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该方法很大程度上避免了服务器的单点故障,提高了整个业务系统的可用性。
但是,随着xxx业务系统的发展,随着竞争的不断加剧,在一些重要的系统中,客户已经不满足于简单的本地保护。
越来越多的客户提出了要求更高的系统可用性,要求实现真正的异地容灾保护。
因为一旦出现异常情况,如火灾、爆炸、地震、水灾、雷击或某个方向线路故障等自然原因以及电源机器故障、人为破坏等非自然原因引起的灾难,导致业务正常无法进行和重要数据的丢失、破坏,造成的损失将不可估量。
因此,xxx要求业务系统可以在发生上述灾难时快速恢复,将损失降到最低点。
全面的异地容灾保护方案,意味着除了要实现本地的切换保护外,更要实现
数据的实时异地复制和业务系统(包括数据库和应用软件)的实时远程切换。
第二章高可用容灾方案设计
2.1、设计原则
我们为xxx提供的高可用容灾方案的设计原则如下:
Ø
方案当前即可实施
在满足要求的前提下尽量简单
除特别必要,不需要增加另外超出本方案的软硬件
如果一个软件产品可以实现需要的功能,不用另外的产品实现重复的功能
同一方案适合多种平台环境,降低安装、管理和维护的难度。
VERITAS的容灾方案是一个完整的方案,该方案包括三个功能:
主节点到灾备
节点的数据远程实时复制、本地应用服务和数据复制服务的切换保护、应用远程容
灾切换。
涉及的产品包括VolumeManager+VolumeReplicator,VERITASCluster
Server和GlobalClusterManager。
在该整体方案中中,上层依赖于它的下层,每一层的产品实现相应的功能。
图中涉及的软件产品将在下面论述。
2.2、方案概述
VERITAS解决方案能够按照现xxx业务的要求实现多种容灾模型。
即:
●“1+1”冗余备份方式
●“N+1”备份方式
●N节点循环备份方式(如果只要求N=2,即双地点互为备份)
2.2.1软件安装
在两种情况下,每个地点的每台服务器上安装的软件相同,只是不同情况下配
置方法不同,每台服务器的具体配置方法后面讨论。
每台服务器安装软件如下:
1)安装VERITASVolumeManager(VxVM)
2)安装VERITASFileSystem(VxFS)
3)安装VERITASVolumeReplicator(VVR)
4)安装VERITASClusterServer(VCS)、相应的数据库代理(Agent)和应用软件
代理
5)安装VERITASGlobalClusterManager(GCM)
第三章高可用容灾方案实现
本章将就该方案的每个细节进行讨论。
包括方案的详细讲解,软件的实际配
置方法等。
通过阅读和理解本章,您将了解VERITAS解决方案的实现方法,并清楚地知道VERITAS解决方案是切实可行的,并且有相关的实施案例和实施经验。
我们假设原来就已经按照双机系统设计,那么本方案仅需要增加不同地点间的广域连接,不需要增加其它硬件。
软件方面要用VERITAS高可用软件替换原有的HA/Cluster软件,新增VolumeManager、VERITASFileSystem、VERITASVolume
Replicator和GlobalClusterManager。
在介绍功能前,需要强调的的是:
VERITAS提供的是完整的容灾解决方案。
各
个软件的功能完全集成在一起,建立一个容远程数据复制、本地容灾、远程应用切
换于一体的方案。
3.1软件功能解释
在这里,每个软件只解释与本方案相关的那部分功能,至于软件的全部功能,
请见附录。
3.1.1、VERITASVolumeManager
VERITASVolumeManager(简称VxVM)将在物理磁盘上建立多个或一个逻辑卷(Volume)。
以裸设备的方式使用卷,或在卷上建立文件系统。
将数据(特别是需要进行远程复制的相关文件系统、数据库)存放在卷上。
