容灾及备份技术和关键指标(2022)

容灾及备份技术和关键指标（2022）

数据复制软件经典的应用场景为灾备，包括备份、容灾、演练等，用于保障用户的数据安全和业务连续性。

（1）灾备的基础知识

衡量一个灾备系统建设优秀与否，或是否符合等级保护要求的两大关键指标是恢复时间目标（RTO）、恢复点目标（RPO）。

恢复时间目标（RTO）∶Recovery Time Objective，即恢复时间目标，指的是用户业务系统所能容忍的业务停止服务的最长时间。

恢复点目标（RPO）∶Recovery Point Objective，即数据恢复点目标，指的是业务系统所能容忍的数据丢失量。

根据恢复的目标与需要的成本投入，灾备等级依次可分为数据级灾备、应用级灾备、业务级灾备，级别越高，需要投资的费用也相应增长。

云灾备∶狭义上，云灾备是将灾备看作一种服务，由客户付费使用灾备服务提供商提供灾备的服务模式，行业通常称为DRaaS，租户通过类似于灾备计算管理平台，按需设置容灾备份规则，实现对多租户的灾备管理，确保云端数据安全。广义上，云灾备是本地灾备的延伸拓展，容灾备份的场景可发生于云平台，或本地与云平台间。在云灾备的模式下，数据保护的对象和灾备的目标端由本地系统转向云端系统。和本地灾备相比，云灾备的传输

环境具有带宽窄、不稳定等特点，对数据复制技术的压缩能力、断点续传能力等提出了更高的要求。

云灾备（云容灾、云备份）提供商可以是云平台服务商，也可以是灾备服务商。相比前者，灾备服务商在专业度、备份颗粒度、兼容性、跨平台系统迁移及数据保护方面，更有优势。

灾备演练∶指通过假设某种灾难场景发生时，如系统宕机、地震、火灾等，灾备系统或体系是否可紧急使用，进而进行的一种主动应急演练行为。在金融、医疗、政务等领域常举行周期性的灾备演练。

业务连续性∶是灾备技术的升华概念，是一种由计划和执行过程组成的策略，其目的是为了保证企业包括生产、销售、市场、财务、管理以及其他各种重要的功能完全在内的运营状况安全可用。业务连续性是覆盖整个企业的技术以及操作方式的集合，其目的是保证企业信息流在任何时候，及任何需要的状况下都能保持业务连续运行。

业务连续性管理（BCM）∶是一项综合管理流程，相比灾备涉及的企业领导层更高，BCM是企业为潜在的危机制订的一系列响应、业务和连续性恢复计划，其总体目标是为了提高企业的风险防范能力，以有效地响应非计划的业务破坏并降低不良影响。如通过BCM提升自然灾害、战争、国际贸易争端、非公平性竞争打压等等对企业经营的影响。

（2）备份及相关知识备份∶

数据或系统的备份，它是容灾的基础，是指为防止系统出现操作失误或故障导致的数据丢失，而将全部或部分数据集合从应用主机的硬盘或阵列

复制到其它存储介质的过程。根据中国灾备行业白皮书的汇总，备份分类有多种方式。

A.按照备份时间频率分为∶定时备份、实时备份。

定时备份∶是指有时间间隔的数据备份方式，比如一天一次，一周一次，或一个月一次，定时备份会出现数据丢失的情况。

实时备份∶是指无时间间隔的数据备份方式，通过数据实时复制技术，保证主备两端的数据读写一致，确保数据的丢失量最少，甚至不丢失。

持续数据保护（CDP），也称作持续备份，是一个在任何变化发生时，能准实时地备份企业数据。CDP技术是对传统数据备份技术的一次革命性的重大突破。传统的数据备份解决方案专注在对数据的周期性备份上，因此一直伴随有备份窗口、数据一致性以及对生产系统的影响等问题。

