CN204859222U - 同城数据中心双活高可用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同城数据中心双活高可用系统。涉及系统高可用、存储同步、数据中心二层互联方法领域。所述系统包括生产数据中心和灾备数据中心，所述生产数据中心和灾备数据中心包括核心层设备、汇聚层设备、接入层设备、主机、存储区域网络交换机、数据同步管理控制器、数据存储设备，主机和存储区域网络交换机设有若干个。所述系统不仅能满足灾难性事件发生时，全部系统由生产数据中心切换到灾备数据中心的站点级别切换的情况，同时也满足小的故障出现时，单个或部分系统由生产数据中心切换到灾备数据中心的节点级别切换的应急处置。在实际应用中达到了可以快速判断事故级别、快速查找故障原因、快速解决故障的效果。

Description

同城数据中心双活高可用系统

技术领域

本实用新型涉及同城数据中心灾备建设技术领域，尤其涉及系统高可用、存储同步、数据中心二层互联等具体技术的融合使用系统。

背景技术

原有的数据中心灾备建设主要用于针对大的灾难性事件，比如：地震、陨石、海啸、恐怖袭击等。当出现灾难性事件时，生产数据中心所有设备停止工作，整体切换到灾备数据中心；并启用灾备数据中心的备用设备，继续对外服务。

这种工作模式对于数据集中、计算集中的大型机时代的灾难事件处理是合适的、有效的。

随着数据量、计算量的飞速发展，目前已经进入数据分散、计算分散的小型机、PC服务器时代，数据中心逐渐以大量的小型机、PC服务器取代大型机计算。这种情况下，数据中心出现大的灾难性事件时，应停止生产数据中心的整体运行，全面切换到灾备数据中心。但如果出现小的故障，且只涉及一部分设备、影响一部分应用时，将出现两难状态：全部切换到灾备中心，则会影响正常运行的业务；不切换而就地维修，则维修时间不确定。

现有数据中心灾备系统解决方案主要有以下几种实现方式：

一、整体切换(站点切换)：当满足数据中心灾备切换条件时，停止生产数据中心所有系统运行，启动灾备数据中心备用系统，继续对外服务。

这种方式影响所有系统的连续运行，需要大量的技术人员和业务人员参与，且无法保证切换的成功率，同时无法做年度业务连续性管理的演练工作。

二、单独采用存储同步技术的节点切换：由大型机时代进入小型机、PC时代的成熟标准技术。这种灾备技术只考虑到企业最重要的资产-数据，生产数据中心与灾备数据中心之间采用相同技术的存储设备，两个存储设备之间通过网络或者裸光纤连接起来进行同步数据复制。当满足应用系统切换条件时，停止应用程序运行，卸载存储设备连接，存储设备改变主备节点，灾备数据中心内备用主机挂接存储设备，启动应用系统运行。

由于网络基本原理的限制，应用系统在灾备中心运行的IP地址和原生产中心的IP地址不一样，因此与这个应用系统相通信的其他应用及客户端都要做相应的配置更改，甚至需要重新启动相关应用系统。另外，参与人员多，需要系统层面、网络层面、应用层面、业务层面等各个方面的支持才能完成切换。

三、采用系统高可用方法+存储同步技术的节点切换：在存储同步技术之上发展起来的一种先进技术，把灾备管理的范围扩大到操作系统级别。当满足应用系统切换条件时，操作系统高可用软件与认证的数据存储设备交互通信，使得生产数据中心的数据存储设备与灾备数据中心的数据存储设备的主备身份自动切换，应用系统从生产数据中心自动切换到灾备数据中心运行。

相比较单独采用存储同步技术的节点切换技术，这种技术减少了节点在生产数据中心与灾备数据中心切换时的参与人员数量，减少了复杂度。但没有解决对外服务的网络问题，与这个应用系统相通信的其他应用及客户端仍然要做相应的配置更改，甚至需要重新启动相关应用系统。

四、采用系统高可用方法+存储同步技术+裸光纤二层互联技术的节点切换：由于裸光纤租费的降低，两个数据中心之间的二层网络可以简单地通过裸光纤连接起来，以解决主机在生产数据中心和灾备数据中心之间切换时对外服务地址改变而造成其他相关应用系统更改配置甚至重启应用的问题。

