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通过双机备份和异地数据复制提升跨地区企业信息系统安全性
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内容提示：信息系统中断、沟通不畅、数据丢失等问题，时时困扰着跨地区经营企业，使其面临人财损耗、商机遗失、信誉下降的风险。如何保证信息系统不间断地安全、高效、稳定运行，保证总部和分支机构之间数据畅通、访问及时，是跨地区经营企业急需解决的IT 问题。本文认为将双机备份和异地数据复制两项技术结合起来使用，可以有效提高信息系统的可靠性和可用性，是跨地区经营企业比较适合的IT解决方案。
1 引言
企业赢得竞争的关键，不仅是要拿得出有竞争力的产品，而且要对市场需求做出快速反映，对企业内外信息进行有效管理，信息化是有效的管理手段。如何有效地保存和管理信息，预防各种突如其来的人为破坏或者自然灾害，保证信息系统不间断的安全、高效、稳定运行，是各单位信息化管理的首要问题。同时，现代企业业务覆盖面广，通常需要在多个国家或地区设置分公司，以便更好的为当地客户提供服务。而保持各地数据畅通、访问及时也是现代企业运营管理的重要任务之一。影响系统安全、高效运行的因素是多方面的，因此需要采用不同的技术手段来解决，双机备份和数据复制两种技术相结合的解决方案是跨地区经营企业的理想选择。（参考《建筑中文网》）
双机备份和数据复制技术相结合的解决方案，就是总部采用双机备份系统，避免出现单点故障，造成服务中断，提高应用系统的高可用性；分公司采用远程数据复制技术，将总部数据实时复制到分公司备份服务器上，提高分公司本地用户访问系统的速度，充分利用备份系统的性能提升业务系统整体处理能力，享受系统带来的高可靠性和高可用性。
2 双机备份解决方案
双机备份就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。从狭义上讲，双机备份特指基于active/standby 方式的服务器热备。服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入，或者使用一个共享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过双机软件的心跳诊断将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。
双机备份由备用服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题。实现双机备份可采用基于共享的存储设备应用方式，也可以通过专业的双机备份软件来实现。两种方式都被大量应用，各有优劣。
3 数据复制解决方案
数据复制是在数据库之间对数据和数据库对象进行复制和分发并进行同步，以确保其一致性的一组功能强大的技术，是一种实现数据发布的方法，它是把一个数据库服务器上的数据通过网络传输到一个或多个地理位置不同的数据库服务器的过程。数据复制技术可以保持源数据库与目标数据库中指定数据的一致性，可以适应可伸缩组织的需要，减轻主服务器的工作负荷和提高数据的使用效率。按照数据复制的实时性，数据复制可分为同步数据复制和异步数据复制。在分布式环境中，由于数据复制和传输的使用比较频繁，几乎所有的大型数据库系统都提供了自己的数据复制解决方案和数据复制组件。
4 方案实施
公司总部设在北京，国内在青岛、洛阳等地设有分公司，同时业务遍布海外，在中东、南美、中亚等地区设有分公司。公司办公系统是大家及时了解公司信息的窗口，办公系统还集成了一些小型应用系统，方便大家处理日常业务。
公司用户通常会登录总部服务器来访问办公系统，如果由于某种原因造成系统中断，无法提供服务，必将大大影响用户处理相关业务。为此我们对总部服务器建立了双机备份系统，确保主服务器出现故障时自动切换到备份系统。同时由于访问用户人数众多，数据访问负荷较大，CPU 占用率较高，网络负载较重等原因，有些分公司用户反映访问总部服务器响应速度很慢。我们在青岛、洛阳部署了分公司镜像服务器，本地和周边用户通过登录本地服务器可以快速访问系统。具体实施情况如下：
（1）总部部署两台服务器，均为HP Proliant ML370系列服务器，每台服务器都配置了RAID5，每台服务器均安装两块千兆网卡，一块用于两台服务器之间传输数据，一块用于对外提供服务。
（2）总部双机备份采用Active/Standby 主从工作方式。主备机安装相同的应用程序，主机处于活动状态，备机禁用相关服务，处于待机状态。当主机出现故障时，备机通过心跳侦测激活，短时间内完成切换，提供正常服务。
