通过Copy Data Virtualization实现数据库备份和容灾一体化解决方案

• DBA+原创专家团成员；

• Oracle9iOCP、10gOCM、Exadata认证专家；

• 超过10年的Oracle数据库管理经验，曾在Oracle ACS工作5年，期间在Exadata白金服务工作一年；

• 在微软工作两年，担任客户技术战略顾问，是微软Azure云平台认证专家；

• 目前在Actifio（中国）负责服务工作，Actifio是一家专注于Copy Data Virtualization的公司，为Oracle数据库和VMware虚机提供备份容灾一体化解决方案，实现快速的备份和恢复。

复制数据虚拟化，顾名思义，复制数据就是从生产系统复制出来的各种用途的数据。

复制数据的用途包括备份、容灾、开发测试环境、数据的合规性、数据分析等，生产系统的复制数据可能多达10-20份，因此也带来了不少问题：

首先，这些数据通过不同的接口从生产系统获取数据，导致生产系统负载不断增加，对生产系统的影响很大。

其次，这些数据存储在各自独立的介质上，冗余度很高，管理很复杂，存储成本也逐年上升。

再次，使用这些数据很不灵活，某些数据甚至不可用，最近频繁听到生产系统出现故障后不能快速恢复的案例。

复制数据虚拟化出现就是要解决以上三大难题， 这些问题都是DBA们很熟知但却难以解决的问题。

最近十年，IT基础架构领域出现了重大的变革，主机虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化都日趋成熟，而数据虚拟化还是一个比较前沿性的课题，复制数据虚拟化的出现，让数据中心虚拟化更加的完整。

另外，随着大数据库，大存储池的出现，如何保护这些数据，也是IT manager困扰已久的难题，而复制数据虚拟化的出现，就是为了解决这些难题。

复制数据虚拟化给我们带来了那些变革？

首先是数据获取架构的改变，通过复制数据虚拟化(Copy Data Virtualization)平台，使用唯一的接口从生产系统获取数据。

通过该平台获取数据有个重要的特点，就是初次全量同步后，永远增量，最大程度的减轻生产系统的压力；而数据获取的频率，则取决于数据保护SLA策略的设定。

其次，该平台中的数据可以用于各种不同的用途，包括备份、快照、容灾、开发测试、数据分析。

下面我将为大家介绍一下复制数据虚拟化的原理：

数据获取：有IN-BAND和OUT-OF-BAND两种方式，我们推荐使用OUT-OF-BAND，这样方式对生产系统的影响最小。

数据获取的格式为原始格式，比如Oracle为Datafile、Controfile、Spfile和Archivelog，通过调用RMAN接口来获取。

VMware 为vmdk文件，同样是调用VMware的vStoreage API来获取。

数据存储： 共有两个存储池 : 快照池和重删池。

快照池中存放近期快照数据，快照数据是如何产生的呢？每次增量备份后会和存量数据合成一份新的全量数据，并生成快照保存储在快照池中；重删池中存放重删和压缩后的快照数据，用于保存远期数据。

异地复制： 如果有容灾的需求，可以在灾机房也搭建一套复制数据虚拟化平台，通过内部机制进行同步或者异步复制，实现数据容灾保护。

数据使用：快照池中的任何快照都可以直接mount使用，实现快速恢复，这是该平台最强大的地方。

比如，Oracle数据库增量备份会合成一份全量快照，任何快照都可以mount在原机或者异机上直接打开，无论数据库大小，都可以在分钟级内完成。

重删池中的快照也可以直接mount使用，但需要先和快照池中的数据进行合成，所以速度相对会慢一些。

复制数据虚拟化：对于快照池中的快照数据，只有一份物理拷贝，但却可以有任意多份的虚拟拷贝，用于不同的目的，这就是复制数据的“虚拟化”。

举个例子，对于Oracle数据库，同一份快照可以mount到不同的主机，用于不用的用途，每份数据都是可读写的，而且不会修改原始的快照。

这也是该平台另一个强大的功能，该功能在做数据库Point-In-Time恢复时特别有用，日志前滚过头了也不要紧，重新指定一个新的时间点，通过mount实现快速的恢复。

