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空管数据中心双活技术架构的研究

范文

张永旺

摘要：空管作为技术密集型行业，包括办公自动化系统在内的大量信息化应用基于数据库应用体系构建，由此对于各类系统而言，其所处理和存储的数据重要性也日益增强。目前空管内部对于数据保护和迅速恢复工作的能力仍有待提升，该文着重结合数据中心双活技术，探讨了多类重要数据容灾手段，力图基于空管现状，逐步实现数据级容灾、应用级容灾以及数据中心级别的双活。

关键词：空管信息化；数据容灾；数据双活

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）30-0004-02

伴随空管信息化应用的日益推进，空管内部数据中心架构日趋向私有云架构发展，空管信息化建设对于数据信息的保护和应用可用性的提高有了更高的要求。如何基于空管现状，建设一套可用性、安全性、扩展性俱佳的双活数据中心架构，已然成为空管信息化部门信息化网络应用建设的重中之重。

1 容灾基础性概念及空管现状概述

数据容灾技术主要用于保证数据的完整性、可靠性，目前对于数据容灾技术的水平，主要通过RPO和RTO两个指标来进行衡量：

RPO（恢复点目标）是对灾难发生时数据恢复节点目标的描述；而RTO（恢复时间目标）则是对于数据灾难发生时，数据中心应用系统恢复工作的时间。

对于空管数据中心而言，RPO恢复点目标应实现对实时数据的备份，对于各空管地区局、空管分局而言，数据容灾中心应建立于多个独立地点，这就要使得数据RPO恢复点的数据行份操作需要实现高带宽的应用，现阶段而言，为更好地实现实时RPO的目标，空管部门应在本地建立高速光纤宽带备份的同步容灾备份中心，同时利用公共传输网络和数据重删技术，实现异地异步容灾数据备份中心的建设。

同时，空管自身的信息化系统建设目前可主要分为两类，即生产业务用系统，如自动化等，以及非生产业务用系统，如办公自动化系统、人力资源管理系统等。对于不同类型的系统，其RTO的目标也有所不同。对于生产业务用系统而言，其应实现实时的RTO，任何业务均不能出现任何的中断，服务请求应能无缝衔接，前端在未感知的情况下继续执行操作，而非生产业务用系统则可以有一定的系统中断时间，通过管理端响应操作后，实现相应信息化系统的恢复。

为更好构建空管信息化数据中心，相應的RPO和RTO都应按最高的0为标准进行设计，以满足包括自动化系统、航行情况系统在内的生死攸关系统的日常应用，为解决此类情况，应设计和构建基于生产业务中心的容灾中心的双活数据中心系统。

对于双活数据中心而言，生产业务中心和容灾中心并没有明确的主备之分，每套系统都处于实时应用状态，其内部通过高速光纤以太网连接，并使用应用通知的轮询实现共同执行相关业务。应用系统双活数据中心应包括下面特性：

1）高可用性：双活数据中心应对数据丢失零容忍，应用系统可实时切换；

2）高利用率：数据中心设备应基于私有云架构建设，通过云平台的方式，实现多数据中心应用资源的共享和实时调配；

3）高冗余度：数据中心内部应用资源应随时处于工作状态，在发生系统性灾难时，数据中心业务可由双活架构进行自动调配，实现对应用流程、设备资源、系统资源的实时转换，运维人员的日常工作应集中于对相关数据冗余策略的制定和修订；

4）维护高标准：相较于传统数据中心，双活数据中心对于数据、应用层面有着更高的管理要求，除了原有的数据的同步、异步复制备份管理以外，双活数据中心的应用系统还包括了多类转换策略的制定和传输带宽的监控等。对人员能力素质提出了更高的要求。

2 容灾技术

为更好地实现数据中心容灾系统的建设，目前主要采用了包括云计算、存储虚拟化等多类技术，目前常见的包括双机冷备以及热备加存储的模式。

2.1 双机冷备和（或）热备+存储模式

空管信息化建设中，传统的数据中心是双机冷备和热备加存储的模式，主备机之间的切换通过软件的方式加以实现。目前此类基于数据复制手段的传统容灾方式只能实现对数据的恢复使用，但无法实现对于独立业务的透明实时的热切换；同时此类模式还需要制定复杂的连续性软件保护模式，以实现对于RTO目标的达成，平时大量的资源处于闲置状态，浪费较为严重。

