高等學校網絡中心數據備份策略及其實現

摘要：高等教育事業的發展離不開校園網，各類網絡信息服務平臺廣泛應用于教育教學、管理科研和后勤服務。數據的規模呈爆炸性增長，信息數據已成為學校最重要的無形資產。由于病毒破壞、軟硬件故障等多種原因，時刻威脅著數據的安全。重要數據的丟失必定會帶來重大的損失。如何保障校園網數據的安全，切實采取有效措施做好數據備份與應急恢復，已成為網絡管理員的重要工作。

關鍵詞：計算機網絡；數據；備份；策略

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)20-30317-03

1 引言

隨著計算機技術的迅猛發展，越來越多的高等院校組建了校園網并接入Internet、Cernet。高等教育事業對校園網及其網絡應用信息平臺的依賴性越來越強。學校門戶網站、校園一卡通系統、教務網絡管理系統、圖書館電子借閱系統、資產管理系統、電子郵件、FTP等信息平臺廣泛應用于教育教學、管理科研和后勤服務等各個方面。各類信息系統、眾多的校園網用戶不斷的創建和使用著各種數據信息。數據的規模呈爆炸性增長，部分核心數據已成為學校最重要的無形資產。

高等學校的正常運作高度依賴于校園網平臺上運行的各類信息系統，對數據的安全性、完整性、可靠性要求很高。一旦發生數據的丟失或毀壞必定會帶來不可估量的損失，因此數據備份與應急恢復日益引起網絡管理員的高度重視。

2 導致數據丟失的原因

計算機網絡系統是一個高度整合的系統工程，包括網絡通信設備、傳輸線路、服務器、工作站、存儲器、支撐軟件等等。由于各種不確定因素所帶來的安全隱患，很容易發生數據丟失。導致數據丟失的原因很多，通常包括：

（1）自然災害：包括地震、火災、雷電、洪水、颶風等。

（2）供電故障：供電系統的突然斷電，UPS備用電力耗盡，供電不穩定等。

（3）硬件故障：如硬盤磁道的物理劃傷、硬盤電子器件的老化失效、RAID5磁盤陣列中超過2塊以上硬盤故障、磁盤陣列柜控制芯片故障，存儲介質磁性失效、分區表丟失等。

（4）軟件故障：如操作系統的漏洞、應用軟件的設計缺陷，軟件運行中不可預見的錯誤導致系統崩潰，濫用盜版軟件等。

（5）人為因素：制造和傳播病毒，存儲介質失竊，文件系統的誤操作、誤刪除，硬盤誤格式化等。

據不完全統計，50%以上的數據丟失是由于硬件故障或軟件錯誤造成的，特別是硬盤故障很容易引起數據丟失；30%以上的數據丟失是由人為錯誤操作造成的；病毒和自然災害造成的數據丟失不到15%。

3 數據備份與策略

數據備份是對原始數據的精確復制和保存，是確保數據安全的重要手段。數據備份的基本形式包括：數據完全備份和數據增量備份。在實施完全備份中，將歸檔的所有文件，包括系統文件，應用文件，用戶文件等全部備份。這種方法對數據進行了很好的保護，其缺點是備份數據量很大、備份時間長，但從完全備份中恢復數據的過程比較簡單。增量備份通常在實施完全備份的基礎上，按一定的時間間隔備份新創建的或修改過的文件，在減少備份數據量的同時加快了備份速度。一般我們可以采取完全備份與增量備份相結合的方法。

數據備份策略關系到數據的完整性、安全性、可靠性和有效性，并在系統軟硬件發生任何故障時可以快速恢復數據。不同的網絡架構和信息服務平臺有差異，針對不同的情況，在制定數據備份策略時，應重點考慮以下幾點：

