某电力企业数据备份方案解析

企业的大量信息包含在数据中，如何保护企业的数据，在现代企业管理中，已经越来越重要。本文主要讨论某电力企业业务管理系统中的数据备份实现技术和相关的方式、策略等，同时，对SmallWorld的备份做了一定探讨。

某电力企业数据备份方案解析

                                   

“9.11”事件除了造成人员伤亡以外，另一个结果就是许多在世贸中心的企业的大量数据在爆炸声中灰飞烟灭。事后，有的企业立即陷入困境，乃至破产，有的企业却能在第一时间马上恢复系统，立即开展正常工作，数据的备份以否、备份手段是否合理马上显现出来。“9.11”事件给我们的带来的教训之一就是要善待企业的信息数据，尤其是对那些数据在企业的可持续性发展中占有十分重要地位的企业而言，更是应该把这个问题提到前所未有的境界。

 

某电力企业信息化建设概况

 

从上世纪90年代初，浙江电力公司下属的某电力企业开始企业信息化建设工作，在省公司的“统一领导，统一规划，统一部署”下，并根据其所辖电网的实际情况“整体规划、分步实施、逐步完善”。从2002年，从属于,浙江电力公司的该电力企业开始筹划数据备份，到2003年元月开始建设，经过几年的完善，如今已经形成了一个比较完备的电力数据备份系统。

 

该企业信息系统的建设始终贯彻服务于企业的生产、经营活动，提高企业管理水平和经济效益，规范企业管理行为为目的，以计算机技术、通信技术、网络技术等信息技术的创新，来全面提高电网的技术和管理水平。至今，已经建成了千兆局域网和百兆为基础的到县局的骨干网络，运行的关键系统有：SAP系统，OA系统，输配电GIS系统，营销系统，95598系统，生产管理系统，变电所图像监控系统，基建工程管理系统，MIS系统，图档系统，门户网站，检修安监系统，人力资源系统，物资管理系统等20多个系统，这些系统的投运，提升了我局现代化生产、管理、经营的水平。 

 

目前已有的系统平台主要有 IBM AIX 4.3、IBM OS 400、Microsoft NT/2000,Compag True Unix 64,主要采用的数据库有Oracle 8i For AIX、Oracle For True Unix 64、Lotus Domino、SQL Server For NT，SmallWorld (GE) For AIX。现在，各个系统产生的历史数据总量约有1TB,，各系统的数据增长量为500M/天。

 

预计随着信息产业的飞速发展，计算机应用水平日益提高，计算机应用范围不断扩展，Internet网络的发展，数据量将会越来越大，增长数度也会越来越快。随之而来的计算机病毒、网络黑客、管理人员的误操作等行为，越来越威胁企业信息的安全，作为信息安全工作的最后一道保险——数据备份，自然而然地被广泛关注和实施。

 

金华电力数据分布框架图，如图1。

                            图1

企业的关键业务系统如生产系统、OA系统、GIS系统、MIS系统、日志文件等集中在电力局机房，但是营销系统的数据在用管所的机房，间距约2千米。关键业务系统采用Oracle 8i数据库，部分系统采用SQL Server数据库，办公自动化系统采用Lotus Domino数据库，而GIS系统采用的是Oracle和SmallWorld(GE)2个数据库，Oracle存放属性数据，SmallWorld存放空间信息。而财务、物资等系统，利用SAP3数据库，数据存放在省公司。

 

数据备份方案选型

根据该电力企业的特点和数据备份的技术，经过广泛咨询和论证，可供选择的备份方式主要有：

1. 集中式备份

利用1个STK L/180共享磁带库，配置若干LTO和STK9840 Driver分别备份开放和AS/400非开放系统的数据，在备份服务器上安装IBM、VERITAS、STK、LXI等软件，相互协调来完成数据的集中备份。

2. 分散式备份

对于上面的方案，由于STK9840 Driver价格比较贵，又不能用LTO代替STK9840，对于AS/400机器多的情况，该方案不很好，另外，所有的软件在1台 机器上运行，复杂度比较高，对管理员要求也高，牵一发而动全身。另外，与其他大型软件公司相比，LXI不是大型软件公司的产品，对以后的维护心存疑虑，所以对方案1稍作改进，推出如下方案（方案结构图如下图）。

在方案中，把备份系统分成开放和非开放2个部分， AS/400部分用IBM 的Tivoli+BRMS＋IBM3581 单独备份，这样利用了原来的3581，充分保护了原投资；而且，硬件和软件都是IBM的产品，管理等比较方便；开放部分用STK L/180＋VERITAS备份。

 

