服务器备份方案教学提纲.docx
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服务器备份方案教学提纲
服务器备份方案
1.概述
服务器备份是指针对于服务器所产生的数据信息进行相应的存储备份过程，从而保障数据的安全运行，从狭义上来看信息的价值在于其潜在用途，并会随着时间的推移而改变。
数据管理和保护可攫取信息的最大价值，并规避因未按照监管法规保留信息而导致的风险。
企业应对当前和将来的信息使用方式进行评估，实施满足其全部需求的流程和技术。
2.服务器备份系统架构
目前最常见的网络数据备份系统结构按其架构不同可以分为五种：
基于网络附加存储（DAS-Base）结构，基于局域网（LAN-Base）结构，基于SAN结构的LAN-Free和Server-Free结构，以及双机热备份。
下面对这几种网络数据备份系统结构作具体介绍：
2.1DAS-Base结构
这种备份大多是采用服务器上自带的磁带机或备份硬盘（目前大都采用备份硬盘），而备份操作往往也是通过手工操作的方式进行的，此种备份方式被称为RAID。
如下图所示，红色虚线表示数据流。
2.1.1工作原理
原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。
磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。
同时利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。
磁盘阵列还能利用同位检查（ParityCheck）的观念，在数组中任一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置入新硬盘中。
2.1.2阵列样式
●外接式磁盘阵列柜：
外接式磁盘阵列柜最常被使用大型服务器上，具可热抽换（HotSwap）的特性，不过这类产品的价格都很贵。
●内接式磁盘阵列卡：
内接式磁盘阵列卡，因为价格便宜，但需要较高的安装技术，适合技术人员使用操作。
●软件仿真:
利用软件仿真的方式，由于会拖累机器的速度，不适合大数据流量的服务器。
2.1.3优缺点
●优点
RAID以及磁带备份也是非常需要的。
对于RAID而言，可以以很低的成本大大提高系统的可靠性，而且其复杂程度远远低于双机。
因为毕竟硬盘是系统中机械操作最频繁、易损率最高的部件，如果采用RAID，就可以使出现故障的系统很容易修复，也减少服务器停机进行切换的次数。
●缺点
i.可管理的存储设备少，不利于备份系统的共享，不大适合于现在大型的数据备份要求，而且不能提供实时的备份需求。
ii.RAID技术只能解决硬盘的问题，备份只能解决系统出现问题后的恢复。
而一旦服务器本身出现问题，不论是设备的硬件问题还是软件系统的问题，都会造成服务的中断。
因此，RAID及数据备份技术不能解决避免服务中断的问题。
2.2LAN-Base结构
这是小型办公环境最常使用的备份结构。
如下图所示
2.2.1工作原理
在该系统中数据的传输是以局域网络为基础的，首先预先配置一台服务器作为备份管理服务器，它负责整个系统的备份操作。
磁带库则接在某台服务器上，当需要备份数据在数据备份时备份对象把数据通过网络传输到磁带库中实现备份的。
2.2.2局域网接入方式
备份服务器可以直接接入主局域网内或放在专用的备份局域网内。
我们推荐使用后者方案。
因为采用前者方案的话，当备份数据量很大的时候，备份数据会占用很大的网络带宽，主局域网的性能会下降很厉害，而后者就可以使得备份进程与普通工作进程相互的干扰减少，保证主局域网的正常工作性能。
2.2.3优缺点
●优点
投资经济、磁带库共享、集中备份管理。
●缺点
当备份数据量大或备份频率高时，局域网的性能下降快，不适合重载荷的网络应用环境。
2.3LAN-Free备份结构
为彻底解决传统备份方式需要占用LAN带宽问题，基于SAN的备份是一种很好的技术方案。
LAN-Free和Server-Free的备份系统是建立在SAN（存储区域网）的基础上的两种具有代表性的解决方案。