这种技术要求分清楚主备数据中心：所有的网络通信中枢都在生产数据中心，如果生产数据中心的网络出现故障时，将无法对外提供服务。

五、采用系统高可用方法+存储同步技术+DNS的节点切换：DNS技术是把主机的IP地址转换为主机名使用。当主机在生产数据中心与灾备数据中心之间切换时，IP地址改变的同时更改DNS中关于IP地址与主机名的对应关系，则从主机名的层面来看，应用系统之间的通信不需要更改配置参数，简化了应用系统之间的复杂度。

这种技术无法兼容原有软件产品之间以IP地址为唯一标识的通信，需要大量的开发测试及验证工作，特别是长连接业务。同时DNS的部署及刷新周期会造成网络资源的浪费：如设置刷新周期过长则恢复业务的周期长，刷新周期过短则占用大量的网络流量。另外，系统高可用方法要符合DNS的要求也需要重新配置参数。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种同城数据中心双活高可用系统，在参与人员很少的情况下，简单地实现业务系统在生产数据中心和灾备数据中心之间快速地节点级别切换。所述系统不仅能满足灾难性事件发生时全部系统由生产数据中心切换到灾备数据中心的情况，同时也满足小的事故发生时单个或部分系统在生产数据中心和灾备数据中心之间任意切换的应急处置。单个系统灾备能力建设符合中华人民共和国国家标准GB/T20988-2007《信息安全技术信息系统灾难恢复规范》中灾难恢复能力等级六级的标准。达到了可以快速判断事故级别、快速查找故障原因、快速解决故障的效果。

为解决以前同城灾备建设中遇到的各种技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种同城数据中心双活高可用系统，其特征在于：所述系统包括生产数据中心和灾备数据中心，所述生产数据中心和灾备数据中心包括核心层设备、汇聚层设备、接入层设备、主机、存储区域网络交换机、数据同步管理控制器、数据存储设备，所述核心层设备通过汇聚层设备与接入层设备连接，所述接入层设备与若干个主机连接，主机通过存储区域网络交换机与数据同步管理控制器连接，数据同步管理控制器通过存储区域网络交换机与数据存储设备连接，生产数据中心核心层设备与灾备中心核心层设备通过网络连接后利用“数据中心二层互联方法”建立对外服务网络，生产数据中心的主机与灾备数据中心主机处于相同编号的对外服务网络内，生产数据中心主机与灾备中心主机通过“系统高可用方法”在对外服务网络上对外提供唯一服务，生产数据中心存储区域网络交换机通过光纤组成的存储区域网络与灾备数据中心的存储区域网络交换机连接，生产数据中心的数据同步管理控制器与灾备数据中心的数据同步管理控制器通过网络连接。

进一步的技术方案在于：生产数据中心和灾备数据中心内的主机设有若干个。

进一步的技术方案在于：生产数据中心和灾备数据中心内的存储区域网络交换机设有若干个。

进一步的技术方案在于：系统采用高可用方法。两台或以上主机共同支撑一个应用系统的运行，但应用系统在同一时刻只运行在一台主机上，当运行应用系统的主机出现系统故障、网卡失效等单点故障时，按照切换顺序切换到另外的热备主机上继续运行。系统高可用方法使应用系统在几台主机之间的切换自动化，减少了参与人员的干预，减少了出现额外事故的可能性。

进一步的技术方案在于：系统采用数据中心二层互联方法。通过隧道技术穿越三层网络实现二层网络的互通，使两个同城数据中心既可以存在相同VLAN，又消除了其他可能的网络安全隐患。数据中心二层互联方法从网络层面解决了应用在两个数据中心切换时，对外服务的IP地址无需改变的关键问题。