（1）確定哪些數據需要備份，確?！凹磿r恢復”與“系統重構”時數據的完整性。

（2）備份前，系統自動對全部數據文件進行病毒掃描和查殺，確保所備份的數據未遭受病毒感染與破壞。對于大容量的數據考慮是否采用壓縮備份。

（3）確定數據備份的時間與頻率。一般在白天提供服務的信息系統到了夜間數據不發生任何修改，可以設置在午夜備份數據。

（4）采用先進的備份工具。如采用的基于磁帶備份的磁帶庫，它能夠提供自動備份和數據恢復功能，存儲容量達TB級以上（1TB=1024GB）。此外，磁帶庫還可以實現連續備份、自動搜索磁帶、實時監控和統計功能。整個數據存儲備份過程擺脫了人工干預，實現數據備份的自動化與恢復的便利化。

（5）采用先進的備份軟件，支持跨平臺OS客戶端、支持Oracle、SQLServer、DB2、Sybase等大型數據庫。

（6）其它備份介質的選擇。除了磁帶外，還可以選擇大容量硬盤、DVD-R光盤等存儲介質。

（7）定期檢查備份介質有效性、及時更換老化的存儲介質，將重要歸檔的存儲介質異地保存。

（8）定期檢查存儲介質上備份數據的完整性、可靠性和可恢復性。

4 無錫科技職業學院網絡中心數據備份實施案例

無錫科技職業學院為滿足現代化教學的要求，投入了大量資金建設校園網軟硬件設施。其中先后實施了“教務網絡管理系統”、“上網認證計費系統”、“圖書館電子借閱系統”、“校園一卡通系統”、“學院門戶網站”、“電子郵件”、“FTP”等多項信息化工程。由于學院的正常運作高度依賴于這樣一個整合的網絡信息平臺，學院領導要求該系統的安全性和可靠性必須達到一個更高層次的水平。整個系統必須具備較高的數據容災能力，確保核心數據的高度可靠性。

因此，數據集中備份系統成為網絡中心信息化建設的核心組成部分。備份系統的目標是建立一個支持以太網自動備份、跨異構環境OS平臺、支持LAN－FREE備份、支持光纖傳輸方式，并支持微軟的MSCS集群，同時支持Oracle、SQL Server等大型數據庫的在線數據備份的高效、可靠、易擴展的系統平臺，以確保信息系統安全及連續穩定運行。經過對性能、可靠性、可管理性及可擴展性等方面的廣泛深入評估，網絡中心選擇了Legato的NetWorker企業級備份軟件及并設計解決方案。

系統核心服務器的網絡拓撲結構如下：

根據網絡拓撲結構，采用基于EMC存儲和網絡備份的解決方案。服務器集群通過光纖通道交換機與EMC光纖通道磁盤冗余陣列相連。其優點是：服務器與EMC直連后，服務器硬盤上不保存核心數據（只包含OS與支撐軟件），關鍵數據全部保存在EMC磁盤陣列上。實現了關鍵數據的集中存儲、運行高效穩定、可靠性很高。EMC光纖通道磁盤陣列存儲表配置如下：

備份服務器提供磁帶庫機械手的控制和整個系統備份策略的制定和集中管理。磁帶庫安裝有多盤海量存儲磁帶，正常備份容量為1TB，經壓縮后備份容量可達2TB，磁帶可擴容。其余的服務器分別安裝客戶端軟件和相應的數據庫模塊。具體的模塊配置情況如下：

5 備份策略的具體規劃

對于重要的服務器系統每周實施一次數據完全備份策略，即通過磁帶庫每周日做一次硬盤完全備份。其次，針對不同的操作系統平臺（主要包括Windows Server/Linux）、數據庫平臺及應用需求，分別再制定不同的備份策略?，F例舉3個主要的信息系統備份策略如下：

