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    浪潮:一種新型災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)CDP技術(shù)剖析

    來源:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間:2010/05/21
     

      一、CDP與備份、復(fù)制的不同

      通常的災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)包括數(shù)據(jù)的備份、復(fù)制、應(yīng)用的遠(yuǎn)程集群等。目前,一種新的災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)----持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)(ContinuousDataProtection,CDP)開始進(jìn)入應(yīng)用成熟期。過去幾年來,所有主要的廠商都開始進(jìn)入CDP市場,從而推動CDP成為主流技術(shù)。如今,市場上已經(jīng)有很多CDP廠商,比如Atempo、BakBone、DataCore、EMC、FalconStor、IBM、InMage等等,浪潮也在新推出的海量存儲平臺中,融合了CDP的功能,幫助用戶實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效保護(hù)。

      如何給CDP下個準(zhǔn)確的定義呢?SNIA數(shù)據(jù)保護(hù)論壇(DMF)的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)特別興趣小組(CDPSIG)是這樣定義CDP的:“持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)是一套方法,它可以捕獲或跟蹤數(shù)據(jù)的變化,并將其獨立存放在生產(chǎn)數(shù)據(jù)之外,以確保數(shù)據(jù)可以恢復(fù)到過去的任意時間點。持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)可以基于塊、文件或應(yīng)用實現(xiàn),可以為恢復(fù)對象提供足夠細(xì)的恢復(fù)粒度,實現(xiàn)幾乎無限多的恢復(fù)時間點。”

      傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案專注在對數(shù)據(jù)的周期性備份上,因此一直伴隨有備份窗口、數(shù)據(jù)一致性和對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響等問題。實際上,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)中采用的是對“單一時間點(SinglePoint-In-Time)”的數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)行管理的模式,而CDP可以實現(xiàn)對“任意時間點(AnyPoint-In-Time)”的數(shù)據(jù)訪問,因此可以大大提高數(shù)據(jù)恢復(fù)點目標(biāo)(RPO)。由于用戶的備份策略通常是設(shè)定在每天的固定時刻啟動備份任務(wù),因此備份技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)保護(hù)間隔一般為24小時,導(dǎo)致用戶會面臨數(shù)據(jù)丟失多達(dá)24小時的風(fēng)險;而采用快照技術(shù),無論是基于文件系統(tǒng)的快照還是基于數(shù)據(jù)卷的快照,根據(jù)快照執(zhí)行的間隔,一般可以將數(shù)據(jù)的丟失量風(fēng)險降低到小時級;最新的CDP技術(shù)由于采用了更精細(xì)的數(shù)據(jù)保護(hù)方法,能夠?qū)崿F(xiàn)將數(shù)據(jù)丟失量降低到秒級。

      另外一種在數(shù)據(jù)容災(zāi)中常見的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)是復(fù)制技術(shù),它可以通過與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的同步獲得數(shù)據(jù)的最新狀態(tài),但其無法規(guī)避有人為的邏輯錯誤或病毒攻擊所造成的數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)由于以上原因?qū)е聰?shù)據(jù)遭到破壞時(例如數(shù)據(jù)被誤刪除),復(fù)制技術(shù)會將遭到破壞的數(shù)據(jù)狀態(tài)同步到容災(zāi)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),使容災(zāi)數(shù)據(jù)也受到破壞。而CDP系統(tǒng)可以使數(shù)據(jù)狀態(tài)恢復(fù)到數(shù)據(jù)遭到破壞之前的任意一個時間點,因而消除了復(fù)制技術(shù)所含的風(fēng)險。

      不同的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)對于數(shù)據(jù)保護(hù)在時間間隔上的比較效果如下圖所示:

     

      二、CDP的實現(xiàn)模式探討

      持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是對數(shù)據(jù)變化的記錄和保存,以便實現(xiàn)任意時間點的快速恢復(fù)。持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)有多種實現(xiàn)模式,不同的廠商建立了不同的CDP模型,從目前市場主流廠商的CDP產(chǎn)品的實現(xiàn)模式來分析,主要有兩種:基于文件系統(tǒng)實現(xiàn)CDP和基于數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)CDP。

