江蘇移動信息技術(shù)中心云備份平臺實踐

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中國移動江蘇公司 信息技術(shù)中心 云備份平臺實踐 作者姓名： 張晶、王堅 、王宏圖 、孫凱 作者單位： 中國移動通信集團(tuán) 江蘇 有限公 司 單位地址： 南京市虎踞路 59 號 郵政編碼： 210029 摘 要 隨著運(yùn)營商用戶數(shù)的持續(xù)增長，業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展， 3G 業(yè)務(wù)的推廣，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)也越來越重要，需要備份的數(shù)據(jù)量在持續(xù)的增長。與之對應(yīng)的卻是 業(yè)務(wù)系統(tǒng)要求的越來越苛刻的恢復(fù)準(zhǔn)確率 。 業(yè)務(wù)支撐部門面對 分散的數(shù)據(jù)中心， 持續(xù)擴(kuò)大的系統(tǒng)平臺規(guī)模， 7*24 小時的服務(wù)時間要求，全面 嚴(yán)謹(jǐn) 的業(yè)務(wù)指標(biāo)考核標(biāo)準(zhǔn)， 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) “零” 丟失的嚴(yán)謹(jǐn)要求 現(xiàn)狀 ，緊張的維護(hù)人力資源配置狀況，迫切需要 提高現(xiàn)有備份系統(tǒng) 的備份效能，提高 運(yùn)維管理效率高、降低運(yùn)維成本。 并根據(jù)這些經(jīng)驗及公司未來的 務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略，也可以將這些成熟服務(wù)產(chǎn)品推向市場。 本文通過介紹 中國移動江蘇公司 統(tǒng)一備份 平臺在 備份 虛擬化 、 備份服務(wù)差異化 、 備份系統(tǒng)管理自動化、 系統(tǒng)架構(gòu)云 備份 模型優(yōu)化的具體實踐， 能夠很好的解決 中國移動江蘇公司 現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行遇到的種種問題 ，為讀者建立了一種全新的 備份 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計思路。 關(guān)鍵字 ： 備份 虛擬化 ， 云 備份 ， 獨立備份 絡(luò) 系統(tǒng) ， 系統(tǒng)設(shè)計 目 錄 1、 引言 2、 系統(tǒng)建設(shè)背景 3、 系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案 擬化 份服務(wù) 動化管理 4、 架構(gòu)收益 5、 結(jié)束語 1 1、 引言 如今的數(shù)據(jù)中心越來越復(fù)雜，不僅系統(tǒng)規(guī)模每年翻番，系統(tǒng)的復(fù)雜性及面臨的風(fēng)險也與日俱增， 另一面，業(yè)務(wù)部門對 業(yè)務(wù)連續(xù)運(yùn)行的要求 卻是不斷提高的，甚至越來越多的系統(tǒng)要求“零數(shù)據(jù)丟失”。拿 中國移動江蘇公司 的核心業(yè)務(wù) 支撐系統(tǒng)來看 ，包括 統(tǒng)、經(jīng)營分析系統(tǒng)、客服系統(tǒng)、企業(yè)信息化系統(tǒng)等子系統(tǒng) ， 總計近 400 臺服務(wù)器 （ 超過 10000 萬） ， 近 100 臺 高 、 中 、 低端 存儲設(shè)備 ，超過 1000重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) ，分布于南京和無錫的 5 個數(shù)據(jù)中心 。為了提高數(shù)據(jù)的安全性，作為數(shù)據(jù)保護(hù)的最后一道防線 是根據(jù)國際知名調(diào)研機(jī)構(gòu)對世界五百強(qiáng)大企業(yè)的技術(shù)主管的回訪記錄和巡檢記錄來看，大部分企業(yè)用戶的平均備份成功率在 75%左右 。事實上， 我們還注意到很多時候的備份成功率小于 50%，恢復(fù)率就更低 。一方面我們面臨的實際情況是每天需 要備份的數(shù)據(jù)量在增長， 中國移動江蘇公司 業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng) 每年需要備份數(shù)據(jù)的增長量在 50%~75%之間，但備份 系統(tǒng) 的預(yù)算的增長卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個速度 。 