第一章 绪论 －－基于mkCDrec的核心网网络运维系统的备份和恢复的研究与实现

第一章  绪   论

1.1  研究背景及意义

本论文的工作来源于横向科研课题“核心网网络运维解决方案中的系统备份与恢复的研究和实现”。该课题面向移动网络中的网络运维系统的容灾部分，通过分析数据备份与恢复的技术要点，针对网络运维系统的应用场景、实施成本以及系统的连续性等特点，提出基于mkCDrec的网络运维系统的备份与恢复方案和实现。基于mkCDrec的核心网网络运维系统的备份与恢复的实现方案为运行在Linux服务器上的大型数据库应用系统的备份与恢复提出了一种通用的解决方法。

1.1.1 研究背景

近几年，随着中国电信改革的逐步深入及三大电信运营商同时进入了3G时代，电信竞争渐趋白热化，市场逐渐饱和、竞争成本增加、客户流失率上升、用户留用平均年限缩短、ARPU下降导致客户利润率降低等都给运营商带来考验。迫使电信运营企业转变经营理念，全面提升经营管理水平，努力增强企业核心竞争力。未来的电信竞争将是集中体现企业的网络服务能力、技术创新能力、业务开发水平、运营管理水平及经营理念、服务理念、企业文化等要素的综合竞争。在这种形势下，如何最大限度地挖掘和利用现有网络资源的能力，充分发挥投资效益，各家电信运营企业都高度重视运营支撑系统（Operation Support System，OSS）的建设工作，因而系统数量快速增加，投资额也逐年提升^[1]。由此引发了竞争的焦点从资源竞争逐渐转向了以软投资的加大为标志的质量竞争。

运营支撑系统是指向电信、数据通讯和其它网络服务提供商提供业务支持的一套软件工具。运营支撑系统是一个庞大的系统工程，不是几套设备、几套软件的简单组合。从网络维护的角度来看，它可以帮助运营商通过自动化操作来降低运营成本；提高网络设备的利用率；改进服务质量；提高网络的处理能力和流量；快速开发和部署新业务。从业务运营的角度来看，它在降低运营成本的同时，可以提高企业的生产效率；提高客户满意度；提供业务进度管理。

电信设备解决方案供应商华为技术有限公司提出了网络运维解决方案－Genex方案，其中Genex方案中的CHRAS系统是面向运营商运维人员使用的运维系统，可应用于投诉处理、故障分析、网络日常维护、系统升级、设备割接等运维场景。CHRAS系统是一套面向核心网(CN Center Network)网络的运维服务管理解决方案。

对于移动行业来说，数据是企业的血液，资料安全关系着企业的生死存亡，移动核心网网络运维系统直接关系管理、服务、成本、效率等各个重要环节，网络运维系统决定运营商的竞争力。随着移动行业进入省级大集中阶段，任何单点故障都可能导致系统瘫痪，数据、应用、业务级别的容灾需求也就随之而来。容灾系统的建设是移动行业保证整个信息系统稳定和数据安全的关键所在。

CHRAS系统作为运营支撑系统的一部分，必须考虑如何在突发或紧急情况下使得灾难造成的损失降到最低限度，更好地保护重要数据，保证计算机系统的连续、安全、可靠运行。课题针对CHRAS系统的容灾部分，通过分析备份与恢复相关技术，提出了基于开源软件mkCDrec(Make CD-ROM Recovery)的核心网网络运维系统的备份和恢复的解决方案。探索了运行于Linux服务器上的大型数据库应用系统的备份与恢复的关键技术和实现途径。

1.1.2 研究意义

随着各行业信息化建设的迅猛发展，计算机网络系统中保存的关健数据的全愈来愈大，许多数据要保存应用数十年以上，甚至是永久性保存。关健业务数据成了各单位生存的命脉和宝贵的资源，数据安全性问题愈来愈突出，数据安全、数据备份和灾难恢复等数据存储问题日益为人们关注。如何在突发或紧急情况下使得灾难造成的损失降到最低限度，更好地保护重要数据，保证计算机系统的连续、安全、可靠运行，已成为当前计算机与信息安全领域的研究热点。

基于mkCDrec的网络运维系统的备份和恢复的方案不但解决了CHRAS系统在现网试验局运行过程中的宕机之后的快速恢复问题，并且能后很好的保持应用系统的连续性。CHRAS系统具有运行在Linux服务器的大型数据库应用系统的一般特点，所以本文提出的备份和恢复的解决方案适合Linux服务器下的大型数据库应用系统的备份与恢复，具有很大的适应面。从而为Linux环境下的信息系统的灾难恢复提供了一个完整的框架和实现方案。本课题的实现方案已在移动现网局点中运行，具有一定的市场价值。