      1、基于文件系統(tǒng)實現(xiàn)CDP

      基于文件系統(tǒng)的CDP,其功能作用在文件系統(tǒng)上,它可以捕捉文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)或者元數(shù)據(jù)的變化事件(比如創(chuàng)建、修改、刪除等),并及時將文件的變動記錄下來,以便將來實現(xiàn)任意時間點的文件恢復(fù)。Storactive公司的LiveBackupforDesktop/Laptops、TimeSpring公司的TimeData、浪潮公司的NearCDP等產(chǎn)品,都能提供基于文件的CDP功能。

      2、基于數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)CDP

      基于塊的CDP功能直接運行在物理的存儲設(shè)備或邏輯的卷管理器上,甚至也可以運行在數(shù)據(jù)傳輸層上。當(dāng)數(shù)據(jù)塊寫入生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備時,CDP系統(tǒng)可以捕獲數(shù)據(jù)的拷貝并將其存放在另外一個存儲設(shè)備中。

      基于數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)保護(hù)又有基于主機(jī)層、基于傳輸層和基于存儲層三類實現(xiàn)方式。

      (1)基于主機(jī)端卷管理軟件或客戶端代理軟件Agent實現(xiàn)目前常見的主機(jī)端卷管理軟件有VeritasVxVM、LinuxLVM、Microsoft動態(tài)磁盤等,也有廠商針對Linux和Windows平臺開發(fā)了客戶端代理軟件Agent,它們的功能是通過卷鏡像的方式獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)副本,并以此副本為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)持續(xù)保護(hù)。SymantecStorageFoundation、FalconStorCDP、浪潮CDP屬于此類。

      (2)基于傳輸層實現(xiàn)通過含有DataSplitter功能的FCSAN交換機(jī)來獲取同寫入生產(chǎn)卷相同的I/O數(shù)據(jù)塊,這種FCSAN交換機(jī)有BrocadeAP-7420B、CISCOMDS9000配置SANTAPSSM模塊等,價格比較高。EMCRecoverpoint、LSIStoragAge等屬于這種方式。

      (3)基于存儲層實現(xiàn)某些廠商的存儲陣列本身支持WriteSplitter功能,比如EMCClariiON磁盤陣列,這種實現(xiàn)方式比較受限于廠商。

      通過上面介紹的三種方式可以獲取動態(tài)變化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的副本,下一步的任務(wù)是如何將數(shù)據(jù)的每一次的數(shù)據(jù)變化跟蹤保存下來,從而實現(xiàn)持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。不同的廠商大多采取了以下兩種實現(xiàn)方式:

      (1)通過記錄數(shù)據(jù)差異事件日志的方式首先需要建立供數(shù)據(jù)恢復(fù)時參考用的數(shù)據(jù)拷貝,但CDP開始運行時,實時在已建立的數(shù)據(jù)拷貝基礎(chǔ)上開始順序向前記錄數(shù)據(jù)差異事件日志。但需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時,從最原始的參考數(shù)據(jù)拷貝開始,依據(jù)數(shù)據(jù)差異日志進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。但恢復(fù)時間點越靠近當(dāng)前的時間,恢復(fù)所需要的時間就越長。

      還有另外一種記錄數(shù)據(jù)差異事件日志的模式,即供恢復(fù)用的參考數(shù)據(jù)實時與生產(chǎn)數(shù)據(jù)同步;在同步的同時,在當(dāng)前數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上記錄時間的回退事件;需要恢復(fù)時,在當(dāng)前數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,依據(jù)數(shù)據(jù)回退差異記錄日志將數(shù)據(jù)回退到過去的任意時間點。這種方式恢復(fù)的時間點越靠近當(dāng)前,所需要的恢復(fù)時間越短。但在數(shù)據(jù)的保存過程中,需要同時進(jìn)行數(shù)據(jù)和日志記錄的同步,需要比較多的系統(tǒng)資源。

