某政府行业用户集成存储解决方案DCN.docx
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**政府行业用户
集成数据存储项目
神州数码存储方案建议书
2011年12月
**外部网站集成存储项目方案建议书
目录
第一章概述 1
1.1项目背景 1
1.2建设目标 1
1.3系统设计原则 1
1.4系统方案设计内容 2
第二章数据统一存储平台方案建议 3
2.1数据统一存储平台建设总纲 3
2.1.1存储信息基础架构模型 3
2.1.2存储信息基础架构核心-存储系统 4
2.2**外网统一数据存储平台方案建议 7
2.2.1外网统一存储平台数据分层存放考虑 9
2.2.2外网统一存储平台具体配置 9
2.3统一数据存储平台本地数据保护架构分析 10
2.3.1统一数据备份平台规划 10
2.3.2本地备份恢复服务级别定义 11
2.3.3常用数据备份架构参考 13
2.3.4传统物理磁带库和虚拟磁带库技术分析 15
2.3.5备份系统的监控 19
2.4统一数据存储平台DCNNAS-120简介 21
第一章概述
1.1项目背景
*********
1.2建设目标
**信息中心在外部网站独立存储平台项目中总体目标是：
在现有Web应用平台基础上，利用先进的信息基础架构理念，为外网系统构建一个高速、安全、可靠的信息基础架构。
同时为了满足业务系统发展的需要，尤其是满足不同业务系统对存储平台的个性化需求，所以要建设一个全面的、统一的存储平台，以满足各个业务系统的不同需求。
整体的架构一定要具有先进性，可扩展能力，在未来能够便捷的进行扩展，升级。
根据不同业务的需求，对外网应用和内网核心应用进行分离，在DMX区增加一台新的统一存储系统来为外网应用提供数据存储，实现高级别等级保护数据安全的要求。
规划与建设以及数据集中整合的技术目标实现将使**外部网站系统平台达到一个新的高度。
1.3系统设计原则
本着技术先进性、可扩充性、高可靠性、高可用性、成熟性、可管理性的设计原则和总体设计思想，集合了DCN公司优秀技术设计理念和产品，借鉴了DCN全球众多成功案例和实际经验，设计了整体的解决方案。
在方案的设计中，主要依据以下原则：
实用性和先进性：
系统设计应采用当前先进而成熟的技术，不仅可以满足本期工程的需求，也应把握未来的发展方向。
安全性：
充分满足等保要求，内外网数据实现隔离，制定统一的数据与网络安全策略，实现整个信息系统安全性的有序、统一规划与管理。
可靠性：
存储平台具有高可靠性，支持服务器平台的高可用性集群技术；具备先进的冗余的设计；充分保证系统的高扩展能力和高容错能力，具有通道负载自动均衡能力和存储系统性能调节能力，提供极为充分的可靠性各项指标设计。
在不停机情况下，实现不停机扩容、维护、升级等服务，提高性能以满足新的业务需求。
具备7×24×365连续工作的能力，系统的可用性应大于99.999％。
在自动化管理软件支持下可以实现磁盘数据的在线（不停机）备份；
灵活性与可扩展性：
在系统设计时应充分考虑灵活性和可扩展性，从而确保新功能、新业务的增加在原有的系统平台上扩展和实现；
开放性/互连性：
存储系统必须就有较强的开放性，支持主流的操作系统，支持Oracle、DB2、SQL Server 等数据库；
经济性/投资保护：
在方案设计时需要考虑整体系统的投资保护；
可管理性：
存储系统具有较高的可管理性，便于日常维护和管理；
1.4系统方案设计内容
针对以上**信息中心外网统一存储架构的具体需求，在规划方案时，我们将提供统一数据平台存储架构设计。
第二章数据统一存储平台方案建议
2.1数据统一存储平台建设总纲
2.1.1存储信息基础架构模型
信息基础架构是一套共享的产品、服务和最佳做法，通过它可以存储、保护、优化和利用信息，以便人们可以避免潜在的严重风险、减少与管理信息相关的巨大成本，同时充分挖掘信息的价值以实现业务优势。
