高校實驗教學存儲備份方案探析

黃間華

摘 要：隨著高校實驗系統與數據的與日俱增，為防止實驗教學過程中災難性事件的發生，需要建立一套完善的存儲備份方案以保證實驗教學工作的有序進行。該文基于現有的3種備份技術，提出將備份一體機應用在高校實驗教學的備份方案中，以滿足高校對備份多樣性的需求。

關鍵詞：實驗教學 系統與數據 備份技術

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0209-02

隨著科技的快速發展，計算機應用已滲透在高校的實驗教學中，各實驗教學系統的運行，必然會產生大量的實驗數據，而這些數據作為高校實驗教學最重要的資源，越來越受到大家的重視。隨著數據量越來越大，應用越來越復雜，如何對教學數據及軟件系統進行存儲備份，防止教學過程中災難性事件的發生成為實驗管理人員的重要任務。許多高校已經意識到建立一套完善的存儲備份方案，在面臨數據丟失后可以快速有效恢復數據，保障實驗教學的有序進行勢在必行。同時如何有效地將實驗教學資源存儲備份，確保數據及系統的一致性、安全性和可靠性也是高校實驗信息化建設所面臨的一個重要問題。

1 高校實驗教學備份現狀

高校實驗教學工作具有嚴肅性、連續性、計劃性等特點[1]。隨著信息化不斷深入到實驗教學中，實驗數據量越來越大，應用系統也越來越復雜，維護大量服務器及實驗系統，需要消耗大量的人力和物力。而據調查了解，目前高校對實驗系統、實驗數據保護基本是使用腳本備份或依靠實驗管理人員定期手工拷貝的方式進行備份，甚至一些系統數據暫時沒有有效的數據備份方式進行備份。在日常工作中數據或軟件系統遭到破壞隨時隨地都有可能發生，有可能是硬件故障、軟件故障或遭到破壞性木馬與病毒攻擊，同時人為操作本身也存在著忽略和誤操作的危險。如果沒有對實驗操作系統和數據進行保護，一旦系統出問題，就只能重裝系統和應用程序，若在教學過程中應用系統恢復時間所需較長，將影響正常實驗教學。若使用腳本備份，兩次腳本備份之間的時間間隔過長，數據丟失量可能性也比較大。同時數據恢復難度也非常高，往往需要找非常專業的IT人員。因此現有的實驗教學管理存儲備份方式已經不能很好地滿足高校對實驗系統及數據保護的要求。在現高校實驗教學管理中，需要一個行之有效的統一存儲備份方案以保證實驗數據及系統的安全，保證日常實驗教學工作的順利進行。

2 存儲備份技術探析

存儲備份也稱為數據備份，數據備份是將數據以某種方式加以保留，以便在系統遭受破壞或其他特定情況下重新加以利用的一個過程。而數據備份的最終目的不是備份，而是快速恢復數據，以保證系統的正常運行[2]。目前最常見的3種存儲備份技術分別為DAS、NAS、和SAN。

2.1 DNA技術

DAS：Direct-Attached Storage，即開放系統的直連式存儲。該技術是將存儲設備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。該技術已經有近40年的使用歷史，隨著用戶數據的不斷增長，尤其是數百GB以上時，其在備份、恢復、擴展、災備等方面的問題變得日益困擾系統管理員。

2.2 NAS技術

NAS：Network Attached Storage，即網絡附屬存儲，是指連接在網絡上，具備資料存儲功能的裝置，因此也稱為“網絡存儲器”。該技術需要專用數據存儲服務器，以數據為中心，將存儲設備與應用服務器徹底分離，集中管理數據。NAS本身能夠支持多種協議，如NFS、CIFS、FTP、HTTP等，而且能夠支持各種操作系統。通過任何一臺工作站，采用IE或Netscape瀏覽器就可以對NAS設備進行直觀方便的管理。但NAS存在一個問題，即備份過程中的帶寬消耗。它將存儲事務由并行SCSI連接轉移到網絡上。

