CN1299203C - 数据容灾备份控制系统 - Google Patents

Abstract

一种数据容灾备份控制系统包括通过光纤分别与外网连接的主控计算机、主空设备和管理终端，主空设备含有三个网口，一个外网口与外网相连，另外两个分别与内部结构配置相同的主、备份信息中心相连。正常时，主控设备中的外网口与主信息中心网口相连，即主信息中心运转。存储在存储数据库中的数据也同时存入备份信息中心中的存储数据库中。一旦发生故障，主控计算机立即控制主控设备中外网口与备份信息中心的网口相连，备份信息中心立即开始运转。对用户端的服务系统不会间断，实现了无缝容灾。切换时间小于3秒。达到“0”数据丢失。

Description

数据容灾备份控制系统

技术领域

本发明涉及一种数据容灾备份控制系统，适用于应用级、数据级的综合容灾备份的控制。

背景技术

众所周知，信息系统的可靠性和安全性是相当重要的。当电脑系统里存储的大量信息一旦遭到破坏，而无法挽回是十分可怕的。因此，建立数据容灾备份系统无论对于军事、国防、商业、金庸业以及工业等都具有着十分重要的意义。首先，建立数据容灾备份系统可以降低风险，保证在发生各种不可预料的故障、破坏性事故或灾难的情况下，能够继续提供服务，确保应用系统的不间断运转。能够极大地降低各信息中心的损失；其次，最好，能够最大限度地保护各级信息中心数据的实时性、完整性和一致性。能够将数据的损失降至最低甚至为零。在先技术中已有：

1、常使用的数据备份存储介质—磁带。但，

1)磁带的信息存储能力是有限的。特别是遇到突发事件，如遇突发灾难(像9.11这种突发事件)，磁带的存储能力就受到了限制甚至完全丧失数据。

2)磁带只能将数据恢复，对于应用系统的恢复非常困难，即使恢复其过程也是相当漫长的。

3)由于磁带介质本身的局限性，磁带极易因为人为错误而受损。因此，在许多情况下，数据并未实现备份或一致备份。

2、服务器容错：有两种，

1)双机热备：它是通过系统冗余的方式解决计算机应用系统的可靠性问题。

2)服务器集群：一个服务器群是通过将多台服务器互联在一起而形成的。它以松散的成对配置共享资源。具有一定的自我修正能力。

3、远程容灾备份：

远程容灾备份是以高速宽带网络为基础。通过光纤通道，支持同步和异步的容灾镜像，支持全面的磁盘同步。当主信息中心出现很大的灾难时，启动远程系统容灾技术，将备份的数据拷贝保存在与原始数据相距很远的安全场所，支持尽快恢复在备份信息中心中的关键处理。从而降低数据遭到灾难破坏的可能性。但，对于远程数据备份的产品来说，要解决的重点是数据的镜像备份问题。这主要表现在：

1)远程数据库备份容灾系统：它是通过通信线路将生产机的数据库日志传到备份机，使备份机数据库与主数据库保持同步。备份机与终端用户之间预留通信线路。一旦发生灾难，备份机数据库变成主数据库，接替生产机恢复向终端用户服务。数据库复制技术只能处理数据库数据，无法处理非数据库的数据。它主要存在的缺点是：消耗主机资源(10-30％)；需要自行开发数据程序；备份信息中心的备份数据无法快速恢复回主信息中心；无法实时拷贝，数据丢失较大。

2)网络数据镜像容灾系统：是将生产系统的数据在写到本地数据库的同时也通过网络写到远程的备份数据库，从而保证生产系统与备份系统的数据同步。主要缺点是：占用主机资源(10-20％)；主机写操作性能受距离影响较大；备份中心数据无法恢复回主中心。

3)网络磁盘镜像容灾系统：是通过存储设备之间连接的光缆和磁盘控制技术将镜像磁盘延伸到远离生产系统的地方，镜像磁盘数据与主系统磁盘的数据完全一致，更新方式为同步。一旦生产磁盘或主磁盘发生故障，备份机可迅速接替生产机运行，快速恢复终端用户服务。磁盘镜像可以备份所有的数据。

