摘要：20 世纪的载体技术经历了 4 次革命，互联网技术是其中之一。它的发展影响深远且作用巨大，远超之前的所有技术。随着互联网的深度应用以及信息技术的发展，给人们生活和工作带来便捷的同时，也蕴含着巨大风险，各种数据信息的完整性、关联性、真实性将成为今后数据安全的重要方面。

互联网技术被称作 20 世纪载体技术的第 4 次革命。它的发展影响深远且作用巨大，远远超越了之前的所有技术。随着互联网的深度应用以及信息技术的发展，给人们的生活和工作带来了便捷，与此同时，也潜藏着巨大的风险。各种数据信息的完整性、关联性和真实性，成为今后数据安全工作者需要重点关注的内容。

云环境中，数据是高度集中存储的。这使得数据存储成本降低了，管理也变得方便了。然而，数据的安全性却大幅降低了。近 5 年里，黑客入侵、信息泄露以及数据丢失等情况给各行各业都带来了巨大的损失。在这种背景下，云环境数据的安全研究被提到了信息安全领域前所未有的高度。在数据安全保护的研究领域，数据的容灾备份技术等方面受到了广泛关注。

灾备份是重要技术。本文先从云计算概念开始，接着分析了云计算环境下数据容灾的现状，以及流行的数据容灾技术。最后，重点针对数据容灾的命令中枢备份服务器，提出了一套设计方案。

1.云计算

云计算可以被理解为由计算机、网络技术以及服务所构成。其中，云计算包含了存储系统，还有服务器，以及交换设备，同时也涵盖了安全平台等这些内容。

云计算是 20 世纪 80 年代的一次巨变，它在客户端服务器转变之后出现。它是由并行计算、分布式计算、虚拟化、网络存储、热备份冗余、负载均衡等计算机技术与网络技术融合而成的。云计算是一种服务模式，在互联网上可使用、叠加和交付相关服务。这种服务模式具有虚拟化服务的特点，用户可在任意位置通过互联网使用这些服务。

使用各种终端可获得资源，且不再具有形体，用户无需操心资源的具体形态。它具备数百上千台超大规模服务器群，具有数据多副本容错的高可靠性，能够同时支撑多个不同应用，具有高伸展性，同时也存在数据集中的风险性等特点。

2.云计算环境下数据容灾的现状

企业在激烈的市场竞争里，其发展在任何一个时代都更依赖数据。数据的安全性对于企业的发展以及生存，都有着不容忽视的作用。网络中数据的破坏分为“天灾”和“人祸”。在“人祸”方面，对网络中数据的保护通常会采用数据定期备份的形式。备份有完整性备份和增量备份这两种。这种数据保护方式仅能对因系统管理员的错误操作、黑客以及病毒的恶意攻击而导致的数据破坏起到保护和恢复的作用，然而对于一些灾害性的“天灾”所导致的数据破坏却无能为力。

在网络世界里，“天灾”发生的概率比“人祸”低很多。然而，“天灾”导致的数据破坏却比“人祸”大得多。如果不早点采取有效措施，就会给云环境下的数据带来致命的破坏。为了应对“天灾”，数据容灾出现了，它是在数据备份的基础上进一步延伸的，能把数据备份到安全的地方。当本地数据出现意外时，不会影响到远程的数据。

“互联网数据中心”对美国数据灾难企业的统计数据表明，自 2000 年起，在发生过数据灾难的企业里，有 55%的企业在半年内破产倒闭。在另外 45%的企业中，有 29%的企业苦苦挣扎了 2 年，最终也以关门告终，而艰难生存下来的企业仅占 16%。

另一个事例反映了另一个事实，还为企业容灾建设提供了有效参考。恐怖基地组织发动的“911”事件炸毁了美国世贸大厦，致使大部分企业无法继续贸易，然而摩根斯坦利公司却创造了奇迹，在第二天就能够恢复正常营业。其主要原因是该公司不仅像一般公司那样在内部进行了相关准备，还拥有一套完善的容灾体系和应急机制，能够快速应对突发事件，从而保障了业务的连续性。

