黑龙江移动EMC存储技术建议书.docx
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黑龙江移动EMC存储技术建议书
附件二之一
EMC技术建议书
天图科技有限公司
2004年12月
目录
1黑龙江移动通信业务支撑系统现状及容灾项目需求分析4
2灾难备份系统的建设5
3黑龙江移动通信公司容灾方案总体设计7
3.1EMCSRDF容灾基本原理7
3.2黑龙江移动通信SRDF容灾方案10
3.3选择EMC容灾方案的优势总结15
4EMCSymmetrixSRDF容灾方式详述16
4.1什么是SRDF?
16
4.2SRDF的工作方式18
4.2.1远程磁盘镜像工作方式18
4.2.2多米诺模式19
4.2.3无效磁道20
4.3SRDF和EMCTimeFinder软件的配合21
5EMC容灾方案特点22
5.1高性能存储和容灾平台22
5.2数据的安全性和系统的高可靠性22
5.3系统的高效性22
5.4高可用性和支持业务连续性23
5.5灵活性和系统管理的简单性23
5.6丰富的实施经验和优秀的售后服务24
6EMCSymmetrixDMX简介24
6.1SymmetrixDMX企业智能存储系统的优势和特点24
6.2SymmetrixDMX先进的系统结构25
6.3SymmetrixDMX内部数据流及高性能29
6.4SymmetrixDMX的高可靠性30
7EMC软件简介及安装步骤34
7.1PowerPath介绍34
7.2PowerPath基本原理35
7.3PowerPath软件的基本安装步骤38
7.4TimeFinder产品介绍38
7.5TimeFinder工作原理39
7.6TimeFinder优势42
7.7TimeFinder主要应用领域42
7.8EMCControlCenter45
7.9信息管理和“EMC效应”46
7.10EMCControlCenter的功能47
7.11EMCControlCenter的组件47
8光纤交换机产品介绍50
8.1EMC-McDATAED-140M50
8.2EMC-BrocadeED-24000B54
1黑龙江移动通信业务支撑系统现状及容灾项目需求分析
黑龙江移动通信业务支撑系统现状
信息系统作为所有电信业务支撑系统的基石,始终走在IT技术发展的前列,为电信业务的快速发展提供保障。
随着中国电信行业的进一步商业化运做以及中国加入世界贸易组织（WTO）步伐的加快,电信领域的竞争将会更趋激烈。
在这一过程中我们可以看到,信息系统的作用变得越来越重要,如何更有效地管理,保护和共享企业信息已经为电信行业的发展提出了新的挑战。
这种挑战实际上是由电信产业的本质所决定的。
现代电信产业发展速度很快,业务的增长已非传统经济下的线形增长模式,经常会做跳跃式的发展。
在这样的大背景之下网通如何在竞争日益激烈的电信领域中继续保持领先地位,如何吸引更多的用户,一个稳健、安全、灵活的信息处理平台，特别是企业内统一存储平台的建立已成为电信企业发展的首要考虑因素。
传统的头疼医头,脚疼医脚的修修补部的方案已不能胜任这一需求,企业真正需要的是坚实的IT信息基础设施。
在传统的分布式处理模式下，电信企业所有的信息分散在多个分支机构及其内部多个服务器上，信息的管理、信息的可用性受到了很大的限制，不能充分发挥应有的作用，而且系统的升级和新业务的开发部署也都不能及时响应用户快速变化的要求，在这种情形下，以信息和数据为中心的集中处理模式应时代的需要走上了历史舞台,而构建企业信息基础设施则更是集中处理模式的重中之重.EMC公司基于信息为核心提出的E-Inforstructure为这种新的产业模式提出了完善的解决方案。
绝大多数世界顶级的电信企业都已在EMC的Symmetrix企业存储平台上之上建立了自己的信息基础设施。
为满足目前及未来业务发展的需要，以提高系统处理能力、可靠性、业务连续性和可扩展性，使之具有最佳的投入产出比，EMC公司在对黑龙江移动通信现有IT系统进行了充分评估和需求分析之后，结合黑龙江移动通信的具体要求，提出此存储容灾方案设计建议书。
本建议书将对方案设计、技术选择、投资保护等方面做充分的论述和分析。
EMC公司希望能够将在类似项目中积累的经验与用户分享，让EMC公司的先进存储技术和解决方案能加速黑龙江移动通信信息系统的发展，保障黑龙江移动通信更好的服务于新经济发展的需要,取得更好的经济效益，并在电信行业目前激烈的竞争中获得主动和优势。
黑龙江移动通信作为国内大型固网运营商，中国移动的主要子公司之一，不断强大的业务支撑系统为黑龙江移动通信的业务发展提供了强有力的支持，同时不断发展的业务量和新增值业务也为支撑系统的建设提出了更高的要求。
目前黑龙江移动通信的BOSS系统由IBM小型机组成集群系统平台，存储平台采用2台IBMShark，组成一个小规模的SAN（存储局域网）环境。
备份系统采用LTO3584大型磁带库，备份管理软件采用VeritasNBU系统。
数据库平台是Sybase.
