全面数据网络存储技术方案构建

　　引言

　　随着社会信息化进程的快速发展，信息数据的价值日趋显现，企业都把信息数据作为能否取得成功的关键。但是，企业业务数据量的不断增长以及随着先进管理系统的应用而发展起来的数据仓库、数据挖掘等新技术，无一例外地要求对用户的业务数据进行集中管理和深度统计分析。这大大加强了用户对数据存储容量的要求。

　　有关机构的调查表明，在系统服务器的硬件中，最容易发生故障的仍然是可动的机械部分即硬盘(故障发生率为52%)，其次是内存(占23%)和(电源占 6%)，三者之和约占硬件故障的80%以上。在目前的服务器中，对硬盘、内存、电源所实行的基本可靠性措施可以说己经相当完备。中档以上服务器可以利用标 准件或可选件来配置磁盘控制器和冗余电源。所用的机器中都配置了高可靠性的ECC内存，基本上消除了由典型故障所造成的停机事故。 但其在数据的传输速度、容错性能、容量扩展等方面还存在一定的问题，不能让人十分满意。在软件故障中约占40%，WindowsNT的事故约占60%，由应用引起的故障约占40%。群集备份技术是解决由软件(或硬件引起可靠性降低的有效措施。群集技术是用网络将两个以上的服务器连接起来，当一台服务器停机时,群集中的其他服务器在保证自身业务的基础上，将停机服务器的业务接管。不少业界人士预言：在经历了主机平台革命、网络系统革命之后，存储系统革命悄然而至，21世纪的计算机领域将掀起以数据存储技术为中心的热潮。

　　一、相关技术

　　数据存储备份技术和存储管理源于20世纪70年代的终端/主机计算模式，当时由于数据集中在主机上，因此，易管理的海量存储设备——磁带库是当时必备的设 备。20世纪80年代以后，由于PC的发展，尤其是20世纪90年代应用最广的客户机/服务器模式的普及，此时网络上文件服务器和数据库服务器往往是要害 数据集中的地方，而客户机上也积累了一定量的数据，数据的分布造成数据存储管理的复杂化。

　　Internet正在使存储技术发生着革命性的变化。这种变化主要表现在3个方面:首先是存储容量的急剧膨胀。其次是数据就绪时间的延展。在 Internet和全球化电子商务的时代，数据应该是面向全世界的，数据的存取只应该受到安全机制的管理，而不应该受到地域空间的约束。

　　1.1 磁盘阵列应用

　　磁盘阵列应用于双机容错方案中，确保数据及系统的安全，提供大容量数据存储空间，实现数据的快速读写。双机容错方案基本架构共分2种模式:双机互备援 (Dual-Active)以及双机热备份(HOt-standby)。

　　1.1.1 双机互备援(Dual-Active)

　　所谓双机互备援就是2台主机均为工作机，在正常情况下，2台工作机均为信息系统提供支持，并互相监视对方的运行情况。当1台主机出现异常时，不能支持信息系统正常运营，另1主机则主动接管(Take Over)异常机的工作，继续支持信息的运营，从而保证信息系统能够不间断地运行，而达到不停机的功能(Non-Stop)。当异常机经过维修恢复正常 后，系统管理员通过管理命令，可以将正常机所接管的工作切换回已被修复的异常机。

　　1.1.2 双机热备份(Hot-Standby)

　　所谓双机热备份就是1台主机为工作机(Primary Server)，另1台主机为备份机(Slandby Server)。在系统正常情况下，工作机为信息系统提供支持，备份机监视工作机的运行情况(工作机也同时监视备份机是否正常，有时备份机因某种原因出现 异常，工作机可尽早通知系统管理工作人员解决，确保下一次切换的可靠性)。当工作机出现异常，不能支持信息系统运营时，备份机主动接管(Take Over)工作机的工作，继续支持信息的运营，从而保证信息系统能够不间断地运行(Non-Stop)。当工作机经过维修恢复正常后，系统管理员通过管理 命令或经由以人工或自动的方式将备份机的工作切换回工作机;也可以激活监视程序，监视备份机的运行情况，此时，原来的备份机就成了工作机，而原来的工作机 就成了备份机。

　　以2种方式故障切换时机(Take Over)为:系统软件或应用软件造成服务器当机;服务器没当机，但系统软件或应用软件工作不正常;SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列 (RaidPro系列)无法存取数据;服务器内硬件损坏，造成服务器当机;服务器不正常关机。

　　1.2 磁盘阵列柜

　　就硬件而言，磁盘阵列柜可以成为服务器的得力助手，因为它提供了以下几个功能:(])足够的扩容空间;(2)安全的资料保护(服务器当机或硬盘损毁，资料 不流失);(3)降低服务器的维护率;(4)维护作业简便。

　　就硬件结构而言，不论是单服务器或多服务器，磁盘阵列被视为一个外设装置，并且各自对应一个或多个储存区间，因此其结构性是相当简单的，如此的设计方式有几项好处:(1)简化服务器系统的结构以减少对服务器的影响;(2)所有复杂的储存，备份，侦错，检查工作，完全由RAID的控制器负责，不占用服务器的 资源，使服务器达到最高的可利用率;(3)完全独立的硬件结构相连接，不需要再另外加装任何驱动程序;(4)标准接口，安装容易。