信息基础架构的设计可以从3个维度进行考虑：
维度一：
应用系统类型。
应用系统类型可以直接反映出数据访问的类型，目前数据访问类型总体上分为两大类，基于数据块的访问和基于文件的访问，这两种不同的数据访问方式又决定了采用什么样的数据存储系统，同时也确定了数据访问性能的需求，所以在信息基础架构的规划中，从应用系统类型入手进行分析，就能够确定使用什么样的信息基础架构。
维度二：
可靠性。
信息基础架构的可靠性可以从几个方面来考虑，首先，支撑生产系统的平台自身的可靠性，这其中包括主机和存储系统的高可靠性设计，存储系统的RAID保护方式，数据访问链路的冗余等等；其次是本地的数据保护能力，多份数据的保护，数据备份，本地应急系统；第三是容灾系统，两站点容灾系统或多站点容灾系统能够在不同的灾难发生时，保证业务系统的持续运行。
这三部分是信息基础架构可靠性的体现。
维度三：
信息生命周期。
信息的生命周期决定了信息基础架构的规模，尤其是数据存储系统的规模，生产系统在线数据需要保存的时间，定期对数据进行梳理，什么样的数据需要进行归档，离线备份系统数据需要保存多长时间等等。
这几个方面决定了信息基础架构中数据存储系统的规模，离线数据备份的规模，是否需要归档系统等几个方面的需求。
综上所述，信息基础架构的设计是要根据业务系统的特点和具体需求，从三个维度出发，进行设计。
2.1.2存储信息基础架构核心-存储系统
信息基础架构的设计中，非常关键的是存储系统的设计。
根据上一节的讨论，从应用系统入手，进行数据存储系统的架构设计。
从目前**外网网站系统的实际情况和未来业务系统的建设规划，整个外网网站系统中数据访问模式是文件访问（文件系统）为主，数据块访问为辅，正是基于这种情况，数据存储系统的基本架构应该是NAS+NAS的架构。
SAN架构：
全球网络存储工业协会（StorageNetworkIndustryAssociation,简称SNIA），对SAN的定义是：
存储区域网络（storageareanetwork）是高性能的网络，其主要目的是使存储设备与计算机系统连接并通信。
一个SAN包括通信基础设施，提供物理连接，以及管理、组织存储系统的资源，提供数据传输的安全性和鲁棒性。
SAN提供数据块的I/O服务，而不是文件访问服务。
SAN通常是指使用FC协议的FCSAN，目的是提供高速、低延迟的数据访通道。
在进行SAN架构设计时，我们要从几个方面考虑：
性能：
作为整个信息基础架构的核心基础架构，SAN架构应该能够提供满足多业务、大并发时的性能需求，为此在SAN架构设计时应考虑高性能，同时能够支撑多业务并发访问的存储系统。
目前，高端存储系统的性能是能够完全满足**web系统的要求，高端存储系统一般采用三层架构，主机通道层、核心处理层和后端磁盘层，内部采用直连高速互联通道，能够提供10GB/s以上的内部交换带宽。
高端存储系统采用多CPU架构，保证数据处理均衡，无论是单一数据访问，还是并发数据访问都能够提供非常好的性能支持。
高端存储系统中磁盘作为数据存储的重要载体，其性能表现将直接影响到高端存储系统的性能，目前大多数高端存储系统都使用光纤硬盘和SATA硬盘，基本上能够满足85%以上的数据访问性能需求，但是有少数数据访问对I/O响应时间要求非常苛刻，使用硬盘已经无法满足这些数据访问的要求，为此闪存驱动器就应运而生。
闪存驱动器的性能是光纤硬盘的10-30倍，适量使用能够较大幅度的提升数据访问的性能。
所以在使用磁盘时，应混合使用不同类型磁盘，以满足不同数据访问的要求。
主机还需要通过光纤通道卡来进行数据访问，所以光纤通道卡的端口速率和数量就决定了每台主机的访问性能。
为此，每台主机应配置多块光纤通道卡，而且在主机上安装通道管理软件，对多个通道进行管理，实现数据访问的负载均衡和数据通道的失败切换。
可靠性：