进行数据备份，同时在新泽西州（距离此地数英里远）也留存着公司数据的完整备份。

按灾难对数据信息的破坏程度，从高到低分为5个等级。

一级破坏：全部数据丢失。

二级破坏：主要数据及系统丢失。

三级破坏：镜像（非主数据）及系统丢失。

四级破坏：遭受真正的攻击，但没有丢失数据。

五级破坏：没有明显证据的灾难威胁。

3.容灾系统评价的3R标准

数据容灾系统的好坏由 3 个指标所决定。其一为冗余性，其二为远程性，其三为响应性，这 3 个指标也被称为 3R 标准。

一个真正的容灾系统要满足冗余性，就需要对数据、关键组件、设备进行冗余设计。当一个系统或服务器发生故障时，备份系统能够及时替代，以保证数据的稳定和连续性。对于数据灾难，一定要考虑距离的影响。如果容灾系统设计中（生产中心与备份中心）距离过近，可能会导致数据同时受到破坏。因此，

远程性意味着容灾系统的生产中心与备份中心需相距足够远。容灾系统还有一个评价指标，即数据恢复时间的及时性，也叫做响应性。恢复时间的长短对容灾系统的优劣有着直接影响，并且这也是

容灾系统重要的价值体现。

4.云计算环境下数据的容灾技术

4.1 Cache技术

Cache 是一种缓存技术。它把数据以数据库的形式存放在存储设备里。对常用数据进行备份。当用户再次访问同一数据时，就从缓存中进行访问。这样大大缩短了访问时间。在容灾系统中，把数据信息缓存在容灾系统里，能够实现对数据的备份和快速恢复。

其中，数据容灾的 Cache 技术包含 2 种算法。其一，是本地容灾磁盘的饱和计算，即对单位时间内数据恢复的次数进行统计与计算，然后替换恢复次数较少的数据块；其二，是对异地数据信息的恢复计算，也就是通过单位时间内数据块恢复的次数来确定是否进行相关操作。

对异地数据块进行替换。

4.2映射技术

映射技术通常会处理设备和程序管理之间形成的映射关系。它是实现信息储存的主要技术。映射关系的出现使得数据能够自动迁移。自动迁移是由一种指令触发而形成的自动化操作，例如数据的自动保存、复制粘贴以及删除等。磁盘遭到损坏后，把映射技术运用到数据容灾里，容灾系统会自动接收到该指令，接着对相关数据进行映射操作。使用映射技术时，能把磁盘的透明进行替换。不过用户在使用之前，得先构建一个云存储环境，之后在云存储环境中把映射的数据多次复制并备份到容灾系统中，同时，为防止磁盘损坏致使数据永久不可用。

还原性，在数据备份的过程中可以同时创建多个副本。

4.3互连技术

数据容灾系统包含主节点与冗余备份节点，所以将它们相连的互联技术在容灾方面很重要。当下，主节点与冗余备份节点之间的连接主要为光纤通道连接，且主要是以 SAN 为基础的远程复制，也就是借助光纤通道 FC，把 2 个 SAN 连接起来，以此实现远程复制。当灾难发生后，备份数据中心会替代主数据中心，以保证系统工作的连续性。这种远程容灾备份方式存在一些缺陷，具体表现为：实现成本较高；设备的互操作性不佳；跨越的地理距离较短，仅为 10 公里等。

4.4CDP技术

Data（CDP）是一个实时的数据备份系统。它能够自动把应用数据的所有变化实时记录下来。其关键在于给每一个应用数据的变化都加上了时间索引。如此一来，在遇到数据丢失、数据损坏或者安全问题时，就有机会恢复到最近的完好数据。CDP 技术持续进步。在出现数据损耗的情形下，它具备能够快速进行数据恢复的能力，并且可以把数据还原到其生命周期中的任何一个指定的点。

4.5主备机容灾

为正在运行业务的每台主机（业务机）分别建立一套备份机。这些备份机构成容灾备份系统，主机与备机是一对一的关系。如果有条件，还会在异地建立异地容灾系统。当本地主机出现故障、数据错误或丢失的情况时，能够通过异地备份系统进行数据恢复。

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