北京烟草:解析多数据库系统备份
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如何在多种应用、多种数据库的环境下备份系统？北京烟草专卖局利用多种技术，实现了业务系统数据集中、自动、异地的备份与恢复管理，构建了一个企业级的数据备份管理平台。
环境分析
北京市烟草专卖局（公司）的信息系统以经营销售管理、专卖监督管理为业务核心，以电子商务、电子政务和管理决策三大应用体系为基础，以业务管理模式为依据，建立了一系列基于C/S与B/S混合架构、运行于多种数据库、多平台下的应用系统。
北京烟草信息系统平台具有多样性，按主机类型划分，包括：PC服务器、SUN服务器和小型机；按运行模式划分，包括：单机、双机热备和集群。操作系统平台包括：AIX Unix、SCO Unix、Windows Server和Solaris；数据库包括：SQL Server、Oracle、DB2、UNIX、Sybase、Exchange。这种系统环境既有小分散又有大集中，是具有复杂的多平台、多数据库的系统环境。
备份存在的问题
由于此前信息系统的数据备份工作一直采用的是人工方式备份，主要系统的数据均备份到本机磁盘中，这种情况使得数据的安全存在一定风险。如果系统本地硬盘设备出现故障，系统的数据将无法挽回，将对企业造成一定的经济影响和社会影响。从另一方面考虑，上述备份方式属于分散的人工方式，缺乏整体控制，自动化程度不高，维护工作量较大，数据的恢复工作比较复杂。
存储方式现状分析
北京烟草信息系统的数据分布在两个区域，两地之间依靠千兆光纤以太网进行互连。
数据存储方式，包括分散式存储与集中式存储两种方式，构建在LAN和SAN网模式上。
现有数据总量为410GB，预计未来2年的数据增长量为270GB，每年数据增长量在30%左右，业务数据还将快速增长。
系统建设目标
备份需求
根据北京烟草网络环境，各信息系统平台、数据库等应用情况，从业务应用的重要性角度，归纳了各信息系统的备份需求。
单纯从数据量分析，北京烟草业务系统数据量总和并不是很大，但是北京烟草越来越认识到系统数据的安全性和重要性。业务系统的数据损失将带来巨大的经济风险，因此针对北京烟草的业务系统情况，重要的是建立起一套高可靠的、规范性的备份管理体系，从而提供更为安全的数据保障，以适应企业经营管理的发展。
系统建设目标要求
1. 建立开放的、可靠的、易扩展的企业级备份系统;
2. 建立完整的、集中的数据备份与恢复系统; 备份内容应包括所有信息系统的文件、数据库数据等;
3. 采用稳定可靠的备份技术，实现多样化的备份方式，提供灵活的数据备份策略，以充分保证数据安全可用;
4. 提供快速有效的备份数据恢复机制，实现备份系统在业务允许的异常时间范围内进行数据的完整性恢复。
备份系统总体方案
北京烟草公司数据备份系统包含了两部分数据区域，即: 北京烟草公司市局（东直门办公地点）和北京烟草公司物流中心（通州大稿村办公地点），其中以市局的应用为主。市局和物流中心在地理位置上处于不同的地点，两个系统之间通过千兆光纤以太网互联。市局信息系统的应用多以LAN网组建。
根据北京烟草公司信息系统现状，考虑到统一的备份系统建设在市局，因此备份系统的建设方案采用LAN方式实现，即市局和物流中心信息系统均采用LAN方式实现备份。
根据上述的备份建设需求和目标，我们设计了以下备份方案，系统结构见图1。
在本方案中，采用备份管理服务器、Veritas数据备份软件、磁带库、存储阵列，构成对整个系统集中的数据备份与恢复和统一的控制管理。应用主机配置为备份客户端，备份策略统一在备份服务器上设置，备份客户端在备份服务器的控制下，通过LAN局域网络将数据传送到备份服务器。备份服务器与磁带库、磁盘备份设备通过FC链路相连。备份服务器在接收到数据后，根据相应的策略，通过FC通道将数据备份到相应的备份设备中。