（3）总部双机备份采用纯软件方式，使用Rose Replicator软件。Rose Replicator 支持选择性复制，在主备系统上分别安装驱动和服务两个模块，主系统上的驱动程序模块实时监控每个I/O操作，一旦发现该数据I/O是受保护的文件或目录，则立即复制这个I/O，然后通过服务模块，利用以太网传输这个I/O 到备份系统，在相应的文件或目录形成I/O 副本，达到数据复制的效果。它采用Rose先进的故障检测机制，实时监控主系统的运行状态，若主系统出现故障，立即在备份系统上启动服务，在最短地时间范围内恢复业务系统，提高客户满意度。
（4）建立总部-分公司两级数据中心的架构，总部数据中心与分公司数据中心之间通过TCP/IP 协议连接，利用RoseReplicator 软件将总部数据中心的文件数据和应用数据实时传送到分公司数据中心。但该软件为了保证数据库数据的一致性，需要将备份服务器上的数据访问服务设置成禁用，使备份服务器上数据库中的数据不可见，无法进行任何数据库操作，最简单的查询也不行。但对于分公司而言，必须确保数据访问服务可用，即主备数据库必须处于双活状态，才能使当地用户可以正常的访问应用系统。因此需要采用数据复制方案。
（5）每个分公司使用一台IBM System x3650系列服务器。总部和分公司服务器之间通过Rose Replicator 软件实现文件同步，总部系统发生任何改变都可以及时传送到分公司服务器上。
（6）总部和分公司服务器之间的数据库采用Sql Server的发布订阅机制实现远程数据复制。为了节省资源，我们将分发数据库和发布数据库配置在总部服务器的一个实例上面，为两个分公司创建了订阅，使总部数据库中的数据实时复制到两个分公司的服务器上。
5 方案评估
该解决方案应用一年以来，系统运行平稳，大大降低了系统维护的成本。方案主要优点分析如下：
（1）在总部主服务器出现某些节点故障的情况下，仍能通过本地备份服务器继续对外提供服务，最大限度地减少服务中断时间。
（2）Rose Replicator 软件支持多对一和互为备份的模式，扩充节点简单灵活，为系统后续扩展应用提供了方便。系统中任何一台核心服务器出现故障时，其对应的备份服务器都可以暂时接管该服务的工作，使业务不停顿运行。
（3）分公司人员通过访问分公司本地的备份系统，访问速度得以大大提高，并减轻了总部服务器的数据访问负载。
（4）分公司备份系统也可以充当总部系统的异地容灾备份，利用地理上的分离进一步保证了系统对灾难性事件的防御能力。
整体来说，采用双机备份和异地数据复制两种技术，一方面保证了数据的高可用性，另一方面也提高了系统的访问性能，实现了应用系统可靠性、可用性、适用性（reliability、availability、serviceability，即RAS）的整体提升。
参考文献：
[1]冯海军.双机热备技术的应用,2008,7.
[2]颜琳.人民银行双机热备技术的设计与实现,2008,10.
[3]李文帅,张忠林.基于SQL2005 镜像下的双机热备份,2009,1. 来源: 《建筑中文网》.
企业赢得竞争的关键，不仅是要拿得出有竞争力的产品，而且要对市场需求做出快速反映，对企业内外信息进行有效管理，信息化是有效的管理手段。如何有效地保存和管理信息，预防各种突如其来的人为破坏或者自然灾害，保证信息系统不间断的安全、高效、稳定运行，是各单位信息化管理的首要问题。同时，现代企业业务覆盖面广，通常需要在多个国家或地区设置分公司，以便更好的为当地客户提供服务。而保持各地数据畅通、访问及时也是现代企业运营管理的重要任务之一。影响系统安全、高效运行的因素是多方面的，因此需要采用不同的技术手段来解决，双机备份和数据复制两种技术相结合的解决方案是跨地区经营企业的理想选择。（参考《建筑中文网》）
双机备份和数据复制技术相结合的解决方案，就是总部采用双机备份系统，避免出现单点故障，造成服务中断，提高应用系统的高可用性；分公司采用远程数据复制技术，将总部数据实时复制到分公司备份服务器上，提高分公司本地用户访问系统的速度，充分利用备份系统的性能提升业务系统整体处理能力，享受系统带来的高可靠性和高可用性。
2 双机备份解决方案
双机备份就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。从狭义上讲，双机备份特指基于active/standby 方式的服务器热备。服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写入，或者使用一个共享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过双机软件的心跳诊断将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。
双机备份由备用服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题。实现双机备份可采用基于共享的存储设备应用方式，也可以通过专业的双机备份软件来实现。两种方式都被大量应用，各有优劣。
3 数据复制解决方案