2.3 SAN技術

SAN：Storage Area Network，即存儲區域網絡，是千兆位速率的網絡，依托光纖通道為服務器和存儲設備之間的連接提供更高的吞吐能力、支持更遠的距離和更可靠的連通。SAN的組成通常包括服務器（主機）、存儲設備（磁帶或者磁盤陣列）以及橋接器和多路復用器，并且所有這些設備都連接在光纖通道的交換機上。SAN技術可以是交換式網絡，也可以是共享式網絡。該技術任何一種網絡都能夠提供更好的伸縮性、故障恢復和診斷信息。

3 高校實驗教學備份方案設計

3.1 存儲備份目標

不同高校有著不同的業務特點與需求，但備份的目標是一致的。要求備份方案支持多種數據庫、多種異構平臺所有重要數據，能全面集中備份到備份設備進行統一管理，確保數據丟失后，能夠快速有效恢復，保障數據安全。同時要求操作簡單方便，減少運維工作量和時間成本，提高管理員備份效率。隨著信息化實驗教學不斷發展，備份方案在滿足用戶現有數據保護需求基礎上，還能考慮到未來擴展的數據保護需求。

3.2 備份方案

在高校中不同的實驗系統與數據對備份的要求不一致，從成本與備份實現中，不能簡單采用一種備份方式以解決備份問題。根據高校實驗教學的特點與目前市場情況，在實驗教學中可使用備份一體機進行實驗備份。高校可以根據實際的備份需求，確定在現有網絡環境中部署備份一體機的數量。通過備份一體機的部署策略，將實驗系統與數據通過網絡集中定時備份到一體機上。實驗過程中，當因為操作系統崩潰、數據丟失或數據庫邏輯故障等故障導致系統、數據不可用時，管理員可以通過管理界面快速將系統與數據恢復出來，達到數據不丟失的目標。

（1）數據備份。在數據存儲備份的過程中，在需要備份的服務器上或者計算機上安裝客戶端，客戶端會按照管理員設定的備份策略，將重要數據通過現有網絡源源不斷地備份到內置的存儲上。管理員定期通過管理控制臺管理備份系統，定期檢查備份任務的執行情況。數據備份的策略可以根據實際需求，進行系統備份和數據備份，或系統與數據一起備份；完全備份、增量備份；實時備份與定期備份等[3]。備份過程操作簡單，靈活性強。（2）數據恢復。當在實驗教學過程中發生數據損壞時，需要從存儲介質中恢復數據，管理員通過網頁管理界面可以在短時間內（而非數小時或數天）從宕機或崩潰狀態恢復系統，不需要重新安裝和重新配置操作系統、應用程序、系統設置和個性化設置等。在管理界面，系統管理員選定相應的數據備份項目，備份管理目錄下的相應的項目名，對應某個時間點備份的某個數據庫的數據，進行恢復即可。選擇備份項目時，如采用的是增量備份策略進行備份，首先先恢復最近一次完全備份，然后再選定最近一次累計增量備份，最后選定這次累計增量備份以后的所有增量備份項目，依時間順序進行恢復即可。使用備份一體機可以使數據的恢復非常快速和簡單。

4 結語

基于備份一體機建立的高校實驗存儲備份方案，不僅僅可以對所有物理服務器和虛擬化平臺提供全面集中的備份，使數據、應用、系統得到統一保護，保證數據丟失、系統損壞時高可靠的恢復性。同時靈活的備份策略，可以滿足不同的備份需求。使用網頁管理界面進行管理，使備份管理、存儲管理與恢復管理簡單快速。管理人員根據實際需求制定備份計劃和策略，可自動化執行備份任務進行日常運維管理，大大減少工作量，同時也避免誤操作風險，降低工作復雜度，提升管理效率。

參考文獻

[1] 田偉先.教學服務系統備份方案初探[J].中國現代教育裝備，2010（21）：64-65.

[2] 張艷，李丹軍，何德全.災難備份和恢復技術的現狀與發展[J].計算機工程與科學，2005（2）：107-110.

[3] 韓德志，謝長生，李懷陽.存儲備份技術探析[J].計算機應用研究，2004（6）：1-7.