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1、Sybase 容灾备份Nonstop IQ 解决方案随着信息科技的发展，企业越来越依赖于计算机系统来保证其在业界的竞争力。如果计算机系统发生故障,将导致业务系统中断,会给企业带来无法估量的经济损失和声誉损失。因此，关键业务系统的高可靠性和高可用性已成为保障企业运营的重点。建设远程灾备中心可以避免水灾,火灾,地震等自然灾害对系统运营的影响。 对于数据库的灾难恢复,传统的方式是使用磁带备份的方法,即使用磁带机定期对数据库做全库备份和增量备份,并把磁带保存到异地。 如果发生数据库故障,首先恢复最近的全库备份,再逐次恢复增量备份。这种方法恢复速度慢,步骤繁琐,已经逐渐不能满足高速发展的企业运营的要求。
2、很多厂商都注意到了企业对于快速恢复数据的需求,并致力于开发专业的数据库容灾备份产品。SYBASE公司的具有专利技术的数据库恢复方案,可以保证企业数据零丢失,并且提供业界最低的TCO(运行成本) 。1 原理篇1.1 备份模式介绍对数据库进行备份是为了保证数据库数据的一致性和完整性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧。不同的应用环境要求不同的解决方案来适应，一般来说，一个完善的备份策略，应满足以下原则：1、 实时性：能够实时在线的对数据库进行备份2、 高性能：最小化备份和数据恢复操作需要的时间3、 易操作：减少备份的中间环节下表为市场上主要的数据库容灾备份模式备份/恢复模式优势劣势1、系统级脱机高速
3、冷备到磁带资源消耗低；备份软件选择多；以数据库服务中断为代价；难以支持增量备份；2、数据库级在线备份到磁带数据库服务不中断；成本较低；主机资源消耗大；备份和恢复速度均慢；表：市场上主要的数据库容灾备份模式市场上现有的数据库容灾备份产品主要有两种，一种是使用块复制技术的磁盘远程镜像方案。该解决方案需要使用同样的硬件和软件环境创建一个完全相同的镜像站点，利用数据光纤线路实时同步主备点数据.发生故障时,切断光纤链路,启动备点数据库和应用系统。该方案具有数据同步速度超快的特点,但也有一些缺点：比如除了在灾难发生时切换到镜像站点之外，其余时间镜像设备和备份数据库只能处于闲置状态,对于企业客户的高昂投资是
4、一种浪费; 另外主点发生的磁盘块错误也会被复制到备份点，因此也不能保证备份数据库能够正常启动。另外一种灾难恢复产品是利用事务复制技术。此方法的原理是读取主数据库事务日志，把日志转换为 SQL 语句，然后这些SQL语句被复制服务器应用到远程备份数据库。事务复制可以在确保备份数据库永远可用的情况下，有效地防止磁盘损坏带来的“坏块传播”。此外，复制环境不必与主环境使用相同的配置，这允许企业以更低的成本创建灾备系统。备份数据库平时还可用于其他用途（如决策支持和统计报告等），从而提高企业投资的效率，为灾难恢复投资实现更高的投资回报率 (ROI)。但是，事务复制是基于软件的复制方案,主备点数据同步有一定的
5、延迟,这就意味着在主系统发生中断时可能会造成数据丢失。 并不是说企业不需要考虑以上两种解决方案的使用；只是说单独采用这些解决方案无法满足所有的灾难恢复要求。为了解决上述问题，需要采用更完善的解决方案。 SYBASE的数据库恢复方案正是这样一种能够解决以上问题的灾备解决方案。该方案能够与硬件存储灾备体系协同工作，确保数据库事务的完整性，并且备点数据库一直是在线可用的。SYBASE的容灾备份方案是结合了磁盘镜像和事务复制优点的完整解决方案。如图显示了SYBASE是如何与典型的磁盘镜像体系结构进行集成的。通过部署 SYBASE容灾备份方案，完成备点数据库的初始镜像之后，就无需再对数据设备进行镜像。只
6、有包含事务信息的日志设备需要同步复制到备份站点上的镜像日志设备。然后SYBASE的复制服务器可以直接读取镜像日志设备,把其中的数据变更应用到备点数据库。这种方案既体现了磁盘镜像技术的同步速度超快的特点,又体现了事务复制技术中备点数据库实时可用的特点。1.2 Sybase Non-Stop IQ解决方案Sybase IQ作为Sybase公司推出的为数据仓库应用设计和优化的数据仓库引擎，提供三种常规的数据库级备份模式： Full backup： Incremental backup： Incremental-since-full backup：一般而言最佳的策略是混合incremental和ful