      (2)通過對數(shù)據(jù)卷持續(xù)快照的方式通過對獲取的生產(chǎn)卷的實時鏡像副本進(jìn)行持續(xù)快照的方式來保存歷史數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)細(xì)粒度到秒級的持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。通過相應(yīng)應(yīng)用程序的Agent,可以做到精確的相關(guān)數(shù)據(jù)卷組的數(shù)據(jù)一致性,從而可以在極短時間內(nèi)實現(xiàn)應(yīng)用級的災(zāi)難恢復(fù)。快照技術(shù)的實現(xiàn)包括寫時拷貝(Copy-on-Write)和寫時重定向(Redirect-on-Write)等不同的方式。浪潮CDP功能正是這種CDP實現(xiàn)方式的代表。

      三、CDP的商業(yè)價值

      “持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)”的關(guān)鍵詞是持續(xù)。就給定的數(shù)據(jù)集來說,CDP可以提供一個數(shù)據(jù)恢復(fù)點的連續(xù)體,能夠根據(jù)需要提取任何時間點上的數(shù)據(jù),這一點區(qū)別于由快照流程預(yù)先確定的特殊時刻。我們知道快照也可以保存過去時間點的數(shù)據(jù)集狀態(tài),它的特點是在時間軸上的一個離散時間點上創(chuàng)建的靜態(tài)映像副本,即使有的存儲廠商的產(chǎn)品可以創(chuàng)建時間點非常密集的數(shù)據(jù)快照,它也是離散的,而不是連續(xù)的。而CDP可以提供粒度無限的恢復(fù)點(RPO),有些情況下可以提供接近即時的恢復(fù)時間目標(biāo)(RTO)。這是因為,通常一有寫操作就觸發(fā)CDP數(shù)據(jù)保護(hù),每一次的數(shù)據(jù)改變都通過日志記錄,恢復(fù)可以發(fā)生在任何時間點,時間點的劃分可以細(xì)化到單個寫操作。CDP技術(shù)的這個特性,可以實現(xiàn)非常巨大的商業(yè)價值。

      1、備份窗口

      CDP技術(shù)去除了備份窗口,而且是自動實現(xiàn),無需應(yīng)用交互。由于數(shù)據(jù)保護(hù)的細(xì)粒度特性,對于應(yīng)用寫操作的影響可以忽略不計。

      2、恢復(fù)窗口

      CDP技術(shù)有兩種數(shù)據(jù)恢復(fù)方式。一種是虛擬化恢復(fù),也就是說CDP允許在應(yīng)用數(shù)據(jù)可用后,由客戶端系統(tǒng)直接利用CDP保護(hù)數(shù)據(jù)重新上線和運行,然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的移動恢復(fù)操作。這種恢復(fù)方式可以實現(xiàn)最小的RTO目標(biāo)。

      還有一種方式就是前面介紹的利用記錄數(shù)據(jù)差異事件日志的方式,通過重新運行日志中記錄的寫操作向前或向后滾動恢復(fù)及時將應(yīng)用數(shù)據(jù)恢復(fù)到動態(tài)選擇的時間點狀態(tài)。這種恢復(fù)的恢復(fù)時間取決于恢復(fù)操作要回溯的時間長短,一般情況下,要比快照恢復(fù)時間快得多。

      3、多個恢復(fù)點目標(biāo)

      CDP可以提供無數(shù)個恢復(fù)點RPO,而且允許用戶動態(tài)重建以前的任意時間點數(shù)據(jù),因此恢復(fù)點可以選擇在故障發(fā)生前的那一刻,從而可以實現(xiàn)零數(shù)據(jù)損失。相對的,有的廠商通過建立多個快照的方法來獲得類似CDP的RPO能力,則需要付出多得多的資源來創(chuàng)建、管理、維持這些快照。

      總之,如果你要實現(xiàn)接近于零的宕機(jī)時間和零數(shù)據(jù)損失的目標(biāo),那么CDP是目前最好的選擇。

      CDP的出現(xiàn)使得用戶擁有了一個連續(xù)備份的夢想,而如何利用好CDP,讓CDP更好的產(chǎn)品化,更好的為用戶服務(wù),將是浪潮存儲不懈追求的目標(biāo)。

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