数据备份系统建设管理

周 漪

（安徽省经济和信息化委员会， 安徽 合肥 230001）

随着网络技术的飞速发展和网络的日益普及，建设网络的最根本目的就是更方便地传递信息。如果不能保障信息的安全，那么对网络的大量投资也将失去原来的意义。数据作为信息应用的核心，其重要性不言而喻。因此，人们在建立网络信息系统时，会对重要的数据进行备份，其备份是指为了防止由于操作失误、系统故障等人为因素或意外原因导致数据丢失，而将整个系统的数据或者一部份关键数据通过一定的方法从主计算机系统的存储设备中复制到其它存储设备的过程。

一、备份系统设计

备份软件和备份设备是组成备份系统的物质基础。

备份软件具备三种主要功能：

1.允许用户创建用以备份数据的备份策略

2.保存备份目录并存储数据，在需要时进行检索

3.检索已存储的数据，同时提供强大的恢复工具

备份设备则是数据存储的实体，常见的备份设备有磁盘阵列，虚拟磁带库（VTL），物理磁带库等。为了减轻管理人员的工作负担，建议使用虚拟磁带库（VTL）作为备份设备。

（一）备份方式选择

常见的备份方式有LAN备份和LAN-Free备份两种，备份方式与存储设备、存储结构以及软件功能配置有关，备份方式是针对某个应用的数据而言，隐含着该应用备份数据流向。实际上就是根据期望的数据流向来决定备份方式的。

下面详细描述两种备份方式区别和优缺点。

1.LAN-Free备份

LAN-Free备份需要具备下列两个条件：

硬件方面，需要生产服务器能够直接访问备份设备，一般可以是通过SCSI直接连接，大多数情况下是通过SAN连接的。

软件方面，生产服务器需要配置成介质管理服务器，同时该服务器自己也是备份客户端（据情况配置数据库备份代理）。如果需要和其他服务器共享备份设备，需配置相应的License。

LAN-FREE备份方式数据流向如下图1所示。

图1 LAN-Free备份流向示意图

由生产主机直接将数据写入到备份设备上，备份数据流直接从主机的HBA经过SAN写入到磁带库中，备份过程中只有少量的控制信息通过LAN传输，去除了备份作业对LAN上业务的影响。

LAN-Free备份的特点：

（1）总体投资成本相对高（包括HBA卡、光纤交换机、光纤线等硬件和备份软件费用）

（2）备份/恢复数据流不占用LAN带宽资源（LAN-Free）

（3）备份/恢复性能高，时间短，对业务系统的影响较小

2.LAN备份

LAN备份需要具备下列条件：

生产服务器需要配置成备份客户端，据情况配置数据库备份代理。

LAN备份方式数据流向如下图2所示。

图2 LAN备份数据流向示意图

由生产主机将数据通过LAN发送到备份服务器，再有备份服务器写入到备份设备上，备份数据流完全通过LAN传输，备份时需要占用一定的LAN带宽。

LAN备份的特点：

（1）总体投资成本相对低（包括硬件和软件）。

（2）备份/恢复数据流需占用LAN带宽资源。

（3）备份/恢复性能受LAN带宽限制。

如果业务数据量较少，而数据备份作业一般设置在晚间业务较为空闲时间进行，对网络带宽和业务影响较小，为了在满足业务备份需求的同时降低总体拥有成本，建议采用Lan备份方式实现业务数据备份。

3.备份软件

一般UNIX和Windows操作系统并存，同时既有Oracle数据库又有SQL数据库，在选择备份软件选型时备份软件应广泛的支持各种操作系统和主流数据，并具备操作系统备份功能。根据目前市场应用情况，推荐采用Symantec Netbackup备份软件。

Symantec是能够提供端对端、多平台混合计算的企业级存储备份和数据高可用解决方案的软件公司，同时支持持续数据保护（CDP）和重复数据删除（Deduplication）等高级数据保护功能的备份软件。NBU 支持 Oracle、DB2、SQL Server、Exchange、Lotus Domino等多种数据库和群件在线备份。NBU具有出色的备份性能，支持最多32路的并行备份。还支持先进的D2D2T的备份，完全基于策略自动实现，其中标准的D2D功能为免费。NBU具备强大的介质管理功能，可基于磁带库之间或磁带库与虚拟磁带库之间灵活进行备份数据的本地或远程复制。其PureDisk模块非常适合远程站点在带宽有限的情况下集中备份到数据中心。另外，其免费提供操作系统裸机备份功能模块BMR，可以提供多个层次的多种保护。

4.虚拟磁带库

（1）虚拟磁带库基本原理

虚拟磁带库（VTL，英文全称为Virtual Tape Library）。当前主流VTL都是一套部署有专用内置软件的备份设备，通过内置的软件，虚拟磁带库可以将自带的磁盘空间模拟成磁带库和磁带空间，通过FC SAN或者iSCSI方式连接到备份网络上。备份服务器可以像使用传统磁带库一样，完全透明地使用这台虚拟磁带库。