进一步的技术方案在于：系统采用存储同步方法。生产数据中心和灾备数据中心的存储设备上同时存储应用系统数据，数据同步管理控制器控制了数据存储过程中的数据一致性问题。只有数据在生产数据中心和灾备数据中心全部写成功后，给应用系统的写操作返回成功的标志，使应用系统继续执行。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：支持大的灾难场景，同时也支持普通的故障处理场景；整体架构属于平衡架构，从技术上没有主生产数据中心和灾备数据中心之分。任何一个数据中心都是一个完整的数据中心架构(包括完整的网络架构)；切换时具体操作人员少、可操作性强。不容易出现节外生枝的故障。维护简单，一个应用切换时，与之相通信的应用和客户端无需更改配置。对应用系统增加、应用系统升级及应用系统维护等不需要考虑很多，减少出错的几率。符合灾备等级六级的技术要求。达到了RTO＝0，RPO数分钟的灾难恢复能力等级六级标准。为业务连续性应急管理提供了可靠的技术保障。同时由于RTO＝0，业务连续性管理操作手册也会大大简化。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，一种同城数据中心双活高可用系统，所述系统包括生产数据中心和灾备数据中心，所述生产数据中心和灾备数据中心包括核心层设备、汇聚层设备、接入层设备、主机、存储区域网络交换机、数据同步管理控制器、数据存储设备，主机和存储区域网络交换机设有若干个。

所述核心层设备通过汇聚层设备与接入层设备连接，所述接入层设备与若干个主机连接，主机通过存储区域网络变换机与数据同步管理控制器连接，数据同步管理控制器通过存储区域网络交换机与数据存储设备连接，生产数据中心核心层设备与灾备中心核心层设备通过网络连接后利用“数据中心二层互联方法”建立统一的对外服务网络，生产数据中心的主机与灾备数据中心主机在统一的对外服务网络内，通过“系统高可用方法”对外提供唯一服务，生产数据中心存储区域网络交换机通过光纤组成的存储区域网络与灾备数据中心的存储区域网络交换机连接，生产数据中心的数据同步管理控制器与灾备数据中心的数据同步管理控制器通过网络连接。

本实用新型的特点：系统高可用方法解决了应用系统在生产数据中心和灾备数据中心之间切换的便利性问题。生产数据中心与灾备数据中心的两台以上的主机组成一个集群，运行一个应用系统，这个应用系统同一时刻只运行在一台主机上，当运行应用系统的主机出现符合切换条件的故障时，按照事先确定的顺序及配置文件，应用系统可以自动切换到另一台主机上。这个过程是自动化的。切换时参与人员少，切换时间短。为快速定位故障及上层决策提供准确的风险评估。

存储同步技术解决了存储(数据一致性)层面的问题。一个应用系统所使用的存储物理卷在生产数据中心和灾备数据中心以镜像方式同时存在，应用系统在哪个数据中心启动，对应的存储物理卷设置为主模式，而另一个数据中心镜像的存储物理卷设置为从模式，从模式的存储物理卷上的数据跟随主模式的存储物理卷上的数据的变化而变化。存储物理卷主、从模式的切换由数据同步管理控制器根据条件、和指令自动完成。当数据分别在生产数据中心和灾备数据中心操作完毕后，由数据同步管理控制器确认后返回主机操作成功指令，保证了数据的一致性。由于保证了数据在业务系统处理工程中的一致性，所以在业务连续性管理层面，实现了业务的RTO＝0，从而简化了业务连续性管理的流程，降低了业务系统处理灾难事件时的复杂程度及工作量。

数据中心二层互联方法解决了网络层面的切换问题。通过隧道技术穿越三层网络实现二层网络的互通，使两个同城数据中心既可以存在相同VLAN，又消除了其他可能的网络安全隐患。二层互联技术从网络层面解决了应用在两个数据中心切换时，对外服务的IP地址无需改变的关键问题，避免了在两个数据中心之间切换后，应用系统对外服务地址需要更改，而与其相关联的应用或客户端也要做相应改变的情况发生。

本实用新型是一个包括软环境和硬环境的集群系统，服务于一个要求高可用级别的应用系统集群。这个集群系统在两个数据中心部署有主机、网络设备、存储设备及其相关设备等硬件环境。在这些硬件环境之上可以把一个应用系统所需要的CPU、内存、存贮、IP等软环境组成一个资源组。资源组可以依据管理需要，随时切换到任何一个数据中心上独立运行。