它们采用一种全新的体系结构，将磁带库和磁盘阵列各自作为独立的光纤结点，多台主机共享磁带库备份时，数据流不再经过网络而直接从磁盘阵列传到磁带库内，是一种无需占用网络带宽的解决方案。
2.3.1工作原理
数据无需通过局域网而直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。
由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信任务，而无需承担数据传输的任务。
实现了控制流和数据流分离的目的。
2.3.2实现方式
LAN-free网络数据备份系统结构有多种实施方式。
通常，用户都需要为每台服务器配备光纤通道适配器，适配器负责把这些服务器连接到与一台或多台磁带机（或磁带库）相连的SAN上。
同时，还需要为服务器配备特定的管理软件，通过它，系统能够把块格式的数据从服务器内存、经SAN传输到磁带机或磁带库中。
还有一种常用的LAN-free实施办法，在这种结构中，主备份服务器上的管理软件可以启动其他服务器的数据备份操作。
块格式的数据从磁盘阵列通过SAN传输到临时存储数据的备份服务器的内存中，之后再经SAN传输到磁带机或磁带库中。
2.3.3优缺点
●优点
i.高性能的数据备份：
在SAN存储区域网络中光纤技术的应用使得数据的传输速率大大地得到提升，在全双工的传输方式下可达到200M/Sec的传输速率，从而使得系统的备份性能得到质的飞跃。
ii.灵活的可扩展性：
在SAN存储网络中，系统拥有很好的可扩展性，整个网络的设计上采用了模块化和可热更换性，使得系统能满足无限的存储备份需求。
iii.数据备份的集中化管理：
由于采用了SAN存储架构，使得数据从原有的数据岛转向数据集中化，从而实现了集中化的数据备份。
iv.解放第一网络：
在传统的网络备份中，特别是越来越多数据需要备份的今天，大量数据备份需要占据大量的以太网带宽，使得本身越来越紧张的网络带宽不堪重任。
而LAN-Free备份解决了我们的燃眉之急。
v.降低成本：
存储设备的正真共享大大减少了存储设备的投资，降低成本。
●缺点
vi.它仍然让服务器参与了将备份数据从一个存储设备转移到另一个存储设备的过程，在一定程度上占用了服务器宝贵的CPU处理时间和服务器内存。
vii.LAN-free技术的恢复能力很一般，它非常依赖用户的应用。
2.4Server-Free结构
它是LAN-free的一种延伸，可使数据能够在SAN结构中的两个存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁带库之间。
如下图所示。
2.4.1工作方式
●通常情况下，备份数据通过名为数据移动器的设备从磁盘阵列传输到磁带库上。
该设备可能是光纤通道交换机、存储路由器、智能磁带或磁盘设备或者是服务器。
数据移动器执行的命令其实是把数据从一个存储设备传输到另一个设备。
实施这个过程的一种方法是借助于SCSI-3的扩展拷贝命令，它使服务器能够发送命令给存储设备，指示后者把数据直接传输到另一个设备，不必通过服务器内存。
数据移动器收到扩展拷贝命令后，执行相应功能。
●利用网络数据管理协议（NDMP）。
这种协议实际上为服务器、备份和恢复应用及备份设备等部件之间的通信充当一种接口。
在实施过程中，NDMP把命令从服务器传输到备份应用中，而与NDMP兼容的备份软件会开始实际的数据传输工作，且数据的传输并不通过服务器内存。
NDMP的目的在于方便异构环境下的备份和恢复过程，并增强不同厂商的备份和恢复管理软件以及存储硬件之间的兼容性。
2.4.2优缺点
●优点
无服务器备份技术具有缩短备份及恢复所用时间的优点。
因为备份过程在专用高速存储网络上进行，而且决定吞吐量的是存储设备的速度，而不是服务器的处理能力，所以系统性能将大为提升。
●缺点
虽然服务器的负担大为减轻，但仍需要备份应用软件（以及其主机服务器）来控制备份过程。
元数据必须记录在备份软件的数据库上，这仍需要占用CPU资源。
与LAN-free一样，无服务器备份可能会导致上面提到的同样类型的兼容性问题。
而且，无服务器备份可能难度大、成本高。