（2）虚拟磁带库的优势

表1是几种常见类型备份设备之间的比较。

表1 常见备份设备比较

由于磁盘阵列不能像驱动器那样可以跨平台共享，如切蛋糕一样分配给相应服务器后，常出现空间闲置与不足的矛盾现象，调整又十分费劲。因此，在备份时使用虚拟磁带库和物理磁带库等备份设备更为常见。

通过以上分析，推荐采用虚拟磁带库作为备份设备，以满足各业务系统备份时对备份性能，备份时间窗口，快速恢复等技术指标的要求。

（3）THE-VTL 虚拟磁带库

根据信息系统中采用的各种产品和技术，建议推荐采用简便易用，功能强大，性价比极高的天华THE-VTL虚拟磁带库。配置10TB，虚拟多个LTO4驱动器。

（二）数据备份原理

1.Oracle数据库备份原理

图3 NetBackup for Oracle主要组件

图3显示了NetBackup for Oracle配置中的主要组件。运行Oracle数据库的服务器必须是NetBackup客户机，并且必须安装了NetBackup for Oracle。

NetBackup for Oracle代理包括一个可使RMAN使用NetBackup的功能库（libobk）。

NetBackup用户或自动日程表通过在Oracle策略的文件列表中指定模板或Shell脚本来启动数据库备份。模板或Shell脚本指定RMAN要在客户机上执行的备份命令。

2.Ms SQL数据库备份原理

（1）利用客户端上Netbakcup For SQL agent生成备份脚本。

（2）在备份策略中配置脚本，该脚本在开始备份之前自动执行。

（3）备份系统基于策略执行数据备份。

3.操作系统备份原理

对于系统中可能存在的 IBM AIX、Linux和Windows等不同操作系统环境，我们通过VERITAS Bare Metal Restore（裸机恢复）功能，来简化服务器的恢复过程，以完成系统的快速灾难恢复。这样，当系统数据完全丢失时，系统管理员可以仅仅通过一个启动命令就可以进行系统数据的完整恢复，不必进行通过光盘进行操作系统重新安装，硬盘重新分区，IP地址重新设置，以及备份软件重新安装等复杂的步骤。BMR的工作简要流程如图4所示。

图4 BMP工作流程

BMR服务器（Main Server）在客户机日常备份的过程中分析客户机的环境并生成恢复策略。

（1）BMR服务器分配启动服务器（Boot Server）和文件服务器（File Server）。

（2）当客户机数据丢失时，系统管理员通过网络启动命令启动客户机。

（3）BMR服务器驱动启动服务器和文件服务器，使客户机自动获得启动镜像和恢复计划。

（4）客户机进一步划分硬盘分区并恢复所有数据。

二、系统运行和维护

（一）备份策略的制定

制定备份策略的主要考虑因素包括：

（1）用户数据重要程度排序。

（2）用户数据量大小。

（3）用户应用数据特点（比如变化频繁程度、是否有周期性特点等）。

（4）可用的资源情况（备份窗口、网络带宽、备份设备等）。

综合考虑各个因素，根据实际业务情况和需求，可以制定备份策略如表2所示。

表2 备份策略

（二）系统的日常管理

一个好的备份系统，除了配备有好的软硬件之外，更需要有良好日常管理制度。将管理员日常必须完成的例行检查制度化。系统日常管理包括但不限于下列各方面：

1.记录设备的运行状态

（1）每天都应该检查和记录设备硬件是否正常工作，空间使用情况。

（2）记录备份作业完成情况

（3）每天都应该检查和记录备份作业完成的情况，如果备份作业没有成功，就可以及时发现，从而采取相应的补救措施；一定时期内备份作业完成时间、备份数据量、资源使用情况的统计也是备份策略优化的依据。

2.备份策略创建和调整

每增加新的应用就需要添加新的备份策略；随着业务系统的发展，业务数据量的增长可能会导致原有备份策略之间的资源竞争（比如驱动器），因此可能调整某些备份策略。

3.故障排除和记录

故障发生后，一定要查找故障发生的原因，并且及时排除。将故障现象、原因以及排除方法记录在案，可供今后系统运维参考。

（三）恢复测试和演练

实践是检验真理的唯一标准。为了检验备份系统的有效性，必须通过恢复—〉演练过程才能加以验证。

备份系统的验证同样应该制度化，包括但不限于以下内容：

1.定期进行备份恢复测试

定期数据恢复测试可以不断地检验备份系统的实效性，及时发现潜在的问题，还可以提高管理人员进行业务系统恢复的熟练程度。建议每季度进行一次恢复测试。

2.定期进行灾难恢复演练

定期SQL/Oracle数据库恢复演练可以不断地检验备份系统的实效性，及时发现潜在的问题，还可以提高管理人员进行业务系统恢复的熟练程度。建议至少每半年进行一次恢复演练。

3.编制数据恢复和验证流程

针对每个业务系统编写各自的恢复和验证流程，这些经过实践反复检验的流程可以作为应用系统恢复的“教科书”，避免在紧急情况下出现慌乱、不知所措的被动局面。

三、结论

存储备份系统运行情况良好，为信息中心重要业务数据的备份提供了保障。同时通过各种网络安全监管系统对网络状况进行检查和预警，使整个网络在安全、高效的状况下运行，为企业业务工作提供了良好的信息技术支撑。