数据复制是在数据库之间对数据和数据库对象进行复制和分发并进行同步，以确保其一致性的一组功能强大的技术，是一种实现数据发布的方法，它是把一个数据库服务器上的数据通过网络传输到一个或多个地理位置不同的数据库服务器的过程。数据复制技术可以保持源数据库与目标数据库中指定数据的一致性，可以适应可伸缩组织的需要，减轻主服务器的工作负荷和提高数据的使用效率。按照数据复制的实时性，数据复制可分为同步数据复制和异步数据复制。在分布式环境中，由于数据复制和传输的使用比较频繁，几乎所有的大型数据库系统都提供了自己的数据复制解决方案和数据复制组件。
4 方案实施
公司总部设在北京，国内在青岛、洛阳等地设有分公司，同时业务遍布海外，在中东、南美、中亚等地区设有分公司。公司办公系统是大家及时了解公司信息的窗口，办公系统还集成了一些小型应用系统，方便大家处理日常业务。
公司用户通常会登录总部服务器来访问办公系统，如果由于某种原因造成系统中断，无法提供服务，必将大大影响用户处理相关业务。为此我们对总部服务器建立了双机备份系统，确保主服务器出现故障时自动切换到备份系统。同时由于访问用户人数众多，数据访问负荷较大，CPU 占用率较高，网络负载较重等原因，有些分公司用户反映访问总部服务器响应速度很慢。我们在青岛、洛阳部署了分公司镜像服务器，本地和周边用户通过登录本地服务器可以快速访问系统。具体实施情况如下：
（1）总部部署两台服务器，均为HP Proliant ML370系列服务器，每台服务器都配置了RAID5，每台服务器均安装两块千兆网卡，一块用于两台服务器之间传输数据，一块用于对外提供服务。
（2）总部双机备份采用Active/Standby 主从工作方式。主备机安装相同的应用程序，主机处于活动状态，备机禁用相关服务，处于待机状态。当主机出现故障时，备机通过心跳侦测激活，短时间内完成切换，提供正常服务。
（3）总部双机备份采用纯软件方式，使用Rose Replicator软件。Rose Replicator 支持选择性复制，在主备系统上分别安装驱动和服务两个模块，主系统上的驱动程序模块实时监控每个I/O操作，一旦发现该数据I/O是受保护的文件或目录，则立即复制这个I/O，然后通过服务模块，利用以太网传输这个I/O 到备份系统，在相应的文件或目录形成I/O 副本，达到数据复制的效果。它采用Rose先进的故障检测机制，实时监控主系统的运行状态，若主系统出现故障，立即在备份系统上启动服务，在最短地时间范围内恢复业务系统，提高客户满意度。
（4）建立总部-分公司两级数据中心的架构，总部数据中心与分公司数据中心之间通过TCP/IP 协议连接，利用RoseReplicator 软件将总部数据中心的文件数据和应用数据实时传送到分公司数据中心。但该软件为了保证数据库数据的一致性，需要将备份服务器上的数据访问服务设置成禁用，使备份服务器上数据库中的数据不可见，无法进行任何数据库操作，最简单的查询也不行。但对于分公司而言，必须确保数据访问服务可用，即主备数据库必须处于双活状态，才能使当地用户可以正常的访问应用系统。因此需要采用数据复制方案。
（5）每个分公司使用一台IBM System x3650系列服务器。总部和分公司服务器之间通过Rose Replicator 软件实现文件同步，总部系统发生任何改变都可以及时传送到分公司服务器上。
（6）总部和分公司服务器之间的数据库采用Sql Server的发布订阅机制实现远程数据复制。为了节省资源，我们将分发数据库和发布数据库配置在总部服务器的一个实例上面，为两个分公司创建了订阅，使总部数据库中的数据实时复制到两个分公司的服务器上。
5 方案评估
该解决方案应用一年以来，系统运行平稳，大大降低了系统维护的成本。方案主要优点分析如下：
（1）在总部主服务器出现某些节点故障的情况下，仍能通过本地备份服务器继续对外提供服务，最大限度地减少服务中断时间。
（2）Rose Replicator 软件支持多对一和互为备份的模式，扩充节点简单灵活，为系统后续扩展应用提供了方便。系统中任何一台核心服务器出现故障时，其对应的备份服务器都可以暂时接管该服务的工作，使业务不停顿运行。
（3）分公司人员通过访问分公司本地的备份系统，访问速度得以大大提高，并减轻了总部服务器的数据访问负载。
（4）分公司备份系统也可以充当总部系统的异地容灾备份，利用地理上的分离进一步保证了系统对灾难性事件的防御能力。
整体来说，采用双机备份和异地数据复制两种技术，一方面保证了数据的高可用性，另一方面也提高了系统的访问性能，实现了应用系统可靠性、可用性、适用性（reliability、availability、serviceability，即RAS）的整体提升。
参考文献：
[1]冯海军.双机热备技术的应用,2008,7.
[2]颜琳.人民银行双机热备技术的设计与实现,2008,10.
[3]李文帅,张忠林.基于SQL2005 镜像下的双机热备份,2009,1. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201211/15167.htm
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