6月9日，信服云容災(zāi)技術(shù)負(fù)責(zé)人XiaSiming 在信服云《Tech Talk · 云技術(shù)有話聊》系列直播課上分享了《深信服混合云容災(zāi)技術(shù)解析》，詳細(xì)介紹了信服云容災(zāi)的價(jià)值、混合云容災(zāi)技術(shù)介紹、容災(zāi)場(chǎng)景實(shí)踐等內(nèi)容。以下是他分享的內(nèi)容摘要，想要了解更多可以關(guān)注“深信服科技”公眾號(hào)觀看直播回放。
一、容災(zāi)價(jià)值
隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，云計(jì)算平臺(tái)承載著用戶的更多業(yè)務(wù)，容災(zāi)在很大程度上可以保障用戶的業(yè)務(wù)安全。
容災(zāi)包括合規(guī)要求、安全事件、災(zāi)難故障等，針對(duì)運(yùn)維人員少、技術(shù)水平有限、預(yù)算有限等問題，信服云容災(zāi)技術(shù)方案為用戶打造了簡(jiǎn)單、可靠、靈活、高性價(jià)比的解決方案。
信服云容災(zāi)主要以下四個(gè)特點(diǎn)：
簡(jiǎn)單易用：為用戶提供云平臺(tái)一體化的運(yùn)維體驗(yàn)，不需要專業(yè)的災(zāi)備能力也能實(shí)現(xiàn)災(zāi)備。
安全可靠：確保數(shù)據(jù)一致性，容災(zāi)恢復(fù)效果，閑時(shí)可驗(yàn)證，及時(shí)可恢復(fù)。
靈活配置：靈活的災(zāi)備策略（CDP、定時(shí)備份）、保留策略，滿足本異地分級(jí)保護(hù)需求。
高性價(jià)比：相比自建機(jī)房，整體成本更優(yōu)，上限實(shí)施更快，且可提供貼身運(yùn)維式服務(wù)，降低用戶自身運(yùn)維壓力。
混合云容災(zāi)技術(shù)介紹
容災(zāi)是指虛擬機(jī)在生產(chǎn)中心（主站點(diǎn)）保存一份備份，同時(shí)在容災(zāi)中心（備站點(diǎn)）保存一份副本。隨時(shí)可以在主站點(diǎn)和備站點(diǎn)根據(jù)需要通過備份來恢復(fù)虛擬機(jī)，當(dāng)用戶虛擬機(jī)業(yè)務(wù)因意外停止工作時(shí)，可以通過切換站點(diǎn)使業(yè)務(wù)繼續(xù)正常工作的系統(tǒng)。
深信服混合云容災(zāi)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的是虛擬機(jī)級(jí)別的容災(zāi)。在容災(zāi)過程中，用戶虛擬機(jī)業(yè)務(wù)不會(huì)受到影響。
根據(jù)業(yè)務(wù)重要程度的不同，可以實(shí)現(xiàn)不同RPO(Recovery Point Object)的容災(zāi)保護(hù)級(jí)別。容災(zāi)保護(hù)可以分為備份保護(hù)和CDP保護(hù)（持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)）。容災(zāi)恢復(fù)包括災(zāi)難恢復(fù)和計(jì)劃內(nèi)恢復(fù)；恢復(fù)后虛擬機(jī)運(yùn)行在備站點(diǎn)。當(dāng)主站點(diǎn)恢復(fù)正常后，可將業(yè)務(wù)虛擬機(jī)從備站點(diǎn)回遷到主站點(diǎn)運(yùn)行。
容災(zāi)流程操作的第一步是創(chuàng)建一個(gè)容災(zāi)保護(hù)策略。將需要保護(hù)的虛擬機(jī)加入到容災(zāi)保護(hù)策略中。根據(jù)虛擬機(jī)業(yè)務(wù)的重要程度，定義容災(zāi)保護(hù)的RPO。創(chuàng)建容災(zāi)保護(hù)策略后，會(huì)在備站點(diǎn)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的容災(zāi)備機(jī)。容災(zāi)保護(hù)根據(jù)RPO的不同要求，有備份保護(hù)和CDP保護(hù)。
在備份保護(hù)過程中，會(huì)通過bitmap來讀取虛擬機(jī)磁盤上新增的I/O數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成qcow2保存在主站點(diǎn)的備份存儲(chǔ)上。同時(shí)定時(shí)將該備份文件傳輸?shù)絺湔军c(diǎn)的備份存儲(chǔ)上進(jìn)行保存。
