存储双活容灾-两地三中心图文详解

在互联网大数据时代,IT的7*24全天业务连续性运营成为大型企业IT建设运营与企业经营追求的目标。如何实现减少甚至消除正常和非正常的停机对业务可用性造成的影响,不仅是IT建设与运维团队的目标,更成为企业决策层关注的核心。

出于灾备目的,企业一般都会建设两个或多个数据中心。即生产数据中心、同城灾备中心、异地灾备中心的建设方案。这种模式下,多个数据中心是主备关系,即存在主次,业务部署优先级存在差别,针对灾难的响应与切换周期非常长,RTO与RPO目标无法实现业务零中断,资源利用率低下,投资回报无法达到预期。因而以银行、通信为代表,包括政府、能源电力、公共交通等行业用户,开始将关注点转向“多活分布式数据中心”,从而提高资源的利用率,保证业务的连续性以及数据的安全性。

数据容灾的技术度量标准

灾难的类型

80%逻辑故障(人为错误),12%物理故障,8%灾难级故障

业务影响程度

RTO:灾难发生后,能容许业务中断多久?

数据保护程度

RPO:灾难发生后,能冗容许丢失多少数据?

图一 ,不同保护级别的RTO和RPO的区别:

两地三中心的相关概念:

两地三中心 : 是指 同城双中心 加 异地灾备中心 一种容灾备份解决方案;

同城双中心 

          两个数据中心可独立承担关键系统运行,

          具备基本等同的业务处理能力

          实时同步数据,

          可同时分担业务,并可切换运行;

          灾难情时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。

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,当同城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。

双活的定义和目标

     双活的定义

无故障切换的持续服务可用,实现零RTO和零RPO

双数据中心同时对外提供生产服务,并行工作,实现负载分担、资源利用

针对应用系统、端到端、数据中心范围的双活

两数据中心部署不同业务,互为实时灾备接管

     双活的目标

降低设备故障所导致的经济损失和社会声誉影响

降低IT运维人员的运维压力

充分利用灾备数据中心资源

满足行规要求

理想的双活模式无法通过单一技术实现,需要IT各个层面均采用先进的容灾技术与方案,涉及到多个厂商的技术产品。

各层面都要双活才能实现数据中心的双活

真正的双活,要在数据中心的从上到下各个层面,都要实现双活。存储、

服务器、网络、数据库、应用,各层面都要有双活的设计,这样才能真正意义上

实现数据中心层面的双活。

2、各个层面的整合是实现数据中心双活的难点

企业中的IT 基础架构设施都是多年发展和积累起来的,从硬件设备、网络、

存储、应用软件、中间件到数据库都是各种各样的,不同层面的整合各家又都有

不同的技术, 在多种可能的技术选择方案中寻求平衡和控制是比较困难的,所以

整合我认为是目前实现数据中心双活的难点,技术选型的承上启下更是关键。

1、网络层的双活

网络双活是数据中心双活的基础。从网络上来看,双活数据中心需要将同一个网络扩展到多个数据中心, 在数据中心间需要大二层网络连接并且实现服务器和应用的虚拟化数据中心互联技术。

2、存储层的双活

存储双活是数据中心双活的重要基础。存储双活使信息能在数据中心内部以及数据中心之间共享、存取或移动, 从而

将各种不同的存储系统联合成为单一资源。它允许地理上分离的两个数据中心间

的存储系统同时进行数据存取,对客户透明,且保证了数据的可靠性和可用性。

利用跨数据中心的存储虚拟化功能和数据镜像功能, 结合上层应用集群, 使两

个数据中心都处于运行状态, 可同时承担相同业务, 提高数据中心的整体服务能

力和系统资源利用率, 并且互为生产和备份, 当单数据中心故障时, 业务自动切换到另一数据中心, 实现RPO=0 ,RTO≈0,解决了传统灾备中心不能承载业务和业务无法自动切换的问题。

典型的技术有IBM 的SVC 和EMC 的VPLEX。IBM SVC 是一个软硬件集成

化的产品,专业的虚拟存储软件运行在集群式的硬件引擎上。主机集群可通过两

边存储同时访问同一个虚拟卷,双中心同时提供对外服务,可提高资源利用率。

EMC 的VPLEX Metro 技术则可以将在100 公里之内的两个VPLEX 集群连接起

来,也就是会有8 个VPLEX 引擎,通过这些引擎能将两个数据中心内最多1.6

万个虚拟存储卷整合在一起,并且将最大响应时间控制在5ms 以内,同时保证

两个数据中心中的应用都能访问这些存储卷。

3、数据库双活

数据库双活则是指两个数据库系统可以在相隔比较远的情况下同时运行、支持

相同的应用负载,并且在一方出现故障时能够迅速切换到另一方(分钟级),保

证业务高可用性。比如ORACLE 扩展的RAC 和DB2 的purescale 技术。但数

据库的双活前提必须是网络和存储双活。以ORACLE 扩展的11G RAC 为例,

其ASM 卷则需要在两边存储做镜像绑定,以保证读写一致。

在双活数据中心模式下, Oracle RAC 数据库可以实现跨站点部署。两个Oracle RAC 节点分别部署在两个数据中心( Oracle RAC 1 部署在数据中心1,Oracle RAC 2 部署在数据中心2即使数据中心1 发生故障,也不会影响到运行在数据中心2 里的Oracle RAC 2 应用。