可靠性是高端存储系统的必须具备的条件，高端存储系统都应该提供“99.999%”的可靠性，所有关键的部件都应该是冗余配置。
从数据保护角度看，高端存储系统应该能够提供多种数据保护机制，RAID1、RAID5和RAID6，不同的RAID保护机制应该可以混合使用，以能够为不同的业务系统提供相应的数据保护机制。
除了RIAD保护机制外，高端存储系统还应该提供本地数据复制能力，将关键数据保存多份，确保数据的安全。
SAN网络系统也必须提供冗余保护，至少配置两台光纤交换机，以保证数据访问链路是冗余的。
可扩展性：
一个好的信息基础架构必须具有良好的“弹性”，所以作为基础架构，就必须能够提供足够的扩展能力，这其中包括性能的扩展、功能的扩展、规模的扩展等几个方面。
ü性能扩展，在原有的基础上对高端存储系统的主机通道层、后端磁盘层等部件进行扩展，提升存储系统性能。
ü功能扩展，在SAN架构上，进行功能扩展，例如提供文件访问服务，提供IP端口以构建IPSAN环境等，这些方面的内容我们在随后的内容中进行阐述。
ü规模扩展，随之业务不断的扩展，信息也在不断的增长，所以信息基础架构的“横向”扩展能力也是非常关键的，为此对高端存储系统的容量扩展，对光纤交换机的端口扩展能力都有一个很高的要求。
NAS架构：
网络附加存储（NetworkAttachedStorage）是连接到网络，并提供文件访问服务的存储系统。
NAS一般包括引擎，实现了文件访问服务，以及一个或多个存储系统。
NAS主要提供文件服务的主机使用文件访问协议，如NFS或CIFS。
NAS是传统网络文件服务器技术的发展延续，是专用的网络文件服务器，是代替传统网络文件服务器市场的新技术新产品，这是信息技术发展的必然，它提高了文件系统的处理能力、可靠性、访问连续性和可扩展性，使用NAS代替传统网络文件服务器是满足用户对性能及可靠性需求的必然之路。
网络文件服务器技术是建立在网络技术发展成熟基础之上的。
因此它的访问协议是通用的TCP/IP，今天的NAS产品也是基于TCP/IP协议的文件访问机制。
网络文件服务器的出发点是数据共享及保护，但NFS和CIFS两类网络文件服务器之间较难共享；一个网络文件服务器系统支持的网络访问能力有限，因此当一个网络文件服务器不能满足性能需求时必须再添加新的网络文件服务器，但过多的网络文件服务器造成管理维护的困难及资源浪费；同时传统网络文件服务器对数据保护能力也非常有限（一般是单一主机连接存储介质构成网络文件服务器，存在单点故障，但又很少采用HA模式，可靠性因而很差），丢失数据几乎是很难避免的。
由于传统网络文件服务器以上几个方面的问题，同时随着信息技术的不断发展，对跨平台文件共享、高性能文件访问、高可靠性、高扩展性的网络文件服务器的需求不断加强，NAS产品和技术便是满足这一需求的新技术新产品。
使用NAS代替传统文件服务器是满足用户对性能及可靠性需求的必然之路。
目前市场上的NAS产品基本上可以分成两种模式：
专业存储厂商NAS产品及主机厂商NAS产品。
客观讲，专业存储厂商的NAS产品是真正的NAS产品，因为在其NAS引擎的微码中内置了NFS和CIFS的支持，是真正的专业网络文件服务器。
iSCSI架构：
是一种新型储存保护技术，该技术是将现有SCSI接口与以太网络（Ethernet）技术结合，使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。
该技术不仅价格较目前普遍使用的业界技术标准FibreChannel低廉，而且系统管理人员可以用相同的设备来管理所有的网络，并不需要以另外的设备来进行网络的管理。
信息量的指数级增长,对企业存储、保护、分发信息并从中获取价值提出了更高的要求。
因此，信息技术人员正努力寻找新的数据存储解决方案来满足其日益增长的存储需求。
iSCSI是一种存储网络标准，它可以帮助企业从更大范围的IT环境中实现网络存储。
iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送、接收block（数据块）级的存储数据的规则和方法。
发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中再通过网络转发，接收端收到TCP/IP包之后，将其还原为SCSI命令和数据并执行，完成之后将返回的SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中再传送回发送端。
而整个过程在用户看来，使用远端的存储设备就象访问本地的SCSI设备一样简单。
支持iSCSI技术的服务器和存储设备能够直接连接到现有的IP交换机和路由器上，因此iSCSI技术具有易于安装、成本低廉、不受地理限制、良好的互操作性、管理方便等优势。
由于统一存储架构中，数据都集中存储在中高端存储系统中，无论是SAN、NAS还是iSCSI的数据都能够得到很高的可靠性保证。
当然，NAS引擎自身的可靠性也必须保证，可以通过配置多个NAS引擎，组成N+1的集群系统，确保NAS系统和iSCSI的安全可靠。
**网站系统中的不同应用系统采取的数据访问方式不同，统一存储架构能全面满足应用系统的需求。
2.2**外网统一数据存储平台方案建议
在**外网网站系统中，主要是基于文件系统访问的系统，也有数据库读写的系统。
为了满足不同类型应用对信息数据不同的访问方式，将会针对外网应用新建一个以NAS+SAN为主要架构的统一存储平台，也可以考虑iSCSI架构。
其中NAS作为文件系统访问存储的主要架构，而SAN作为数据库系统访问存储的主要架构。
主要逻辑架构图如下：
在**外网网站系统中，服务器通过内部IP网和光纤交换机与DCNNAS-120存储平台连接。
由于众多并发用户将访问业务系统，同时需要满足未来外网集成中等保、安全、集中监控、数据备份等各项目业务应用，所以应用对数据访问性能的要求非常高，为了满足这一要求，对关键性业务采用15块FC300G15K磁盘进行数据存储，非关键性及备份数据采用8块SATA2T磁盘进行数据存储及备份，同时增加两台16口光纤交换机，扩展应用服务的联接。
SAN网络中网络层是非常关键的一个部分，它负责将主机和存储系统连接在一起，并且提供一个高灵活性、高扩展性的环境，以适应业务系统不断发展带来的主机和存储系统的扩展。
在**web系统的信息基础架构中，我们建议采用多台光纤交换机。
由于众多业务主机同时接入到新建SAN网络中，我们建议使用Zoning技术将不同主机和存储进行分区，一方面能够保证系统不会互相干扰，另一方面也便于系统的管理和维护。
存储层或者说整个SAN网络存储系统的核心设备是磁盘阵列，在**的存储系统中，我们建议采用了神州数码网络公司高端存储系统NAS-120统一存储平台。
DCNNAS系列产品采用全新的体系结构——UltraFlex结构，同时提供FC端口，iSCSI端口和NAS服务；所以Web应用系统中数据库服务器和文件系统服务器均可以同时通过FC通道和NAS方式访问NAS-120统一存储平台，无需额外设备。
2.2.1外网统一存储平台数据分层存放考虑
而关于存储空间的具体配置，我们也可以根据**外网网站不同应用系统对数据存储和访问的不同要求进行分层配置。
在DCNNAS-120系统中，所有存储介质可分为4个级别：
ü“0”层，最高级别，性能最好，使用SSD
ü“1”层，使用15000转光纤硬盘
ü“2”层，使用10000转光纤硬盘
ü“3”层，使用7200转或5400转2TBSATA硬盘
根据应用系统访问频率和响应时间的不同，以及性价比，由于本次存储数据量较大，数据文件将近20TB，在本次配置中，可以考虑根据需求不同，选用不同级别的存储硬盘，包括光纤磁盘和SATA磁盘。
这样既能保证关键业务的快速响应，同时也确保最优的性价比。
