【DB笔试面试505】基于存储层的容灾复制方案有哪些？

1 基于存储设备的数据复制

基于存储设备的数据复制技术的核心是利用存储阵列自身的盘阵对盘阵的数据块复制技术实现对生产数据的远程拷贝，从而实现生产数据的灾难保护。在主数据中心发生灾难时，可以直接利用灾备中心的数据建立运营支撑环境，为业务继续运营提供IT支持。同时，也可以利用灾备中心的数据恢复主数据中心的业务系统，从而能够让企业的业务运营快速回复到灾难发生前的正常运营状态。

基于存储设备的数据复制技术示意图如下：

基于存储设备的复制可以是如上示意图的“一对一”复制方式，也可以是“一对多或多对一”的复制方式，即一个存储的数据复制到多个远程存储或多个存储的数据复制到同一远程存储；而且复制可以是双向的。

基于存储的数据复制技术有两种方式：同步方式和异步方式。

同步方式：可以做到主/备数据中心磁盘阵列同步地进行数据更新，应用系统的I/O写入主磁盘阵列后(写入Cache中)，主磁盘阵列将利用自身的机制同时将写I/O写入后备磁盘阵列，后备磁盘阵列确认后，主中心磁盘阵列才返回应用的写操作完成信息。

异步方式：是在应用系统的I/O写入主磁盘阵列后(写入Cache中)，主磁盘阵列立即返回给主机应用系统“写完成”信息，主机应用可以继续进行写I/O操作。同时，主中心磁盘阵列将利用自身的机制将写I/O写入后备磁盘阵列，实现数据保护。

采用同步方式，使得后备磁盘阵列中的数据总是与生产系统数据同步，因此当生产数据中心发生灾难事件时，不会造成数据丢失，可以实现RPO为零。为避免对生产系统性能的影响，同步方式通常在近距离范围内（FC连接通常是200KM范围内，实际用户部署多在35KM之内）。

而采用异步方式应用程序不必等待远程更新的完成，因此远程备份存储设备的性能的影响通常较小，并且生产中心的距离和灾备中心的距离理论上没有限制（通常基于IP连接来实现数据的异步复制）。

采用基于存储设备数据复制技术构建容灾方案的必要前提是：

Ø 通常必须采用同一厂家统一系列的且同时具有数据复制技术的高端存储平台，给用户的存储平台选择带来一定的限制。

Ø 采用同步方式可能对生产系统性能产生影响，而且对通信链路要求较高，有距离限制，通常在近距离范围内实现（同城容灾或园区容灾方案）

Ø 采用异步方式与其他种类的异步容灾方案一样，存在数据丢失的风险,通常在远距离通信链路带宽有限的情况下实施。

尽管有以上限制，基于存储设备的数据复制技术仍然是当前选择较多的容灾技术平台，这主要是由于基于存储的复制技术方案有如下优点：

Ø 采用基于存储的数据复制独立于主机平台和应用，对各种应用都适用，而且完全不消耗主机的处理资源；

Ø 基于存储得数据复制技术，由于在最底层，实施起来受应用、主机环境等相关技术的影响最小，非常适合于主机和业务系统很多、很复杂的环境，采用此种方式可以有效降低实施和管理难度；

Ø 采用同步方式可以完全不丢失数据，在同城容灾或园区内容灾方案中，只要通信链路带宽许可，完全可以采用同步方案，而不会对主数据中心的生产系统性能产生显著影响；

Ø 采用异步方式虽然存在一定的数据丢失的风险，但没有距离限制，可以实现远距离保护；

Ø 灾备中心的数据可以得到一定程度上的有效利用（用作测试或报表等）。

构建成本：

存储层容灾产品报价，都是采用磁盘阵列的高级功能许可授权方式进行报价。并按照磁盘阵列的具体数量进行报价。越是高端盘阵，高级功能模块授权价格成阶梯式增长。

除了这些高级功能授权的许可外，其还有MA（维护）费用以及实施费用，MA费用整体磁盘阵列报价（含高级功能模块）的25%左右。

实施费用一般按人天费用方式进行计算，总体成本很高。

另外，其对带宽要求很高，容灾网络建设费用更高。

适用场景：

存储设备复制技术利用磁盘阵列自身卷复制功能实现，首先要求必须是同构高端存储系统，其次对带宽要求较高，实现的是底层数据块级别的复制，属于数据层容灾范畴。

这类容灾产品由于其自身的功能特性，作为高端盘阵衍生出来的附加高级功能来实现容灾，其投资巨大，从盘阵本身到链路的要求都极高，需要专门的链路确保数据的一致性。当灾难发生时，需要通过人工调整的方式，将镜像卷提供给远端生产业务系统，实现业务系统的容灾，RTO在数小时以上。