2.2 传统主-备容灾

对于数据中心故障的切换，通常最少需要30分钟才能实现灾备中心的启用，在此期间，所有业务均会中断使用，同时相关数据会存在无法连续性校验的情况，在主用数据中心恢复使用时，容灾中心的数据与主用中心的数据会出现较为严重的数据不一致情况，从而可能导致更长时间的停机维护和工作量。

2.3 主-备双活模式

主备准双活模式是现在使用较为常见的技术，在此模式下，主用数据中心出现故障时，容灾中心可实现实时对系统业务的接管，但这需要大量的软件层面的工作，同时其相关的操作不具有普遍性，投入巨大。

2.4 双活数据中心

双活数据中心与原有的主备数据中心概念不同，它将完整的应用和数据放到了一个基于虚拟化存在的“大”数据中心当中，两个或更多的数据中心均同时运行了多类应用，同时相关数据通过类似存储虚拟化工具进行多地同步存储，同时为用户提供服务和业务负载。因此此类数据中心通常称之为双活数据中心。在单一节点数据中心故障时，其应用其剩余数据中心负责提供连续性服务。

2.5 双活数据中心特点

1）有效提升资源利用率，多个数据中心内部资源同时运行应用和数据，避免了由于闲置导致的浪费，同时在极端情况下，双活数据中心可提供更多的应用服务能力。

2）有效减少RTO时间，双活数据中心内部应用需要实现无缝实时切换，在单个数据中心节点故障时，剩余中心应保持正常运行状态。

2.6 双活设计的层次

双活数据中心的设计及实现，包括了对私有云架构的搭建，数据库及存储虚拟化应用的实现，服务器虚拟化技术的应用，完整的以太网和SAN光纤传输网的构架等多个层面。一盘的双活数据中心应包括对上述内容的所有方面的设计。

3 双活数据中心的构建

3.1 容灾建设方案设计

1）在空管内部新建一个数据中心机房，新部署能满足当前业务需要和中长期业务规划要求的核心交换机、IBM小机以及SAN交换机（同时进行HA、虚拟化及负载均衡等部署），部署企业级磁盘阵列作為OA办公自动化系统等应用数据库的存储设备，并实施数据迁移替换现有老旧的存储。

2）部署基于存储虚拟化引擎的双活数据平台，将应用程序数据同时存放在2个数据中心，并同时对前端应用服务器提供数据读和写服务，在获得工作负载弹性优势的同时，使空管信息系统具备提供全天候无中断服务的能力。数据库的同步工作和一致性保证由存储虚拟化系统执行。

3）为满足数据安全的更高要求，在新机房建成后通过部署与持续数据保护系统，获得任意时间点恢复的能力，搭设灾备数据中心，从而实现两地三中心的容灾，防止由于灾难或逻辑错误而引起的数据错误及丢失。当有错误出现时可借助灾备系统中心实现数据的恢复以保证数据的安全。

4 结论

双活数据中心系统架构是容灾建设方案的核心要点，其关键点在于对于存储虚拟化引擎的实现。通过对双活数据中心的逻辑应用构建，业务可实现无缝从单一数据中心向多个冗余数据中心数据的切换，业务时刻保持可用状态，实现数据中心的高可用性。

通常对于空管业务量而言，只需要实现使用了两个应用存储虚拟化网关的双数据中心即可满足大部分需要，通过对存储虚拟化网关的应用，双数据中心打通为了一个虚拟化的私有云架构的虚拟数据中心实体。应用和数据在私有云内部自动态进行迁移，对于重点业务还可使用包括同步IO操作在内的数据保护措施，实现业务的自动化负载均衡和无间断响应，有效的提升关键性业务的完整性可靠性，使RPO和RTO的标准达到近似于0的程度。

基于存储虚拟化构建的双活数据中心，可有效地提升原有数据中心主-备关联的容灾备份效率，在不断提升了业务使用连续性的情况下，大大提升了资源的利用率，有效地节约了用户的硬件投入成本。当然，任何技术都有其自身存在的不足，因此一套完整可靠的信息化应用体系，还需要基于管理和技术的结合，才能实现数据、应用的稳步运行。

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