2灾难备份系统的建设
随着黑龙江移动通信有限责任公司BOSS系统重要性的提高，BOSS省中心数据处理的高可靠性和高可用性越来越成为关键。
因此黑龙江移动通信有限责任公司决定在异地建立BOSS系统的容灾备份中心。
本次工程先进行数据级容灾系统的建设，将BOSS系统的重要数据保护起来。
同时在进行容灾系统的建设时，对原有的生产系统进行必要的调整及优化，达到功能、结构的最佳，以保证容灾系统建设一步到位，减少后期调整工作。
在生产系统整合的基础上，整个系统部署完成后，将初步形成“企业统一存储平台”，核心业务在该平台上可以有效运行、无缝扩展，并实现透明的冗余保护。
同时，通过主机系统的整合，我们可以利用更先进的主机系统来提高处理平台的效率，同时这个整合的企业统一存储平台也为黑龙江移动通信建设灾难备份系统打下了良好的基础。
对于整合IT系统的电信企业而言，如果业务支撑系统发生灾难，造成全部业务中断，而短时间内不能恢复的话，将对企业声誉和业务的发展造成严重的负面影响，并且为竞争对手提供难得的侵蚀市场份额的时机，从而使得企业雪上加霜。
企业容灾系统的建设成为越来越多的国内电信运营商业务发展的必然选择。
计算机系统灾难是指计算机应用系统中断了不可忍受的一段时间的事故。
造成计算机系统灾难的事故原因有自然灾害、基础设施的突发性事故和各种人为因素等。
也有观点认为计算机系统故障、性能严重下降也是系统灾难的一种。
在与黑龙江移动通信合作的过程中，EMC公司发现黑龙江移动通信的所有关键业务的计算机支持系统几乎都考虑到了对本地计算机系统故障的处理措施－现有的系统几乎都建立在集群系统的环境中，系统中UPS、服务器、存储设备、网络、系统软件、数据库平台、应用系统的设计都基本消除了单点故障SPOF，并建立了较完善的数据备份措施。
相对于灾难备份，对本地计算机系统故障的恢复，是指系统停顿后，在事故现场快速处理故障，使系统重新恢复运行。
如启用本地备份设备、更换设备或部件、重启系统、利用备份磁带恢复数据等。
它与灾难备份的不同除了恢复地点之外，本地内部恢复还可能做到业务不停顿，而灾难备份则不可能做到，用户的业务系统或多或少都会经历一定的中断。
能够实现何种程度的灾难备份系统，需要从业务角度进行定义和分析。
对电信业务支持和运行支持系统而言，一个完善的灾难后备系统包括：
（1）一个设计完善的灾难后备基础设施
（2）一整套数据保护和恢复的方法以及
（3）一个科学的、可靠的、经过验证的灾难恢复计划。
灾难恢复的目标一是恢复数据，保护数据的完整性，使业务数据丢失最少甚至没有业务数据丢失（数据容灾）。
二是快速恢复应用的运行，尽可能缩短业务停顿的时间（业务容灾）。
对于黑龙江移动通信的灾难备份系统建设目标，我们可分析为近期目标和长期目标：
近期目标：
－确保系统在灾难发生的情况下，生产系统可以在极短的时间内，恢复运行
－减少各种计划内的批处理操作（备份，操作系统升级等）对生产系统的影响，保证生产系统7×24小时运行
－为近期企业信息系统的增加或现有系统数据容量的增加提供一定的扩展余量
长期目标：
－为企业信息化建设，提供一个统一的、模块化的、安全可靠的、高性能的电子信息架构平台（E-INFOSTRUCTURE）
－为黑龙江移动通信建设具有高度业务持续运行能力的企业统一存储平台
3黑龙江移动通信公司容灾方案总体设计
3.1EMCSRDF容灾基本原理
EMC公司作为全球最大的专业存储及容灾解决方案供应商，在国内外实施了众多的大型容灾项目，EMC公司占有全球90％以上的UNIX容灾市场分额，本次项目中，我们建议采用EMCSRDF容灾解决方案构建黑龙江移动通信的灾备平台。