而且，在实施和正常运行过程中，还可以利用DCNNAS-120自带的虚拟卷技术，使数据在不同的存储介质之间平滑流动，此过程对应用完全透明。
由于NAS-120能在添加驱动器时检测到它们的特征，从而使初始分层存储配置得到了简化。
此外，随着您需求的变化，DCN独特的虚拟LUN技术可以将数据从一个存储层移至更高或更低的存储层，而不中断主机应用程序。
2.2.2外网统一存储平台具体配置
在外网的存储项目中，我们推荐的统一存储平台是DCNNAS-120。
DCNNAS-120统一存储平台支持灵活的网关服务器配置，可以从2个刀片服务器扩展到4个刀片。
可以以N+M主/备用模式部署X-Blade配置（N个主刀片，M个共用的故障切换刀片），以实现灵活的硬件可用性保护（即X-Blade故障切换）。
DCNNAS-120统一存储平台提供了最大的灵活性，可以完全并行支持NAS（NFS和CIFS）和iSCSI，并可以配置本机光纤通道主机连接。
DCNNAS-120使用了经验证的后端DCNCS4阵列技术。
DCNNAS-120具体配置如下表所列：
设备
容量
说明
DCNNAS-120NAS服务网关
2台
两个刀片服务器，提供NFS，CIFS，ISCSI连接协议
网络端口
8个1Gb端口
连接前端web应用服务器
NAS-120后端存储阵列
4.5TB+16TB
4.5TBFC硬盘，16TBSATA硬盘
2.3统一数据存储平台本地数据保护架构分析
在**外网集成数据存储平台项目中，不仅需要考虑高性能的在线存储平台，同时还需要提供一整套完善的本地数据保护备份解决方案。
2.3.1统一数据备份平台规划
**外网各个应用系统对备份恢复的要求不同，DCN的备份平台建设规划主要是按照以下方式进行：
ü对客户的备份恢复服务要求进行服务等级划分，定义不同服务等级的备份恢复服务要求；
ü定义不同备份恢复服务等级的参考架构
ü根据业务的重要性等级进行备份恢复服务等级映射，并选择合适的参考架构。
ü根据各业务系统的备份恢复现状制订改造计划。
2.3.2本地备份恢复服务级别定义
“数据备份服务级别”是按照分级服务的理念，针对客户业务应用的备份、恢复需求提供不同级别的备份、恢复能力，用来指导客户及下属分支机构或子公司数据备份架构的建设。
客户现有的备份方法多是采用传统的基于磁带的备份，针对不同的业务应用提供不同的备份、恢复策略，没有面向应用进行统一、分级的规划。
随着客户业务的不断发展，数据量不断增大，有大量的应用需要尽快上线，同时原有应用项目的需求不断增长、变化，服务级别要求不断提高，现有的备份和恢复程序已经不能满足当前对恢复的需求，如某些关键业务已经不能满足恢复时间点目标（RecoveryPointObjective）和恢复时间目标（RecoveryTimeObjective）等方面的要求。
因此，需要一套系统的方法来规划客户业务系统的备份保护与恢复能力的建设，同时建立客户新业务系统建设时的备份保护与恢复的要求规范。
针对客户项目需求特点，对数据备份进行分级优化，建立合理的数据备份分级架构，优化备份恢复服务，以提升应用项目的服务水平质量和系统的管理水平，更好地支持应用项目的建设和运维。
根据客户所有应用项目备份和恢复的实际需求，并结合业界在备份和恢复方面的最佳实践，DCN为客户提出了分级的数据备份恢复服务，并且确定了数据备份服务各级别的定义。
数据备份服务初步分为三个级别，每个级别分别有恢复时间点目标（ORPO）、恢复时间目标（ORTO）、可恢复性和保存时间、备份数据异地保存、异地备份数据可恢复性等5个关键性能指标（KPI）来对其进行量化（异地数据保存及可恢复性指标需要进一步和客户沟通讨论后确定）。
为了实现每一个服务级别，必须从技术实现的角度提出要求。
该服务级别基本能满足客户现有绝大部分项目对备份和恢复的需求，并且能很好的体现资源优化配置的要求。