综上所述，上述在先技术的数据备份和容灾产品难以满足对数据安全的高可靠性的要求。主要表现在：难以实现应用级和数据级的综合灾难备份；难以确保高质量的零数据丢失；不能适用所有要求的安全保密应用系统；难以保证所有备份系统的实时响应；难以与所有用户终端的应有系统有效无缝集成；不具备自主版权，难以扩展、开发、升级和维护。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种数据容灾备份控制系统。能够实现应用级、数据级的综合灾难备份。确保0数据丢失，保证用户重要数据的安全性与可靠性。适用于各种安全保密应用系统。确保应用系统实时响应(时间达到秒级)。

为了达到上述的目的，本发明数据容灾备份控制系统所采取的技术方案是：包括两个内部结构配置完全相同的信息中心：一个主信息中心和一个备份信息中心；两个信息中心之间通过主控计算机和主控设备实时监控以及及时转接；主控设备含有三个网口，一个外网口与外网连接，另外两个网口分别与主、备份信息中心相连；每个信息中心中均包含由带实时监控卡服务器组成的服务器组和由磁盘阵列组成的存储数据库。两个信息中心中的两个存储数据库之间由光纤通道连接。

如上述的结构，正常的情况下，主控设备中的外网口与主信息中心的网口相连，即主信息中心运行。存储在主存储数据库中的数据也同时存入备份信息中心中的存储数据库中。此时，主控计算机实时进行监控。一旦发生故障，主控计算机立即使主控设备中的外网口与备份信息中心的网口相连，备份信息中心立即开始运行。对用户端的服务系统不会间断，实现了无缝容灾。

如上述，本发明的数据容灾备份控制系统的效果是显著的。

●本发明数据容灾备份控制系统达到了上述的目的：为数据容灾备份提供了一个平台，降低了灾害的风险。无论硬件故障，如服务器硬件故障，网络出错，硬盘阵列出错或电源掉电等；或者软件故障，如操作系统性能急剧下降或死机，数据库或其他应用发生问题等；或人为因素；或自然灾害：如火灾、地震、洪水等突发而且极具破坏性的事故，或战争，或恐怖事件等破坏性极强的事故发生时，本发明因为有配置相同的主、备份信息中心，一个停止运转，另一个立即投入运转，确保了应用系统的不间断运转，极大的降低了各级服务中心的损失。

●本发明可以应用于任何要害部门或军事方面的各级信息网络中心的远程数据备份容灾，可适应不同加密体制、多种数据库、各类应用系统、多种网络拓扑结构的要求。不仅可以达到对要害部门及军事方面的各级信息中心的办公自动化、门户网站、认证授权等系统的数据容灾备份要求，也可以对其它任意系统数据进行数据备份，无须增加额外软、硬件，系统适应性强。

●本发明数据容灾备份控制系统最大限度地保护各服务中心数据的实时性、完整性和一致性。因为，本发明中主、备份两个信息中心的网络配置、系统结构完全相同，主、备份存储数据库之间通过光纤通道相通，无论往那个存储数据库中存储数据，同时也同样地存入另一个存储数据库中。

●本发明数据容灾备份控制系统中，因为服务器内带有实时监控卡，使服务器的故障及时传送到主控机算计，主控机算计立即控制主空设备切换网口，服务器内的实时监控卡又使服务器及时启动或停止。因此，本发明切换速度快，达到切换时间小于3秒。而且，达到了国际标准的6级(Tier6)级别。

●本发明数据容灾备份控制系统能够增强信息中心的可用性和灵活性。如对于信息中心的系统维护、部件更新、系统移植以及软件升级等情况下，提供了不停机的环境，保证了业务的连续性，避免了因系统中断运行所带来的灾难。