傳統(tǒng)的備份系統(tǒng)都是和項目一起采購，造成數(shù)據(jù)中心多個獨立的備份系統(tǒng)，備份的效率差和備份資源的浪費(fèi)很嚴(yán)重， 備份系統(tǒng)架構(gòu)及其不合理， 管理也極其復(fù)雜 。 相同的問題也給 業(yè)的發(fā)展帶來挑戰(zhàn) 。 因此 “虛擬化”、“ 云 備份 ”、“標(biāo)準(zhǔn)化”和“ 備份 資源整合”等成為 目前業(yè)界最為熱門的技術(shù)話題，同樣也代表著未來技術(shù) 發(fā)展的方向 。近幾年來，在業(yè)界也涌現(xiàn)出幾家在這個領(lǐng)域運(yùn)營不錯的云備份服務(wù)的廠商 門鐵克的 … 作為術(shù)、 統(tǒng)大量應(yīng)用的 中國移動江蘇公司 該如何解決自己發(fā)展中遇到的問題 ，如何整合行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗、新技術(shù)、解決方案，如何規(guī)劃 統(tǒng)架構(gòu)科學(xué)發(fā)展，我們在 上述領(lǐng)域 做出 了一些 自己的實踐 。 2、 系統(tǒng)建設(shè)背景 中國移動江蘇公司 擁有一套完整的企業(yè)備份產(chǎn)品， 在架構(gòu)設(shè)計上基于原來的經(jīng)驗進(jìn)行了創(chuàng)新， 并結(jié)合一些 云技術(shù)的設(shè)計理念，為 業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)保駕護(hù)航。 2 ? 虛擬化 不是基于應(yīng)用和設(shè)備的備份資源管理 ； ? 不是綁定特定的應(yīng)用或設(shè)備的備份軟硬件設(shè)備； ? 自動化 現(xiàn)備份 任務(wù) 的靈活調(diào)度、 實時 監(jiān)控和報告，而不僅僅是僵化的為備份而備份 圖 1：中國 移動 江蘇公司 業(yè)務(wù)支撐 系統(tǒng) 備份云示意 3、 系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案 系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計及實現(xiàn)方案分為以下幾個層次： ? 備份虛擬化技術(shù)引入及部署 ? ? 自動化管理 率降低復(fù)雜度 3 擬化 ? 首先， 在 云備份 架構(gòu)中將 備份 生產(chǎn) 離出來，這一變革，使得原有的四 個數(shù)據(jù)中心中，分散在各個應(yīng)用系統(tǒng)中的備份設(shè)備通過備份 呈現(xiàn)給整個數(shù)據(jù)中心，形成了一個集中的備份資源池。同時備份的 以根據(jù)業(yè)務(wù)的變化，備份任務(wù)的變化靈活的擴(kuò)展和回收，實現(xiàn)了備份資源的靈活調(diào)度和靈活的縮放，對生產(chǎn) 有任何影響。 ? 在數(shù)據(jù)中心備份 基礎(chǔ)上，建立了跨數(shù)據(jù)中心的備份 接，使得所有數(shù)據(jù)中心都能物理共享第 五 個數(shù)據(jù)中心 （浦口高新機(jī)房） 的備份設(shè)備，這樣當(dāng)任何一個數(shù)據(jù)中心 的備份設(shè)備故障時，云備份架構(gòu)將自動啟用第 五數(shù)據(jù)中心的備份設(shè)備， 保證核心生產(chǎn)系統(tǒng)備份作業(yè)，如數(shù)據(jù)庫歸檔日志備份能夠持續(xù)進(jìn)行。這里的關(guān)鍵是第 五 數(shù)據(jù)中心的備份設(shè)備是共享的而不是其中一個數(shù)據(jù)中心專享的。 ? 對于 絡(luò)的資源虛擬化 ，則在云備份架構(gòu)中建立了一個具有負(fù)載均衡功能的介質(zhì)服務(wù)器資源池，接入云備份架構(gòu)的任何一個網(wǎng)絡(luò)備份客戶端的備份任務(wù)可以自動計算并分配到一個負(fù)載最低的備份介質(zhì)服務(wù)器。所以對于通過網(wǎng)絡(luò)備份的應(yīng)用系統(tǒng)來說，備份系統(tǒng)是即插即用式的，備份客戶端軟件從備份服務(wù)器自動下發(fā)，同時客戶端不需要關(guān)心對應(yīng)哪個介質(zhì)服 務(wù)器，或具體使用哪里的備份設(shè)備。 ? 多層次的備份架構(gòu)，除了傳統(tǒng)的磁帶庫設(shè)備，還采用了新型的磁盤備份技術(shù)，如虛擬磁帶庫技術(shù)，數(shù)據(jù)重復(fù)刪除技術(shù)，這些技術(shù)都作為基礎(chǔ)架構(gòu)的形式提供，為接入云備份系統(tǒng)的不同性質(zhì)數(shù)據(jù)提供不同類型的存儲方式。