基于DRBD技术的数据存储镜像系统方案

2016-03-12兰州市妇幼保健院

电子世界 2016年23期

兰州市妇幼保健院鲁俊

基于DRBD技术的数据存储镜像系统方案

兰州市妇幼保健院鲁俊

为充分保证数据信息安全，提高数据中心容灾备份能力，以DRBD技术为基础构建高可靠性的数据存储镜像系统，实现业务系统数据在本地、异地之间三台服务器的镜像复制，解决目前主流SAN存储环境下共享磁盘阵列的单点故障威胁，有效满足不断提升的数据恢复RTO和RPO的要求。本文为数据中心业务系统数据存储和备份提出了低成本的技术方案。

数据中心；数据安全；DRBD

近年来，随着企业信息化建设的不断深入,企业业务系统产生的数据越来越多，数据存储备份需求不断增长，保障数据安全的要求也不断提升。而主流的SAN(Storage Area Network)技术存在技术复杂、费用成本高等问题，不能满足中小应用系统快速接入、灵活多样的存储需求。利用DRBD技术，建立低成本数据存储镜像系统，实现生产数据在本地、异地之间三台服务器的镜像复制，为企业数据中心应用程序提供更加灵活、高可用的数据存储服务，并将生产数据实时同步备份到异地备份中心，对于保证数据安全的完整性和有效性具有重要意义。

1.新技术研究

1.1 DRBD通信原理

DRBD（Distributed Replicated Block Device）是一个用软件实现的服务器之间镜像块设备内容的存储复制解决方案,主要被用于Linux平台下的高可用方案之中。DRBD是介于文件系统和磁盘硬件之间的中间件。DRBD的系统结构如图1所示。

图1 DRBD系统结构图

在上图中，两台主机的网卡通过网络或线缆相连，实现物理上和逻辑上的通信链路，该链路基于TCP/IP协议；DRBD的链路可以采用多种形式，最常用的为千兆以太网，万兆以太网。

1.2 DRBD工作状态

两台服务器安装DRBD8.2软件后，通过drbd配置文件/etc/drbd.d/ r0.res将本机逻辑分区配置成镜像的磁盘 , 前提是两台服务器的逻辑分区的大小必须完全相同，镜像的磁盘被作为一种系统资源来管理，并以r0作为名称。服务器启动DRBD服务后，分别被设定为一种状态类型.镜像磁盘仅被处于“主”状态的设备读写，数据被写入“主”状态主机的磁盘的同时，被发送到设备状态设定为 “次”的主机上，并被写入其相对应的磁盘中。Unknown表示系统连接中断处于未知状态。

主设备与次设备的状态转换如图2所示。

图2 DRBD状态转换图

图2中各状态转换：①系统启动后，进入次状态等待与对端节点建立连接。②与对端设备成功建立连接，本地设备与对端设备均为次状态。③将本地设备设置为主状态，此时连接未建立，对端设备仍为未知状态。④将本地设备设置为主状态,对端设备为次状态。⑤将对端设备设置为主状态，本地设备为次状态。⑥本地设备与对端设备之间的连接中断，本地设备保持原来的次状态，对端设备为未知状态。⑦本地设备与对端设备之间进行状态切换，原来为主状态切换为次状态，原来为次状态切换为主状态。⑧本地设备与对端设备之间的连接中断，本地设备保持原来的主状态，对端设备为未知工作状态。⑨与对端设备成功建立连接,本地设备为主状态，对端设备为次状态。

2.系统组成结构

数据存储镜像系统由三台服务器组成，分别是本地数据中心两台PC服务器，和异地备份中心一台服务器DRBD3-Third组成。本地数据中心两台PC服务器采用主备服务器组成的双节点集群，集群底层由DRBD将两台服务器磁盘空间整合为镜像的块设备，实现业务数据的实时异地远程备份。

3.取得的效果

3.1 建立了硬件冗余的数据存储镜像系统

通过DRBD分布式数据复制技术，在本地数据中心、异地备份中心三台PC服务器之间建立数据存储镜像系统，实现了生产数据在本地两台服务器上的实时同步复制，并异步复制到异地备份中心第三台服务器上。其它故障发生时能在极短时间内恢复服务，且发生中断后也能在保证数据一致的前提下手动恢复业务数据。

3.2 实现了低成本高可靠的数据存储方式

目前，主流SAN存储架构的主要设备如：磁盘阵列、光纤交换机、SAS磁盘等价格昂贵，以国产设备制造商价格测算，构建一套SAN存储系统一般在40万左右。如果建立带有异地镜像功能的SAN存储系统，成本至少还要再多一倍。本文方案通过三台PC服务器构建，估计在25万元左右，经济成本比在主流的SAN存储架构低60-80%，并且能有效避免存储设备主要故障带来的数据安全风险。