B.按照备份数据量分为∶全量备份、增量备份、差量备份。

全量备份∶用存储介质对整个数据及系统进行完全备份。这种备份方式的好处是很直观，容易被人理解，易恢复；缺点是在备份数据中有大量重复数据，由于需要备份的数据量相当大，因此备份所需时间较长。

增量备份∶每次备份的数据只是相当于上一次备份后增加和修改后的数据。这种备份的优点很明显，重复数据少，即节省存储空间，又缩短了备份时间。

差量备份∶是拷贝所有新产生或更新的数据，这些数据都是最近一次全量备份后产生或更新的。

增量备份与差量备份的区别是，增量备份判断数据更新标准是依据上一次备份检查点，而差量备份一定是依据全量备份检查点。如没有全量备份，就没有差量备份。差量备份的主要目的是限制完全恢复时使用的介质数量。

数据副本管理（Copy Data Management，CDM），是一种能节约存储资源、有效管理数据生命周期的技术方式，包括消除不必要的重复生产数据。由于传统备份软件和企业应用程序独立运行，经常会创建多个相同数据的副本，数据副本管理技术也因此得名。

目前，行业比较常见的CDM产品，通常采用“首次全量+永久增量”的备份方式，在系统层、数据库层、系统层等进行数据快速采集，然后根据用户环境设置备份周期和规则，通过挂载恢复的方式，快速恢复用户的数据及业务。

Image备份∶指映像级备份，Image备份可对整个文件卷进行数据块级别备份，备份传输的是数据块而不是文件。这种备份不仅做全备份时效率提高，而且在增量备份时会更快。它采用快照技术来创建一个近似于及时的数据映像，然后对快照数据映像进行备份，对应用的影响很小。适合文件个

数在百万量级以上的大型文件系统，以及更多要求恢复整个文件卷的应用环境。

另外，传统的备份非常强调两类技术重删和压缩。

重删：即重复数据删除，是一种可自动搜索重复数据，将相同数据只保留唯一的一个副本，并使用指向单一副本的指针替换掉其他重复副本，已达到消除数据冗余，降低存储容量需求的技术。通常用于基于磁盘的备份系统，旨在减少存储系统中使用的存储容量。重删技术涵盖源端去重和宿端去重，技术分类包括相同数据的检测技术、相似数据的检测与编码技术。

压缩∶是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率的一种技术，或者指按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间。压缩可以分为无损压缩和有损压缩。

备份技术在不断进步，行业应该用发展的眼光去看待备份技术的进步，并非所有的备份技术都需要进行重删或压缩，例如CDP技术。

C.按照备份对象分为∶块级备份、文件级备份、数据库备份。

我们需要了解，什么叫做块级、文件级。首先看物理块与文件系统之间映射关系扇区->物理块->逻辑块->文件系统。

块级是指以扇区为基础，一个或连续的扇区组成一个块，也称为物理块。它是在文件系统与块设备（如磁盘驱动器）之间。块级别访问是直接通过读写存储空间（磁盘、逻辑单元号Lun、文件集Volume）中的一个或者一段地址来存取数据。

文件级是指文件系统，单个文件可能由一个或多个逻辑块组成，且逻辑块之间是不连续分布。逻辑块大于或等于物理块整数倍。文件级别访问是通

过读写某个文件中的一段数据完成，如主机发出指令，需要存储设备将C盘下A文件的前128字节进行复制。

块级备份∶以磁盘块为基本单位，将数据从源端复制到备端，即每次备份数据以一个扇区或多个连续扇区为单位来进行备份。

文件级备份∶以文件为基本单位，将数据以文件的形式读出，通过文件系统接口调用备份到另一个介质上。

两者比较，相比传统的文件级备份，块级备份效率高，备份时间短，且增量备份时，只备份修改过的物理块。而传统文件级备份，首先会查找每个文件逻辑块，其次物理块，由于逻辑块是分散在物理块上，而物理块也是分散在不同扇区上。需要一层一层往下查找，最后才完成整个文件复制。