其中使用的數(shù)據(jù)重復(fù)刪除技術(shù) 是云備份體系中核心組成部分即備份軟件自帶的功能，在對客服系統(tǒng)中大量的具有冗余性質(zhì)的 擬環(huán)境的備份有良好的效果。 ? 建立面向地市分公司支撐系統(tǒng)的共享備份架構(gòu)，對于分公司的備份需求，統(tǒng)一提供備份資源池，提供用戶透明的集中備份服務(wù)，用戶不需要考慮備份系統(tǒng)所 在的地點和具體結(jié)構(gòu)， 同時 通過 重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)，減少本地寫入的數(shù)據(jù)量，相應(yīng)的減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量。 份 服務(wù) ? 一個共享的、可伸縮的備份架構(gòu)是實現(xiàn) 一個滿足 備份服務(wù) 投送平臺的基礎(chǔ) 。我們所定義的備份服務(wù)基于備份云上的各個關(guān)鍵要素 —— 數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源，分別細(xì)化、組合、封裝，最后形成備份服務(wù)的 對服務(wù)的使用者來說，云服務(wù)通過封裝底層技術(shù)屏蔽了復(fù)雜的技術(shù)組合， 使得一個復(fù)雜的備份策略設(shè)置操作，變成簡單的服務(wù)挑選 。 ? 我們首先通過區(qū)分應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)重要性等級，分別定義金，銀，銅三個服務(wù)等級；數(shù)據(jù) 重要性等級指標(biāo)有三個，一為是否需要快速恢復(fù)，二為是否需要長期保存，三為是否需要異地保存 。之后我們 將應(yīng)用系統(tǒng)對應(yīng)到備份平臺的 從 服務(wù)等級的 角度看，銅牌服務(wù)僅提供長期保存 （磁帶備 4 份） ，銀牌服務(wù)則在滿足長期保存基礎(chǔ)上提供了異地保護(hù) (磁帶復(fù)制等 )，金牌服務(wù)除包括長期保存和異地保存外還提供了數(shù)據(jù)的快速恢復(fù) （綜合磁盤備份等多種技術(shù)） 。這樣在備份平臺上每個服務(wù)器都被賦予了 屬性，并將貫徹到其對應(yīng)數(shù)據(jù)的整個備份生命周期。 這其中用到了術(shù)，不同服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的 備份作業(yè)會自動尋找 合適 的存儲資源，備份數(shù)據(jù)也可以根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)生命周期在存儲資源間進(jìn)行流動 。 圖 2： 備份服務(wù)等級 管理 ? 對備份系統(tǒng)服務(wù)水平的評價標(biāo)準(zhǔn)之一是是否滿足集團(tuán)對數(shù)據(jù)保護(hù)的要求，其中關(guān)鍵的一點是能否 為特定數(shù)據(jù) 提供異地的備份數(shù)據(jù)冗余，比如 跨機(jī)房的 數(shù)據(jù) 復(fù)制 。 由于備份 構(gòu)的形成 ，使得南京各數(shù)據(jù)中心和無錫數(shù)據(jù)中心的備份 數(shù)據(jù)可以互相流動 ，流動的形式是多樣的，可以是在線多數(shù)據(jù)流復(fù)制，也可以是離線的 險柜）復(fù)制 ，相比傳統(tǒng)的手工出庫和磁帶運(yùn)送方式先進(jìn)很多 。 ? 共享的 備份數(shù)據(jù) 驗證 服務(wù)，大多數(shù)企業(yè)的集中 備份環(huán)境都缺少可行的數(shù)據(jù)恢復(fù)驗證環(huán)節(jié)，但事實上數(shù)據(jù)的恢復(fù)是比備份更復(fù)雜的過程，即使系統(tǒng)在初始備份后進(jìn)行了成功的恢復(fù)測試，也不代表在實際生產(chǎn)中需要恢復(fù)的時候一定能成功， 實際情況中數(shù)據(jù)庫軟件的升級，備份軟件的參數(shù)調(diào)整，失敗的備份作業(yè)，操作系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整都有可能造成恢復(fù)失敗，而恢復(fù)失敗時現(xiàn)場定位錯誤原因需要的時間將直接影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)的時間，所以常規(guī)例行的數(shù)據(jù)恢復(fù)驗證能最大程度保證生產(chǎn)系統(tǒng)的快速恢復(fù)。在我們的云備份架構(gòu)中提供了共享的數(shù)據(jù)恢復(fù)平臺， 能夠 滿足多個核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)恢復(fù) 驗證需求。 