物流中心的电话订货系统，通过物流中心与北京烟草数据中心两地之间的千兆光纤以太网链路将数据远程传送到市局信息中心备份服务器，然后再由备份服务器将数据备份到相应的备份设备中。
备份系统的建设内容
1. 备份内容包括北京烟草现有业务信息系统文件、数据库数据的备份与恢复。
文件方式的备份: 北京烟草现有业务系统中市级业务平台、辅助决策系统、OA系统等，按照备份策略将需要备份的文件通过NBU服务器存入磁带库中管理。对于这些数据，直接使用备份管理软件来实现对这些文件服务器的备份和恢复的功能。
数据库的备份: 根据业务系统的需求和实际情况，数据库备份方式分为两种。一种是物理备份，如电话订货系统主要是通过备份软件的数据库备份将数据库的数据文件、日志文件、控制文件进行备份。使用数据库的备份工具由Oracle的RMAN（Recovery Manager）等完成，可以对单个的数据文件或整个数据库进行备份。另一种备份为逻辑备份，如资金管理中心是表一级的备份，使用Import和Export命令导入导出数据表。
2. 备份策略采用全备份和增量备份，增量备份按其备份的数据的不同可以分为差量备份和累计增量备份。
3. 数据备份与恢复的方式当应用系统中的数据发生问题而需要进行数据恢复时，在备份服务器上创建数据恢复任务，挑选需要恢复的数据，指定恢复的客户端对象，提交恢复任务后备份服务器会在磁带库中查找到需要恢复的数据并传送给需要进行数据恢复的备份客户端，进行数据恢复。
文件级数据的备份与恢复
对于文件级数据，备份软件根据客户端的操作系统配置相应的备份客户端模块即可完成。
数据库的备份与恢复
数据库系统是典型的应用数据，因此对其备份需要相应的模块。
数据库备份分为脱机与在线备份两种方式。脱机备份是指在数据库系统加载而未打开的情况下进行的备份，有时也称冷备份。而在线备份是在数据库打开方式下进行的备份，有时也称热备份。
备份软件等第三方备份管理软件在备份Oracle等典型应用数据库时都采用与数据库本身的数据备份管理工具相结合的方式进行。
Oracle数据库在线备份工具RMAN为第三方备份管理软件提供了一个接口模块（库文件），用备份软件提供的库文件模块代替原来的库文件之后，RMAN就可以把Oracle数据库数据通过网络备份到备份软件所管理的备份设备中。同时，备份软件也就可以通过RMAN以在线方式定时自动备份Oracle数据库的数据。
由RMAN备份的数据同样需要通过RMAN来恢复。用RMAN提供的命令可以从Catalog数据库中读出备份数据的索引。RMAN只要指定要恢复的数据即可，备份软件客户端进程会将备份数据从磁带库中读出并送给RMAN数据恢复进程直接导入数据库。
RMAN不能按数据库用户分类方式备份数据，在某些应用场合有必要按用户分类备份数据时，需要借助Oracle的Export/Import工具实现。
由Export导出、备份到磁带库的数据需要恢复时，必须先把备份的数据文件恢复到磁盘，然后再用Import导入数据库。
由于备份模块主要起接口作用，因此我们也可采用先用数据库自身的备份功能进行备份，然后将备份出来的数据库文件进行文件级备份的方法。这种方法主要是针对SCO Unix下的数据库进行的备份。
4. 数据备份策略备份时间、备份频率、备份数据保存时间详细设计，见表。
5. 磁盘阵列规划IBM DS4100配置了10块400G硬盘，做Raid5保护后磁盘有效容量为8×40G＝3.2T，根据各应用系统的数据量和未来应用系统的数据增长量分析，将磁盘阵列划分为2个lun，每个lun1.5T。其中lun1用于管理1号工程、后台结算、邮件系统、专卖系统、外网服务器、金沙财务、电话订货、辅助决策。Lun2用于管理OA系统数据和资金管理中心数据。数据分为两个lun管理，可以提高数据备份存储与恢复的速度，方便日常监控管理。
