存储容灾行业基础知识.docx

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存储容灾行业基础知识

存储、容灾行业基础知识

（仅供内部使用）

目录

第1章业务系统4

第2章常见主机及操作系统4

2.1主机架构及操作系统概述4

2.1.1主机架构4

2.1.2操作系统4

2.1.3操作系统比较5

2.2常见主机厂商及常见产品介绍5

2.2.1IBM5

2.2.2联想5

2.2.3浪潮5

2.2.4Oracle6

2.2.5惠普HP6

2.3操作系统应用特点6

第3章常见数据库及应用系统7

3.1Oracle7

3.2MSSQLServer7

3.3DB28

3.4Sybase8

3.5mySQL8

第4章WEB服务器与应用服务器8

第5章网络存储主要技术9

5.1概述9

5.2DAS：

直接附加存储10

5.3SAN：

存储区域网络10

5.4NAS：

网络附加存储12

第6章磁盘阵列RAID技术12

6.1磁盘阵列与RAID概述12

6.2RAID级别13

6.3不同RAID级别对比13

第7章主机系统高可用技术14

7.1概述14

7.2工作模式18

7.2.1双机热备份方式18

7.2.2双机互备方式18

7.2.3群集并发存取方式18

7.3适用场合18

第8章数据复制与容灾19

8.1灾难恢复/业务连续性19

8.2数据备份系统21

8.2.1数据备份21

8.2.2数据复制22

8.3非数据库应用层的复制技术面临的数据一致性问题25

8.4总结27

第9章备份技术27

9.1什么是备份27

9.2常规备份的实现方式27

9.3LANFree和Serverless备份28

9.4主流备份软件和介质29

9.5备份技术新趋势29

第10章其他存储技术及标准30

10.1CDP（持续数据保护）30

10.2虚拟存储30

10.3负载均衡30

第1章业务系统

业务系统就是企业或机关日常运作的各种业务在IT中的实现，例如企业的ERP、财务系统、客户关系关系系统CRM，电商的网上购物系统，政府机关的电子政务系统等等。

比如说，我们通过手机上的APP在到淘宝网店上购买一件衣服，这就是一个业务系统。

通常一个业务系统是由一系列的软硬件来构成的，主要是两部分。

前端的客户端计算机、手机等设备和前端程序，后端的WEB应用服务器、数据库服务器、磁盘阵列、网络交换机、安全设备以及后端的实现某种业务逻辑的应用程序。

见下图。

本文的目的就是让各位逐步熟悉或理解这些软、硬件。

理解这些基础东西后，才能较好理解备份容灾。

第2章常见主机及操作系统

2.1主机架构及操作系统概述

2.1.1主机架构

一般来说.主机按照系统架构来分.主要分为两种类型.一种是基于X86体系系统架构.采用AMD的Opteron和Intel的Xeon/Itanium等处理芯片，支持标准的Windows和Linux操作系统的.是一个通用开放的系统.另一种是基于专有的64位RISC芯片体系系统架构.由各厂商自己开发芯片和操作系统，各家产品互不兼容，也不兼容大量x86平台上的软件，一般采用UNIX操作系统.一般都称为小型机.像美国Sun、日本Fujitsu等公司的小型机是基于SPARC处理器架构,而美国HP公司的则是基于PA－RISC架构。

小型机采用封闭式架构体系，需采用专用的软硬件。

2.1.2操作系统

操作系统是计算机系统中的管理软件，负责管理计算机系统中的所有资源.主要用于管理主机的进程管理与协作、内存管理、文件系统与输入输出、系统保护与安全等一般来说.常见主机系统主要分为两大系列.一类是基于Microsoft的Windows系列.包括Windows2000/2003/NT/XP等.主要是用于基于Intel处理器系统架构的PC服务器.一类是基于Unix.依据不同的应用环境和不同的主机架构.分为TurboLinux、RedHat、BSD、Solaris、SCO、HP-UX、AIX、Tru64、IRIX、MacOsX等等.有些操作系统是专用于使用专用处理器架构的主机厂商.例如Sun Solaris是基于使用了SPARC处理器架构的主机使用.Sun公司和Fujitsu公司的主机, HP－Unix是用于HP公司的主机, IBM是AIX,SGI公司的是IRIX等等,另外,PC服务器还可以支持现在流行的Linux、SCO Unix、Solaris For X86等Unix操作系统。