1.2  研究目标和内容

由于在印度、海南等局点的核心网网络运维系统CHRAS系统在运行一段时间之后出现宕机现象。宕机之后，用户数据丢失，重新安装CHRAS系统需要重新装Linux操作系统、数据库和应用软件，并且需要配置相关IP等用户设置数据，整个过程非常繁琐，严重影响移动运营商的业务的连续性。因此CHRAS系统需要商业整改，增加IT系统的容灾部分，设计针对核心网网络运维系统的备份和恢复方案。故本项目的研究目标是：从CHRAS系统的现网运行条件出发，充分考虑宕机出现的原因和概率，研究系统备份和恢复的基本理论、关键技术和实现途径，提出了符合实际市场成本条件的核心网网络运维系统的灾难备份和恢复方案，并为基于Linux服务器的大型数据库应用系统提供一种通用的容灾方案。

本项目的主要研究内容是：

研究内容1：研究灾难备份和恢复技术，特别是备份策略。

研究内容2：研究Linux平台上的备份和恢复技术，以及ghost原理和用于

Linux系统的备份和恢复软件。

研究内容3：研究网络运维系统CHRAS的作为数据库应用系统的特点。

研究内容4：研究系统备份的硬件、操作系统和数据库的规划。

研究内容5：研究mkCDrec开源软件的源码，备份恢复原理和配置移植方法。

研究内容6：研究CD和硬盘引导方式，研究从硬盘上进行数据恢复。

研究内容7：究Linux引导过程和GRUB，如何用操作系统盘进行系统恢复。

研究内容8: 研究数据库备份和恢复原理，裸设备上表空间特性。

研究内容9：研究系统备份和恢复的软件设计和人机交互过程，以及测试用例

设计。

1.3  论文所作工作

本文内容来源实际项目工作，作者参与了网络运维系统的容灾部分的整个过程，期间主要完成的工作有：前期系统备份恢复方法的研究和搜集，并对可行性方法进行评估，并开会论证。针对不同CHRAS软件版本、SUSE Linux版本和不同的数据库(包括DB2和Oracle)，进行系统备份恢复软件的详细设计。先后进行了PC机、服务器、实验室网元环境和实验局局点测试，协助资料人员完成系统备份和恢复指导书的书写，最后将容灾部分合入CHRAS系统版本中，交付移动运营商投入商业应用。本文是对以上项目工作中所做的一个总结。

下面对论文中所作的关键问题做简要介绍：

Ø        评估磁带机备份和硬盘备份，评估商业备份软件和开源备份软件，选择适

合核心网网络运维的备份恢复方案。

Ø        对开源软件mkCDrec进行配置和移植，以适合SUSE Linux服务器。

Ø        分析CHRAS系统，规划硬件和软件，以适应系统备份和恢复。

Ø        修改mkCDrec源码，使其可以采用从硬盘进行备份和恢复。

Ø        修改mkCDrec源码，使其可以采用SUSE Linux安装盘进行系统恢复。

Ø        如何编写PL/SQL，用于Oracle数据库的裸设备上的数据恢复。

Ø        如何编写shell脚本，用于mkCDrec的调度和整个软件的运行。

Ø        设计软件测试用例。

1.4  论文组织结构

本文以通信运营支撑系统中的网络运维系统CHRAS系统的容灾部分为介绍对象，详细阐述了CHRAS系统的备份和恢复方案设计和实现。论文共分七章，主要内容包括：

第一章是绪论，主要介绍运营支撑系统在电信行业的发展状况，引出网络运维系统的备份和恢复的重要性和意义。说明了论文的研究背景和意义，介绍项目的研究目标和内容，并简要概述论文所作工作，描述了论文的结构。

第二章介绍数据备份和恢复技术，阐述了数据备份的重要性和数据失效的原因，归纳了备份方法和策略，研究比较了几款Linux系统的备份恢复开源软件。

第三章介绍核心网网络运维CHRAS系统，对CHRAS系统的宕机原因，以及备份恢复的方案进行了探讨。

第四章对CHRAS系统的备份恢复方案进行总体设计，并从硬件和软件两方面进行规划和布局。

第五章简单介绍开源软件mkCDrec，并对使用方法、原理、配置以及源代码的修改进行详细论述。

第六章介绍实现软件的流程图，软件的详细设计和软件测试用例设计。并对备份和恢复方案进行测试。

第七章工作总结和展望，对论文的研究工作进行了总结，并对今后的研究进行了展望。