随着计算机技术的不断发展，进入90年代以后，磁盘阵列技术发展十分迅速。
就象七、八十年代通过IBM3705等设备的电信处理控制功能来减轻处理负荷那样，磁盘阵列正在将磁盘镜象功能的处理负荷从主机转移到智能磁盘控制器－企业智能存储系统上。
有了这种技术，就可以实现生产中心和灾难备份中心的操作系统、数据库、系统库和目录的实时拷贝维护能力。
如果在系统恢复场所具备了实时数据，那么就可能做到在灾难发生的同时实现应用处理过程的恢复，并且可以省去迄今为止在系统恢复过程中一直困扰人们的费时费力的倒带操作。
远程备份系统的重新启动可以做到象一般电源故障后的重新启动那样简单！
基于智能存储系统EMCSymmetrix的SRDF就是通过上述方式实现的，目前已占据了90%以上市场份额的远程容灾解决方案。
EMC的SDRF灾难备份系统为大型机和Unix开放系统用户提供了独特的功能。
它可以实现不同地点之间的磁盘数据实时备份，距离可以是几英尺、数英里、甚至跨越不同的大陆，SRDF是EMC公司重要的竞争优势之一。
SDRF在1994年就达到了泛可用性（GA）的水平。
目前，还没有其他厂商的远程镜象功能达到该水平。
EMC利用软件和硬件的有机结合所实现的MOSAIC：
2000体系结构，在技术水平上至少领先了一年半左右的时间。
直到现在为止，SRDF在全世界已出售了超过50000多个license。
SRDF已经应用于客户的许多重要应用领域，并为客户带来了真正的实惠。
当今的商务活动每天24小时都离不开数据。
如果由于维护、内部调整、系统升级，或是由于自然灾害或人为故障造成重要的业务数据无法访问，其代价将是巨大的，甚至关系到企业的存亡。
所以，最重要的是要保证数据的持续可用性，以确保各种应用系统能不间断地服务于业务活动。
SRDF可以应用于许多重要方面，下面所列出的只是其中的一部分：
业务持续性：
即使是在可能出现磁盘错误的情况下，也能保证业务应用程序的持续运行；
灾难恢复：
灾难发生是，可以在几分钟（而不是几小时）内，在备份现场实现数据的恢复；
信息中心迁移：
将应用程序的停止时间从数小时减少到了几分钟；
工作量迁移：
于信息中心迁移类似，SDRF是进行常规的软硬件维护时缩短应用程序失效时间的理想手段；
工作量压缩或消除备份的处理时间：
通过利用SRDF的第二数据拷贝缩短或消除备份的处理时间。
SRDF的主要特点如下：
1.远程数据备份技术成熟
SRDF远程灾难备份方案在国内外都有大量成功范例，特别地这些成功范例都是运行关键业务的生产系统中，其可靠性得到世界范围用户的认可。
2.功能强
SDRF是目前世界上主要的真正意义上的远程热备份解决方案，其数据安全性是容灾系统的最高境界。
3.实现简捷
由于SRDF方案中只要求EMCSymmetrix企业存储系统之间直接互通，无需对应用作任何修改。
4.连接性强
对业界大多数主机硬件系统，包括大型机，Unix开放系统，WindowsNT和AS/400平台都可连接，适用性强。
5.支持多种通讯方式
支持的数据传输协议包括ESCON/FICON/FC，支持的通信协议包括ESCON，FICON，FC，ATM，FDDI,DWDM，T1/E1,T3/E3连接方式，以及IP网络
6.无其他资源要求
SRDF运行过程中，不占用任何主机CPU，主机I/O通道，系统网络资源，不影响主机业务处理的性能，远程镜像由EMC存储设备独立完成。
7.切换简便
系统切换简单易行，只需几条命令即可。
对网点用户透明
8.支持灵活的网络拓扑结构
SRDF支持通常远程镜方式外，还支持互为远程镜像，以及支持一对多的备份方式，借此，可为多个数据中心，建立统一的数据备份中心。
