企业数据的破坏。远程容灾保护数据及保障企业业务连续性成为了企业亟待解决的问题。
另外，企业在远程容灾建设中，也面临网络链路租赁费用高昂和网络带宽不够的问题。
（1）华为的“基于华为统一存储多级跳复制技术的两地三中心方案”
基于华为统一存储多级跳复制技术，并结合专业的容灾管理软件实现数据的两地三中心保护。
该方案在生产中心、同城灾备中心和异地灾备中心分别部署华为OceanStor统一存储设备，通过异步远程复制技术，将生产中的数据复制到同城灾备中心，再到异地灾备中心，实现数据的保护，方案原理组网如图（1）所示。
若生产中心发生灾难，可在同城灾备中心实现业务切换，并保持与异地灾备中心的容灾关系；若生产中心和同城灾备中心均发生灾难，可在异地灾备中心实现业务切换。
（2）中兴通讯的“基于云计算IaaS和PaaS层面的云计算技术，推出分布式双活数据中心”
中兴的分布式双活数据中心的建设和部署架构如下图所示，在同城建设两个数据中心，同时为外提供业务服务，同时在异地建设灾备中心，用于数据的备份。
中兴通讯分布式双活数据中心方案可以帮助客户找到优化投资利用率、保证业务连续性的新思路。