由于数据复制是基于卷的,所以,Volume是进行复制的基础。
3.1.2、VERITASVolumeReplicator
VERITASVolumeReplicator(简称VVR)负责远程数据复制。
VVR复制基于Volume进行。
复制的数据可以是数据库中的数据(文件方式或裸设备方式)和文件。
复制的示意图见图二。
1)VVR与VxVM完全集成在一起。
用VxVM管理界面和命令统一配置管理;
由于VVR仅仅将Volume上每次I/O的实际数据实时复制到远程节点,
所以在网络线路上传输的数据量很少,对带宽的需求也很小。
;
2)将各个业务系统中需要进行远程复制的多个或一个卷定义为一个
ReplicatedVolumeGroup(简称RVG);
3)在SiteA定义一条RLINK,指向SiteB;
在SiteB也定义一条指向
SiteA的RLINK。
RLINK是单向的;
需要进行复制的两个系统各定义一
个指向对方的RLINK;
每个RVG定义一个RLINK。
4)StorageReplicatorLog(简称SRL)是VVR中的重要部件。
将数据复制各
方的某个卷定义为一个SRL。
需要复制的数据首先要写入SRL,然后传到
异地。
VVR通过SRL保证数据复制严格按照写顺序进行,这在异步工作
方式下非常重要。
当网络中断或异地系统出现故障时,本地数据将记录
在SRL中,等系统恢复正常时再将SRL中的数据按照先进先出的顺序传
送到异地。
当SRL满后,VVR将通过DataChangMap(简称DCM)记录
变化过的数据块的块号。
VVR数据流程见图三:
5)DataChangeMap(简称DCM)与主节点的RVG相关,它其中的内容是位
图信息,记录某一时间点后修改过的数据块位置。
DCM在正常情况下不
使用,在SRL满后记录变化的数据块的块号,当恢复正常复制后,等
SRL中的数据传送完后,将DCM中记录的块传送到异地。
灾难恢复后的
反向复制也用到DCM。
6)数据复制的工作模式缺省为同步/异步自适应,即在网络延时情况较好、
数据能够及时复制时,工作在同步方式,完全保证两边数据的一致性;
当网络延时情况较差、数据不能及时复制时,工作在异步方式下,保证
主节点的I/O性能。
数据复制根据实际情况,自行在两种工作模式之间
切换。
如果数据复制的线路带宽有限,出于保证本地服务器读写性能的考虑,
可以将复制工作模式定义为异步。
由于VVR的数据复制严格按照I/O的
修改顺序进行,所以,无论在同步还是异步工作方式下,都能保证数据
的完整性。
对于数据库系统,该复制机制能够保证灾备节点的数据库在
灾难发生时正常启动并提供服务。
7)后备节点的完全同步,即所谓的”建立基线”。
在主节点往后备节点正常复
制数据前,必须逐块逐块地将主节点中需要复制的数据拷贝到后备节
点,也就是说,将双方的RVG进行同步。
后备节点的完全同步分为两种情况,一是复制时主节点应用不进行数据
更改,二是复制时主节点应用进行数据更改。
两种情况下,都可以采用
自动同步方式或采用备份和检查点(CheckPoint)结合的方法。
自动同步是指通过网络将数据从主节点(Primary)复制到备份节点
(Secondary)。
方法很简单,只要进行一步操作即可完成。
自动同步对带
宽要求较高,否则,将无法完成完全同步。
自动同步要求RVG中的每个
卷都有DCM。
对于网络带宽较小,或者需要完全同步的数据量太大时,使用备份与检
查点结合的方法。
在备份开始前,在主节点设置检查点,该检查点记录
在SRL中,然后将数据备份到活动硬盘、光盘、磁带或其它介质上。
备
份完成后,将检查点取消。
将备份的数据恢复到后备节点上。
然后将
RLINK连接挂上,主节点SRL中记录的的数据传送到后备节点,完成
后,两边数据一致,进入正常数据复制状态。
用该方法进行数据完全同
步,要求SRL卷大些,等完成后,再将SRL卷通过VolumeManager在线
缩小。