附图说明

图1是本发明数据容灾备份控制系统的整体结构示意图。

图2是图1中主控设备3的结构示意图。

图3是图2主控设备3网口连接切换示意图。

图4是图1中实时监控卡402、602的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的结构。

如图1所示的结构，本发明数据容灾备份控制系统包括：外网8，通过光纤与外网8连接的管理终端2、主控计算机7和主控设备3，内部结构配置相同的主信息中心6和备份信息中心4；主控设备3分别与主控计算机7、主信息中心6和备份信息中心4相连；主信息中心6和备份信息中心4均包含由带实时监控卡602、402的服务器组成的服务器组601、401，以及由磁盘阵列组成的主、备份存储数据库603、403。主、备份存储数据库603、403之间由光纤通道连接。

所说的外网8在本实施例中，是千兆位光纤网络。

所说的组成服务器组401、601服务器是带有实时监控卡402、602的计算机。服务器具有多种功能。如具有邮件(E-mail)功能的服务器、具有指挥信息自动化功能的服务器、具有上下级传输功能的服务器、具有域名解析功能的服务器、网站功能的服务器以及应用数据库功能的服务器等。则具有邮件功能的服务器就是在带有实时监控卡的计算机内含有邮件功能模块，具有指挥信息自动化功能的服务器就是在带有实时监控卡的计算机内含有指挥信息自动化功能的模块等。

所说的管理终端2是与外网8相连的计算机。用于监测网络状态以及主备份两信息中心的工作状态。如监测是否脱网，或主信息中心或备份信息中心的运转是否正常等。及时将信息传送给主控计算机7进行处理。管理终端可运行于内/外网的任意节点，实现对主控计算机的远程监控。管理终端通过用户名、口令在主控计算机上验证通过后，才可以进行监控。管理终端可监控主备份信息中心应用进程及网络情况，可人工或自动切换主备份信息中心。

如图1所示，当用户终端1通过外网8向主控计算机7发出请求命令时，主控计算机7接受了访问，将控制信号发射到主控设备3，主控设备3将外网口O与主信息中心6的网口A相连，并启动用户终端1所要求的服务器组中具有相应功能的服务器；存入主存储数据库603中的数据通过光纤通道也同时存入备份存储数据库403中。当主信息中心6发生故障或遇到突发灾难时，服务器中的实时监控卡602及时将信息传递给主控计算机7，主控计算机7接到故障信息作出判断后，立即向主控设备3发出切换网口的信号。使外网口O与备份信息中心4的网口B相连，备份信息中心4立即开始运转。存入备份存储数据库403中的数据也同时存入主存储数据库603内。由于主、备份信息中心迅速地变换，因此，不会影响用户终端1的使用。

图2所示的是主控设备3的结构，本发明的主控设备3含有带串口301的主控机302，与主控机302输出端相连的切换器303，与切换器303相连的功率放大器304。功率放大器304的输出端有三个网口O、A、B。O为外网口通过光纤与外网8相连。网口A与主信息中心6相连。网口B与备份信息中心4相连。

所说的主控机302在本实施例中是带有串口301的单扳机，主控机302通过串口301与主控计算机7相连。

所说的切换器303在本实施例中是继电器。

当主控计算机7的控制信号发射到主空设备3内的主控机302内，主控机302向切换器303发出切换命令，切换器303将原来外网口O与网口A相连切换成外网口O与网口B相连。如图3所示。主控设备3一端的外网口O与外网8连接，另两端A、B分别连接到主信息中心和备份信息中心，主要作用是根据主控计算机的指令，完成主信息中心和备份信息中心的切换。主控计算机可随时感知主备份信息中心网络的连通状况，包括网络通畅、阻断或设备损坏等状况，并结合服务器上的实时监控卡采集各服务器运行状况及时进行处理。

主控计算机对主信息中心和备份信息中心的网络状况、运行状况、管理终端的操作实时记录于数据库中，形成日志文件，为备份恢复管理提供信息，并提供历史查询和统计功能。

主控计算机含有人工控制和自动控制两种模式。在自动控制模式下，当主(备份)信息中心中的服务器工作不正常时，可自动切换到备份(主)信息中心的服务器使应用继续进行。对访问的用户来说是透明的，无需修改任何应用模式以及用户端的配置。