最后，如果无服务器备份的应用要更广泛，恢复功能方面还有待更大改进。
2.5双机热备份
双机热备特指基于高可用系统中的两台服务器的热备（或高可用），因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备，双机高可用按工作中的切换方式分为：
主-备方式（Active-Standby方式）和双主机方式（Active-Active方式），主-备方式即指的是一台服务器处于某种业务的激活状态（即Active状态），另一台服务器处于该业务的备用状态（即Standby状态）。
而双主机方式即指两种不同业务分别在两台服务器上互为主备状态（即Active-Standby和Standby-Active状态）。
拓扑结构图如下
2.5.1工作原理
●心跳过程
通过IP做心跳检测时，主备机会通过此心跳路径，周期性的发出相互检测的测试包，如果此时主机出现故障，备机在连续丢失设定数目的检测包后，会认为主机出现故障，这时备会自动检测设置中是否有第二种心跳，如果没有第二种心跳的话，备机则根据已设定的规则，启动备机的相关服务，完成双机热备的切换。
●IP工作过程
IP地址才用虚拟IP地址的方法来实现，主要原理如图
主机正常的情况下虚拟IP地址指向主机的实IP地址，用户通过虚拟IP地址访问主机，这时，HA软件将虚拟IP地址解析到主机实IP地址。
当主机做相关的切换时
虚拟IP地址通过HA软件自动将虚拟IP地址解析到备机的实IP地址上，这时，虚拟IP地址指向备机的实IP地址。
但对用户来说，用户访问的仍然是虚拟IP地址。
所以用户只会在切换的过程中发现有短暂的通信中断，经过一个短暂的时间，就可以恢复通信。
●应用及网络故障切换过程
可以检测到主机的应用以及网络故障并及时将服务切到备用服务器
●双机热备软件推荐
PlusWell、LanderCluster、EterneCluster、ServHACluster
2.5.2双机热备方式
●共享存储（磁盘阵列）的方式，如下图所示。
共享存储方式主要通过磁盘阵列提供切换后，对数据完整性和连续性的保障。
用户数据一般会放在磁盘阵列上，当主机宕机后，备机继续从磁盘阵列上取得原有数据。
这种方式因为使用一台存储设备，往往被业内人士称为磁盘单点故障。
但一般来讲存储的安全性较高。
所以如果忽略存储设备故障的情况下，这种方式也是业内采用最多的热备方式。
优点：
对于共享方式，数据库放在共享的存储设备上。
当一台服务器提供服务时，直接在存储设备上进行读写。
而当系统切换后，另一台服务器也同样读取该存储设备上的数据。
它可以在无人值守的情况下提供快速的切换，保证不会有数据丢失现象。
缺点：
存在存储单点故障;增加了昂贵的存储设备投资，对于有实力的企业，可优先考虑该方式。
●全冗余（双机双存储）方式，如下图所示。
基于单台存储的传统双机热备方式，确实存在存储单点故障的情况，为实现存储冗余，存储高可用也已经越来越多的被用户接受。
我们从理解上可以看出，双机热备最早是为解决服务器的计划性停机与非计划性宕机的解决方案，但是我们无法实现存储的计划性停机与非计划性宕机带来的服务器停机，而存储作为双机热备中唯一存储数据的设备，它一旦发生故障往往会造成双机热备系统全面崩溃。
这种方式的特点在于：
i.存储之间的数据复制不经过网络，而是由存储之间进行复制。
ii.两个存储之间的复制是完全实时的，不存在任何时间延时。
iii.主备存储之间的切换时间小于500ms，以确保系统存储时不产生延时。
iv.硬盘盘符及分区不因为主备存储之间的切换而改变。
v.服务器的切换，不影响存储之间的初始化，增量同步及数据复制。
vi.某一存储设备的计划性停机，不影响整个服务器双机热备系统的工作。
vii.存储设备之间使用重复数据删除技术，完成增量同步工作。
viii.真正的7X24小时或切换的全冗余方案。
●数据复制的方式，如下图所示。
这种方式主要利用数据的同步方式，保证主备服务器的数据一致性。
基于数据复制的方式有多种方法，其性能和安全也不尽相同，其主要方法有以下几种：
i.单纯的文件方式的拷贝不适用于数据库等应用，因为打开的文件是不能被复制的，如果要复制必须将数据库关闭，这显然是不可以的。
