2018-05-19    

醫院數據中心存儲系統對稱雙活解決方案是在傳統鏡像備份方案的基礎上，采用四控存儲+鏡像的雙活方案。兩臺存儲互為鏡像，互為冗余，當一臺存儲故障發生故障時，另一臺存儲直接接管。進一步提升數據的可靠性和業務系統的連續性，真正做到RTO、RPO為零。

1.1 傳統鏡像備份方案

傳統的基于存儲鏡像功能的災備方案使用同樣的硬件和軟件環境創建一個與生產存儲完全相同的鏡像存儲，并通過存儲硬件鏡像功能將生產存儲設備上的數據復制到鏡像存儲。

存儲鏡像功能可以進一步分為同步鏡像和異步鏡像。采用同步鏡像功能時，主站點把來自主機的數據寫往本機磁盤的同時，將該數據轉發給備份站點，只有兩個站點的存儲都擁有數據的拷貝以后，生產存儲才會返回一個I/O完成指示。同步鏡像能夠在備份站點中保持最新的數據，可以做到RPO為0。而異步鏡像在主站點完成寫操作后立刻向上層通報成功，那么這樣備份站點在數據更新上會有延遲，主站點出現問題后會造成數據丟失。如圖3.2所示。

圖3.2 傳統鏡像備份方案

基于存儲鏡像的災備方案主要優勢有：

（1）鏡像存儲可以為生產存儲設備上所有的數據（數據庫和文件系統）提供備份。

（2）能夠提供數據零丟失或接近于零丟失（同步鏡像可以做到數據零丟失）。

（3）基于存儲設備實現鏡像或復制，一般對主機業務性能影響較低。

（4）當需要進行災備的服務器數量較多時，通過存儲的統一鏡像或復制功能，不需要在每一臺服務器上安裝復制軟件，降低總成本。

主存儲故障切換過程：

（1）手動斷開鏡像關系，將鏡像卷提升為可訪問狀態。

（2）手動建立服務器與鏡像存儲之間的連接路徑。

（3）手動在服務器上掃描發現的鏡像LUN，識別為磁盤。因為UUID不一樣，需要手動將應用的訪問位置指向到新磁盤，并啟動一致性檢查。

根據它的切換過程可以看到這種備份方案的不足，因為生產卷與鏡像卷是兩個獨立的卷，擁有不同的UUID，被服務器認為是兩個LUN，服務器與鏡像存儲之間沒有訪問路徑，必須手動設置連接訪問路徑，鏡像卷平時不可見，必須手動執行提升操作，才可被服務器訪問。所以當主存儲發生故障時，必須手動進行故障切換操作，無法做到自動切換。

1.2 對稱雙活方案介紹

對稱雙活方案是對傳統鏡像備份方案的升級，它可以在一個數據中心內部實現，也可以在兩個數據中心之間。

   （1）一個數據中心內部的雙活實現

在一個數據中心內部具體的組網連接如圖3.4，3.5所示。

  圖3.4 雙活架構圖                     圖3.5 控制引擎之間組網

如圖3.4所示，對稱雙活方案系統由兩臺存儲陣列組成，分別對應存儲引擎A、引擎B。整個系統架構為全冗余架構，保障了數據的安全可靠。存儲引擎A和B上的卷可配置為雙活鏡像對，中間通過萬兆以太網鏈路進行高速數據同步，數據完全一致。由于采用虛擬卷技術，雙活鏡像對中的兩個卷對外形成一個虛擬卷。對服務器而言，雙活鏡像對就是可以通過多條路徑訪問的同一個數據卷，服務器可以同時對雙活鏡像對中兩個卷進行讀寫訪問。組成雙活鏡像系統的兩臺存儲互為冗余，當其中一臺存儲陣列發生故障時，可由另一臺存儲陣列直接接管業務。整個切換過程所需的時間為秒級，真正實現數據零丟失和業務零停頓，RTO和RPO都接近于零。服務器訪問雙活存儲系統可根據實際需要，選用FC、iSCSI方式，服務器訪問存儲的SAN網絡與數據同步的萬兆網絡相互獨立，互不干擾。

如圖3.5所示，存儲之間的鏡像通道采用10GE鏈路，每個控制器上都配置10GE IO接口卡，采用光纖交叉直連的方式，一共需要四根直連光纖，建議鏈路長度不超過300米。

方案中兩臺存儲要求配置完全一樣，其中包括了控制器型號、緩存大小、接口配置；與對稱雙活相關空間的硬盤配置兩端必須完全一致，包括硬盤種類、RAID類型、空間大小；與對稱雙活無關空間的硬盤配置，可以兩端不一樣。

對稱雙活在寫IO的時候，生產覺、鏡像卷可同時接受寫IO，鏡像卷的寫IO會通過鏡像通道傳到對端引擎，完成寫操作。在讀IO的時候，生產卷、鏡像卷可同時響應度IO，并發讀寫。如圖3.4所示。

                                 圖3.4  讀寫IO示意圖

對稱雙活故障的切換過程：如果任一引擎中任一控制器故障，業務將通過雙控故障切換機制切換到該引擎中另外一個控制器上；如果任一引擎中兩個控制器同時故障，將通過SDAS的引擎故障檢測機制，觸發引擎間切換，業務切換到另外一個引擎上。同時，針對計劃內維護需求，當任一引擎中兩個控制器需要同時重啟或關機時，也會觸發引擎間切換，業務切換到另外一個引擎上。

（2）兩個數據中心之間的雙活實現

對稱雙活解決方案可以布置在一個數據中心內部，也可以在兩個數據中心之間，如果兩個數據中心之間的距離在幾十公里以內，鏈路的延遲小于5ms，就能夠實現雙活。如圖3.5、3.6所示。

  圖3.5數據中心之間雙活示意圖                      圖3.6 控制引擎之間組網

如上圖，存儲與服務器之間的連接可以選用FC或者iSCSI網絡，數據中心之間采用10GE鏈路，數據中心內部部署10GE以太網交換機，采用光纖互連。在兩個數據中心之間需提供第三方的仲裁者，用于存儲故障的判斷。

1.3 虛擬化網關雙活方案介紹

基于虛擬化引擎方案通過增加虛擬化引擎的方式，主機通過存儲虛擬化引擎向兩套存儲同時鏡像寫數據，保證兩臺存儲數據一致，并可以在一臺存儲損壞時，將業務自動切換到另外一臺存儲上，從而保障業務的連續性。如圖3.8所示。

            圖3.8 虛擬化引擎原理圖

基于虛擬化引擎方案，可打破存儲設備的品牌限制，統一分配資源。存儲網絡層透明，完全在SAN網絡層實現存儲資源整合。無需在主機端安裝任何代理或特殊驅動程序，不影響主機的性能，任何可以使用普通磁盤的主機系統，均可以立即使用虛擬池中所提供的存儲資源。

例如，EMC、IBM、華為的雙活解決方案都是基于虛擬化引擎，所有數據流經過虛擬化引擎，兩地數據實時同步。不足之處在于，增加虛擬化引擎的成本，同時增加架構的復雜度和故障點，性能下降，與存儲存在兼容性的風險。而且IBM的虛擬化引擎SVC不支持IP。

1.4 虛擬化網關雙活方案與對稱雙活方案優劣性對比

簡單了解了虛擬化網關雙活解決方案和對稱雙活方案后，對它們的優劣性進行一些對比分析，如下表：