数据库备份∶围绕数据库对各种表、索引、视图、事务日志等进行定时或实时的备份，按照备份数据库的大小，数据库备份可以分为完全备份、事务日志备份、差异备份等类型。

此外，根据备份时服务器是否停机又可分为冷备、热备、温备按照数据存储介质之间的距离又可以分为本地备份和异地备份，以及按照数据备份量大小及路径所划分的LAN（局域网）、LAN free 备份、Server Free 备份等等。

（3）容灾及相关知识

提到容灾，必然提到数据中心与容灾中心，以及两地三中心。其中两地三中心的两地是指同城和异地，三中心是指生产中心、同城容灾中心、异地容灾中心，结合起来就是两地三中心，一般是指同城双活、容灾和异地备份技术的结合。

容灾∶是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外（如地震、停电、火灾、洪灾等）停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。

容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分，容灾系统更加强调处理外界环境对系统的影响，特别是灾难性事件对整个IT节点的影响，提供节点级别的系统恢复功能。容灾可分为本地容灾、异地容灾、云容灾。需要注意的是，集群等确保系统可用性的冗余方案，不等于容灾。在行业应用中，部分专业人士也容易混淆，导致集群系统出现故障时，发生大面积业务中断服务的情况，给组织带来经济和形象方面的损害。

满足容灾的三个基本条件∶

•

一是系统中的部件、数据都具有冗余性，当其中一个系统发生故障停止服务时，另一个系统能够继续提供服务

•

二是两个系统之间要相隔一定距离，如50公里左右，可提高容灾系统的抗风险能力

•

三是容灾系统在数据复制生命周期中，数据具备一致性、可用性和可恢复性。

从其对系统的保护程度区分，容灾系统可分为数据级容灾、应用级容灾和业务级容灾。

数据级容灾∶指通过建立异地容灾中心，做数据的远程备份，在灾难发生后要确保原有的数据不会丢失或者遭到破坏。数据级容灾在发生灾难时

应用会中断，且业务恢复的时间比较长。但是相比其他容灾级别费用比较低，而且构建实施也相对简单。

应用级容灾∶指在数据级容灾基础上，在异地容灾中心构建一套相同的应用系统，通过同步或异步复制技术进行数据的实时复制，保证关键应用在允许的时间范围内恢复运行，尽可能减少故障带来的损失，让用户基本感受不到故障的发生。应用级容灾是一个复杂的IT工程，不仅涉及到各类切换技术，还会涉及到人员的调配等，所以建设和运维成本相当高，通常只有银行、证券等关键机构因业务和监管要求，才会进行应用级容灾体系建设。

业务级容灾∶指所有核心业务的容灾，除了IT网络设备齐全，还要求场地、电力等基础设施建设完善，是所有容灾等级中最高的。随着组织数字化转型和信息化的发展，多中心生产的多活模式正在成为行业趋势，如国有大型银行可在全国建设多个数据中心，每两个中心互备，实现业务级容灾。同时，为了避免过度建设数据造成资源浪费，增加数据中心的电力负担，对于中小银行等机构，资产规模在五千亿以下的没必要自建数据中心。

高可用∶指通过尽量缩短因日常维护操作（计划）和突发的系统崩溃（非计划）所导致的停机时间，以提高系统和应用的可用性，是企业防止计算机系统因故障停机的最有效手段。

在国内，基于高可用系统中的两台服务器的热备（或高可用）使用较多，因此双机热备常被人提起。双机热备按工作中的切换方式分为∶ 主备方式（Active-Standby方式）和双主方式（Active-Active方式）。

容灾与双活区别∶双活是系统冗余的范畴，容灾则包括在建立灾备系统时，需要涉及到多种切换技术，如SAN或NAS技术、远程镜像技术、基

于IP的SAN的互连技术、快照技术等。通常来讲，容灾的建设成本要比双活低，数据丢失风险要比双活低。