2.1.3操作系统比较

Windows系列：

目前应用最多的操作系统，安全性、可靠性稍差.但在操作界面的易用性、通用性、易开发性、大量的应用软件支持上好；

UNIX系列：

包含IBM公司的AIX、HP公司的HPUX。

Unix操作系统应用市场份额逐步减少。

主要特点：

功能强大、文件系统简练、可扩充性与可移植性好、网络通信功能强（TCP/IP）；使用UNIX用户一般是看中Unix操作系统的安全性、可靠性和专用服务器的高速运算能力；

LINUX系列：

迅猛发展的操作系统，应用非常广泛。

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。

它支持32位和64位硬件。

Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

2.2常见主机厂商及常见产品介绍

2.2.1IBM

◆基于专有的64位RISC芯片体系系统架构的IBMeServer®p系列/I系列/OpenPower系列服务器：

处理器

支持操作系统

POWER4/POWER5™/POWER7™处理器

Linux操作系统、AIX操作系统、OS400

2.2.2联想

◆基于X86体系系统架构的IBMeServerx系列服务器：

处理器

支持操作系统

IntelItanium处理器

Intel®Xeon™处理器

AMDOpteron处理器

Windows/Linux

2.2.3浪潮

◆基于X86体系系统架构的PC系列服务器：

处理器

支持操作系统

IntelItanium处理器

Intel®Xeon™处理器

AMDOpteron处理器

Windows/Linux

2.2.4Oracle

◆基于专有的64位RISC芯片体系系统架构的SUNFireV系列/E系列/PRIMEPOWER系列/Netra系列服务器：

处理器

支持操作系统

UltraSPARCIII/IV处理器

Solaris

2.2.5惠普HP

◆基于专有的64位RISC芯片体系系统架构的HP9000Superdome、AlphaServerGS、ES、DS系列服务器：

处理器

支持操作系统

PA-8800处理器

HP-UX11iv1

◆基于X86体系系统架构的ProLiant、Integrity系列服务器

处理器

支持操作系统

英特尔®奔腾®4处理器

Intel®Xeon™处理器

IntelItanium处理器

Windows/Linux/HP-UX11i（Integrity系列）

2.3操作系统应用特点

文件格式/操作系统

支持最大的分区容量

NTFS（Windows）

支持最大分区2TB，最大文件2TB

FAT16（Windows）

支持最大分区2GB，最大文件2GB

FAT32（Windows）

支持最大分区128GB，最大文件4GB

HPFS（OS/2）

支持最大分区2TB，最大文件2GB

EXT2和EXT3（Linux）

支持最大分区4TB，最大文件2GB

JFS（AIX）

支持最大分区4PB，最大文件4PB

XFS（IRIX）

9E（2的63次方）

第3章常见数据库及应用系统

从支持信息管理到联机事务处理（OLTP），再到联机分析处理（OLAP）分类。

数据库可分为小型数据库系统和大型数据库系统。

其中小型数据库系统以早先的Foxpro,ACCESS,PARADOX等为代表，大型数据库系统以DB2,INGRES,ORACLE,INFORMIX,SYBASE,SQLSERVER等为代表。

3.1Oracle

Oracle即甲骨文公司。

甲骨文公司，全称甲骨文股份有限公司（甲骨文软件系统有限公司），是全球最大的企业软件公司，总部位于美国加利福尼亚州的红木滩。

1989年正式进入中国市场。

2013年，甲骨文已超越IBM，成为继Microsoft后全球第二大软件公司。

[1]