对于核心的、关键的业务提供最快速恢复手段，并且恢复保证数据尽可能少的丢失；对于影响相对较小的业务，可以允许其恢复时间适当延长，在允许数据丢失量方面的要求也可适当放宽。
备份数据的保留时间和级别的关联相对较小，需要根据具体项目的需求而定。
参考客户的一般需求，对客户业务应用容灾保护的RTO、RPO定义，同时结合DCN的实践经验，初步为客户确定备份服务等级定义如下：
服务名称
服务水平指标
级别1
级别2
级别3
数据备份恢复服务
恢复点目标（ORPO）
数据损失量
0－4小时
4－8小时
24小时
恢复时间目标（ORTO）
恢复所需要的时间
30分钟－2小时
4－8小时
12小时～3天
可恢复性
备份恢复成功率
100％
100％
95％
保存时间
数据保留的时间
1周
1个月
3个月
异地保存
备份数据异地保留
待定
待定
待定
异地数据可恢复性
备份恢复成功率
待定
待定
待定
注：
本定义为DCN初步建议，需要和客户在咨询过程中进一步沟通讨论确定。
每个关键指标相对应的技术含义说明如下：
关键指标
技术含义
恢复时间点目标（ORPO）
恢复时间点目标指的是需要恢复时能够恢复到的时间点，也就是数据的损失量。
恢复时间点目标代表创建备份数据拷贝的时间间隔，RPO越小，表示需要越频繁的创建备份数据拷贝。
恢复时间目标（ORTO）
恢复时间目标指的是完成备份数据恢复需要的时间，通常不包括操作系统恢复时间，如需要进行操作系统恢复，则认为将发生本地群集切换。
RTO越小，表明越需要快速恢复，因而需要采用更高恢复水平的备份技术，如通过卷复制备份恢复数据库文件的时间是分钟级别的；而通过传统的备份方法恢复时间与备份介质有关，时间从几十分钟到几小时、几天不等。
可恢复性
可恢复性指恢复程序的成功率。
由于磁盘介质的故障更易监控和管理，RAID保护使得磁盘出现问题时能够及时更换，因此磁盘的恢复成功率通常认为能够达到100%；而使用磁带介质进行备份，由于磁带的不可靠性，只能在恢复时才能发现数据是否可用，因此通常认为磁带的恢复成功率为95%-98%。
保存时间
保存时间指的是备份数据需要保留的时间。
相对于磁带而言，目前磁盘的价格仍然比较高，因此采用磁带保存需要长时间保留的数据是比较经济的。
通常如业务数据保存需要超过2周，且没有特殊的访问能力要求，将比较适合保存到磁带上。
异地保存
指是否需要将备份数据保存到异地，可以是采用磁带数据的离线异地保存，也可以是备份数据的异地电子复制方式。
异地数据可恢复性
指利用异地保存的备份数据进行恢复的成功率，通常决定是否采用磁盘介质保存还是采用磁带介质保存。
2.3.3常用数据备份架构参考
随着存储技术的进步，备份恢复技术也在不断发展，有许多新的备份保护与恢复技术出现，以满足企业应用不断提高的恢复服务水平的要求。
通常，可以把当前主要使用的数据保护与恢复架构分为三大类：
一．基于传统备份软件实现的备份恢复技术架构
通常备份软件采用DCNNetworker、SymantecNetBackup、IBMTSM等。
基于传统备份软件实现的备份按备份数据的保存介质不同，主要分为三类：
1）传统备份到磁带（B2T），采用磁带为备份数据保存介质；
2）备份到磁盘（B2D），采用大容量廉价磁盘作为备份介质，通常采用SATA磁盘，利用备份软件将数据备份到配置大容量廉价磁盘的磁盘阵列上；
3）备份到虚拟磁带库（B2VTL），通常是将SATA磁盘阵列通过利用虚拟磁带库引擎仿真成物理磁带，数据通过备份软件备份到虚拟磁带上（磁盘）上。
基于传统备份软件实现的备份按备份方式不同，主要分为四类：
1）网络备份—数据通过以太网络传送给备份服务器，由备份服务器写入备份介质；
2）基于SAN的LAN-Free备份—备份客户端通过SAN直接将数据写入备份介质；
3）基于SAN的Server-Free备份，通常利用生产数据的快照或克隆进行备份，不占用生产主机资源的备份方式。
4）
升级会员 