在CDP保護(hù)過程中，當(dāng)受保護(hù)的業(yè)務(wù)有IO操作時(shí)，會(huì)將所有的IO操作通過日志文件的形式保存到主站點(diǎn)存儲(chǔ)塊上。同時(shí)實(shí)時(shí)將IO文件傳輸?shù)絺湔军c(diǎn)的存儲(chǔ)塊上進(jìn)行保存。當(dāng)主站點(diǎn)發(fā)生災(zāi)難時(shí)，需要在備站點(diǎn)恢復(fù)虛擬機(jī)業(yè)務(wù)。通過傳輸?shù)絺湔军c(diǎn)的備份點(diǎn)快速恢復(fù)虛擬機(jī)，同時(shí)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行開機(jī)操作。主站點(diǎn)恢復(fù)正常后，將運(yùn)行在備站點(diǎn)的虛擬機(jī)回遷到主站點(diǎn)。此外，也會(huì)對(duì)備站點(diǎn)虛擬機(jī)進(jìn)行一次備份，確?；剡w后的虛擬機(jī)不丟失數(shù)據(jù)，然后再將備站點(diǎn)的增量備份傳輸回主站點(diǎn)，最后在主站點(diǎn)進(jìn)行覆蓋恢復(fù)。
備份分為全量備份、增量備份。在全量備份過程中，虛擬機(jī)會(huì)在BITMAP將磁盤數(shù)據(jù)的全部數(shù)據(jù)塊都標(biāo)記為臟，然后將全量數(shù)據(jù)從虛擬機(jī)運(yùn)行存儲(chǔ)中讀取出來，寫入到qcow2備份文件中。在此期間，虛擬機(jī)在備份過程中會(huì)監(jiān)控磁盤數(shù)據(jù)塊的變化情況，并記錄在BITMAP中，便于后續(xù)進(jìn)行增量備份。在增量備份中，虛擬機(jī)會(huì)通過BITMAP讀取磁盤上的增量臟數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫入備份存儲(chǔ)的qcow2文件中，同時(shí)通過BITMAP記錄新的臟數(shù)據(jù)塊。一般情況下，在某個(gè)存儲(chǔ)首次備份或者某個(gè)備份點(diǎn)損壞時(shí)，才會(huì)進(jìn)行全量備份，其他情況一般都進(jìn)行增量備份。
對(duì)于CDP備份，虛擬機(jī)所有的I/O操作落盤后，復(fù)制出一份I/O，寫入到指定配置的I/O日志存儲(chǔ)中，將I/O操作記錄成I/O日志文件保存。
CDP備份過程中，會(huì)實(shí)時(shí)記錄I/O日志，定期（最短1s）生成一致性的RP點(diǎn)。CDP只記錄用戶進(jìn)行的I/O操作，但并不會(huì)去記錄原始磁盤的狀態(tài)。需要依賴虛擬機(jī)所做的備份點(diǎn)。IOLOG和備份點(diǎn)相結(jié)合，才能真實(shí)還原某個(gè)時(shí)間點(diǎn)磁盤的真實(shí)狀態(tài)。
信服云CDP備份優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在這五個(gè)方面：
1.同時(shí)進(jìn)行虛擬機(jī)IO數(shù)據(jù)備份
虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，不需要等待CDP數(shù)據(jù)同步完成，就可以開啟業(yè)務(wù)，同時(shí)進(jìn)行虛擬機(jī)IO數(shù)據(jù)的備份。
2.緩存異步復(fù)制
對(duì)虛擬機(jī)的IO數(shù)據(jù)采用了緩存異步復(fù)制技術(shù)，開啟CDP功能后，會(huì)從qemu的block層復(fù)制IO數(shù)據(jù)到iolog buffer，然后由cdp_worker服務(wù)異步寫入到iolog系統(tǒng)，整個(gè)過程對(duì)虛擬機(jī)的io性能無任何影響。
3.虛擬機(jī)的CDP能夠動(dòng)態(tài)開啟和關(guān)閉
虛擬機(jī)的CDP能夠動(dòng)態(tài)開啟和關(guān)閉，在實(shí)際使用中會(huì)比較靈活。例如，對(duì)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，不需要重啟或中斷業(yè)務(wù)，就可以開啟CDP。
4.虛擬機(jī)與CDP在邏輯上進(jìn)行故障隔離
虛擬機(jī)與CDP在邏輯上進(jìn)行了故障隔離，當(dāng)CDP模塊出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響虛擬機(jī)的業(yè)務(wù)。當(dāng)故障消除后，CDP模塊會(huì)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。
5.快速瀏覽指定CDP備份內(nèi)的文件
支持快速瀏覽指定CDP備份內(nèi)的文件，方便用戶快速從CDP備份中獲取數(shù)據(jù)文件。