甲骨文公司产品主要有以下几类：

1．服务器及工具（主要竞争对手：

IBM、微软）

数据库服务器：

2013年最新版本Oracle12C

应用服务器：

OracleApplicationServer

开发工具：

OracleJDeveloper，OracleDesigner，OracleDeveloper，等等

2．企业应用软件（主要竞争对手：

德国SAP公司。

）

企业资源计划（ERP）软件。

已有10年以上的历史。

2005年，并购了开发企业软件的仁科软件公司（PeopleSoft）以增强在这方面的竞争力。

客户关系管理（CRM）软件。

自1998年开始研发这种软件。

2005年，并购了开发客户关系管理软件的希柏软件公司（Siebel）。

ORACLE数据库系统是美国ORACLE公司（甲骨文）提供的以分布式数据库为核心的一组软件产品，是目前最流行的客户/服务器（CLIENT/SERVER）或B/S体系结构的数据库之一。

2007年11月，Oracle11g正式发布，功能上大大加强。

11g是甲骨文公司30年来发布的最重要的数据库版本。

Oracle数据库最新版本为OracleDatabase12c。

Oracle数据库12c引入了一个新的多承租方架构，使用该架构可轻松部署和管理数据库云。

3.2MSSQLServer

SQLServer是Microsoft公司的一个关系数据库管理系统，从20世纪80年代后期开始开发，最早起源于1987年的SybaseSQLServer,发布了用于WindowsNT操作系统的SQLServer，将SQLServer移植到了WindowsNT平台上。

SQLServer只在Windows上运行，Microsoft这种专有策略的目标是将客户锁定到Windows环境中。

SQLServer2005是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供了企业级的数据管理。

SQLServer2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，使您可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。

SQLServer2008：

SQLServer2008是一个重大的产品版本，它推出了许多新的特性和关键的改进，使得它成为至今为止的最强大和最全面的SQLServer版本。

3.3DB2

IBM公司研制的一种关系型数据库系统。

DB2主要应用于大型应用系统，具有较好的可伸缩性，可支持从大型机到单用户环境，应用于OS/2、Windows等平台下。

2006年7月14日，IBM全球同步发布了一款具有划时代意义的数据库产品——DB2（“DB2”是IBM数据库产品系列的名称）。

而这款新品最大特点即是率先实现了可扩展标记语言（标准通用标记语言下的一个子集、外语缩写：

XML）和关系数据间的无缝交互，而无需考虑数据的格式、平台或位置。

3.4Sybase

Sybase公司是1986年成立的，属于数据库厂商的后起之秀,立足于在开放系统平台上研制具有Client/Server体系结构的数据库系统软件产品。

Sybase公司的数据库AdaptiveServerEnterprise是针对电子商务应用环境而推出的企业智能型关系数据库管理系统，它具有开放的、可扩展的体系结构，易于使用的事务处理系统。

目前最新的版本为SybaseAdaptiveServerEnterprise12.5（ASE12.5），SybaseASE12.5支持传统OLTP繁重的数据库处理需要与决策支持系统的复杂数据操作需求。

3.5mySQL

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQLAB公司开发，目前属于Oracle公司。

Mysql是最流行的关系型数据库管理系统，在WEB应用方面MySQL是最好的RDBMS（RelationalDatabaseManagementSystem：

关系数据库管理系统）应用软件之一。

MySQL软件采用了双授权政策（本词条“授权政策”），它分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库。

由于其社区版的性能卓越，搭配PHP和Apache可组成良好的开发环境。

第4章WEB服务器与应用服务器

WEB服务器也称为WWW（WORLDWIDEWEB）服务器，主要功能是提供网页浏览服务。

正是因为有了WWW，才使得近年来Internet迅速发展，且用户数量飞速增长。

Web服务器传送（serves）页面使浏览器可以浏览，然而应用程序服务器提供的是客户端应用程序可以调用（call）的方法（methods）。

确切一点，Web服务器专门处理HTTP请求（request），但是应用程序服务器是通过很多协议来为应用程序提供（serves）商业逻辑（businesslogic）。

