針對海量小文件非結構化數據的NAS災備新方案

黃亮

在公檢法及互聯網電商等組織機構的機房里，存在著大量的NAS存儲架構。雖然NAS本身具有一定的文件共享和數據備份功能，但是隨著非結構化數據與各類小文件的日積月累，這些功能已經難以滿足用戶對關鍵數據實時性與便捷性等方面的災備需求。

為了更加全面地展示NAS災備新方案的特征，首先介紹NAS的相關知識。

NAS存儲及應用場景

NAS（Network Attached Storage）是一種采用直接與網絡介質相連的特殊設備實現數據存儲的機制。它基于標準網絡協議實現數據傳輸，為網絡中的Windows / Linux / macOS等各種不同操作系統的計算機提供文件共享和數據備份。

NAS的優點很多，包括部署簡單，可以使NAS主機、客戶機和其他設備廣泛分布在整個企業的網絡環境中；NAS適用于那些需要通過網絡將文件數據傳送到多臺客戶機上的用戶；在高效的文件共享任務中，例如UNIX中的NFS和Windows NT中的CIFS，其中基于網絡的文件級鎖定提供了高級并發訪問保護的功能；能夠充分利用現有的網絡資源，提供強勁的存儲容量的擴展和多臺服務器對海量文件級的數據讀寫；另外，NAS存儲還能降低存儲資源開銷及整體擁有的成本等等。

簡單地說，NAS存儲很好地解決了文件級（file）數據集中存儲與共享的用戶需求。因此NAS能夠滿足那些希望降低存儲成本但又無法承受SAN昂貴價格的中小企業的需求，具有相當高的性價比，特別適合對數據安全性高，具有海量數據存儲需求以及組織網絡中存在異構平臺的機構，在企業辦公自動化OA系統、醫療數據、影樓影像數據、互聯網電商平臺和公檢法卷宗類海量小文件等場景具有強烈的需求。

NAS災備在新環境下的挑戰

如上所述，NAS具有一定的數據備份的功能，包括本地備份（將電腦上的數據通過局域網備份到NAS中）、異地備份（將異地電腦上的數據通過廣域網備份到NAS中）和NAS間備份（NAS與NAS之間復制數據）等等。

但是這些備份都是基于傳統的備份方案進行，具有操作繁瑣、需要備份時間窗口，主備端配置一致等軟肋，無法滿足組織機構業務數據量快速增長的實時備份以及經濟高效的需求。英方工程師根據實際的場景分析，總結了NAS災備在大數據等新環境下的挑戰：

（1）數據量越來越大，而現有的NAS系統是在文件管理系統層次進行復制，這決定了要么就全部復制，要么就都不復制，但在實際場景中，用戶更希望只對相關的文件進行實時備份，但是因為前端業務集群服務器主機可能會同時讀寫同一個NAS文件夾中的數據，造成無法實現數據的實時保護。

（2）在備份海量小文件時，例如兩千萬的數據量，傳統的災備方式在進行實時復制時，無法確保復制數據時在主備兩端的數據一致性，以及在第一次全鏡像的同時，無法確保鏡像過程中增量部分的同步。

（3）異地備份難，數據量的增加使得帶寬成本加大，同時用戶無法接受定期和長時間的備份操作等過程，數據安全性面臨的風險大。

基于i2NAS的災備新方案

在NAS存儲方案中，用戶大多使用的方案是多個前端業務的集群共享同一個NAS存儲的目錄，它們擁有共同讀寫機制，確保不會寫沖突。這樣的讀寫機制確保了文件的唯一性，這種方案可以快捷擴展前端集群節點的數量，以增加用戶對實際的訪問量的需求。

下面介紹的i2NAS災備新方案，正是在這樣的環境進行的。

i2NAS是英方股份針對NAS數據災備的新方案，它是針對NAS無法安裝客戶端、數據非實時同步、RTO高和需要消耗大量主機資源等特點進行了災備技術上的創新，為用戶提供百TB級別數據災備保護的新方案。

i2NAS具有定時與準實時兩種方案，由于篇幅有限，在此只介紹更適合于針對海量小文件/非結構化數據的準實時方案。之所以稱為準實時方案，是因為i2NAS是基于英方字節級復制同步軟件i2COOPY的技術原理，由于i2COOPY實時復制在一般服務器下能夠做到毫秒級數據同步，而在NAS服務器集群環境下，i2COOPY通過在生產端指定一個服務器作為其他服務器IO變化的合并節點，能夠在備端的服務器達到秒級同步讀寫的目的。

（1）在各業務服務器上安裝客戶端；

（2）英方客戶端會將各業務服務器上修改的文件名和該文件的存儲路徑發生給“英方NAS匯聚服務器”；

（3）由英方NAS匯聚服務器實時讀取NAS數據；

（4）發送給災備端。

由于該解決方案是旁路監聽，因此對主業務的節點變化是安裝客戶端，但是客戶端本身不產生性能開銷，只是監控對應服務器會對目錄當中的某個文件進行修改。假如集群中有三臺服務器，當第一臺修改完了，會傳輸到英方NAS監控服務器上，然后會優先進行傳輸；當第二臺修改完后，就會進入文件隊列傳輸的等待過程，依次類推……英方監控服務器得到更改確定的指令后，會第一時間去讀對應目錄下的名稱，然后經過TCP/IP網絡發送到災備端的服務器。該方案既解決了實時同步的問題，又解決了海量數據情況下數據復制時間窗口的問題，確保當生產環境NAS存儲出現故障時的數據安全，業務連續。

i2NAS災備新方案6大優勢

（1）無備份窗口，可實現準實時的數據傳輸，可支持百TB級別的數據量保護；

（2）對用戶現有的業務架構無調整，只增加同步主機、災備主機，同時在客戶的業務環境上安裝客戶端，如果使用存儲級的復制，需要對存儲本身進行調整；

（3）對用戶的資源系統沒有多余的開銷，因為去同步主機才會產生數據的讀取，對源端的業務沒有壓力，對I/O的消耗比較小；

（4）支持異地數據復制，同時備端數據可見，因為主備端的數據與文件目錄相同，可隨時查看數據的一致性；

（5）備端數據隨時可用，當用戶需要容災演練，查看備端海量的數據的啟動時間非常短；

（6）彌補現有解決方案中無法針對使用NAS作為存儲冗余架構的不足，英方提供全場景解決方案，能夠滿足用戶同時做實時數據復制備份、非結構數據同步、高可用等容災備份的綜合需求。

目前，英方i2NAS數據災備新方案已經成功用于海通證券影像數據同步、長安信托OA、多金系統、車貸和信貸等系統項目。而在針對擁有海量小文件/非結構化數據類型的金融、公檢法和互聯網等行業客戶，i2NAS數據災備方案在結合高可用等災備方案后，可以為用戶實現全場景的災備服務。