9.支持多平台同时连接
支持不同平台同时连接，同时做远程镜像备份。
10．动态的改变配置
SRDF可以支持在线的动态改变容灾配置，从同步方式改为异步方式，或对换源数据R1/目标数据R2配置
3.2黑龙江移动通信SRDF容灾方案
黑龙江移动通信拟在同城的机房建设灾难备份中心，实现核心业务系统的灾难备份。
该容灾系统应能实现备份中心与生产中心之间的互相容灾，即当主中心故障、不可用时容灾备份中心将及时恢复主中心的数据,为快速恢复业务提供保证，并确保容灾备份中心与主中心之间生产数据的完整性、一致性及业务可恢复性。
根据黑龙江移动通信的实际情况和发展需要，我们对黑龙江移动通信的灾难备份系统建设规划如下：
黑龙江移动通信的容灾系统将以BOSS1.5系统整合后的IT平台作为基础，我们在将在生产中心把，营业数据和帐务数据存放在本地的DMX2000上,通过RAID0+1和热备盘保护,然后在相距10km的备份中心配置另外一台EMCDMX3000系统。
两台SymmetrixDMX存储系统之间采用EMCSRDF软件和DWDM设备实现业务数据的实时同步透明复制，在生产中心的IT系统出现重大故障时整个生产系统的数据仍然有一份完整保留数据在备份中心，实现最高可用的企业核心存储数据平台。
并且将报表业务迁移到容灾中心进行.EMC建议的容灾方案的特点是：
实时容灾，无数据丢失，可实现两个互相容灾备份的业务生产中心，多平台支持、可扩展的容灾平台,为将来调整容灾中心和生产中心打下了良好的基础。
采用EMCSRDF容灾解决方案，其主要内容包括如下：
一。
在生产中心和备份中心均采用先进的EMC智能存贮系统DMX，构架新的存储平台，在生产中心均配置相应主机系统，主机系统均连入EMCDMX智能存储系统。
二。
根据黑龙江移动通信的实际I/O峰值负荷为基础，科学测算容灾链路所需带宽、时延，并根据用户的实际情况决定最终配置的链路种类及数量。
在目前的项目设计初期阶段，我们根据经验建议采用FC光纤通过DWDM设备连接的方式实现两个中心的SRDF连接，目前推荐的交换机采用2Gb/s解决方案，因此可实现较高的传输通道带宽,实际的传输带宽可达100MB/s以上，可满足绝大多数电信支持系统核心业务的容灾需要，具体的链路数量可由用户的最终设计目标决定,我们推荐的为6条SRDF光纤通道；由于两个中心之间距离10-20KM，光信号传输时延较小，根据一般的光传输时延计算规律－每米5ns计算，4km的传输时延为20微秒，考虑FCP协议的写特征，主机的一次写I/O总的传输时延为80微秒。
相对与磁盘系统毫秒级的系统时延，本项目中的光传输时延是非常小的，不会对生产系统的写操作造成较大影响，基本可忽略不计，因此本项目中完全可以采用同步SRDF方式进行数据复制。
另外，为保证整个系统完全没有单点故障，我们建议容灾的SRDF光纤通道链路采取双链路配置。
三。
采用EMCTimeFinder解决方案提高企业的业务连续性.在备份中心的DMX3000上提供BCV卷,可用来进行查询和备份工作.所有的数据磁带备份工作,可通过备份中心利用本地磁盘镜像数据来完成，有效降低生产系统的备份窗口需求,大大延长生产系统的在线服务时间；EMCSRDF和TimeFinder相结合，也可实现更远距离的容灾解决方案，能够为黑龙江移动通信容灾系统的未来拓展做好准备。
在没有采用EMC智能化存储之前，系统的磁带备份只能通过主机系统来完成，这既增加了主机系统的负担，又影响了业务系统的正常运行。
目前各个电信企业的数据备份工作都是在夜间进行一次，这种方式不仅不能随时保存最新的业务数据，而且当业务数据量很大或是备份工作出现不正常时极有可能影响业务第二天的正常开业。