7、l backups。Sybase IQ以其独特的性能和优异的表现已经在银行、电信、金融、交通、政府等行业的关键业务领域获得了广泛的应用。在关键业务领域，譬如像银行的历史数据查询应用，一般都要求数据库有7*24小时服务的能力。系统级的数据库备份/恢复模式由于其需要数据库停止对外提供服务而不可能获得采纳。数据库在线备份对服务器资源是一个极大的挑战，因为其将使用大量CPU资源和I/O资源从而造成系统性能的下降；另外一个方面，一旦数据库发生损坏，在10TB级数据规模下，任何一种从磁带/磁盘文件的恢复机制都需要至少10-100小时的时间才能完成全库级恢复，这使得几乎无法在固定的时间窗口完成备份/恢复工作
8、，业务服务将不得不中断，从而造成服务不能满足7*24的要求。综合考虑，基于数据库和存储硬件块拷贝结合的备份恢复模式是这些关键业务应用的最佳选择，随着磁盘硬件价格的不断下降，尤其是Sybase IQ在廉价的ATA磁盘上优异的表现，这一优势得到更进一步的巩固。1.3 关键技术讨论1.3.1 Sybase IQ虚拟备份Nonstop IQ的核心是Sybase IQ提供的虚拟备份技术。Sybase IQ服务器由服务器日志（Server Log）、临时数据存储空间（Temp Store）、元数据（Catalog Store）、数据存储空间（IQ Store）、消息日志（Message Log）等组成。S
9、ybase IQ数据库的备份，主要是对元数据和数据进行备份的过程，而在这个过程中，关键就是要做到原数据和数据之间必须保持一致和同步，任何不一致都会导致备份的数据无法正常的恢复。Sybase IQ物理结构图Sybase IQ的虚拟备份方案提供了快速的备份和恢复技术，可以在秒级完成系统备份和恢复过程。因为Sybase IQ的虚拟备份的原理是仅仅备份Catalog Store，IQ Store的备份通过存储硬件的块拷贝或操作系统级的COPY完成，Sybase IQ的虚拟备份技术将保证元数据和数据之间的事务一致性。其逻辑步骤如下所示：步骤及处理逻辑图示第一步发生时间：首次系统初始化。操作：全部进程将建
10、立从主设备到影子设备的对应关系进行数据同步，此时用户和客户端程序仍能继续访问主数据设备，只不过优先级较低。第二步发生时间：首次系统初始化之后，以及每日晚上主卷增量数据备份到影子卷之后。操作：对应关系建立，主点设备上数据同步到影子卷之后，就会把主设备和影子设备分离，分离操作可以在主数据设备联机查询进行。影子设备上数据库连接和访问将恢复。第三步发生时间：首次系统初始化之后，以及每日晚上主卷增量数据备份到影子卷之后。操作：一旦主卷和影子卷分离后，阵列将继续跟踪卷的变化，以便今后同步。在此期间用户全部访问主数据库，而影子库将被安全保护。影子数据库可以进行把数据存储到磁带库，这样进行了灾难备份或者并且影
11、子设备可以进行其他的维护和查询任务例如：进行一致性检查，数据有效性检查，查询服务。第四步发生时间：每日晚上数据批量加载到IQ之后。操作：发出指令主设备重新同步到影子设备。当主设备和影子设备分离后，阵列排队记录变化的数据块。重新同步进程将把所有变化的数据块覆盖影子设备的数据块。一旦重新同步完成后，分离进程将自动启动，再次把主设备和影子设备进行分离。主卷故障主卷发生故障的时候，影子数据库将进行接管，Sybase IQ将被停止，并指向影子设备，用户继续进行查询操作。因为虚拟备份是功能性的，全库虚拟恢复操作只需要秒级时间。 恢复了主设备的故障后，要进行一个简单的反向同步。将会标明哪些块需要被修复，主卷
12、恢复工作。1.3.2 存储硬件块拷贝Nonstop IQ技术原则上与采用什么样的存储设备及技术是无关的，象HDS、EMC、SUN、IBM、HP等等厂家提供的存储技术与存储设备都能与Sybase IQ很好地结合实现Nonstop IQ技术。由于不同硬件存储厂商对Sybase IQ虚拟备份技术的实施所需要的Local Copy、Delta Copy、Remote Copy以及相关的多通道管理等功能的实现需要的软件不同，其性能也各有差异；而且对于每个硬件厂商而言，并非其所有的存储都支持Sybase IQ虚拟备份技术所需要的这些功能，或者某些功能的实际运行效能情况由于底层技术的差异性导致差别很大，因此