由于備份記錄的是一段時(shí)間磁盤數(shù)據(jù)的變化量，那么備份點(diǎn)就會(huì)存在冗余數(shù)據(jù)，為了盡量減少冗余量，合理利用存儲(chǔ)資源，需要對(duì)備份進(jìn)行定期清理。清理備份是根據(jù)備份點(diǎn)的時(shí)間，從最早的備份點(diǎn)開始清理。依賴QEMU COMMIT的原理，將前一個(gè)備份跟后一個(gè)備份進(jìn)行合并，去掉其中重復(fù)的數(shù)據(jù)。容災(zāi)主站點(diǎn)的IOLOG的清理，是直接刪除I/O日志。而備站點(diǎn)是通過回放的方式，將IOLOG合并成一個(gè)備份。
在數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化上，信服云使用性能更高的lz4來替換原生的zlib壓縮算法，將單核的壓縮性從100MB/s提升到700MB/s，同時(shí)滿足萬兆帶寬場(chǎng)景，QEMU壓縮線程的CPU消耗從1000%降低到200%。
三、容災(zāi)場(chǎng)景實(shí)踐
容災(zāi)場(chǎng)景實(shí)踐分為本地?cái)?shù)據(jù)中心容災(zāi)到云上、云上跨區(qū)域容災(zāi)、云上容災(zāi)到本地?cái)?shù)據(jù)中心。
本地?cái)?shù)據(jù)中心容災(zāi)到云上
該場(chǎng)景主要針對(duì)的是用戶的業(yè)務(wù)運(yùn)行在線下資源池，需要將線下的資源池的業(yè)務(wù)容災(zāi)到線上的信服云上。此時(shí)需要在用戶線下和線上之間，打通鏈路后將線下的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)備份通過容災(zāi)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)骄€上的數(shù)據(jù)中心中，然后保存在線上的共享存儲(chǔ)中，當(dāng)用戶出現(xiàn)故障時(shí)，即可隨時(shí)從線上的共享存儲(chǔ)拉起虛擬機(jī)，將業(yè)務(wù)恢復(fù)到線上的數(shù)據(jù)中心。當(dāng)需要將線上的數(shù)據(jù)回遷回線下數(shù)據(jù)中心時(shí)，可將線上數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)產(chǎn)生的臟數(shù)據(jù)通過容災(zāi)網(wǎng)關(guān)回遷到線下的數(shù)據(jù)中心，整個(gè)流程即可對(duì)用戶的線下資源池進(jìn)行業(yè)務(wù)保護(hù)。
云上跨區(qū)域容災(zāi)
云上跨區(qū)域容災(zāi)該場(chǎng)景主要針對(duì)的是用戶本身的業(yè)務(wù)虛擬機(jī)已經(jīng)運(yùn)行在信服云的云平臺(tái)上。當(dāng)用戶需要將信服云平臺(tái)上的數(shù)據(jù)容災(zāi)到另外一個(gè)資源池，實(shí)現(xiàn)異地容災(zāi)，以確保數(shù)據(jù)的安全性。此時(shí)需要將線上的兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間鏈路進(jìn)行打通，打通后線上數(shù)據(jù)中心A可以將用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過容災(zāi)網(wǎng)關(guān)容災(zāi)到線上數(shù)據(jù)中心B以達(dá)到容災(zāi)的效果。
云上容災(zāi)到本地?cái)?shù)據(jù)中心
此場(chǎng)景主要針對(duì)的是用戶的業(yè)務(wù)運(yùn)行已經(jīng)運(yùn)行在信服云的云平臺(tái)上。用戶需要將云上的業(yè)務(wù)容災(zāi)到異地的線下的私有云場(chǎng)景，此時(shí)用戶的業(yè)務(wù)運(yùn)行在信服云的云平臺(tái)上，需要先打通信服云平臺(tái)跟線下的私有云之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路，通過信服云容災(zāi)網(wǎng)關(guān)將線上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從共享存儲(chǔ)中讀取出來生成備份，然后將備份傳輸?shù)骄€下資源池中，存儲(chǔ)到線下資源池的備份存儲(chǔ)中。當(dāng)出現(xiàn)業(yè)務(wù)故障時(shí)，可隨時(shí)在線下資源池通過恢復(fù)拉起的方式將線下虛擬機(jī)在線下資源池進(jìn)行拉起，拉起完成后可隨時(shí)將線下的數(shù)據(jù)通過容災(zāi)網(wǎng)關(guān)回遷到線上的數(shù)據(jù)中心，以達(dá)到故障容災(zāi)的效果。
以上是信服云在混合云容災(zāi)過程中的技術(shù)方案和實(shí)踐介紹。想要了解更多可以關(guān)注“深信服科技”公眾號(hào)觀看直播回放。