采用EMC的TimeFinder技术能够完美地解决以上问题，实现数据快捷的定期备份，从而保证即使在日间这种备份工作也能实现。
TimeFinder使系统和存储管理者能够在后台状态下，为主机和开放系统信息存储器创建可独立寻址BCV卷。
BCV卷建立后，通过命令可以与其生产卷分割开，备份系统可利用BCV卷进行备份,大大缩短了应用系统OFFLINE的时间。
当然，利用BCV卷也可以恢复原生产数据，比用磁带恢复生产数据速度要快的多。
利用TimeFinder生成的BCV进行备份工作的具体操作流程如下：
建立生产卷和BCV卷的镜像关系
将生产卷和BCV卷的镜像关系切开。
生产卷上的生产系统可继续联机交易，同时备份系统可利用BCV卷做备份或查询工作。
当需要时可重建生产卷和BCV卷的镜像关系（增量方式）。
四。
在新的信息基础设施上利用EMC的ECC管理解决方案更有效的完成系统管理,降低系统管理的难度和工作量,从统一平台上实现对企业存储平台的统一管理和控制。
我们建议在生产中心和备份中心均配置一套EMCECC管理软件平台，对两个数据中心进行管理。
两套ECC管理系统可分别对各数据中心进行监控、管理，也可实现在一个ECCConsole上对整个容灾存储环境的管理。
通过ECC可以更有效更全面的管理Symmetrix企业存储平台,对于系统性能进行及时监控,从而可以更好的对未来的系统升级作出评估和规划,并可以在整个企业内实现对存储系统的统一管理和控制。
同时还可利用同第三方应用的集成有效地将磁盘系统的管理统一到UNICENTER、TIVOLI,OpenView等管理框架中。
Symmetrix\Control\Centre---是基于主机的软件产品，为Symmetrix提供图形用户界面。
EMCControlCenter软件可以从一台WindowsNT工作站上浏览EMC的企业存储网络系统配置，包括企业内所有的Symmetrix上的物理磁盘和逻辑卷布局,以及Symmetrix上各个逻辑卷同前端主机的连接情况,这使得用户可以对传统上一直作为”黑合子”使用的磁盘阵列有一个更为清晰的了解。
通过EMCControl_Center可以实时监控Symmetrix的性能使用情况,包括短期和长期的Cache命中比率,读写操作比率,I/O次数统计,还可以对每一个控制单元,每一个设备也进行同样的性能使用情况监视。
EMC_Control_Center还提供了很好的报表功能,可以对Symmetrix上的磁盘配置,逻辑卷分布,以及同主机的连接情况分别作出报表统计。
ECC主要功能包括：
对磁盘系统进行配置
性能调优
错误预警和报警
报告磁盘系统运行状态
报告磁盘性能
报告磁盘系统的配置状态
完成TimeFinder软件和SRDF软件的控制操作
五。
由于EMCSRDF系统特有的数据保护功能，在主中心磁盘卷故障时，主中心主机可透明地通过SRDF链路从备份中心的Symmetrix中直接读写数据，该操作对主中心主机系统完全透明。
只有当主中心Symmetrix、或主机等出现严重故障无法自愈时，生产中心才会完全切换至备份中心继续生产任务，EMCSRDF的这一功能有效减少了不不必要要的灾备切换操作。
六。
备份中心的建设用户可根据业务发展需要选择主中心生产，备份中心只作为灾备的方式；也可采用业务垂直切分，使两个中心同时参与不同的业务生产，并互为备份。
由于EMCSRDF容灾方案的灵活、高效和多平台支持，因此用户可以灵活地根据业务发展需要，及技术人员的分配情况确定两个中心的具体作用。
七。
对于备份中心的主机系统配置，用户可以采用同生产中心完全相同的配置，实现“同级备份”；也可采用备份中心主机配置小于生产中心的方式，实现“降级备份”。
