数据备份系统的设计.docx

数据备份系统设计

1. 引言
对于一个关键业务系统而言，数据资料是整个系统运作关键。但人为操作错误、软件缺点、硬件损坏、电脑病毒、黑客攻击、自然灾难等很多原因全部有可能造成计算机数据丢失，那么将会对于业务运作造成无法估量影响。此时，最关键问题在于怎样立即恢复信息系统，使其能正常运行。为了省级交通管理信息系统数据安全及业务正常运行，有必需建立一套完善含有高可用性数据备份系统，为广大机动车驾驶人和群众正常办理交通管理业务提供强大而连续技术支撑，以避免在多种极端情况下造成重大损失。
本文分析了省级交通管理信息系统数据备份方法，软硬件要求，备份系统组成，磁带介质及备份系统成本等内容。
2. 数据备份系统基础要求
一个全方面数据备份系统对备份软件和硬件全部有较高要求
2.1. 软件要求
对于备份软件来说，界面友好、使用灵活是必不可少。备份软件应提供集中管理方法，用户在备份管理服务器上能够备份服务器到桌面文件数据、数据库中数据。支持在线备份数据、离线备份数据等多个备份方法，可自由设置备份策略。支持多个介质备份，含有对对应备份设备管理功效。支持备份安全性，在备份时应能进行数据备份校验，能够设置备份密码预防未授权数据恢复。
2.2. 硬件要求
数据备份系统备份介质关键有磁带库、虚拟磁带库、磁盘阵列、光盘库等。
备份介质应便于移动和反复使用。备份介质容量应远大于现有系统总数据量，备份介质应含有较高可用性，应使用高速度备份设备。
2.3. 网络要求
数据备份系统进行在线数据备份时对网络有较高要求，应依据系统备份时间及恢复时间计算网络带宽大小。
3. 数据存放方法设计
通常数据存放采取三种方法：DAS、NAS、SAN，下面具体介绍这三种数据存放方法。
3.1. DAS直连存放
这种存放方案服务器结构如同PC机架构，外部数据存放设备(如磁盘阵列、光盘机、磁带机等)全部直接挂接在服务器内部总线上，数据存放设备是整个服务器结构一部分，一样服务器也担负着整个网络数据存放职责。DAS这种直连方法，能够处理单台服务器存放空间扩展、高性能传输需求,。另外，DAS还能够组成基于磁盘阵列双机高可用系统，满足数据存放对高可用要求。
3.2. NAS网络附加存放
此方法全方面改善了以前低效DAS存放方法，它是采取独立于PC服务器，单独为网络数据存放而开发一个文件服务器。NAS服务器中集中连接了全部网络数据存放设备（如多种磁盘阵列、磁带、光盘机等），存放容量能够很好地扩展,同时因为这种网络存放方法是NAS服务器独立负担，所以，对原来网络服务器性能基础上没什么影响，以确保整个网络性能不受影响。它提供了一个简单、高性价比、高可用性、高扩展性和低总拥有成本(TCO)网络存放处理方案。
3.3. SAN存放域网络
它和NAS是完全不一样，它不是把全部存放设备集中安装在一个专门NAS服务器中，而是将这些存放设备单独经过光纤交换机连接起来，形成一个光纤通道网络，然后这个网络再和企业现有局域网进行连接，在这种方案中，起着关键作用当然就是光纤交换机了，它支撑技术就是Fibre Channel （FC，光纤通道）协议，这是ANSI为网络和通道I/O接口建立一个标准集成，支持HIPPI，IPI，SCSI，IP，ATM等多个高级协议。在SAN中，数据以集中方法进行存放，加强了数据可管理性，同时适应于多操作系统下数据共享同一存放池，降低了总拥有成本。
3.4. 存放方法对比
DAS直连存放最大弊病在于，各部分存放资源相互隔离，轻易形成孤岛，DAS因其相当于在当地系统中增加一块大硬盘且不能实现数据共享，现逐步被SAN、ISCSI等方法所替换。
NAS含有没有些人值守、高度职能、性能稳定、功效专一特点，所以我们对通常数据存放使用了投入成本少而安全性高NAS数据存放方法。但NAS技术不能满足可靠度为99.999%数据存放系统要求，关键用于文件级数据存放及备份，无法用于数据库数据存放及备份。
而SAN最大优势则在于，能够把异构环境下不一样厂商存放设备整合在一起，实现资源共享。而其较高性能可用于数据库存放及数据备份，不适适用于文件级存放。
4. 存放介质选择
传统存放介质包含：硬盘、光盘、磁带机、磁带库、虚拟带库、磁盘阵列等。硬盘、光盘、磁带机等关键用于单机数据存放，作为备份系统存放介质应含有可用容量大、数据存放安全、可共享等特征。
磁盘阵列优点:可靠性高、能实现数据同时，磁盘备份读写速度很快，而且磁盘能够做RAID保护。缺点:总体拥有成本高、不能实现跨平台应用。
磁带库优点：设备可共享、可连接至多台备份用户端共同使用，可靠性、安全性高、可实现离线操作，可实现跨平台操作。缺点：费用高，磁带保管、保留困难、数据恢复困难，磁带采取次序读写方法备份及恢复速度低。
虚拟带库优点：含有磁带库优点，因其采取磁盘阵列模拟磁带库，性能取决于磁盘数量。缺点：总体拥有成本高，相对备份容量有限。
因省级交通管理信息系统包含多个业务系统，分别布署于AIX、Solaris、Windows、Linux等多个平台之上。此次备份系统设计采取虚拟磁带库作为数据备份一级备份设备，对信息系统进行在线数据备份；采取磁带库作为二级备份设备，对存放于虚拟磁带库中备份数据进行二次备份，实现备份数据转存目标。
5. 数据备份对象
因省级交通管理信息系统布署于多个平台之上，采取数据库包含Oracle、SQLServer等数据库。数据备份系统应可备份AIX、Solaris、Windows、Linux等操作系统，和备份Oracle数据库系统。
5.1. Windows操作系统备份
Windows操作系统因其属于微软企业研发，代码未公开。对Windows操作系统备份通常采取离线备份方法，备份时重启Windows系统进入备份模式，对Windows操作系统采取镜像方法进行备份。创建操作系统镜像文件及恢复引导盘，镜像文件转存至虚拟磁带库中。
如需恢复操作系统，则采取创建恢复引导盘引导服务器进入镜像恢复模式，经过引导盘加载已备份操作系统镜像对服务器进行操作系统恢复。
5.2. AIX、Solaris、Linux等系统备份
AIX、Solaris、Linux等操作系统均属于UNIX或源于UNIX系统，系统结构基础类似。对这类操作系统进行备份可采取DD工具对系统分区进行备份，将系统分区创建成系统分区文件并创建恢复引导盘，系统分区文件转存至虚拟磁带库中。
如需恢复操作系统，则采取创建恢复引导盘引导服务器进入恢复模式，经过引导盘加载已备份系统分区文件，采取DD工作将分区文件重写入系统分区中实现操作系统恢复。
5.3. Oracle数据库系统备份
Oracle数据库备份分为在线数据备份及离线数据备份两种模式，离线数据备份包含EXP、EXPDP逻辑数据导出和冷备份数据文件复制等方法。在线数据备份则采取RMAN工具对数据库进行热备份，先对数据文件、控制文件进行备份完成数据库全库备份，再备份归档日志文件作为增量备份文件。
数据备份系统封装上述多个Oracle备份工具，将经过EXP、EXPDP、RMAN等备份工含有份出数据转存至虚拟带库中。在有重大数据变更时导出数据库逻辑数据备份，平时日常数据库备份采取RMAN在线数据备份方法。
Oracle数据库在常规情况下恢复采取RMAN工具进行恢复，现恢复最近一次备份全库备份文件，再经过重做日志方法恢复到最近归档日志。
6. 数据备份方法
数据备份方法分为完全备份及增量备份两种。
6.1. 文件级备份
文件级备份在做完全备份时，将文件系统中全部指定目录及文件经过COPY、CP等复制方法，备份至虚拟磁带库中。文件备份至虚拟磁带库后，创建文件属性列表，对文件名称、创建时间、修改时间、文件大小、文件宿主属性进行存放。
文件级备份在完成完全备份后，经过对服务器汉字件修改时间等文件属性和备份系统中文件属性列表进行对比，对差异文件进行备份，对无差异文件进行忽略，并创建新文件属性列表。以此方法完成文件级增量备份和差异备份。
6.2. 数据库级备份
Oracle数据库备份可经过RMAN工具完成数据库全库备份及增量备份，备份系统在对Oracle进行备份时，采取脚本方法调用RMAN工具完成数据库备份。
6.3. Windows操作系统备份
Windows操作系统因其属于微软企业研发，代码未公开。对Windows操作系统备份通常采取离线备份方法，备份时重启Windows系统进入备份模式，对Windows操作系统采取镜像方法进行备份。创建操作系统镜像文件及恢复引导盘，镜像文件转存至虚拟磁带库中。