并專門立項建立了業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng) 數(shù)據(jù)備份恢復(fù)測試環(huán)境，覆 5 蓋了支撐系統(tǒng)主機(jī)的所有相關(guān)機(jī)型和版本 和存儲的主要型號 。 ? 數(shù)據(jù)安全性 ，不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)其數(shù)據(jù)的敏感程度不同，對備份數(shù)據(jù)安全性的要求也不同，當(dāng)所有系統(tǒng)的備份都?xì)w入云備份架構(gòu)后如何保證數(shù)據(jù)的安全性，如何保證敏感信息不泄露？事實上我們可以利用云備份架構(gòu)中的數(shù)據(jù)加密模塊，啟用數(shù)據(jù)加密的備份數(shù)據(jù)只能被數(shù)據(jù)源系統(tǒng)所 恢復(fù) ，數(shù)據(jù)加密所需要的證書管理和認(rèn)證都作為平臺 服務(wù) 提供 ，對于高負(fù)載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的加密備份可以由資源池中的介質(zhì)服務(wù)器承擔(dān)加密運(yùn)算，減少對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能影響。 動化管理 ? 集中的報表平臺 ，報表平臺作為云備份架構(gòu)的重要組成部分，可以為遵從驗證和業(yè)務(wù)規(guī)劃提供高級備份報告。在云備份作為 儲服務(wù)的情況下，我們需要具有跟蹤和分析備份服務(wù)水平遵從以及將操作作為一項業(yè)務(wù)來進(jìn)行管理的能力。 備份管理平臺 為我們提供了所需的報告，以驗證各關(guān)鍵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)受到確實的保護(hù)，以及 復(fù)時間目標(biāo)）和 恢復(fù)點目標(biāo)）要求可以得到滿足。同時還可以深入了解數(shù)據(jù)保護(hù)基礎(chǔ)架構(gòu)，這樣就可以為備份操作進(jìn)行有效的業(yè)務(wù)計劃。 例如，可以按照業(yè)務(wù)系統(tǒng)、用戶和部門分析增長趨勢和資源需求。 同時，可以為備份服務(wù)使用部門 或系統(tǒng)提供在線的報表展示，確保服務(wù)水平承諾。 報表平臺還可以根據(jù)各部門或應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)計固定時間段內(nèi)其備份所產(chǎn)生的費(fèi)用成本，這樣的報表數(shù)據(jù)既可以做為部門成本核算的依據(jù)，也可以做為系統(tǒng)擴(kuò)容的參考。 圖 3：集中報表平臺 ? 集中的管理平臺，我們 通過 基于 集中管理門戶能夠 實現(xiàn) 所有監(jiān)控、警報、報告和故障排除功能，并通過圖形化的方式顯示。管理員能夠?qū)崟r收集信息，包括恢復(fù)的成功率、哪些系統(tǒng)由于備份故障而面臨風(fēng)險、存儲 6 使用的趨勢、關(guān)于特定警報與錯誤的詳細(xì)信息?？商峁┱麄€基礎(chǔ)設(shè)施范疇的所有數(shù)據(jù)保護(hù)操作的視圖。為了簡化日常管 理工作， 還 能夠通過統(tǒng)一備份界面，保護(hù)和管理數(shù)據(jù)資源。管理員能夠主動診斷故障，識別可能的問題，并采取正確的糾正措施。 4、 架構(gòu)收益 隨著該系統(tǒng)架構(gòu)投入使 用，我們獲得了諸多 收益，很好的解決了目前系統(tǒng) 采購、建設(shè)、 運(yùn)行、維護(hù)、使用 、應(yīng)用支撐方面的諸多問題，具體的內(nèi)容如下： （ 1） 成本 ? 云架構(gòu)的采用對備份系統(tǒng)成本的影響是革命性的。備份系統(tǒng)占總體架構(gòu)的投資比例 顯著 下降 了 。原來備份系統(tǒng)占總體投資的 10％，云架構(gòu)使得這個比例下降到 不足 5％，節(jié)約了 50％以上的投資 。 ? 備份資源 的增加來自云備份架構(gòu)整體需求，資源復(fù)用率和整體利用率提高，由 此帶來了成本的相對減少。 ? 維護(hù)成本的減少來自兩個方面，一個方面，低端磁帶庫主要面向中小型業(yè)務(wù)系統(tǒng)的獨立備份需求，由于 機(jī)械 故障率極高，帶來的維護(hù)成本較高， 云備份使得這方面的維護(hù)成本消失。另一方面，由于備份標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、業(yè)務(wù)平臺各自為陣，一個數(shù)據(jù)中心就有多個備份管理員，云備份把多個備份平臺整合成一個，一個專業(yè)備份管理員就夠了。 （ 2） 構(gòu)架“ 云”模型來 提高備份服務(wù)能力 ? 實現(xiàn)任意業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)備份 可以隨時運(yùn)行在任意“云節(jié)點”上 , 實現(xiàn)了負(fù)載均衡與隨需調(diào)度 ? 充分利用云架構(gòu)的擴(kuò)展能力，實現(xiàn)了比業(yè)務(wù)增長速度更高的擴(kuò)展性。核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)量在增長， 備份 /恢復(fù) 窗口卻在縮小。 ? 針對業(yè)務(wù) 系統(tǒng)的架構(gòu)瓶頸 和備份策略 , 通過交叉?zhèn)浞莘绞絹硖嵘龜?shù)據(jù)備份和恢復(fù)的效率和成功率 ， 成功 實現(xiàn)了 門 承諾的 恢復(fù)成功率。 ? 備份 系統(tǒng)處理 余 量由原來的 30%下降到 15%甚至更低 （ 3） 利用備份 “ 解耦”提升 備份 系統(tǒng)可靠性 ? 業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊并不關(guān)心備份數(shù)據(jù)在哪里 ? 一套完整備份策略可以靈活在任意的備份中心部署 （ 4） 利用備份共享提高備份資源利用率 ， 提高備份調(diào)度運(yùn)維效率 ? 通過構(gòu)建全局備份視圖將需要管理的備份空間數(shù)量有效降低了 20%， 將預(yù) 7 留的冗余備份空間容量有效降低了 25%。 ? 更 好的根據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)整備份策略，充分利用網(wǎng)絡(luò)的資源 , 提高備份的處理效率 ? 通過細(xì)分業(yè)務(wù)、方式 調(diào)整備份策略，實現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)水平和備份服務(wù)水平的的精細(xì)化管理，既提高了整體備份服務(wù)水平，也優(yōu)化了備份資源 ? 備份 系統(tǒng)運(yùn)行及配置環(huán)境集中管理，實現(xiàn)一點配置，全網(wǎng)生效 （ 5） 極佳的魯棒性和系統(tǒng)彈性 ? 每個業(yè)務(wù)模塊的備份策略部署已經(jīng)可以完全產(chǎn)品化 ，提升了系統(tǒng)整體 備份能力 ； ? 備份系統(tǒng)處理的能力可以線性擴(kuò)充，對現(xiàn)有系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，只需增加新的軟硬件資源； ? 未來新的業(yè)務(wù)模塊增減 、數(shù)據(jù)存儲空間添加、業(yè)務(wù)模塊調(diào)度調(diào)整 或備份備份策略的調(diào)整都 可以 分別 在 線進(jìn)行，系統(tǒng)架構(gòu) 不需要發(fā)生聯(lián)動 變化，為 生產(chǎn)系統(tǒng)、備份 系統(tǒng)平臺的能力提升提供了安全、高效的手段 ； ? 提供 分級 備份 規(guī)劃能力， 幫助對業(yè)務(wù)系統(tǒng)生命周期管理 ， 實現(xiàn)分級備份 ，隨需調(diào)度，降低 硬件 采購成本并體現(xiàn)節(jié)能減排效益 。 5、 結(jié)束語 中國移動江蘇公司 信息技術(shù) 中心通過 統(tǒng)備份 虛擬化 、云計算改造實踐， 為應(yīng)用系統(tǒng)未來的發(fā)展提供了及時可靠的 備份 系統(tǒng)架構(gòu)保障，為 備份 系統(tǒng)平臺實現(xiàn)異構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施資源整合 , 建立開放、標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一、高效、易于管理的 礎(chǔ)設(shè)施，優(yōu)化 備份 資源配置，獲得 備份 整體的最優(yōu)性能和使用效率，增加礎(chǔ)設(shè)施的靈 活性，改善 統(tǒng)備份 服務(wù)水平提供 了 有效保障 。 近期對于地市分公司的生產(chǎn)環(huán)境計劃嘗試建設(shè)單獨的備份 絡(luò) ，結(jié)合高速局域網(wǎng)技術(shù)和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)，提供低成本的備份服務(wù)。 目前， 中國移動江蘇公司 也正在研究怎樣將這些技術(shù)通過服務(wù)的方式為廣大中小企業(yè)的用戶提供遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)備份業(yè)務(wù)。