而对于传统的数据库恢复，如果日志前滚过头，数据文件已经被修改且无法回退，需要重新restore数据文件后才能做恢复，耗时将非常漫长。

大家可能会比较关注Oracle数据库的备份，我再详细描述一下数据获取的过程：

1、从复制数据虚拟化平台挂载一个卷作为Staging Disk到数据库服务器上；

2、通过Oracle RMAN Image Copy获取全量数据存储到Staging Disk上，并进行增量的Merge操作；

3、从数据库服务上unmount Staging Disk；

4、在复制数据虚拟化平台上对Staging Disk做快照保存在快照池中。

注意，这个快照可以保证数据库一致性，而传统的存储快照无法保证应用或者数据库的一致性。

对于数据库归档日志，LogSmart可谓非常的智能，只要开启LogSmart，定义备份间隔，日志备份即自动运行。

归档日志备份完成后，可以指定任意时间点（到分钟）进行mount操作，后台自动完成日志应用。

有了这个强大的功能，DBA就可以轻松的准备任意时间点的数据库用于开发/测试环境了。

对于VMware虚机的保护，和Oracle数据库的原理是一样，只是调用的是VMware的API。

大致的原理已经介绍完毕。

以下是对Copy Data Virtualization的小结：

数据获取：一次增量，永远增量，对生产系统的影响降低到最小。

数据管理：一份黄金物理拷贝，任意多份虚拟拷贝，每份虚拟拷贝都是可读写的，可用于不通过的用途。

数据使用：通过Mount，即时读写快照数据，能在分钟级实现故障恢复，能快速搭建开发/测试环境。

管理界面：彻底简单(Radically Simple)，备份和恢复基本都是一键操作。

结合Copy Data Virtualizaton的特点，我总结了几个比较典型的应用场景

1、大数据库备份(比如单库超过20TB)

优势：初次全量后永远增量，减少备份时间，并能通过mount即时恢复。

2、 VMware虚机资源池备份

优势：应对存储级故障，并能通过mount即时恢复应用服务器数据。

3、数据库应急系统

优势：分钟级恢复数据库，保证业务的连续性。

4、开发/测试环境

优势：快速搭建开发/测试环境，仿真生产系统数据，缩短业务上线时间。

5、 数据库备份容灾一体化解决方案

优势：在一个平台同时实现数据库备份和容灾。

最后，我给大家分享一个国内某运营商的案例，该案例通过Copy Data Virtualization平台，同时实现了数据库备份、容灾和开发测试环境。

数据库备份：通过Copy Data Virtualization来备份数据库，增量备份每天一次，归档日志每15分钟一次。

数据库容灾：Copy Data Virtualization搭建在容灾机房，如果生产系统出现存储故障，通过该平台直接将数据库快照mount到生产主机，实现快速恢复；如果生产系统出现站点故障，将数据库快照mount到容灾主机上，实现快速恢复。

开发测试环境： 容灾主机日常用于仿真测试环境，将数据库快照同时mount至四台不同的主机，用于四个不同应用系统的仿真测试。

通过Copy Data Virtualization平台，不仅实现了备份容灾一体化，同时用于仿真测试，缩短了业务上线时间。

1、生产数据坏了，切换到快照 中间会丢失多久的数据？解决方案能做到的最短时间呢？

答：取决于你备份的SLA要求。如果是数据库，就看归档日志能不能及时备份。

2、这种技术，灾备系统io性能应该比主端有较大损失吧？

答：如果容灾存储在200km以外，主机还在生产，那肯定io会慢。

3、这里的容灾和dataguard，ogg在丢失数据上有多大差异呢？

答：其实只要有归档日志，都不存在丢失的问题

4、带内主机需要安装代理吗？

答：如果是数据库需要，vmware不需要。

5、那个CBT，针对NAS的非结构化数据怎么做？

答：对于NAS，Actifio Agent有CBT的功能。

6、Merge操作耗费的时间怎么评估？

答：看数据量大小，Rman日志里面有记录详细的merge时间。

7、Agent是在driver驱动层还是在文件系统层捕获数据？

答：文件系统层。

8、这个功能对链路有啥要求？能做到同步么？

答：链路可以是IP网络，也可以是FC，FC的速度跟快。同步可以做，要用IN-Band方式。

9、一端mount到数据库，只做只读的查询吗？

答：mount的数据库是可读写的，而且可以mount多分。

10、Copy Data Virtualization平台，这是讲的一种备份容灾的工具吗？

答：备份容灾一体化，还可以当作开发测试环境等用途。