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當今社會的信息化不斷發(fā)展，企業(yè)的業(yè)務系統(tǒng)在不斷增加，從數(shù)據(jù)規(guī)模來看，不管是在量級上還是數(shù)據(jù)類型上，都越來越龐大。數(shù)據(jù)越多，業(yè)務越復雜，數(shù)據(jù)的保護工作越值得重視。本文從整體的角度來談一談企業(yè)數(shù)據(jù)中心的備份規(guī)劃設計。

1. 備份系統(tǒng)設計指標

在任何情況下，備份的首要目的都是為數(shù)據(jù)安全。在發(fā)生故障時快速的將業(yè)務恢復起來，所有的設計都要為這一個終極目標服務。為了量化這個需求，我們需要先引入兩個概念：
RPO：Recovery Point Objectives， 恢復點目標，可以理解為從丟失事件到最近一次在前備份的時間度量
RTO：Recovery Time Objectives，恢復時間目標，理解為可以中斷或關閉多少時間而不會對業(yè)務造成重大損害

為了達到業(yè)務系統(tǒng)的RPO和RTO，我們所使用的將會是包含備份技術在內(nèi)一系列技術的組合，而不單單是狹義上的備份技術，具體可以參考下面的圖片：

但這并不意味著備份技術一無是處，它依然是數(shù)據(jù)恢復最后的憑仗，本文也主要偏向傳統(tǒng)備份技術的論述。

2. 備份系統(tǒng)需求調(diào)研

企業(yè)中存在多種類型的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不同的行業(yè)的數(shù)據(jù)類型可能千差萬別，但從備份軟件的角度來看，需要備份的數(shù)據(jù)不外乎如下：

• 文件：Windows、Linux、unix平臺的文件或目錄

• 操作系統(tǒng)：Windows、Linux等操作系統(tǒng)

• 數(shù)據(jù)庫：Oracle、db2、MS-SQL、MySQL…

• 郵件：MS-exchange、Lotus

• ERP：SAP，包括R3(oracle、db2、maxdb等)和S4(hana)

• 虛擬化：Vmware、Hyper-V、KVM等

• HCI：Nutanix

• 大數(shù)據(jù)：Hadoop

• 云計算：openstack

• NDMP：NAS存儲，如NetApp的fas系列

• 容器：如docker和k8s

所以一般在規(guī)劃綜合備份系統(tǒng)之前，首要的工作是做備份需求調(diào)研，先把備份對象確認下來。調(diào)研一般可以通過訪談或會議的方式，由備份負責人向業(yè)務系統(tǒng)負責人發(fā)放備份需求表，應用負責人根據(jù)調(diào)研問卷提供自己所負責的業(yè)務系統(tǒng)的基本情況和備份需求。通過調(diào)研可以梳理出以下內(nèi)容：

• 需要進行備份的業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)量

• 涉及備份的業(yè)務系統(tǒng)的主機數(shù)量

• 備份主機的需要備份的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量以及重要程度

• 備份主機的系統(tǒng)類型、系統(tǒng)版本、應用類型和應用版本

• 備份主機所能給定的備份窗口 - 備份數(shù)據(jù)需要保留的周期

• 備份主機的網(wǎng)絡和存儲接入情況

經(jīng)過匯總分析后的業(yè)務系統(tǒng)需求表中，可以獲取如下信息：

• 備份存儲的空間要求

• 備份主機的備份速度相關的性要求

• 備份軟件所需要的備份模塊要求

• 業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的等級劃分

• 業(yè)務主機的備份調(diào)度

3. 備份系統(tǒng)的規(guī)劃

業(yè)務系統(tǒng)的備份需求收集完畢后，需要根據(jù)實際情況和各業(yè)務系統(tǒng)對備份的要求進行整體的備份規(guī)劃，一般來說分以下幾個部分：

• 策略規(guī)劃

• 調(diào)度規(guī)劃

• 存儲規(guī)劃

• 容災規(guī)劃

3.1 策略規(guī)劃

策略規(guī)劃指的是對各業(yè)務系統(tǒng)進行分類，然后備份軟件按照分類將業(yè)務數(shù)據(jù)劃分到不同的策略，進行集中備份管理。一般情況下，策略的內(nèi)容會包含備份主機、備份內(nèi)容、備份頻率，備份保留周期等內(nèi)容。
備份策略的劃分需要參考調(diào)研需求節(jié)點的備份需求表，在分類上可以基于以下維度：

