國家傳染病網絡直報系統容災備份實現*

鮑一丹 馬家奇*

國家傳染病網絡直報系統容災備份實現*

鮑一丹①馬家奇①*

目的：實現中國疾病預防控制中心傳染病網絡直報系統的同城異地容災。方法：在容災中心采用B/S/DBMS的三層架構部署傳染病網絡直報系統，通過遠程復制技術實現數據級容災；通過異步數據技術實現關鍵業務系統的應用級容災；通過異步模式進行傳染病網絡直報系統容災數據傳輸。結果：根據現有資源建立了同城異地容災中心，實現重要信息系統數據的同城異地容災備份，完成信息安全等級保護要求的軟硬件安全加固，且通過了公安部安全等級測評。結論：同城異地容災中心的建立確保傳染病網絡直報系統和數據安全，保證連續性工作有效進行。

容災備份；數據容災；遠程復制技術；數據復制

[First-author’s address]Center for Public Health Surveillance and Information Service, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100050, China.

中國疾病預防控制中心(Chinese Center for Disease Control Prevention，簡稱中國CDC)于2003年建立了以傳染病疫情報告為核心、基于B/S模式和J2EE三層架構的實時在線傳染病個案網絡直報系統[1]。隨著疾病控制工作的發展，中國CDC已有包括傳染病網絡直報系統等20余個網絡直報系統。根據中國CDC信息化總體規劃設計，以及中國CDC傳染病網絡直報系統的要求，進行24 h連續服務，其監測管理模式由原來的統計數字定期逐級報告轉變為個案數據的實時網絡直報，其安全性關系到整個中國CDC。因此，建立容災備份系統成為中國CDC信息化建設的重要組成部分。為確保系統和數據安全，保證連續性工作有效進行，除在本地實施完善系統和數據存儲備份系統外，尚需根據現有資源建立同城異地容災中心，實現應用系統和數據的異地容災。

1 網絡直報容災備份系統

1.1 容災備份系統概念

典型的容災系統由備用網絡系統、數據備份系統、備用數據處理系統備份處理系統、備用網絡系統、備用基礎設施、技術支持、運行維護支持和災難恢復預案等組成。其中，備用網絡系統、備份處理系統和數據備份系統屬于IT技術的范疇，而其他要素均屬于管理和服務的范疇[2-3]。容災系統結構如圖1所示。

1.2 容災備份系統分類

(1)數據級容災。數據級別災備的關注點在于數據，即災難發生后可確保用戶原有的數據不會丟失或者遭到破壞。數據級別災備是保障數據可用的最低底線，當數據丟失時能夠保證應用系統可以重新得到所有數據。

(2)應用級容災。需要高級別的應用災備系統，是在數據級容災基礎上，在異地建立一套與本地生產系統相當的備份環境，包括主機、網絡、應用及IP等資源均有配套，當本地系統發生災難時異地系統可以提供完全可用的生產環境[4]。應用級容災備份系統能夠提供不間斷的應用服務，保證信息系統提供的服務完整、可靠和安全。

(3)業務級容災。全業務的容災備份要求具備全部的基礎設施，其大部分內容是非IT系統(如電話、辦公地點等)，當大災難發生后原有的辦公場所會受到破壞，除數據和應用系統的恢復，更需要數據備份的工作場所能夠正常開展業務。

2 中國CDC傳染病網絡直報容災系統

2.1 數據級災備系統

建立數據級災備系統是建立應用級災備系統的基礎，數據級災備系統建設的主要目的是確保中國CDC各業務網的數據能夠按照應用系統恢復時間目標(recovery time objective，RTO)的要求，通過數據復制技術將數據備份到災備中心，確保兩個數據中心應用系統數據的一致性和完整性[5]。