以文件方式的复制主要适用于WEB页的更新，FTP上传应用，对主备机数据完整性，连续性要求不高的情况下使用。
ii.利用数据库所带有复制功能，比如SQLServer2000或2005所带的定阅复制，这种方式用户要根据自己的应用小心使用。
iii.硬盘数据拦截，目前国际国内，比较成熟的双机热备软件通常会使用硬盘数据拦截的技术，通常称为镜像软件即Mirror软件，这种技术当前已非常成熟，拦截的方式也不尽相同。
2.5.3双机热备中的概念说明
●Active-Active
Active-Active方式指的是业务方式而不是服务器状态，如果是同一种应用是不能完成Active-Active方式的。
例如热备的两台服务器都是sqlserver数据库，那也是指的不同的数据库实例。
相同的数据库实例是不可能在热备这一级实现Active-Active方式。
简单的讲Active-Active方式就是两个Active-Standby方式分别运行于两台服务器上的。
●故障检测
故障检测是双机热备的任务，不同的双机检测点的多少决定了双机热备软件在功能和性能上的优劣，并不是所有的软件都具有相同的检测功能，以PlusWell双机热备软件为例，其提供的是一种全系统检测能力，即检测分为系统级、应用级、网络级三个方面。
系统级检测主要通过双机热备软件之间的心跳提供系统的检测功能，应用级提供用户应用程序、数据库等的检测功能，网络级的检测提供对网卡的检测及可选的对网络路径的检测功能，因此称为全故障检测能力。
●服务器资源
双机热备的资源指某种业务运行过程中所依赖的最小的关联服务，不同的双机软件所提供的资源多少也不相同，当然提供的可切换资源越多，软件应用的范围也越广，在双机热备中提到的服务器资源主要包括，可切换的网络IP资源、计算机名、磁盘卷资源、服务器进程等。
●双机热备切换
双机热备的切换一般分为手动切换和故障切换，即计划性切换（即人为切换）和非计划性切换（即故障切换）。
需要大家注意的是并不是所有资源都具有可切换性，以PlusWell热备份软件为例他提供了：
（1）本地资源监控，即不可切换的资源，
（2）普通资源，即可以在主备机切换的资源。
（3）快速资源，指的是快速切换的资源，
一般情况下的双机切换时间为1-5分钟，而快速切换的时间为3-5秒种。
用户应根据自己的需求及业务特点来选择相关的切换服务，从价格成本上来说，切换的时间越短费用也越高。
2.5.4热备与备份的区别
热备份指的是：
highavailable即高可用，而备份指的是Backup，即数据备份的一种，这是两种不同的概念，应对的产品也是两种功能上完全不同的产品。
热备份主要保障业务的连续性，实现的方法是故障点的转移，而备份，主要目的是为了防止数据丢失，而做的一份拷贝，所以备份强调的是数据恢复而不是应用的故障转移。
3.方案推荐
3.1需求分析
●业务切换：
一台机器发生故障时，另一台机器接手业务并负责运行，业务交换时间不得长于5分钟。
●数据同步：
两台机器所拥有的以及支持业务正常运行的数据保持一致，其中异步误差不得超过5分钟
硬同步：
由共享存储介质实现数据同步，其中常用磁盘柜型号为DS3400，支持两台机器同时共享其磁盘。
软同步：
由软件实现，常用磁盘柜型号为DS3000。
主备机各自使用自身所拥有的磁盘，由软件实现两个磁盘之上的数据一致。
其中软同步，软件在数据同步方面主要分以下模式：
i.同步：
主机将需要同步的数据发送到备机，备机接手完全之后开始同步操作。
主机等待备机同步完毕之后开始下一次同步。
ii.异步：
主机将需要同步的数据交付备机，等待备机接手之后，则进行下一次交付。
●对外提供统一的访问接口：
外部访问系统时，标识符一致。
外部用户无需关心当前工作系统到底为其中哪一台机器。
实现机制主要为VIP（虚拟IP）。
当前活动主机创建虚拟IP，并对外发布，当服务切换时，之前主机删除IP，激活的备机在充当主机角色之前首先创建虚拟IP，以保证整个系统对服务接口一致。
3.2方案选择
基于3.1的需求分析，我们推荐选择双机热备。
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