1. 基于相同的業(yè)務數(shù)據(jù)類型

2. 基于相同的業(yè)務系統(tǒng)類型

3. 基于相同的業(yè)務數(shù)據(jù)保留周期

4. 相關聯(lián)、相依賴的業(yè)務系統(tǒng)組合

策略的規(guī)劃要從實際需求出發(fā)，參考自身的RPO和RTO指標來完成設計。要避免設計不足，達不到恢復需求；同時也要避免過度設計，浪費寶貴的存儲資源和計算資源。

3.2 調(diào)度規(guī)劃

一般調(diào)度規(guī)劃指的就是業(yè)務系統(tǒng)備份作業(yè)的發(fā)起窗口。不同的業(yè)務系統(tǒng)有自己的特性，在調(diào)度設計時要充分考慮備份作業(yè)對業(yè)務系統(tǒng)的影響。比如某些支撐系統(tǒng)工作日白天需要不間斷運行，這時備份作業(yè)需要放到晚上執(zhí)行；而某些跑批的系統(tǒng)需要晚上執(zhí)行，備份作業(yè)則需要放到白天執(zhí)行。
不同業(yè)務系統(tǒng)的基本情況和備份需求，一般會在需求調(diào)研階段收集完畢。在調(diào)度規(guī)劃時要從多方面綜合考慮，要確保在不影響業(yè)務正常運行的情況下，在給定的備份窗口內(nèi)完成數(shù)據(jù)備份，一般情況下規(guī)劃調(diào)度時，需要考慮如下因素：

1. 業(yè)務主機備份的數(shù)據(jù)量和給定的備份窗口

2. 備份服務器的資源負載程度

3. 備份網(wǎng)絡環(huán)境的負載程度

4. 業(yè)務方面的其他特殊要求

3.3 存儲規(guī)劃

備份存儲的規(guī)劃需要從兩個維度來考慮：

備份網(wǎng)絡
可以說影響整個備份系統(tǒng)性能的關鍵因素就是備份網(wǎng)絡，備份網(wǎng)絡設計上的不足會導致一系列的性能問題，最終導致RPO和RTO不達標，關于備份網(wǎng)絡，需要關注以下幾點：

1. 優(yōu)先使用獨立的備份專網(wǎng)，包括前端IP網(wǎng)絡和后端san網(wǎng)絡

2. 在兼容的前提下，優(yōu)先使用高速網(wǎng)絡，如萬兆網(wǎng)、16G的FC網(wǎng) 3. 為性能做好并發(fā)設計預留，通過多通道的方式可以大幅度提升性能

3. 無法使用備份專網(wǎng)的情況下，在調(diào)度設計階段重點考慮網(wǎng)絡因素，避免備份流量影響生成業(yè)務的流量

備份存儲
目前備份系統(tǒng)的存儲主要有：

1. 磁盤存儲：包括供備份服務器使用的獨立磁盤存儲、部分廠商的備份一體機、備份服務器的大容量本地磁盤等。目前磁盤存儲是主流的備份介質(zhì)，隨機讀取性能好，結(jié)合重刪等特性可以達到較好的性價比。

2. 磁帶存儲：磁帶庫是歷史悠久的備份存儲，不斷的更新?lián)Q代，歷久彌新，在性能和穩(wěn)定性上有了巨大的進步。在離線保存、數(shù)據(jù)量巨大的情況下還有很大的優(yōu)勢，缺點是多通道并發(fā)需要增加磁帶驅(qū)動器，成本較高。另外，虛擬磁帶庫彌補了部分物理磁帶庫的優(yōu)點，但本質(zhì)上還是磁盤存儲。

3. 云存儲：近些年的趨勢，如基于S3、swift等接口協(xié)議的公有云、私有云存儲。在部分場景下替代了磁帶庫，但出于合規(guī)等要求，部分企業(yè)無法使用。