　　1.3 基于共享设备的双机容错方案

　　基于共享设备的双机容错方案优点:(1)将数据库置于共享的磁盘阵列柜上，通过RAID技术保证数据的可靠性;(2)主机配置无须相同，可保护原有投资; (3)无须镜像系统，数据只需写人共享高速RAID系统1次，具有很高的系统效率，不受限于备份主机及网络速度;(4)采用RAID 5技术，加快读写盘速度，保护硬盘数据，节省硬盘开销;(5)其易于操作的特点使维护费降到最低;(6)对运行状态可建立在线记录文档;(7)提供文件系 统(Filesystem)交换，及裸设备(RawDevice)的存储方式;(8)故障声音，书面，传真告警;(9)故障快速恢复;(10)采用高速可 靠的外接磁盘阵列柜(具备Hot Swap HotSpare/On Line Rebuild功能，可监控硬件及软等多种资源的运行状况。

　　二、高可用性

　　20世纪90年代之前，大型机和小型机是支持关键应用的骨干系统，高可用性需要系统的可靠性，稳定性、安全性，需要快速处理能力、大存储容量系统的可管理性。全球事务和经济的变化加速了新兴的性能价格比更高的信息技术体结构的需求客户/服务器实现方法成为替代专用的、基于RISC中等规模技术的解决方案。

　　可用性是测量计算机系统如何能够持续地对客户进行服务的尺度。它需要依赖于系统的可用性防止出现故障和/或从故障中进行恢复。高可用系统提供一个改进的或 者比传统系统更高级的系统可用性，减少单个故障点。

　　故障平均时间和恢复平均时间是评定高可用的参数之一。软件和硬件组件具有不同的故障"点，从而使软件故障难于管理或预测。硬件组佑常具有称为指数故障分布 的故障特性。在正常环下，并且在经过初始阶段之后，硬件组件运行得长，它发生故障的频率就越高。因此，如果知道了设备的平均故障时间，就有可能预测出该设备进入故障状态的时间。

　　三、集群技术

　　集群技术是实现系统高可用性的重要手段。服务器集群是作为单一系统进行管理的一组独立的服务器，用于实现更高的可用性、可管理性和更优异的可伸缩性。一个服务器集群包含多台(至少2台拥有共享数据储存空间的服务器。任何一台服务运行一个应用时，应用数据被存储在共享的数据间内。每台服务器的操作系统和应用程序文件存在其各自的本地储存空间上。服务器集群内各节点，服务器通过一内部局域网相互通信。当一台节点服务器发生故障时，这台服务器上所运行的应用程将 在另一节点服务器上被自动接管。当一个应用服务发生故障时，应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。当以上任一故障发生时，客户将能很快连接到新的应用服务上。

　　服务器集群可由N台服务器构成，当取Cluster要求的最小值N=2时，就成为一个双机系统。

　　服务器集群的最低要求是:(1)两台服务器通过网络互联;(2)允许每台服务器访问对方的磁盘数据;(3)专用的集群软件，如可使用Legato公司的 co-standby双机热备软件等。

　　服务器集群拥有3项主要优势:更高的可用性、更方便的可管理性以及更经济高效的可伸缩性。

　　四、网络数据备份系统的规划方案

　　4.1 数辑备份需求分析

　　计算机和通信技术在信息的收集、处理、存储、传输和分发中扮演着极其重要的角色，也大大提高了工作效率，但是，随之也带来了一些新的问题，其中最值得关注的就是系统失效，数据丢失或遭到破坏。

　　因此，建立完整的网络数据备份系统必须考虑以下内容:(1)计算机网络数据备份的自动化，以减少系统管理员的工作量;(2)使数据备份工作制度化、科学 化;(3)对介质管理的有效化，防止读写操作的错误;(4)对数据形成分门别类的介质存储，使数据的保存更细致、科学;(5)自动介质的清洗轮转提高介质的安全性和使用寿命;(6)以备份服务器形成备份中心，对各种平台的应用系统及其他信启擞据进行集中的备份，系统管理员可以在任意一台工作站上管理、监控、配置备份系统，实现分布处既集中管理的特点;(7)维护人员可以容易地恢复损坏的整个文件系统和各类数据;(8)备份系统还应考虑网络带宽对备份性能 的影响，备份服务器的平台选择及安全性，备份系统容量的适度冗余，备份系统良好的扩展性等因素。

　　4.2 存储备份策略

　　选择了存储备份软件、存储备份技术(包括存储备份硬件及存储备份介质)后，首先需要确定数据备份的策略。备份策略指确定需备份的内容、备份间及备份方式。 各个单位要根据自己的实际情况来制定不同的备份策略。目前被采用最多的备份策略主要有以下3种。

　　(1) 完全备份(Full Backup)。每天对自己的系统进行完全备份。例如，星期一用一盘<