由于应用系统切换之间不存在关联关系，对于多个应用系统的同时切换需求，各应用系统仅仅各自完成自己的切换动作即可。这是本实用新型-同城数据中心双活高可用系统的最大优势。

本平台具备以下优势：

实用性强。每一个应用系统切换操作过程简单、时间短，实用性极强。本系统建设完成后，可最大限度的减少业务中断的时间，节约人力成本和时间成本。切换操作简单，具体操作人员由一个系统管理员就可以了。对比以前切换所需要众多的数据库管理员、存储管理员、网络管理员、开发商、应用系统管理员、业务人员，是一个巨大的进步。本平台在设计时充分考虑了集群切换管理、数据一致性保障、网络完备支持、脚本性能调优、高层决策与自动执行相结合等诸多因素，使得本案成功实施后每一个应用系统实际切换时间不超过8分钟，轻量级应用系统3分钟切换成功。

创新性高。本系统采用系统高可用方法、存储同步技术和数据中心二层互联方法三种技术相融合，以最小的经济成本实现最高6级的灾难恢复能力等级。本系统采用全新的技术架构，在国内尚属首例，被相关公司作为最佳实践范例进行商业推广。由于本系统实现了灾备切换时应用系统服务IP地址不变，因此对与其相关联的其他应用或客户端而言，属于“无感知”、“黑盒”连接，除了切换时有数分钟的服务停止，配置信息等无需做任何更改。既能实现整个数据中心的切换，也能实现单个或多个应用系统的切换，将应用系统灾备与数据中心灾备两个大小不同的需求完美结合，实现灾难备份从整个数据中心站点切换到单一应用系统节点切换模式的变革。

易用可管理。由于本系统在设计时对数据一致性方面考虑周全，使得事故处理结束后，客户端业务的验证处理、后续运转、当日日终的业务及账务处理异常简单，没有后续繁琐的后处理流程。作为业务连续性计划一部分的灾备预案也相应地简单明了、易于实行。应用系统的切换过程技术上只需要系统管理员一个人操作，简单易用，方便管理。

具有广泛的推广应用价值。灾备实际切换或灾备演练时，很多单位不敢实际操作，其原因主要是切换时要求参与人员多、网状的应用系统之间无法小范围切换或演练、可能出现错误的地方太多无法控制、切换过程中是否有业务数据丢失、日终处理后续运行是否需要调整等等。本案利用三种技术的融合使用，使得应用系统做灾备切换或灾备演练时能够“一键切换”，不需要很多人员参与、不需要考虑数据同步、不需要考虑相关业务系统、不需要考虑业务的日终处理和后续处理，实现了整个灾备体系“能切、敢切、快切”的飞跃。本案在近一年多的应用实践(灾情演练和实际切换)中运行非常稳定，具有广泛的推广应用价值。

Claims (3)

1.一种同城数据中心双活高可用系统，其特征在于：所述系统包括生产数据中心和灾备数据中心，所述生产数据中心和灾备数据中心包括核心层设备、汇聚层设备、接入层设备、主机、存储区域网络交换机、数据同步管理控制器、数据存储设备，所述核心层设备通过汇聚层设备与接入层设备连接，所述接入层设备与若干个主机连接，主机通过存储区域网络交换机与数据同步管理控制器连接，数据同步管理控制器通过存储区域网络交换机与数据存储设备连接，生产数据中心核心层设备与灾备中心核心层设备通过网络连接后利用数据中心二层互联方法建立对外服务网络，生产数据中心的主机与灾备数据中心主机处于相同编号的对外服务网络内，生产数据中心主机与灾备中心主机通过系统高可用方法在对外服务网络上对外提供唯一服务，生产数据中心存储区域网络交换机通过光纤组成的存储区域网络与灾备数据中心的存储区域网络交换机连接，生产数据中心的数据同步管理控制器与灾备数据中心的数据同步管理控制器通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的同城数据中心双活高可用系统，其特征在于：生产数据中心和灾备数据中心内的主机设有若干个。

3.根据权利要求1所述的同城数据中心双活高可用系统，其特征在于：生产数据中心和灾备数据中心内的存储区域网络交换机设有若干个。