（1）Windows2000Server+SQLSever信息系統的備份策略

“教務網絡管理”、“上網認證計費”、“校園一卡通”等系統均采用Windows2000Server和SQLSever2000數據庫。這些系統均在白天發生數據更新，根據策略，在每天凌晨1：00做一個完整數據庫備份，這個數據庫備份即前一日數據庫歸檔后完整的狀態。該備份包括當前數據庫的所有內容及事務日志，并在EMC上保留最近30天的備份文件。由于基于SQLSever的系統每天的更新比較頻繁，每天早上8：00起到晚上22：00，每隔2小時做1次差異備份。完整數據庫備份和差異備份文件，均存儲在EMC磁盤陣列上，以提高可靠性。SQLServer數據庫備份文件通過Legato Module for SQLServer模塊，于每天凌晨3：00自動備份到磁帶庫上。

如SQL服務器發生嚴重故障需要恢復時，一般可以先從EMC上恢復數據，即使EMC失效也可以從磁帶庫上恢復數據。如果是某天下午13：00點數據庫發生崩潰，我們先恢復當天凌晨的SQL完整備份，再恢復中午12：00的差異備份數據。如果服務器發生嚴重的故障導致操作系統整體崩潰，可以在更換新硬件后重構操作系統，并從磁帶庫中恢復數據。

（2）WindowsServer2003+Oracle信息系統的備份策略

“圖書館電子借閱系統”運行在WindowsServer2003操作系統和Oracle9i數據庫平臺上。圖書館提供的借閱服務從每天早上8：00到晚上22：00。每天備份時間應選在沒有數據操作時（如晚上23：30），在服務器端使用Windows的計劃任務定時運行exp命令來實現自動備份。備份文件以1周為循環（如本周一覆蓋上周一的備份），以“星期X”為文件名將dmp備份文件和log日志文件（這樣就能以一星期為周期循環）輸出到EMC的s:\\backup目錄。

編輯exp.bat批處理文件，內容如下：

exp userid=system/password@libraryMIS file=s:\\backup\\%date:~11，3%.dmp log=s:\\backup\\%date:~11，3%.log owner=oracledbabuffer=1024000

Oracle數據庫物理文件以及DMP備份文件均通過Legato Module for Oracle模塊，于每天凌晨3：30自動備份到磁帶庫上。

Oracle數據庫恢復操作，需在服務器端或客戶端，執行imp命令以system用戶（Oracle的系統用戶）登錄，將EMC或磁帶庫上的DMP備份數據文件導入數據庫服務器。導入時按照提示操作，直至詢問是否是否導入整個導出文件，輸入yes即可。

（3）基于Redhat Linux+MySQL的Email/FTP服務平臺的備份策略

由于Email和FTP系統是基于Linux操作系統的，與BackupServer存在跨操作系統平臺的差異， 所以在服務器上安裝Legato Module for Linux模塊。EMC磁盤陣列上劃分一個300G的LUN卷，用于存儲Email/FTP數據。Linux服務器的LAN口與BackupServer同屬一個網段，每天凌晨5：00Linux備份模塊自動啟動后，經BackupServer控制將數據備份到磁帶庫上。Linux系統的數據恢復，可以通過BackupServer的Legato服務器端與Linux客戶端備份模塊協同工作，從磁帶庫中進行數據恢復。

6 應用效果

該備份系統采用了先進的網絡框架和軟硬件技術，在無錫科技職業學院網絡中心已經穩定運行5年，減輕了網絡管理員的工作負擔，保證了重要數據的安全。經歷了幾次軟硬件故障后，均能快速恢復數據，確保系統的正常運行。

7 結束語

重要數據信息是高等院校的寶貴財富，數據備份系統已經成為校園網建設的核心組成部分。作為網絡管理者，應充分認識到數據備份重要性，采用先進的備份工具，認真規劃好備份策略，加強數據備份工作。有效避免重要數據的丟失，確保網絡信息系統的連續穩定運行。

參考文獻：

[1] 劉智勇.SQLServer2005寶典.電子工業出版社.

[2] 騰永昌.Oracle9i數據庫管理員使用大全.清華大學出版社.