具体方式可由用户的业务规划和投资规划决定。
八。
从扩展性角度分析，由于EMCSymmetrix支持多种主机操作系统和多种UNIX群集技术，因此未来用户新增不同业务和不同的主机平台时，都可利用已构建好的容灾平台，真正实现“业务持续性企业统一存储平台”的技术目标。
九。
从性能方面分析，除了已建议的高性能存储平台和SRDF容灾软件外，我们还需要考虑到主机端的I/O负载均衡问题，因此，我们建议在服务器端配置EMC的PowerPath负载均衡软件，实现多个I/O通道和路径之间的负载均衡与错误保护，使整个容灾存储平台的性能达到最优。
PowerPath原理如下图所示：
十。
灾难切换过程：
A）生产端磁盘系统故障
当生产端的数据磁盘和本地镜像盘发生故障，或者磁盘控制器发生故障时，生产端主机通过SRDF连接直接访问备份端远程镜像盘。
生产系统照常运行。
当维护人员热更换有关部件后，SRDF系统自动将备份端的R2的数据拷贝到生产端的R1上。
这项功能是EMC特有的.
B）备份端磁盘系统故障
当备份端的磁盘子系统发生故障时，生产系统照常运行，数据被存储到生产端的R1上，当备份端的磁盘系统修复后，SRDF自动将R1的数据拷贝到备份端的R2上。
C）生产端主机故障或者整个磁盘子系统全部损坏
当生产端主机故障或者整个磁盘子系统全部损坏时，这时：
1）切断备份端的R2与生产端的R1的SRDF连接。
2）在备份端配置相应主机,通过SRDF控制命令，将R2磁盘ReadOnly状态改为备份端主机WriteEnabled状态。
3）生产中心修复后，将备份中心数据通过增量的方式恢复到生产中心,开始业务。
D）SRDF链路中断故障
当发生SRDF链路中断故障时，生产端的Symmetrix系统将自动记录未被传输的磁道。
Symmetrix不断试探链路，一旦链路恢复，则自动将未传送的磁道源源不断地传送到备份端。
E）系统的回切过程
当SiteA的设施完全恢复，具备生产条件时，可以很容易地将业务系统从备份系统切回到生产系统。
实现步骤：
1）待非生产时间，停止备份机的系统运行。
2）通过备份中心主机SRDF控制命令，将R2磁盘WriteEnabled状态改为备份中心主机ReadOnly状态。
3）将备份端的R2反向同步到生产端R1。
4）从生产端启动系统及应用，将生产系统切回到原生产系统。
3.3选择EMC容灾方案的优势总结
选择EMC容灾方案也比一般的容灾方案更能够有效提高系统的可靠性，当主中心数据卷故障时，主中心主机可以透过SRDF透明的访问备份中心Symmetrix中的数据，这是一般容灾方案无法实现的；
选择EMC容灾方案还可以提高整个业务支撑系统的处理能力，由于EMC多年优化的SRDF软件的优秀性能，使容灾功能对生产系统的影响降至最小，能购充分发挥高端UNIX服务器和整个SAN网络的处理能力。
想提高整个电信支撑系统的性能单靠主机系统的强大是无法实现的，良好的整体架构才是解决问题的根本。
“皮之不存，毛将焉附”，核心存储容灾平台的建设才是企业IT系统建设的真正核心。
EMC容灾方案为黑龙江移动通信提供了一个构建高性能处理平台的基础，是用户解决性能问题的根本。
选择EMC容灾方案也是最具有可扩展能力的方案，EMC容灾解决方案可以灵活进行扩展，可不断新增多种主机平台，也可实现更远距离、更大数据量的容灾系统，并能够实现同一应用系统跨越多个磁盘阵列的容灾方案，这些都是EMC容灾方案的重要优点。
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