2.1.1 遠程設備規劃

在建設統一虛擬化存儲平臺的基礎上，建設同城異址的實時容災備份系統。重點利用中國CDC園區和異地中心做為中國CDC大的生產中心和災備中心，秉承節省投資，最終實現雙中心和統一云平臺，滿足業務和系統可持續發展，且不影響已有業務的運行，實現平滑上線的要求，最終設計規劃為開放式高端存儲特有的云存儲虛擬化結合存儲池底層實時復制技術的方案，滿足容災備份需求[6]。

2.1.2 業務連續性分析

根據中國CDC業務系統模式和需求，通過對傳染病網絡直報系統、計劃免疫系統以及協同辦公系統等的分析和比較，傳染病網絡直報系統對數據和其支撐的業務對連續性要求最高，且恢復點目標(recovery point objective，RPO)接近于0(0～1 min)，RTO＜2 h，該系統需要實時異地容災備份[7]。數據分析見表1。

圖1 容災系統組成結構圖

表1 中國CDC系統業務連續性分析

2.2 技術選擇

(1)容災的7個層次。根據國際標準SHARE78的定義，災難恢復解決方案可根據“備份/恢復的范圍”、“災難恢復計劃的狀態”、“在應用中心與備份中心之間的距離”、“應用中心與備份中心之間的如何相互連接”、“數據是怎樣在兩個中心之間傳送的”、“有多少數據被丟失”、“怎樣保證更新的數據在備份中心被更新”以及“備份中心可以開始備份工作的能力”八方面分成7個層次(見表2)。

表2 容災的7個層次

(2)遠程容災技術。中國CDC傳染病網絡直報系統的容災設計綜合考慮各種技術的組合和輔助功能，分布實施，實現最高層次的容災架構。基于本系統存儲的遠程數據復制技術是屬于國際標準SHARE78第5層以上容災，具有RPO和RTO短的優勢，同時安全、成熟和穩定。目前的大型容災項目基本均基于該技術，同樣是本系統設計規劃中重點采用的遠程容災技術[8]。

(3)數據復制方式。根據傳染病網絡直報的特點，采用基于HDS存儲的容災方案。為保證最小數據丟失，RPO接近于0，生產中心到同城災備中心規劃采用16波粗波分復用器(coarse wavelength division multiplexer，CWDM)光纖鏈路保證災備傳輸[9]。以此為基礎，同城容災采用存儲的異步數據復制方式。

2.3 傳染病網絡直報系統數據的災備管理

(1)根據中國CDC信息化建設的總體設計要求，利用中國CDC園區與異地舊址之間已有的CWDM設備，構建兩地之間的SAN存儲網絡互聯環境和IP局域網絡互聯環境[10]。總體網絡規劃如圖2所示。

(2)傳染病網絡直報系統為核心業務系統，該系統的容災建設是通過中國CDC園區通用存儲平臺(universal storage platform V， USP V)建立的存儲虛擬池配置對異地USP VM存儲池的遠程容災數據復制。具體設計架構如圖3所示。

2.4 應用級容災系統實現

2.4.1 容災系統方案

圖2 容災系統總體規劃邏輯拓撲圖

圖3 遠程數據復制總體架構圖

應用級災備系統是在數據級災備系統基礎上實現應用系統的切換和回切，以保證業務的連續性。在應用級災備系統建設時只需在原有數據級災備的基礎上，在災備中心部署應用級應用系統相應的數據庫和應用服務器，并安裝配置數據庫和應用程序。自2013年啟用中國CDC啟動同城異地容災備份中心，已經實現傳染病網絡直報系統由同城數據級容災備份到應用級容災備份的轉變。整個備份過程采用了異步數據復制技術，通過異步模式進行數據的傳輸[11]。

2.4.2 應用系統架構

在異地容災中心部署的傳染病網絡直報系統采用B/S/DBMS的三層架構，其中包括應用服務器和Web服務器，結合現有可利用資源及新采購服務器，且與中國CDC園區數據中心保持一致，共計使用8臺DELL M910和4臺DELL M610服務器(如圖4所示)。