13、需要通过技术验证来对具体的型号的功能和性能是否达到要求来进行评估。下面列出的是基于EMC和HP的功能对照表（功能-软件）：功能EMCHP-EVALocal Copy：表示同一个磁盘阵列中的磁盘块拷贝。可以采用BCV或Clone技术实现。EMC SnapView_BCV/CloneHP StorageWorks Business Copy EVA SoftwareDelta Copy：在同一个磁盘阵列中对某一个LUN进行快照，可以产生不同时间点的多个快照，以满足不同时间点的数据需求EMC SnapView_SnapshotHP StorageWorks Business Copy EVA Sof
14、twareRemote Copy：不同磁盘阵列间的磁盘块拷贝，支持增量EMC San copyHP Storage Continue Access EVAMulipath:负载均衡/通道管理EMC PowerPathHP StorageWorks Secure Path硬件型号EMC Clariion系列；EMC Symmetix系列HP EVA系列，HP XP系列1.3.3 磁盘和Raid级别目前的磁盘总体分为SATA和FC两种，两种磁盘在随机读取和顺序读取方面各有其不同特点。SATA盘在高随机访问中比FC或者SCSI耗时，大量的顺序访问Sybase IQ数据，SATA盘的性能优于FC磁盘，
15、而Sybase IQ数据仓库备份和恢复是典型的顺序访问存储系统。磁盘的RAID级别选择需要综合考虑安全和性能，目前数据库和数据仓库应用中最常用的磁盘级别是RAID5（是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式，适用于大数据量的操作，也适用于各种事务处理，它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列）。它与RAID3，RAID4不同的是没有固定的校验盘，而是按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上。所以对于RAID5级别得磁盘来说，在每块硬盘上既有数据信息也有校验信息，这一改变解决了争用校验盘的问题，使得在同一组内并发进行多个写操作。2 实践篇近期,上海某中资银行选用了SYBASE的灾备方
16、案以保障生产系统的高可用性。在选用SYBASE灾备方案以前,该银行已经部署了基于高端存储体系结构的磁盘镜像方案。维护人员在实际使用中发现, 磁盘镜像方案提供了跨卷存储系统的一致性,在保护应用数据和文件系统时非常有效，但也存在如下一些隐忧：1）数据库系统不同于文件系统，存储设备镜像对于数据库内部的进程调度、事务隔离、锁管理、数据缓存等无能为力，无法保证数据库事务的完整性。 2）主点发生的磁盘块错误也会被复制到备份点，可能造成备点数据库数据丢失甚至无法启动。 3）备份点数据库日常模式处于关闭状态，缺乏有效手段检查数据库可用性和数据完整性。 4）备份系统的设备大多数时间都处于闲置状态，不具备可用性，
17、用户的投资回报率较低。 由于存在以上问题，银行希望厂商能够提供更完备的灾备解决方案，确保在灾难发生时备份点数据库的数据是100完整有效的。对市场上现有的产品进行了详尽的调查后，容灾项目方案论证组得出结论“我们认为SYBASE灾难备份方案是个很好的容灾备份解决方案。它能有效解决我们更高的数据同步要求，即：减少对于主点性能的影响，数据安全，不会丢失，同时保证灾难备份点的数据永远随时可用。”该银行最终选择了SYBASE公司的灾备产品作为业务平台的灾难备份解决方案。方案特点： 基本忽略数据库的大小，进行全库备份在秒级或分钟级就能完成； 瞬间实现由主库到影子库的切换，最短的宕机时间来进行恢复操作； 进行
18、备份到磁带库时可以将影子设备断开，保证生产服务的最高效率； 结合软硬件技术，Sybase 虚拟备份可以实现数据库在线备份比传统的备份节省巨大的时间； 可靠性高，有两台数据库阵列，任何一台发生问题，都不会影响生产的正常运行，可以在分钟级别进行切换到备份数据库上；软件配置产品名称数量版本信息备注信息操作系统主备点各一套AIX 5.3SYBASE IQ 主备点各一套12.7EMC San copy主备点各一套Remote Copy：不同磁盘阵列间的磁盘块拷贝。EMC SnapView/MirrorView主备点各一套BCV/Clone（Local Copy：同一个磁盘阵列中的磁盘块拷贝）Snapshot（Delta Copy：在同一个磁盘阵列中对某一个LUN进行快照，可以产生不同时间点的多个快照，以满足不同时间点的数据需求）综上所述，SYBASE公司的灾备产品技术领先，可以方便地结合磁盘镜像技术和事务复制技术，保证了备点数据的实时同步和完整可用，运行稳定可靠，可以充分满足容灾备份的需要。
