基于三方架构的网络容灾备份和恢复系统构建

本文介绍了基于备份服务器，客户端和存储设备端三方架构的网络备份系统，三方架构使得备份服务器不用参与数据备份与恢复的数据传输过程，平衡了系统的负载并提高了系统的并发度。并说明网络备份系统的总体架构，备份服务器、备份代理和存储服务器子系统功能，以及通信接口，基于三方架构的网络备份系统可以很好的完成异地冷备份与恢复工作。

数据备份容灾领域现状
随着社会信息化的不断深入，社会对计算机系统的依赖越来越大，但传统的计算机信息系统在诸如火灾、水灾、地震、战争或人为破坏等灾难面前非常脆弱，计算机系统的硬件、数据、系统和服务都会受到不同程度的破坏。如果灾难发生在通信、金融或军事系统，如果不能够及时应付灾难，恢复系统功能，将造成不可估计的损失。
研究显示，在灾害之后，如果无法在14天内恢复信息作业，有75%的公司业务会完全停顿，43%的公司再也无法重新开业，有20%的企业在两年之内被迫宣告破产。从大量的数据上不难看到，信息安全与国家安全、民族兴衰和战争胜负息息相关。面对经济、信息全球化的趋势，我们既要看到它带给我们的发展机遇，也要正视它给我们的严峻挑战。
数据备份作为提高数据可用性与可靠性的基本方法，其目的是为了系统数据崩溃时能够快速的进行恢复。大多数企业或组织都具有自己的本地备份系统，但其恢复能力非常有限，因为传统的备份主要是采用与应用系统地理位置相同的存储设备对数据进行本地备份，进行数据备份的同时也统一在机房中管理，一旦整个机房出现了灾难，如火灾、盗窃和地震等灾难时，这些备份数据也随之销毁，本地存储设备上所存储的备份数据起不到任何容灾功能，在战争中这种问题尤为严重。专门的容灾系统也就因此应运而生。
Disaster Recovery简称DR，也称为灾难恢复系统，就是通过特定的容灾机制，能够在各种灾难损害发生后，仍然能够最大限度地保障提供正常应用服务的计算机信息系统。

数据容灾备份技术介绍
容灾备份是通过在异地建立和维护一个备份存储系统，利用地理上的分离来保证系统和数据对灾难性事件的抵御能力。根据容灾系统对灾难的抵抗程度，可分为数据容灾和应用容灾。数据容灾是指建立一个异地的数据系，该系统是对本地系统关键应用数据的复制。当出现灾难时，可将数据从异地系统迅速拷贝至本地系统从而保证业务数据的完整性与一致性。应用容灾比数据容灾层次更高，即在异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的备份应用系统(可以同本地应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作)。
在灾难出现后，远程应用系统迅速接管或承担本地应用系统的业务运行。设计一个健壮的容灾备份系统，需要考虑多方面的因素，如备份/恢复数据量大小、应用数据中心和备援数据中心之间的距离和数据传输方式、灾难发生时所要求的恢复速度、备援中心的管理及投入资金等。衡量容灾备份的程度有两个技术指标，它们是RPO(Recovery Point Objective)和RTO(Recovery Time Objective) 。
RPO即数据恢复点目标，主要指的是业务系统所能容忍的数据丢失量。RTO即恢复时间目标，主要指的是所能容忍的业务停止服务的最长时间，也就是从灾难发生到业务系统恢复服务功能所需要的最短时间周期。
网络备份系统两方架构和三方架构简介
网络备份系统的两方架构

网络备份系统的三方架构

系统总体框架

备份代理
备份代理作为后台守护进程运行在需要数据备份和恢复服务的客户机上，它监听来自备份服务器的连接请求、认证备份服务器并执行通过身份认证的备份服务器发送过来的命令。备份代理的软件模块结构分为四个部分：
1.模块初始化
2.备份服务器请求监听模块
3.作业处理模块
4.网络通信模块。

存储服务器
存储服务器负责备份数据的存储以及恢复数据。它在后方管理着大量的存储设备（物理存储域），存储域上可以标识各种存储卷，作业的文件记录
按照一定的格式存储在存储卷中。文件记录的索引由备份服务器的目录数据库提供，根据文件索引，存储服务器会很快找到文件记录。存储服务器
的软件模块结构分为五个部分，分别是：
1.模块初始化
2.网络连接监控模块
3.作业ticket模块
4.作业处理模块
5.网络通信模块

备份服务器
备份服务器负责接收用户的输入，进行作业调度，向备份代理与存储服务器发送作业命令指挥其运行作业，接收作业运行的消息反馈并依照用户要求输出给Web界面。备份服务器还要负责管理系统中所定制的与备份与恢复相关的资源，存储了作业运行信息和资源元数据也由备份服务器进行管理。
备份服务器的软件架构由系统初始化，配置资源管理，用户命令交互, 作业运行管理，系统运行监控这五个主要模块组成：

三方模块整体通信流程
三方子系统之间的通信，无论是命令传输还是数据传输都是基于TCP/IP的，因此在整个系统可以利用现有的局域网或者广域网完成备份与恢复任务，子系统间的整体通信流程如图为：