對于備份存儲的通用設計需求如下：

1. 確保作為主備份存儲的設備，在容量上可以容納規(guī)劃內(nèi)的業(yè)務系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)。這個容量主要來源于備份需求表，及后期固定年限內(nèi)的數(shù)據(jù)增長預估

2. 確保主備份存儲的性能，可以滿足并發(fā)寫入時的峰值要求。這里的并發(fā)寫入指的是指定備份窗口內(nèi)，所有運行備份作業(yè)的主機并發(fā)，而不是整個備份系統(tǒng)的備份主機并發(fā)，因為在設計時，調(diào)度是錯峰執(zhí)行的。

3. 為備份存儲規(guī)劃獨立的備份網(wǎng)絡 4.合理利用存儲或備份軟件的高級特性，如重復數(shù)據(jù)刪除、壓縮、數(shù)據(jù)復制等功能，這樣可以同時在備份性能和容量上得到收益。5. 對于磁帶存儲，及時更新磁帶機設備。不同代差的磁帶機在性能和穩(wěn)定性方面差異巨大。6. 做好多副本設計，重要的備份數(shù)據(jù)要多份存放，避免因備份存儲故障導致備份數(shù)據(jù)不可用。7. 多通道設計，不僅體現(xiàn)在備份網(wǎng)絡的多通道，存儲也要跟上，比如多磁帶機。8. 合理利用分級存儲，比如磁盤+磁帶組合，磁盤+云存儲組合。通過對備份存儲的組合使用，可以在性能、容量和成本等方面做到最優(yōu)化。9. 合理設計磁帶出庫機制，做好出庫管理。 

3.4 容災規(guī)劃

通常情況下，我們所說的備份指的是本地的備份系統(tǒng)。但是對于很多企業(yè)來說，都存在多個數(shù)據(jù)中心，并且這些數(shù)據(jù)中心間可能還做了同步、異步或雙活等容災機制。長遠來看，備份系統(tǒng)的規(guī)劃設計也要跟得上企業(yè)的容災規(guī)劃。

關于備份容災設計，有以下幾種設計模式：

1. 主中心備份到磁帶庫，定期做磁帶出庫，將磁帶運輸?shù)絺渲行谋４?，備中心可選設計一套備份系統(tǒng)用來做恢復驗證。嚴格意義上來講，這只能算是備份介質(zhì)的異地存放，不能算容災

2. 主備中心獨立部署備份系統(tǒng)。在主備中心已經(jīng)基于業(yè)務或數(shù)據(jù)層面做了數(shù)據(jù)同步的情況下，這種方式實際上是部署了兩套獨立的備份系統(tǒng)，兩套備份軟件在數(shù)據(jù)和架構(gòu)上都是獨立的。

3. 主備中心采用了相同備份存儲，并且基于備份存儲層面做了數(shù)據(jù)同步。備份軟件直接使用同步后的數(shù)據(jù)。這種方式下，備份軟件獨立部署，但是備份數(shù)據(jù)存在復制關聯(lián)，比如下圖是主備機房基于EMC的DD存儲做復制。 

4. 主備中心采用了相同的備份軟件平臺，并且做了了基于備份軟件的數(shù)據(jù)同步，一般情況下，同步會基于重刪和壓縮技術來減少數(shù)據(jù)傳輸量。比如下圖是基于nbu air復制技術的容災備份 

具體使用哪種容災備份模式，并沒有一定的成例。需要結(jié)合企業(yè)自身的實際情況，選擇最合適自己的。另外，備份容災的規(guī)劃可以放長遠一些，分階段逐步完成，沒有必要一蹴而就。

4. 總結(jié)

備份系統(tǒng)的整體設計是涉及多個方面的綜合工程，需要從多個維度通盤考慮，得到一個最優(yōu)解。在大多數(shù)情況下，出于現(xiàn)實情況的約束，也可以立足當下，著眼未來，分批逐步實現(xiàn)自己的需求?？傊?，前期的良好規(guī)劃對于備份系統(tǒng)是非常重要的，一個良好運行的備份系統(tǒng)可以在遇到緊急數(shù)據(jù)故障的時候發(fā)揮極其重要的作用。

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