8)当某些严重意外情况发生后,后备节点会变成新的主节点,称为角色转
换。
在灾难期间,不进行数据复制,新的主节点用DCM记录变化数据位置。
9)当原来的主节点在灾难后恢复正常,需要进行数据反向同步和角色转
反向同步有两种情况,一种是在灾难发生时刻,原主节点与灾备节
点的数据是同步的(即无未复制的数据);
第二种是在灾难发生时刻,
原主节点与灾备节点的数据不是完全同步的(即主节点有数据尚未复制
到灾备节点)。
第二种情况在反向同步开始时第一步首先要进行重置,
指将原主节点SRL和DCM中数据(这些数据在灾难发生时尚未来得及传
送)的位置信息修改当前主节点(即原后备节点)的DCM。
然后,将DCM
中指向的数据全部传送到原主节点。
而第一种情况的话,直接进行第二
步工作。
传送完成后,将当前主节点的数据库和应用停止,将双方角色
复原,并在原主节点提供正常服务。
10)脱机处理。
通过使用VVR的In-BandControl(IBC)消息、Snapshot、以
及VolumeManager(VxVM)的FastResync(简称FR,即快速同步)功能,
可以实现数据的脱机处理。
脱机处理主要指对后备节点种的数据进行处理,例如进行备份、打印报
表、数据仓库处理等。
脱机处理由打破后备节点的镜像卷、对镜像数据
进行处理、重镜像等几个过程组成。
11)双收条(双重确认)机制。
指后备节点对复制数据的接收确认有两个阶
段。
第一个确认当后备节点收到数据后发出;
第二个确认当后备节点数
据成功写入硬盘后发出。
当主节点收到第二个确认后,将SRL中的相应
数据清空。
3.1.3、VERITASClusterServer
(简称VCS)是用于本地容灾的集群软件,支持多达32个节点的应用级切换,保证本地业务系统的软硬件高可用性。
VCS以其出色的可靠性和易管理性闻名。
VCS的功能特点请见附录。
在本方案中,VCS主要负责以下功能:
1)VCS负责监控和管理硬件系统和操作系统,当出现故障时进行切换。
2)通过数据库代理(Agent)监控和管理数据库系统,当出现故障时进行切换。
3)通过API或脚本编写针对性客户化应用代理,监控和管理应用系统,当
出现故障时进行切换。
4)通过Replicator代理监控和管理数据复制过程,当主服务器数据复制
发生故障时,自动将数据复制工作切换到后备服务器,保证数据复制过
程的连续性。
这点对于容灾系统非常重要。
该代理充分说明VERITAS提
供的是完整的容灾解决方案。
5)主节点和备份节点的VCS集群系统都在GlobalClusterManager的统一
监控和管理下,从而实现集群系统间的远程应用切换。
GCM在VCS中以
两个服务组(指GCMMaster和GCMSlave)的形式存在。
3.1.4、GlobalClusterManager
GlobalClusterManager(简称GCM)可以称为Cluster’sCluster(集群的集群)。
它负责对多个不同地点的多达32个集群系统进行监控和管理,在发生严重灾难时,进行site的切换(即应用的远程切换)。
GCMConsole为Web界面,通过浏览器管理各个Cluster系统,并在管理界面中主动控制或响应远程切换。
3.3工作过程
为方便论述,本节模拟地点A和B,两地各有一套建立在VCS双节点集群上
的业务系统,以B地点的系统作为A地点的备份。
切换示意图见图四。
图四
一、正常情况下:
1)业务系统运行在地点A,包括数据库实例、有关的文件、数据库数据、应
用软件。
A节点对外提供服务。
2)A节点所有的有关的数据通过VVR实时复制到B节点。
3)两地的VCS对的各自节点内的两台服务器的主机情况、数据库服务、应用
软件进行实时监控和管理,其中,VCS还对VVR数据复制服务进行监控。
4)GCM监控两地Cluster系统的运行。
二、当A地点的主服务器发生硬件或软件故障,导致主服务器无法提供正常服务:
1)VCS进行本地切换,将主服务器的数据库服务、应用软件、VVR数据复制