03
采用的关键技术
1. 采用了D2D2T（Disk->Disk->Tape）解决方案
磁盘不仅支持随机存取，还支持顺序存取，且磁盘不需要处理和定位。使用基于磁盘的进行备份恢复时，备份速度可提高3倍; 恢复速度则可提高8倍。D2D2T的方式改善了备份和恢复操作的性能，减少了备份窗口的要求，缩短了备份所需时间，实现了更高级别的可用性，为业务系统提供了更高的备份服务等级。
2. 并行备份技术
由于应用系统众多，备份任务可能有很大一部分是多台主机同时进行的，在采用了以磁盘设备作为快速响应的备份设备基础上，同时应用了多任务并发备份技术，实现系统数据的快速和同时备份。
3. 策略迁移技术
在利用快速磁盘备份的同时，系统使用了向磁带库的数据复制或者迁移能力，可根据数据的容量，磁盘空间的大小以及数据的类型向不同的磁带做数据的复制或者迁移，利于对数据存放介质更有效的管理。
4. LAN与SAN备份技术
系统的数据存储正逐步趋于集中，在北京烟草数据备份系统中为SAN存储环境提供了相应准备，包括FC传输接口、备份服务器HBA卡设备的使用，可顺利升级为先进而且成熟的LanFree备份和动态磁带驱动器在多服务器之间动态共享技术。实现多服务器多数据流的并行备份、减少网络瓶颈对备份的影响，从而提高备份系统的备份速度、降低备份对生产系统的影响。
链 接
北京烟草备份系统的五大特色
北京烟草专卖局（公司）数据备份系统在多数据库的复杂环境下构建，实现了企业电子数据安全管理的统一化、自动化，提升了北京烟草数据安全管理等级，为行业建立先进的数据备份管理系统带来了较多的实际经验。北京烟草备份系统建设特点如下。
1. 实用性
充分考虑到北京烟草的现状和今后发展的建设需求，提出了有针对性的、可行的、可实施的技术解决方案。备份系统的自动化程度高，避免了人为干预带来的操作失误; 且主要软件以系统服务方式运行，避免了误操作带来的系统运行意外终止。
2. 兼容性和跨平台性
支持多操作系统: 备份软件Server端支持所有主流Windows、Linux、UNIX等平台（HP-UX、SUN Solaris、IBM AIX等）; 备份软件Client端支持通用操作系统平台，包括: AIX、HP-UX、Solaris，SCO UNIX, Window NT、Window 2000、Window 2003、Linux等。
支持多种数据库系统: 支持各种数据库平台（包括DB2、SQL Server、Oracle、Informix、Sybase、Domino等数据库产品）的在线和离线备份。
支持多种网络环境: 支持TCP/IP网络环境的数据备份、 SAN环境下的LANFree备份，以及将来的ServerLess备份。
3. 集中管理、统一调度
备份策略统一在备份服务器上制定和配置，备份调度由备份服务器完成。备份管理服务器完成整个系统集中的数据备份和统一的备份控制与管理。
4. 管理高效性
定时自动备份，且数据存储可以进行多盘磁带的保存方式;
系统同时支持备份到磁带库和备份到磁盘阵列的两种方式;
灵活的备份策略: 支持全量、增量、差量、累计增量等多种备份方式;
具备集中备份管理能力; 具备可靠的恢复预测和评估功能; 备份管理软件在所有平台上使用完全相同的操作管理界面，管理界面友好易用，支持通用Java管理界面;
具有先进报表功能，支持详细的备份信息统计;
支持对备份介质的管理，支持如磁带自动标签、磁带信息的自动一致性同步、标记出错等磁带管理。
5. 安全可用性
备份系统不仅保证了备份数据的安全，而且保证了备份数据能够完全恢复，且恢复后能正确、有效地使用。