经过咨询和讨论，参考企业信息网络和数据备份机器分布的特点，决定不采用SAN结构，这样可以减少项目费用，同时又考虑了以后向SAN平滑过度。最终选用了下面的方案，开放系统实施方案结构如下图：

 

 

方案的主要特点是把备份系统分成开放和非开放2个部分，开放系统Veritas＋STK L/180,非开放部分采用TSM＋STK L/80,各部分自称一个体系，互不干扰，方案实施价格不是很高，管理工作比较方便。另外从系统可靠性、稳定性考虑，备份服务器选用IBM 6F1。

 

备份策略

常见的备份策略有如下三种：

1. 完全备份，可将指定目录下的所有数据都备份在磁盘或磁带中，此方式会占用比较大的磁盘空间。
2. 增量备份，只对最近一次完全备份拷贝后有变动的数据进行的备份。完全备份每周一次，增量备份每日都进行。
3. 系统备份，对整个系统进行备份。因为在系统中同样具有许多重要数据。这种备份一般只需要每隔几个月或每隔一年左右进行一次，根据客户的不同需求进行。

根据统计，该企业各系统详细的数据量、备份周期、保留时间要求如下表。

表1 企业各系统详细的数据量、备份周期、保留时间要求

序号	系统名称	主机数量	操作系统 平台及版本	数据库 平台及版本	目前数据量 （M）	月数据 平均增长量（M）	目前 数据保护方式
1	用电营销	Compaq Alpha ES40	True64 Unix 5	Oracle 8i	10G	200	双机冗灾
2	局MIS	IBM 330 PC 服务器 2CPU 2台	Windows NT	SQL 6.5	5G	10	ARC SERVER+HP DAT磁带机
3	生产MIS	IBMRS/6000 M80	AIX 4.3	Oracle8I	20G	100	双机冗灾7133阵列
4	OA系统	AS/400 170 1台 AS/400 820 1台 AS/400 270 1台	AS/400	Lotus Domino	170G	3-5G	无
5	GIS系统	IBM RS/6000H85	AIX 4.3	Oracle 8i	30G	11	双机冗灾+磁盘阵列
6	日志	PC服务器	Windows2000	SQL 7	300M		无
7	局Web	HP LH4 PC 服务器	Windows N T		10G	30M	ARCSERVER+HP磁带机
8	系统文件				30G
数据量合计			280G左右

                                    

 

根据上述的备份要求，确定了如下备份策略（以生产系统为例）

表2 生产系统数据备份策略

服务器	数据类型	数据量	策略	保持时间
M80生产系统	Oracle	10G	全备份每周日	6　周
			冷备份每月第一个星期六	2　月
	Archive log	800M	每天增量备	2　周
	File system（1）	7G	全备　每个月	6个月
	Filesystem（2）	7G	每天全备	6　周

                                       

备份策略说明：

1.全备份（热备）：指在数据库处于运行状态下，对数据文件和控制文件进行备份，要使用热备份必须将数据库运行在(Archive Log)归档方式下。热备份只能在数据库不使用或使用率低的情况下进行。

热备份需要大量的archive log空间。热备份可以把数据恢复到备份时刻的时间点。 本策略可以将Oracle数据恢复到6周内任意一个备份点。

按以上数据量估算，备份所需时间大约1小时。

2.Archive　log增量备份：数据库在线情况下，备份每天增加的Archive log。保留两周内的archive log数据。 本策略和全备份结合使用，可以使数据恢复到2周内任意一天。最近的备份时间点之后输入的数据会丢失（最多可能会丢一天的数据）。

按以上数据量估算，整个数据恢复时间大约3小时。

3. 冷备份：可把数据库恢复到关闭的状态（确保数据一致性），可靠性高于热备份，但是数据库必须关闭才能进行冷备份。

按此策略，每月需停机一次，时间2小时。

4. 文件系统备份（1）：用来备份相应的数据库运行环境设置文件，或者恢复时重装数据库时用。

5. 文件系统备份（2）：备份逻辑备份的脚本及逻辑备份的输出文件逻辑备份的输出文件备份，

保证在存储设备失效时逻辑备份的输出文件不丢失，可以进行逻辑恢复。

6. Oracle的环境变化量不是太大，每月备份一次，保留6个月。每天50M，每次大于1G。备份时间为每天晚上12点到2点 。

7. 磁带规划：给Veritas NetBackup 软件总共的可用磁带为20盘LTO磁带，单盘容量100GB，经过分析确定磁带的 Pool划分、系统和策略如下，开放系统大约需要40盒，OA非开放系统需要30盒，生产系统具体磁带划分见下表4：

