一种双活云中心灾备方案的设计与实现

陈晓 张龙军

【摘要】 计算由于其具备的诸多优点，被越来越广泛的应用于各个领域。随着用户数量的增加，其产生的数据量也会越来越庞大，海量数据的指数型增长使得云灾备愈加显得重要。本文针对云计算的灾备环境，结合虚拟化技术设计并实现“双活”方案以及基于“双活”数据中心的存储策略，在网络和业务“双活”的基础上实现用户数据的零丢失，业务的零中断。

【关键词】 数据中心 云灾备 双活 存储策略

引言

近年来，随着虚拟化和网络技术的迅猛发展，云计算正在世界范围内悄然兴起，引发第三次信息技术革命浪潮。云计算为人们提供了一种市场空间巨大、全新的信息化服务模式。同时，云存储技术的出现为用户提供了一种支持按需使用和弹性 架构的第三方IT资源及服务，能够有效地解决信息化技术迅猛发展带来的IT资源需求不断扩大的问题。

然而，尽管云计算与云存储带来的价值是如此之巨大，却仍然有诸多用户徘徊在云计算和传统软件架构之中，根本原因在于云计算领域中，用户数据完整性和可用性问题并没有得到妥善的解决。可以说，数据完整性和可用性问题是用户将数据和应用迁移到云计算架构中的最大障碍，而用户数据的完整性和可用性最大程度依赖于灾备系统。所以在现有环境下，对IT系统的数据安全也提到了一个新的高度，构建一种新型的“双活”数据中心成为云灾备环境下的迫切需求。

本文主要介绍在基于传统的网络架构上构建“双活”数据中心并设计实现网络和业务“双活”方案，通过搭建虚拟的实验环境实现用户数据的零丢失与业务的零中断。

一、云计算与云灾备

1.1云计算体系

云计算体系体系结构由5个主要部分组成，分别为应用层、平台层、资源层、用户访问层、管理层。云计算的本质是通过网络提供服务，因而其体系结构的构成以服务为核心。应用层、平台层、资源层这3层是云计算提供的不同层次的服务，如图1所示。

资源池层是指基础架构层面的云计算服务，这种服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。平台层为用户提供对资源层服务的封装，使得用户能使用更高级的服务构建自己的应用。应用层为用户提供软件服务。用户访问层是方便用户使用云计算服务所需要的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的接口。管理层是提供所有层次云计算服务的管理功能。

1.2云灾备

云灾备作为灾备领域的一个新兴概念，它的出现为企业提供了一个行之有效的灾备解决方案。云灾备是指将灾备看作一种服务，由搭建云的第三方厂家提供基础设施，客户付费使用提供商提供的灾备服务的模式。

传统的云灾备服务是采用当前比较先进、安全、可靠的数据备份和数据复制技术，建设可管理、可运营的灾备服务，为用户提供不同等级的同城或异地灾备服务，以保证在灾难发生后能够快速、准确的恢复客户的业务数据和关键应用系统，保障客户业务的连续运行。目前云灾备服务主要有数据级灾备和应用级灾备。

二、“双活”数据中心

数据中心是向用户提供网络资源、服务化托管及宽带接入等多项网络服务的信息系统资源最密集、数据交换最频繁的地方，随着云计算应用的日益深化，数据中心运行环境正从传统客户机/服务器向网络连接的大型服务器集群转型。

“双活”数据中心是出于灾备目的应“云”而生的，它是指两个数据中心都处于运行状态，可以同时承担业务，提高数据中心的整体服务能力和系统资源利用率，并且两个数据中心互为备份。当正在提供业务服务的数据中心发生故障时，业务能自动切换到另一数据中心，实现数据零丢失，业务零中断。

“双活”数据中心建设是一个复杂的系统工程，包括数据、系统、业务、网络、服务器等基础设施资源多个方面，并且很多用户的需求是交杂在一起的，建设异常复杂。“双活”数据中心的需求主要体现在广域网链路、服务器/存储、机房基础设施三个方面。

针对不同需求，数据中心部署模式包括网络双活、业务双活、资源双活等，三者可以独立建设，也可以组合建设，以满足不同用户的对性能、投资保护以及业务部署灵活性的需求。本文将对网络“双活”和业务“双活”方案进行研究和设计。

三、基于云计算的“双活”服务设计与实现

3.1网络与业务双活

在业务支持“双活”的前提下实现网络“双活”，需要“双活”业务在不同数据中心分配的地址段不同，方案设计使用DNS和全局负载均衡的网络技术，如图2所示。

数据中心和双活中心均可独立响应业务，但分布在不同的网段，由于服务器可以配置不同的网关地址，该模型要求业务系统的同一类业务支持多个不同网段的IP地址和网关地址，并通过DNS和全局负载均衡技术保证客户可以自动的访问到最佳性能的站点以及业务的一致性。

3.2基于“双活”中心的存储服务设计

在云计算网络与业务“双活”的基础上设计并实现一种基于“双活”中心的存储服务解决方案，方案采取服务器虚拟化加存储虚拟化，虚拟化资源池加动态应用和数据移动。通过VPLEX实现存储虚拟化，通过VMware实现服务器虚拟化。客户端通过调用云端的接口从而实现数据的上传和下载。数据池仅是一个存储数据的场所，保存客户端的所有数据。数据池本身不需要提供运算能力。

为了满足高性能和高可靠性的服务需求，云的运算部分都集中在节点上，节点群是通过虚拟技术进行虚拟化的服务器集群，每台虚拟服务器都提供相同或相似的网络存储服务，并受到位于节点集群前端的控制中心的管理。控制中心部署了SLB，负责根据已配置的均衡策略将客户请求在服务器集群中分发，为客户提供服务，并对服务器可用性进行维护，SLB配合数据中心前端的GSLB，能够很好的实现从数据中心前端到数据中心内部全路径的负载均衡，以及更好的实现服务器健康状态检测。在运算过程中，节点被动态地调整成有弹性的可伸缩云，负责处理客户端数据，并最终将其保存到数据池中。

主数据中心与“双活”数据中心之间需要二层互联以满足集群成员之间二层通信需求，同时还需要SAN互联以实现数据的同步。

四、结束语

云灾备作为一种新的灾备形式得到了广泛地关注，但数据的飞速增长使得传统的云灾备已经不能适应化时代发展的需求，“双活”数据中心应“云”而生，解决了传统灾备方式的短板。

本文针对云计算环境设计实现了网络与业务的“双活”以及基于“双活”中心的存储方案，但真正的“双活”数据中心实际上还要包括数据的双活，但由于当前的技术限制和数据的一致性保证等原因，“双活”方案中数据中心通常仍只有一个处于Active状态，其他数据中心则根据地域距离选择同步复制或异步复制实现数据备份功能，因此本文讨论的“双活”数据中心方案只涉及到基础设施和应用的“双活”。同时，未来数据中心的建设方向与技术选择应符合虚拟化、云计算等趋势，在选择技术时应该充分考虑到标准性、开放性、灵活性、可维护性等因素。

参 考 文 献

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