圖4 異地容災中心部署結構圖

2.4.3 單系統的切換與回切

(1)單系統的切換。傳染病網絡直報系統采用USP V存儲進行復制，USP V存儲支持部分系統切換，當生產中心的系統不可用時，只需將該系統對應的主機切換到災備中心，該系統的數據可通過USP V存儲設備的反向復制功能從災備端復制到生產端。

(2)單系統的回切。當生產中心的業務系統恢復后檢查兩端數據的一致性和完整性，當兩端數據一致后可將災備端應用系統反向回切到生產端。

2.5 啟動容災條件

由于切換消耗時間過多，應用啟動約為30 min，回切同樣會耗費很長時間，因此當生產中心系統出現故障后、在長時間難以恢復的情況下考慮切換，其切換條件為：①生產中心網絡出口長時間中斷，超過系統約定的宕機時間；②生產中心業務系統的數據庫服務器因故障宕機，難以在短時間內修復；③生產中心的磁盤陣列因故障宕機，難以在短時間內修復；④生產中心出現長時間停電，超過UPS能夠支撐的供電保護時間，并難以在短時間內恢復供電。

3 傳染病網絡直報系統災難場景模擬

當中國CDC園區生產中心主機及存儲發生故障、應用服務器無法提供服務時，負載均衡設備將自動調整到通過異地容災中心應用服務器提供服務，切換過程網絡不需要進行任何人為調整。目前，中國CDC園區前置應用負載均衡為后端服務器80～89提供負載均衡服務，并通過適當可用的健康檢查方式對后端應用進行可行性檢查。

用戶訪問直報系統通過應用負載均衡進行流量分擔，此時中國CDC園區應用負載通過適當健康檢查方式檢查本地應用服務器是否可用；如果可用則選擇本地應用服務器為用戶提供服務；如果本地應用服務器健康檢查失敗，則通過CWDM線路提供的IP網絡使用異地應用服務器繼續為用戶提供服務，其切換方式如圖5所示。

圖5 應用切換效果拓撲圖

4 結語

中國CDC依托信息化建設完成傳染病網絡直報系統數據容災中心的建設。通過升級改造原有數據中心，部署相應系統，連接同城異地機房的裸光纖，實現重要信息系統數據的同城異地容災備份，尤其是傳染病網絡直報系統的容災備份，并完成信息安全等級保護要求的軟硬件安全加固。應用實效通過了2014年和2015年公安部的安全等級測評，確保數據的完整性和一致性。

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Realization of disaster backup of infectious disease net reporting system in Chinese Center for Disease Control and Prevention/

BAO Yi-dan, MA Jia-qi// China Medical Equipment,2016,13(12):131-134.

Objective: To realize the different disaster recovery of infectious disease net reporting system of Chinese Center for Disease Control and Prevention (China CDC) in the same city. Methods: We adopted B/S/DBMS three-tier architecture to deploy the infectious disease net reporting system in the disaster recovery center, realized data level disaster recovery through the remote replication technology, realized application level disaster recovery through technology of the data asynchronous replicating and transmitted disaster recovery data of the infectious disease net reporting system through asynchronous mode. Results: According to the existing resources, we established different disaster recovery center of the same city, realized the disaster recovery data backup of important information system in the same city, completed the security of software and hardware in information security level protection, and passed the level evaluation of Ministry of Public Security. Conclusion: The establishment of disaster recovery center in the off-sete of same city can make sure the security of the system and data, and ensure the continuity of work efficiency.

Disaster backup; Data disaster recovery; Remote replication technology; Data reproduction

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.12.038

1672-8270(2016)12-0131-04

R197.324

A

2016-10-12

科技基礎條件平臺國家人口與健康數據共享平臺公共衛生科學數據中心

①中國疾病預防控制中心公共衛生監測與信息服務中心 北京 100050

*通訊作者：majq@chinacdc.cn

鮑一丹，女，(1983- )，碩士，助理研究員。中國疾病預防控制中心公共衛生監測與信息服務中心，從事網絡安全工作。