目前，WEB服务器与应用服务器已经合二为一体了。

应用程序服务器（TheApplicationServer）

作为应用程序服务器，它通过各种协议，可以包括HTTP，把商业逻辑暴露给（expose）客户端应用程序。

应用程序服务器提供访问商业逻辑的途径以供客户端应用程序使用。

应用程序使用此商业逻辑就象你调用对象的一个方法（或过程语言中的一个函数）一样。

通常所说的软件开发，就是为实现特定业务目的，在某种应用服务器环境下编写程序代码。

最常用的WEB服务器与应用服务器如下:

微软IIS

Microsoft的Web服务器产品为InternetInformationServices（IIS），IIS是允许在公共Intranet或Internet上发布信息的Web服务器。

ⅡS是目前最流行的Web服务器产品之一，很多著名的网站都是建立在ⅡS的平台上。

IIS提供了一个图形界面的管理工具，称为Internet服务管理器，可用于监视配置和控制Internet服务。

Apache

Apache仍然是世界上用的最多的Web服务器，市场占有率达60%左右。

世界上很多著名的网站都是Apache的产物，它的成功之处主要在于它的源代码开放、有一支开放的开发队伍、支持跨平台的应用（可以运行在几乎所有的Unix、Windows、Linux系统平台上）以及它的可移植性等方面。

ApacheTomcat

Tomcat是一个开放源代码、运行servlet和JSPWeb应用软件的基于Java的Web应用软件容器。

TomcatServer是根据servlet和JSP规范进行执行的，因此我们就可以说TomcatServer也实行了Apache-Jakarta规范且比绝大多数商业应用软件服务器要好。

IBMWebSphere

WebSphereApplicationServer是一种功能完善、开放的Web应用程序服务器，是IBM电子商务计划的核心部分，它是基于Java的应用环境，用于建立、部署和管理Internet和IntranetWeb应用程序。