7. 备份策略
7.1. 操作系统备份策略
对于应用服务器，可实现异机恢复，方便灵活选择备份和恢复文件。经过备份系统定时备份功效，在业务系统非忙碌时段，由备份服务器，定时将应用系统数据经由网络快速备份至虚拟磁带库中完成备份。
每日备份策略：每日22:00-03:00之间每台应用服务器进行一次增量备份。
每七天备份策略：每七天六使用NetVault:Backup增量合并式备份功效，将每七天全部增量备份和前一次全备份自动进行合并，产生新全备份。
每个月备份策略：每个月1日将合并产生全备份做一个镜像，确保每个月最少有两个全备份存在
7.2. Oracle数据库备份策略
数据库备份，因为使用是Oracle数据库，我们利用RMAN工具分3级备份，经过SAN结构用直接备份到虚拟磁带库中，在业务系统非忙碌时段，再由虚拟带库备份到物理磁带库中。
每日备份策略：天天20:00-22:00使用Oracle RAM作level1等级备份，以确保天天到上一次全备份增量备份
每七天备份策略：每七天日作level0等级备份，确保每七天能有一个全备份
每个月备份策略：每个月第一个星期六开始用exp导出一份全备份
以下图所表示：

7.3. 备份集使用期
作为文件级备份，利用备份系统设定其备份集失效时间为6个月，每6个月作为一个循环，方便能更有效利用虚拟磁带库及物理磁带库容量。
作为数据级备份，利用Oracle RMAN和备份系统配合，设置超出3个月备份集失效，失效备份集可被覆盖方便有效利用磁带库容量。