一種雙活云中心災備方案的設計與實現

陳曉 張龍軍

【摘要】 計算由于其具備的諸多優點，被越來越廣泛的應用于各個領域。隨著用戶數量的增加，其產生的數據量也會越來越龐大，海量數據的指數型增長使得云災備愈加顯得重要。本文針對云計算的災備環境，結合虛擬化技術設計并實現“雙活”方案以及基于“雙活”數據中心的存儲策略，在網絡和業務“雙活”的基礎上實現用戶數據的零丟失，業務的零中斷。

【關鍵詞】 數據中心 云災備 雙活 存儲策略

引言

近年來，隨著虛擬化和網絡技術的迅猛發展，云計算正在世界范圍內悄然興起，引發第三次信息技術革命浪潮。云計算為人們提供了一種市場空間巨大、全新的信息化服務模式。同時，云存儲技術的出現為用戶提供了一種支持按需使用和彈性 架構的第三方IT資源及服務，能夠有效地解決信息化技術迅猛發展帶來的IT資源需求不斷擴大的問題。

然而，盡管云計算與云存儲帶來的價值是如此之巨大，卻仍然有諸多用戶徘徊在云計算和傳統軟件架構之中，根本原因在于云計算領域中，用戶數據完整性和可用性問題并沒有得到妥善的解決。可以說，數據完整性和可用性問題是用戶將數據和應用遷移到云計算架構中的最大障礙，而用戶數據的完整性和可用性最大程度依賴于災備系統。所以在現有環境下，對IT系統的數據安全也提到了一個新的高度，構建一種新型的“雙活”數據中心成為云災備環境下的迫切需求。

本文主要介紹在基于傳統的網絡架構上構建“雙活”數據中心并設計實現網絡和業務“雙活”方案，通過搭建虛擬的實驗環境實現用戶數據的零丟失與業務的零中斷。

一、云計算與云災備

1.1云計算體系

云計算體系體系結構由5個主要部分組成，分別為應用層、平臺層、資源層、用戶訪問層、管理層。云計算的本質是通過網絡提供服務，因而其體系結構的構成以服務為核心。應用層、平臺層、資源層這3層是云計算提供的不同層次的服務，如圖1所示。

資源池層是指基礎架構層面的云計算服務，這種服務可以提供虛擬化的資源，從而隱藏物理資源的復雜性。平臺層為用戶提供對資源層服務的封裝，使得用戶能使用更高級的服務構建自己的應用。應用層為用戶提供軟件服務。用戶訪問層是方便用戶使用云計算服務所需要的各種支撐服務，針對每個層次的云計算服務都需要提供相應的接口。管理層是提供所有層次云計算服務的管理功能。

1.2云災備

云災備作為災備領域的一個新興概念，它的出現為企業提供了一個行之有效的災備解決方案。云災備是指將災備看作一種服務，由搭建云的第三方廠家提供基礎設施，客戶付費使用提供商提供的災備服務的模式。

傳統的云災備服務是采用當前比較先進、安全、可靠的數據備份和數據復制技術，建設可管理、可運營的災備服務，為用戶提供不同等級的同城或異地災備服務，以保證在災難發生后能夠快速、準確的恢復客戶的業務數據和關鍵應用系統，保障客戶業務的連續運行。目前云災備服務主要有數據級災備和應用級災備。

二、“雙活”數據中心

數據中心是向用戶提供網絡資源、服務化托管及寬帶接入等多項網絡服務的信息系統資源最密集、數據交換最頻繁的地方，隨著云計算應用的日益深化，數據中心運行環境正從傳統客戶機/服務器向網絡連接的大型服務器集群轉型。

“雙活”數據中心是出于災備目的應“云”而生的，它是指兩個數據中心都處于運行狀態，可以同時承擔業務，提高數據中心的整體服務能力和系統資源利用率，并且兩個數據中心互為備份。當正在提供業務服務的數據中心發生故障時，業務能自動切換到另一數據中心，實現數據零丟失，業務零中斷。

“雙活”數據中心建設是一個復雜的系統工程，包括數據、系統、業務、網絡、服務器等基礎設施資源多個方面，并且很多用戶的需求是交雜在一起的，建設異常復雜。“雙活”數據中心的需求主要體現在廣域網鏈路、服務器/存儲、機房基礎設施三個方面。

針對不同需求，數據中心部署模式包括網絡雙活、業務雙活、資源雙活等，三者可以獨立建設，也可以組合建設，以滿足不同用戶的對性能、投資保護以及業務部署靈活性的需求。本文將對網絡“雙活”和業務“雙活”方案進行研究和設計。

三、基于云計算的“雙活”服務設計與實現

3.1網絡與業務雙活

在業務支持“雙活”的前提下實現網絡“雙活”，需要“雙活”業務在不同數據中心分配的地址段不同，方案設計使用DNS和全局負載均衡的網絡技術，如圖2所示。

數據中心和雙活中心均可獨立響應業務，但分布在不同的網段，由于服務器可以配置不同的網關地址，該模型要求業務系統的同一類業務支持多個不同網段的IP地址和網關地址，并通過DNS和全局負載均衡技術保證客戶可以自動的訪問到最佳性能的站點以及業務的一致性。

3.2基于“雙活”中心的存儲服務設計

在云計算網絡與業務“雙活”的基礎上設計并實現一種基于“雙活”中心的存儲服務解決方案，方案采取服務器虛擬化加存儲虛擬化，虛擬化資源池加動態應用和數據移動。通過VPLEX實現存儲虛擬化，通過VMware實現服務器虛擬化。客戶端通過調用云端的接口從而實現數據的上傳和下載。數據池僅是一個存儲數據的場所，保存客戶端的所有數據。數據池本身不需要提供運算能力。

為了滿足高性能和高可靠性的服務需求，云的運算部分都集中在節點上，節點群是通過虛擬技術進行虛擬化的服務器集群，每臺虛擬服務器都提供相同或相似的網絡存儲服務，并受到位于節點集群前端的控制中心的管理。控制中心部署了SLB，負責根據已配置的均衡策略將客戶請求在服務器集群中分發，為客戶提供服務，并對服務器可用性進行維護，SLB配合數據中心前端的GSLB，能夠很好的實現從數據中心前端到數據中心內部全路徑的負載均衡，以及更好的實現服務器健康狀態檢測。在運算過程中，節點被動態地調整成有彈性的可伸縮云，負責處理客戶端數據，并最終將其保存到數據池中。

主數據中心與“雙活”數據中心之間需要二層互聯以滿足集群成員之間二層通信需求，同時還需要SAN互聯以實現數據的同步。

四、結束語

云災備作為一種新的災備形式得到了廣泛地關注，但數據的飛速增長使得傳統的云災備已經不能適應化時代發展的需求，“雙活”數據中心應“云”而生，解決了傳統災備方式的短板。

本文針對云計算環境設計實現了網絡與業務的“雙活”以及基于“雙活”中心的存儲方案，但真正的“雙活”數據中心實際上還要包括數據的雙活，但由于當前的技術限制和數據的一致性保證等原因，“雙活”方案中數據中心通常仍只有一個處于Active狀態，其他數據中心則根據地域距離選擇同步復制或異步復制實現數據備份功能，因此本文討論的“雙活”數據中心方案只涉及到基礎設施和應用的“雙活”。同時，未來數據中心的建設方向與技術選擇應符合虛擬化、云計算等趨勢，在選擇技術時應該充分考慮到標準性、開放性、靈活性、可維護性等因素。

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