这一整套产品进行了扩展，以适应Web应用程序服务器的需要，范围从简单到高级直到企业级。

OracleWebLogic

OracleBEAWebLogicServer是一种多功能、基于标准的web应用服务器，为企业构建自己的应用提供了坚实的基础。

各种应用开发、部署所有关键性的任务，无论是集成各种系统和数据库，还是提交服务、跨Internet协作，起始点都是BEAWebLogicServer。

由于它具有全面的功能、对开放标准的遵从性、多层架构、支持基于组件的开发，基于Internet的企业都选择它来开发、部署最佳的应用。

第5章网络存储主要技术

5.1概述

存储系统是整个IT系统的基石，是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台。

早先的存储形式是存储设备（通常是磁盘）与应用服务器其他硬件直接安装于同一个机箱之内，并且该存储设备是给本台应用服务器独占使用的。

随着服务器数量的增多，磁盘数量也在增加，且分散在不同的服务器上，查看每一个磁盘的运行状况都需要到不同的应用服务器上去查看。

更换磁盘也需要拆开服务器，中断应用。

于是，一种希望将磁盘从服务器中脱离出来，集中到一起管理的需求出现了。

不过，一个问题：

如何将服务器和盘阵连接起来？

面临这样的问题，有厂商提出了SCSI协议，通过专用的线缆将服务器的总线和存储设备连接起来，通过专门的SCSI指令来实现数据的存储。

后来发展到FC协议。

这样，多个服务器可以通过SCSI线缆或光纤建立与存储系统的连接。

这样的方式，我们称之为直接附加存储（DAS）。

5.2DAS：

直接附加存储

DAS（DirectAttachedStorage—直接附加存储）是指将存储设备通过SCSI线缆或光纤通道直接连接到服务器上。

DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越，但是缺点依然有很多：

扩展性差，服务器与存储设备直接连接的方式导致出现新的应用需求时，只能为新增的服务器单独配置存储设备，造成重复投资。

资源利用率低，DAS方式的存储长期来看存储空间无法充分利用，存在浪费。

不同的应用服务器面对的存储数据量是不一致的，同时业务发展的状况也决定这存储数据量的变化。

因此，出现了部分应用对应的存储空间不够用，另一些却有大量的存储空间闲置。

可管理性差，DAS方式数据依然是分散的，不同的应用各有一套存储设备。

管理分散，无法集中。

异构化严重，DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，导致维护成本据高不下。

5.3SAN：

存储区域网络

什么是SAN？

SAN（StorageAeraNetwork）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。

当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。

SAN的组成

SAN由服务器，后端存储系统，SAN连接设备组成；

后端存储系统由SAN控制器和磁盘系统构成，控制器是后端存储系统的关键，它提供存储接入，数据操作及备份，数据共享、数据快照等数据安全管理，及系统管理等一系列功能。

后端存储系统为SAN解决方案提供了存储空间。

使用磁盘阵列和RAID策略为数据提供存储空间和安全保护措施。

连接设备包括交换机，HBA卡和各种介质的连接线。

SAN的优点：

设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用；

数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率；

高扩展性，存储网络架构使得服务器可以方便的接入现有SAN环境，较好的适应应用变化的需求；

总体拥有成本低，存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本。

IPSAN

IP网络是一个开放，高性能，高可扩展，可靠性高的网络平台。

IP网是国际互连网，企业内部网络的主要形式。

经过多年发展，IP网络实现了最高的可管理性和互操作性。

TCP/IP协议弹性强，适应网络的各种变化，无需停止服务即可实网络变更。

1G的以太网已经普及，2006年会扩展到10G。

FC在2008年才能到4G。

不同厂家的IP网设备兼容性好。

网络设备采购成本低廉。

以太网知识普及，以太网多年的发展培养了无数的网络管理人员。

IPSAN的基本想法是通过高速以太网络连接服务器和后端存储系统。

将SCSI指令和数据块经过高速以太网传输，继承以太网的优点，实现建立一个开放、高性能、高可靠性，高可扩展的存储资源平台。

IPSAN

将数据块和SCSI指令通过TCP/IP协议承载，通过千兆/万兆专用的以太网络连接应用服务器和存储设备，这样的解决方案称为IPSAN。

IPSAN遵循IETF的iSCSI标准，通过以太网实现对存储空间的块级访问，由于早先以太网速度，数据安全性以及系统级高容错要求等问题，这一标准经历了三年的认证过程，在包括IBM、HP、SUN、COMPAQ、DELL、Intel、Microsoft、EMC、HDS、Brocade等众多家厂商的努力，和万兆/千兆以太网10GBitEthernet支撑下，IPSAN/iSCSI已解决了网络瓶颈，数据安全和容错等问题，进入了实用阶段。

5.4NAS：

网络附加存储

NAS（NetworkAttachedStorage—网络附加存储），是一种文件共享服务。

拥有自己的文件系统，通过NFS或CIFS对外提供文件访问服务。

NAS包括存储器件（例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质）和专用服务器。

专用服务器上装有专门的操作系统，通常是简化的unix/linux操作系统，或者是一个特殊的win2000内核。

它为文件系统管理和访问做了专门的优化。

专用服务器利用NFS或CIFS，充当远程文件服务器，对外提供文件级的访问。

第6章磁盘阵列RAID技术

6.1磁盘阵列与RAID概述

磁盘阵列（RedundantArraysofInexpensiveDisks，RAID），由“价格便宜具有冗余能力的磁盘阵列”之意。

原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据读写性能和数据的稳定性。

磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。

利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。

磁盘阵列设备作为独立系统在主机外直连或通过网络与主机相连。

磁盘阵列有多个端口可以被不同主机或不同端口连接。

一个主机连接阵列的不同端口可提升传输速度。

RAID技术是由美国加州大学伯克利分校D.A.Patterson教授在1988年提出的，作为高性能、高可靠的存储技术，在今天已经得到了广泛的应用。

6.2RAID级别

RAID技术经过不断的发展，现在已拥有了从RAID0到5等6种明确标准级别的RAID级别。

另外，其他还有6、7、10（RAID1与RAID0的组合）、01（RAID0与RAID1的组合）、30（RAID3与RAID0的组合）、50（RAID0与RAID5的组合）等。

6.3不同RAID级别对比

在各个raid级别中，使用最广泛的是raid0，raid1，raid10，raid5

RAID-0，将数据分成条带顺序写入一组磁盘中。

RAID-0不提供