服务器	POOL名	磁带数量	备注
	Netbackup	2	备份NETBACKUP所有的CATALOG库，CATALOG库的备份策略为：每次作业完成后都备份。
生产机 M80	Prod_Oracle_full	4	生产机ORACLE全备
	Prod_Oracle_archive	2	生产机ORACLE ARCHIVE LOG 的备份
	Prod_filesys	3	文件系统
	Prod_backup	2	逻辑备份输出文件
	Prod_cold	2	冷备

                                            

 

数据备份中存在的问题

经过近两年的运行和不断完善，目前该数据备份系统整体上已经满足了生产的需要，然而仍然存在一些不足，在此特别提出，以供业内人士参考，也请指正。

 

1. GIS系统的数据备份

 

GIS系统有SmallWorld和Oracle 2个数据库，分别存放空间数据信息和属性信息，2个数据库通过INSYC功能进行同步，系统做冷备没有问题，但是，在做热备份时，如何确保2个数据库的同步，是个难点。对于SmallWorld的数据备份，是一个新的课题，目前全国还没有先例，由于VERITAS不支持对SmallWorld的数据备份，备份的难题很多，和供应商进行了多次讨论，情况仍不理想，担心依然存在。最后，利用SmallWorld内置的备份工具Back Manager进行热备份，要求把备份的基本条件配置好，然后写一个脚本文件来执行，再利用AIX定时器，定期执行脚本文件。由于对2个数据库对应的关系不是很明确，找不准2个数据库的正确对应时间点，所以这里采用的是完全备份。完全热备的缺点是备份出来的文件比较大，速度比较慢。

 

由于是2个数据库，在数据量不是特别大（200G以内），系统不需要不间断运行的情况下，为了保证数据的安全性和可靠性，现实的方案采用每天冷备份的方式备份数据。

 

2. 数据恢复

 

数据备份的主要目的是保证数据的完整性，但是备份是否有效、是否可靠，即系统出问题后能否有效恢复数据是关键，我们对AIX上的Oracle和AS400下的Domino数据做了恢复试验，数据备份是可信的，介质也可靠。但是，营销系统由于缺少测试环境，没有进行测试，GIS系统的热备份也没有进行恢复试验 。

 

3. 磁带的出库保存

由于机房环境不理想，温度偏高，灰尘较多，所以常引起磁带驱动器损坏磁带，从而对数据备份带来一定的影响，如何在有限投资下，进一步做好磁带的备份和保存，还需要做一定的探讨。其次，数据备份的管理制度，运行规程等也没有，需要在今后的工作中逐步建立和完善。

 

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常用的备份方式

目前，数据备份主要采用的技术有SAN、DAS、NAS等。SAN（Storage Area Network—存储区域网络）通过光纤通道连接到一组计算机上。在该网络中提供了多主机连接，但并非通过标准的网络拓扑。SAN专注于企业级存储的特有问题，主要用于存储量大的工作环境。SAN具有集中存取，更有效地利用存储资源，管理简单，安全可靠等优势。

 

NAS（Network Attached Storage—网络附加存储）即将存储设备通过标准的网络拓扑结构（例如以太网），连接到一组计算机上。NAS是部件级的存储方法，它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。

DAS（Direct Attached Storage—直接附加存储）是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。DAS产品包括存储器件（例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质）和集成在一起的简易服务器，可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。

 

主流的备份软件

 

目前主要的备份软件提供商有Veritas、CA、IBM等。Veritas经过近几年的发展和并购，在备份软件市场已经占据了不小的份额。其备份产品主要是两个系列——高端的NetBackup和低端的Backup Exec。其中NetBackup适用于中型和大型的存储系统，可以广泛地支持各种开放平台。NetBackup还支持复杂的网络备份方式和LAN Free的数据备份，其技术先进性是业界共同认可的，但是不支持IBM AS/400系统的数据备份。

 

Legato公司是备份领域内仅次于Veritas公司的主要厂商。Legato公司的备份软件产品以NetWorker系列为主线， NetWorker也是适用于大型的复杂网络环境，具有各种先进的备份技术机制，广泛的支持各种开放系统平台。但是也不支持IBM AS/400系统的数据备份。

 

IBM Tivoli也是重要角色之一,其Tivoli Storage Manager产品是高端备份产品中的有力竞争者。其强大的网络备份功能觉对可以胜任任何大规模的海量存储系统的备份需要。但是Tivoli Storage Manager更多地适用于IBM主机为主的系统平台，而且，不支持Compag系统的Oracle数据库在线备份。CA公司的备份软件ARCServe在低端市场具有相当广泛的影响力,新一代备份产品BrightStor，定位直指中高端市场。但是目前在普及程度上与前面的厂商有一定差距。(CCW)