图4所示的是实时监控卡402、602的结构。实时监控卡包含相互连接的加密数据存储模块4601和网络传输模块4604，以及连接在两模块4601、4604之间的带有与计算机连接的计算机插卡槽口4603的桥接芯片4602。

所说的加密数据存储模块4601含有主控芯片46011，与主控芯片46011相连的位数转换芯片46012，与位数转换芯片46012相连的总线控制器46013。

在本实施例中，主控芯片46011采用AT87C2052单片机；位数转换芯片46012采用CPLD95114时序和逻辑控制芯片；总线控制器46013采用PLX9054总线控制器。

所说的网络传输模块4604含有相互连接的带网络接口JR-45的数模转换器46041和网络芯片46042。

在本实施例中，网络芯片46042采用RTL8139网络芯片。

如上述的结构，当实时监控卡402、602由计算机插卡槽口4603与作为服务器组401、601中服务器的计算机上PCI(计算机外接设备的标准接口插卡)接口插卡相连后，由计算机发出加密信号进入桥接芯片4602内，桥接芯片4602接收到加密信号后，进行地址译码分析，确定信号流向，对于加密信号即传送至总线控制器4613，总线控制器4613将密码信号存入内部存储器，并通过位数转换芯片4602将32位信号转换成8位信号后送入作为密码控制系统的主控芯片46011内。再由主控芯片46011将密码写入内部。当服务器的计算机给实时监控卡发送读密码命令时，主控芯片46011收到命令后，将密码放入位数转换芯片4602中。位数转换芯片4602再将8位信号转换成32位信号送入桥接芯片4602中。最后由桥接芯片4602将密码送入计算机。

所说的网络传输模块4604经网络接口JR45进入的网络(差分)信号经过数模转换器46041进行信号变换(电流信号与电平信号的转换)后，进入网络芯片46042内，经过网络芯片46042进行拆包解压变成计算机能够识别的信号后，再通过桥接芯片4602送进计算机内。

Claims (10)

1、一种数据容灾备份控制系统，包括：外网，光纤，主信息中心，备份信息中心和通过光纤与外网连接的管理终端，其特征在于还包括主控计算机和主控设备，主信息中心和备份信息中心内部结构的配置相同；主控计算机和主控设备通过光纤与外网相连；主控设备分别与主控计算机、主信息中心和备份信息中心相连；主信息中心和备份信息中心均包含由带实时监控卡服务器组成的服务器组，以及由磁盘阵列组成的主、备份存储数据库；主、备份存储数据库之间由光纤通道连接。

2、根据权利要求1所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的主控设备含有带串口的主控机，与主控机输出端相连的切换器，与切换器相连的功率放大器；功率放大器的输出端有三个网口，一个外网口通过光纤与外网相连，另外两个网口分别与主信息中心和备份信息中心相连。

3、根据权利要求2所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的主控机是带串口的单板机。

4、根据权利要求2所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的切换器是继电器。

5、根据权利要求1所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的组成服务器组的服务器是带有实时监控卡的计算机。

6、根据权利要求1所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的实时监控卡包含相互连接的加密数据存储模块和网络传输模块以及连接在两模块之间的带有与计算机连接的计算机插卡槽口的桥接芯片。

7，根据权利要求6所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的包含在实时监控卡内的加密数据存储模块含有主控芯片，与主控芯片相连的位数转换芯片，与位数转换芯片相连的总线控制器。

8、根据权利要求7所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的主控芯片是单片机。

9、根据权利要求6所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的包含在实时监控卡内的网络传输模块含有相互连接的带网络接口的数模转换器和网络芯片。

10、根据权利要求1所述的数据容灾备份控制系统，其特征在于所说的外网是千兆位光纤网络。

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