服务切换到本地后备节点。
2)整个系统运行在本地后备节点,包括VVR数据复制服务,由后备服务器提
供对外服务和数据复制服务。
3)GCM将监控到该切换事件的发生。
4)如果仅仅是主服务器数据复制服务发生故障,可以不进行切换,只需将复
制服务修复并正常运行。
三、如果在情况二的状态下,A地点的后备服务器也发生硬件或软件故障,
或者是整个A节点发生灾难,整个A地点无法正常提供服务,进行灾难切换:
1)GCM将监控到该严重灾难的发生,将对接收到的SiteAdown事件进行处
理:
发出严重告警,并在管理界面上弹出服务灾难性切换(及服务切换到远程地点)等待确认画面。
2)在有关人员确认后,在GCM切换等待确认画面上按确认按钮,将进行地点
间的容灾切换。
3)A地点的业务将在B地点正常提供服务。
四、当灾难恢复后,A节点的服务器恢复正常,进行服务回迁。
1)将进行数据的反向同步,将灾难期间B节点变化的数据传送到A。
2)GCM控制进行整个系统的反向切换。
3)A节点重新成为VVR的Primary,进行正常复制。
4)A节点整个业务系统恢复正常运行,正常提供服务。
3.4方案分析
本章将就xxx需求书中提出的要求分析方案。
通过分析,说明方案符合需
求,并进一步讲解方案的细节。
3.4.1有关数据复制的要求
涉及数据库的系统业务,除了对数据库内容的更改进行实时数据复制外,还
要复制有关的系统文件,例如环境配置信息、数据库环境配置信息。
在带宽允许的
情况下,我们将对整个数据库有关的内容,包括数据库安装软件、数据库数据等等
都实时复制到灾备节点。
当发生灾难时,恢复的时间会很短。
根据计算,由于带宽允许,所以,将进行数据库内容和Log的复制。
3.4.2方案小结
本方案的特点:
是一个完整的容本地容灾、数据远程复制和远程容灾切换于一
体的方案。
本方案完全符合《xxx需求书》的技术指标,完全实现xxx业务的全面容灾需求。
以下说明本方案的特点及优势。
一、本方案能够支持手动/自动信令容灾方案,用户可以根据实际需要进行自由选择。
但在实际情况中,由于发生重大灾难时业务异地切换属于非常严重的事故,所以我们建议该过程前用户进行电话确认,然后在GCM界面中按下切换确认按钮进行切换。
二、当本地主系统恢复正常后,需要进行反向数据同步、应用切换等工作,该工
作需要由操作人员在系统较空闲时进行。
工作过程很简单。
三、通过SRL、DCM、严格的按写顺序传送、双收条确认、反向切换时的重置等技
术的使用,本方案可以最大限度地保证主、备节点的数据一致性。
四、本方案支持1+1、N+1和节点互备方式,满足用户的不同需求。
五、本方案如果不考虑带宽,节点间没有距离的限制。
由于VVR的数据传递是基于卷,所以每次传送的数据量基本就是每次系统I/O的数据大小。
这样可以得到最大的带宽利用率。
六、基线建立,需要主备节点的数据完全同步。
完全同步在应用运行期间也可以
完成。
可以采用自动同步方式或使用备份和检查点(CheckPoint)结合的方法。
七、至于基线建立过程、日常复制过程、故障切换过程和故障恢复过程对主机性
能的影响,由于对不同的配置、不同的情况将有很大的区别,所以,很难给出具体的数值。
以我们在以往实施中的经验,如果采用异步复制方式,对整个系统的影响,在5%左右。
附录公司及产品介绍
一、VERITAS公司简介
作为企业级应用存储管理软件的领先提供商,VERITASSoftware(Nasdaq:
VRTS)
公司专门提供集成的跨平台存储管理软件解决方案,用来保证关键业务信息的连续
可靠性。
VERITAS公司于1982年成立于加利福尼亚的MountainView,现拥有员工3500余名,在全球多个国家设立分公司或办事处。
公司2000财年的收入为12亿美元,市值700亿美元,稳座全球五大软件厂商之一的宝座。
在过去的十年中,VERITAS
Software己成为发展最快、规模最大的存储管理软件公司,它连续四年被《商业周