4、应用双活

数据中心双活在应用处理层面上实现了完全冗余, 在线交易通过负载均衡自动

路由到不同数据中心的应用服务器, 所有的业务系统同时在同城的两个数据中心

运行,同时为用户提供服务。当某个数据中心的应用系统出现问题时, 有另一个

数据中心的应用来持续的提供服务。好处是服务能力是双倍的, 业务连续性和稳

定性得到了大大的提高且对用户来说服务体验更好,故障无需感知。

应用双活总体设计架构目标:

目前存储层常见的双活解决方案

1.基于存储级别的存储双活(很多存储支持,Huawei、HDS、DELLEMC、IBM)优点是架构复杂度低,可节省一点时延,缺点是两侧耦合度高,一般来讲,要求两个站点同一品牌型号的存储。

2.基于存储网关的模式,如IBMSVC、EMC VPLEX等,优点是对接服务器侧是统一的(比如存储多路径软件只需要部署存储网关的那家即可),两侧耦合度低,缺点是IO链路比较长,有时延损耗,增加了故障点。

3.Oracle 的RAC里也同样有ASM的Normal、high模式,也支持双存储。

存储双活基于存储网关的IBM-SVC解决方案:

储双活基于存储网关的EMC-VPLEX解决方案

存储双活基于存储级别的HDS-GAD解决方案:

存储双活基于Oracle-RAC  ASM的磁盘组策略实现的双活架构:

在同城双活数据中心的基础上实现第三站点的容灾保护,通过CDP(持续数据保护)和远程复制,实现数据的实时保护,持续不间断的监控并备份数据变化,可以恢复到过去任意时间点。让容灾站点不只是灾难恢复,操作也是可以恢复的。

 

常见的双活加容灾的解决方案有,EMCVPLEX+RecoverPoint构建两地三中心,实现业务的数据的一致性和业务的连续性,保证数据的安全性。

 

总结:

目前业界有很多成熟的双活方案,如F5、Radware等以负载均衡技术和负载均衡产品为核心的双活方案,EMC、IBM等以数据存储层数据复制技术和存储网关产品为核心的双活方案,Oracle等数据库厂家以数据库同步备份工具和集群技术(如 Oracle RAC)为核心的数据库双活方案,VMware以虚拟化技术为核心的虚拟机容灾方案。这些方案在各厂家各自的产品领域都是很成熟、可靠的方案,但是这些方案的具体实施和建设,存在一定的实践困难,具体如下:

各厂家、各资源层次,都有相应的双活和灾备方案,但缺乏对各层双活资源的统一的自动化配置管理,每个资源层都有自己的方法和工具,造成配置周期过长。

各厂家、各资源层次缺乏对双活资源的统一管理和调度,当资源或者应用发生迁移,无法形成联动,造成资源状态的不一致问题,对应用系统性能产生影响,甚至导致应用不可用。同时切换周期长,无法实现灾备的演练。

缺乏对应用层的管理,资源和应用系统无法完整地结合。

因为企业中的IT 基础架构设施都是多年发展和积累起来的,从硬件设备、网络、

存储、应用软件、中间件到数据库都是各种各样的,不同层面的整合各家又都有

不同的技术, 在多种可能的技术选择方案中寻求平衡和控制是比较困难的,所以

整合我认为是目前实现数据中心双活的难点,技术选型的承上启下更是关键。

“两地三中心”双活容灾的优点:

1、同城范围有效保证了数据的安全性和业务连续性;  2、异地复制数据根据灾难情形,尽可能降低数据丢失机率;  3、同城双中心为同步复制,数据实时同步,RPO=0; 4、异地无距离限制,保证数据一致性,保证了数据的有效保护;  5、异地容灾带宽要求低,先进的复制机制提高带宽利用率。

规范性:符合“信息系统灾难恢复规范”国家标准,严格遵循行业和客户的相关技术规范和业务规范的要求,由客户进行整体规划与统一建设安排;

持续性:通过前端网络的设计,应用跨中心集群部署,充分保障客户业务服务的持续性,双活中心RTO达到0;

一致性:通过数据复制技术、跨中心共享存储技术来保证各中心的数据一致性,最高可达RPO为0

高效性:双活中心同时对外提供业务服务,减少资产闲置率。

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