经过以上分析可以看出，基于存储层的灾备方案对存储平台要求非常严格，适合用于为底层存储平台单一、服务器平台构成复杂、上层应用繁多的IT系统构建数据级的容灾方案，不适合于复杂、异构存储平台的容灾场景需求。

2 基于虚拟化存储技术的数据复制

存储虚拟化的技术方法，是将系统中各种异构的存储设备映射为一个单一的存储资源，对用户完全透明，达到屏蔽存储设备异构的目的。通过虚拟化技术，用户可以利用已有的硬件资源，把SAN内部的各种异构的存储资源统一成对用户来说是单一视图的存储资源（Storage Pool），而且采用Striping、LUN Masking、Zoning等技术，用户可以根据自己的需求对这个大的存储池进行方便的分割、分配，保护了用户的已有投资，减少了总体拥有成本（TCO）。另外也可以根据业务的需要，实现存储池对服务器的动态而透明的增长与缩减。

通过存储虚拟化技术可以实现数据的远程复制，这种数据复制技术原理和基于存储设备的原理基本一样，唯一的区别就是前者由存储虚拟化控制器实现，或者由磁盘阵列控制器实现，所以这种技术不要求底层磁盘阵列同构。存储虚拟化技术通常在存储网络层面实现，其数据复制同样也可以有同步复制方案和异步复制方案，需要根据具体的需求选择合适的技术。

基于存储虚拟化控制器的两地三中心容灾方案架构

采用虚拟存储化技术建设容灾方案有以下优点：

Ø 主生产中心和容灾中心的存储阵列可以是不同厂家的产品，存储平台选择不受现有存储平台厂商的限制；

Ø 对不同厂家的存储阵列提供统一的管理界面。

在虚拟存储环境下，无论后端物理存储是什么设备，服务器及其应用系统看到的都是其熟悉的存储设备的逻辑镜像。即便物理存储发生变化，这种逻辑镜像也永远不变，系统管理员不必再关心后端存储，只需专注于管理存储空间，所有的存储管理操作，如系统升级、建立和分配虚拟磁盘、改变RAID级别、扩充存储空间等比从前的任何产品都容易，存储管理变得轻松简单。

采用虚拟存储化技术建设容灾方案需要考虑以下问题：

Ø 需要验证选择的产品和技术的成熟性以及和现有设备、未来设备的兼容性能力；

Ø 存储虚拟化控制器作为一种带内接管方式，存储系统的性能直接和存储虚拟化控制器相关，在高I/O负载应用场景下，需要考虑存储虚拟化控制器的性能瓶颈问题。

Ø 虚拟化技术即继承了基于存储设备实现数据复制方案的优点，同时又能兼容异构存储系统，并且切换过程比较简单，甚至可以实现自动切换，成为越来越多容灾用户的选择。

构建成本：

存储网络层产品报价，一般采用虚拟化网关的数量和容量结合起来的报价方式，存储网关数量的多少和虚拟化存储容量的多少都直接影响整个报价。

除此之外还有MA费用和实施费用，MA费用整体价格的25%左右。

实施费用一般按人天费用方式进行计算，总体成本较高。

另外，其对带宽要求比较高，容灾网络建设费用比较高。

适用场景：

存储网络层容灾产品，利用了存储虚拟化技术，将后台存储进行统一池化的方式进行管理。利用其镜像和复制技术，实现池化后数据块的镜像和复制，保证数据的一致性。从实现方式上面来讲，属于数据层容灾范畴。

其有两种实现方式：

一种是镜像的方式，通过镜像技术实现数据块的完全同步，这种采用的是同步方式，对带宽要求极高。

另外一种复制的方式，采用虚拟化网关机头之间的数据复制实现，它可以采用同步方式也可以采用异步的方式，往往受限于带宽的限制，这种复制方式往往采用异步的方式进行复制。

不管采用哪种方式进行数据的一致性保证，数据卷都存在主备关系，远端数据卷不能被前端业务系统进行访问，当灾难发生时，通过自动切换人工调整的方式，将远端卷提供给远端业务系统，实现业务系统的容灾。

这类产品采用的都是带内虚拟化方式，很好的解决了异构存储容灾问题，但是其数据流都要经过虚拟化网关，前端业务系统性能会有所下降，其吞吐能力受到限制。

综合这类产品的特性，其适合用于为拥有较多型号的异构磁盘阵列并承担多个应用的现有IT系统构建容灾平台方案。

本文选自《Oracle程序员面试笔试宝典》，作者：李华荣。