刊》杂志评为“发展最强劲的公司”,在《财富》从杂志的“发展最快的100家公
司”排名(1999年9月6日)中名列第八,并于1999年1月成为Nasdaq-100指数的一部分。
VERITASSoftware公司是应用存储管理的事实标准,世界领先的服务器和操作
系统中有60%使用它的软件。
为保证提供集成的一揽子软件存储管理解决方案,
VERITASSoftware与业界所有大型企业都建立了战略合作伙伴关系。
公司的OEM
客户和战略联盟包括从部件厂商到高端UNIX领域的主机厂商。
VERITASSoftware为各种规模的企业提供关键业务信息的连续可用性,是客户
可以信赖的企业级应用存储管理软件解决方案供应商,对客户来说,VERITAS即“可靠”的代名词。
VERlTAS是世界唯一一家能提供多种企业级的存储管理软件的公司,为用户提供端到端的多平台、混合计算的存储解决方案。
从数据产生到数据保存的整个过程中,VERITAS提供的软件产品能够确保系统数据存储的高性能、高扩展性和高可用性。
VERITAS存储管理软件可以通过最大限度缩短突发事件的停机时间,确保用户应用的高可用。
高性能的在线备份,确保关键数据安全存储和使用。
VERITAS软件可以做到在集中管理模式下以最小的开销对大容量的存储环境进行最有效的管理。
管理涉及各种存储介质,包括磁盘,光盘和磁带。
所有工作均通过开放式环境进行有效管理。
VERITAS的高性能、高可用性的产品
1.磁盘数据系统管理软件
●VolumeManager和Fi1eSystem
2.在线数据备份管理软件
●NetBackup和BacupEXEC
●GlobalDataManager
3.数据迁移管理软件
●StorageMigrator(HSM)
4.企业级集群软件
●VERITASC1usterServer
5.应用优化软件
●DatabaseEdition
●FileServerEdition、WebEdition等
6.远程异地容灾软件
●VolumeReplicator、FileReplicator
●GlobalClusterManager
●SAN解决方案
二、VERITASFoundationSuite™
VERITAS®
存储与数据管理解决方案专门用于解决企业计算与新型存储区域网
(SAN)环境中日益复杂且耗资巨大的关键任务数据与磁盘资源的管理问题。
这些
解决方案的核心是VERITAS存储产品——VERITASVolumeManager™和VERITAS
FileSystem。
VERITASVolumeManager™与VERITASFileSystem™均具有各自的
出色特性,两者结合起来为企业在线存储系统提供了最高水平的性能、可用性和可
管理性。
VERITASVolumeManager为企业计算与SAN环境提供了易于使用的在线磁盘与
存储管理工具。
该产品可在系统处于联机状态时提供磁盘使用情况分析、RAID技术
和磁盘存储区的动态配置。
这些工具可确保提供持续的数据可用性、易用性与数据
保护。
此外,借助这些工具,服务器在备份和维护时无需脱机。
作为一种功能强大、可快速恢复的日志式文件系统,VERITASFileSystem提
供了关键任务应用所需的高性能和可管理性。
VERITASFileSystem具有稳定的可
用性、更高的I/O和最高的结构完整性,在各方面均优于UNIX文件管理工具。
该
产品具有可扩展的性能与特性,足以满足客户机/服务器环境中不断增强的用户需求。
工作于操作系统层的VERITASVolumeManager与VERITASFileSystem为其它增值技术的开发奠定了基础,这些技术包括集群与故障排除、备份与HSM以及基于浏览器的远程管理。
1、VERITASVolumeManager™
•更高的系统与应用性能
VE
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- 模板 VVRVCSVGM 整体 方案