公安人口信息系统的备份需求与应用

【IT168 专稿】本系列文章都是有关虚拟带库的应用案例，一共包括十种应用：
    1、传统的LAN备份
    2、LAN-Free备份方式
    3、NDMP协议设备的备份方式
    4、归档方式的VTL使用
    5、共用磁盘阵列的VTL使用
    6、集群方式的VTL使用
    7、多备份环境共用VTL的方式
    8、通过远程裸光纤实现数据复制
    9、远程存储节点的VTL使用
    10、通过虚拟磁带库自身软件进行远程复制

    在上一篇文章：巧用虚拟带库系列--传统LAN备份中，我们已经介绍了最基本的使用虚拟带库替代磁带库的应用，本文将接续上篇，介绍虚拟带库在lan-free环境下的应用。

公安人口信息管理系统的备份问题

    王主任是某市公安局公安信息中心负责人，但是这几个月来确颇为苦恼。原来，“人口信息管理系统”是王主任所在的公安局最重要也是最基础的数据信息系统，数据量大，实时性强，且数据安全级别较高。因此，该市公安局一直以来都很重视对人口信息数据的备份工作。

 

    但是最近，王主任发现，随着人口信息系统数据量的增长，每次备份所需要的时间也越来越长，经常在预定的备份时间内无法完成备份工作，影响到前端人口系统查询、登记等等实时性的业务应用。这不，王主任想到了当初为他们做整体备份方案设计的我们，一个电话打了过来。

公安系统原有的网络环境

    其实王主任这边的情况我们还真是一点也不陌生。一方面是因为前期项目过程中我们已经有过多次接触，另一方面也是因为王主任所在的公安局的信息系统是全国公安系统相当典型的应用。

    “人口信息管理系统”是公安信息系统的核心基础数据信息系统，包含常住人口管理、暂住人口管理（出租房屋管理）、工作对象管理、身份证制作与管理、户口网上审批等业务系统。该系统业务复杂、数据庞大。

    王主任那边采用了两台IBM P550小型机、Oracle数据库加上磁盘阵列构筑双机系统作为人口信息系统的主要支撑。其他工作，例如对象管理、身份证制作与管理、户口网上审批、Web以及邮件等系统则分别由各自的应用服务器承担，采用Windows操作系统。数据总量在2TB左右，每天需要备份的数据量达到几百GB。

 

    我们最早开始规划这家公安局系统架构的时候，其实已经预料到公安局的数据会有较大程度的增长，但是限于当时客户限定的预算，最后仍然采用了传统的磁带库备份。也就是在后端系统网络中添置备份服务器后面挂接备份磁带库。在当时，数据量还不算庞大的情况下，这个架构已经能满足王主任他们的应用。

    但是随着数据量的不断增长，王主任发现，在有限的时间内已经无法完成生产数据的全备份。而且随着磁带库的老化，数据备份与恢复效率更加低下，还经常发生磁带机卡带的情况。王主任真觉得头都大了，这才找到我们，希望在目前现有的情况下完成备份系统的改造、提高数据备份与恢复的性能。

采用LAN-FREE备份方案

    问题我们已经了解大半，接下来是想办法解决问题。我们再次向王主任提出了LAN-FREE的虚拟带库备份方案，为了让王主任了解方案的优势，我们向王主任分析了以前备份方案的问题：

    原来的备份方案是最传统的磁带库备份方案，备份服务器通过备份软件调集需要备份的数据传输到磁带库，由于备份数据都通过LAN传播，当需要备份的数据量较大，备份时间窗口紧张时，网络就非常容易发生堵塞了。而如果晚上的备份工作拖到白天，与前端业务应用一起进行的时候，网络中不仅仅需要传输备份数据，还需要传输前端业务应用的数据，对前端业务应用也产生了较大的影响。

    这下王主任似乎明白为什么以前的备份方案没办法满足现在的需求了。那么LAN-FREE备份方案又是怎样解决这个矛盾的呢？

    LAN-FREE备份方案需要备份的服务器通过SAN连接到备份设备上，在LAN-Free备份客户端软件的触发下，读取需要备份的数据，通过SAN备份到共享的备份设备上。

    由于备份通过独立的存储网络完成，这不仅可以使 LAN 流量得以转移，而且它的运转所需的 CPU 资源低于 LAN 方式，这是因为数据通过后端SAN环境下的光纤通道传输，而不需要经过服务器的 TCP/IP 栈，而且某些层的错误检查可以由光纤通道内部的硬件完成。

    这种备份方案的缺点就是成本较高，因为后端必须采用网络存储（SAN）的架构。但是对于王主任的人口信息系统应用来说，构架SAN的方式会更加有利于人口信息的共享，对于提高整体系统的运营效率，以及将来应用的扩容、数据的管理都能有较大的好处。

 

用虚拟带库替代磁带

    第二点，我们把王主任原有的备份设备，替换成虚拟带库。除了能够有效避免磁带库机械故障外，虚拟带库采用磁盘作为备份介质还有诸多传统磁带库不能比拟的优势。虚拟带库相比磁带库备份的好处，我们在上篇文章巧用虚拟带库系列--传统LAN备份中，有非常详尽的说明。

    虚拟磁带库在SAN的环境中用法还是比较灵活的，在数据量不是很大的情况下，我们可以将VTL连接在备份服务器上面，采用我们上篇文章巧用虚拟带库系列--传统LAN备份http://storage.it168.com/h/2007-07-19/200707191120109.shtml中介绍的LAN备份方式。

    但是对于王主任的公安局人口信息系统，数据量大，备份窗口紧张，我们可以采用LAN-Free的备份方式，也就是说将VTL直接连接在光纤交换机上，让每台需要LAN-Free备份的业务主机都能识别到VTL设备，这样，通过备份管理软件的调度，数据可以通过光纤网络将业务主机的数据备份到VTL中。

    整个系统拓扑图如下：

构建LAN-FREE虚拟带库备份的注意事项

    首先，LAN-FREE备份模式不仅仅适用于虚拟带库，只是为了获得最好的备份性能，我们才推荐采用虚拟带库。

    第二，LAN-FREE备份的先决条件是构建存储网络（SAN）环境，对很多用户来说意味着不小的开支，但系统构建完成后，对整体系统运营效率的提升，包括日后的管理维护等等都能带来极大的收益。

    此外，根据我们的项目经验，在构建LAN-FREE备份方式时，我们可以采用一些小窍门节省投资：一是如果采用LAN-Free的备份方式，那么必然会在备份管理软件端配置驱动器共享模块，这样，为了节省投资，我们可以虚拟成较少的驱动器，其实VTL的对外接口速度都是一样的，不会影响到备份性能。

    二是如果需要LAN-Free备份的业务主机的数量比较少的话，我们可以直接虚拟成和主机个数一样的驱动器数据，这样，可以通过逻辑邦定的方式把每一个驱动器映射给相应的业务主机，从而省去驱动器共享模块的软件投入。

    这种方案，我们需要在原有LAN备份方式的基础上添加光纤磁盘阵列、光纤交换机、HBA卡、虚拟磁带库（FC接口）、备份管理软件，还需要配置备份管理软件的LAN-Free备份模块。预计成本在60-70万人民币左右。但在用户已经有SAN存储网络的情况下，相关的构建SAN的费用都没有必要支出，成本也会大大降低。

    一般来说，这种方案比较适用于一些中级的行业用户，例如省级单位、保险公司省公司、电力系统集中存储的、大型图书馆等等数据量比较大，备份窗口比较大的用户。