6月9日，信服云容災(zāi)技術(shù)負責人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》，詳細介紹了信服云容災(zāi)的價值、混合云容災(zāi)技術(shù)介紹、容災(zāi)場景實踐等內(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”公眾號觀看直播回放。
一、容災(zāi)價值
隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，云計算平臺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，針對運維人員少、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單、可靠、靈活、高性價比的解決方案。
信服云容災(zāi)主要以下四個特點：
簡單易用：為用戶提供云平臺一體化的運維體驗，不需要專業(yè)的災(zāi)備能力也能實現(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，閑時可驗證，及時可恢復(fù)。
靈活配置：靈活的災(zāi)備策略(CDP、定時備份)、保留策略，滿足本異地分級保護需求。
高性價比：相比自建機房，整體成本更優(yōu)，上限實施更快，且可提供貼身運維式服務(wù)，降低用戶自身運維壓力。
混合云容災(zāi)技術(shù)介紹
容災(zāi)是指虛擬機在生產(chǎn)中心(主站點)保存一份備份，同時在容災(zāi)中心(備站點)保存一份副本。隨時可以在主站點和備站點根據(jù)需要通過備份來恢復(fù)虛擬機，當用戶虛擬機業(yè)務(wù)因意外停止工作時，可以通過切換站點使業(yè)務(wù)繼續(xù)正常工作的系統(tǒng)。
深信服混合云容災(zāi)當前實現(xiàn)的是虛擬機級別的容災(zāi)。在容災(zāi)過程中，用戶虛擬機業(yè)務(wù)不會受到影響。
根據(jù)業(yè)務(wù)重要程度的不同，可以實現(xiàn)不同RPO(Recovery Point Object)的容災(zāi)保護級別。容災(zāi)保護可以分為備份保護和CDP保護(持續(xù)數(shù)據(jù)保護)。容災(zāi)恢復(fù)包括災(zāi)難恢復(fù)和計劃內(nèi)恢復(fù);恢復(fù)后虛擬機運行在備站點。當主站點恢復(fù)正常后，可將業(yè)務(wù)虛擬機從備站點回遷到主站點運行。
容災(zāi)流程操作的第一步是創(chuàng)建一個容災(zāi)保護策略。將需要保護的虛擬機加入到容災(zāi)保護策略中。根據(jù)虛擬機業(yè)務(wù)的重要程度，定義容災(zāi)保護的RPO。創(chuàng)建容災(zāi)保護策略后，會在備站點同時創(chuàng)建一個對應(yīng)的容災(zāi)備機。容災(zāi)保護根據(jù)RPO的不同要求，有備份保護和CDP保護。
在備份保護過程中，會通過bitmap來讀取虛擬機磁盤上新增的I/O數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成qcow2保存在主站點的備份存儲上。同時定時將該備份文件傳輸?shù)絺湔军c的備份存儲上進行保存。
在CDP保護過程中，當受保護的業(yè)務(wù)有IO操作時，會將所有的IO操作通過日志文件的形式保存到主站點存儲塊上。同時實時將IO文件傳輸?shù)絺湔军c的存儲塊上進行保存。當主站點發(fā)生災(zāi)難時，需要在備站點恢復(fù)虛擬機業(yè)務(wù)。通過傳輸?shù)絺湔军c的備份點快速恢復(fù)虛擬機，同時對虛擬機進行開機操作。主站點恢復(fù)正常后，將運行在備站點的虛擬機回遷到主站點。此外，也會對備站點虛擬機進行一次備份，確保回遷后的虛擬機不丟失數(shù)據(jù)，然后再將備站點的增量備份傳輸回主站點，最后在主站點進行覆蓋恢復(fù)。
備份分為全量備份、增量備份。在全量備份過程中，虛擬機會在BITMAP將磁盤數(shù)據(jù)的全部數(shù)據(jù)塊都標記為臟，然后將全量數(shù)據(jù)從虛擬機運行存儲中讀取出來，寫入到qcow2備份文件中。在此期間，虛擬機在備份過程中會監(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)進行增量備份。在增量備份中，虛擬機會通過BITMAP讀取磁盤上的增量臟數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫入備份存儲的qcow2文件中，同時通過BITMAP記錄新的臟數(shù)據(jù)塊。一般情況下，在某個存儲首次備份或者某個備份點損壞時，才會進行全量備份，其他情況一般都進行增量備份。
對于CDP備份，虛擬機所有的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日志存儲中，將I/O操作記錄成I/O日志文件保存。
CDP備份過程中，會實時記錄I/O日志，定期(最短1s)生成一致性的RP點。CDP只記錄用戶進行的I/O操作，但并不會去記錄原始磁盤的狀態(tài)。需要依賴虛擬機所做的備份點。IOLOG和備份點相結(jié)合，才能真實還原某個時間點磁盤的真實狀態(tài)。
信服云CDP備份優(yōu)勢體現(xiàn)在這五個方面：
1.同時進行虛擬機IO數(shù)據(jù)備份
虛擬機啟動時，不需要等待CDP數(shù)據(jù)同步完成，就可以開啟業(yè)務(wù)，同時進行虛擬機IO數(shù)據(jù)的備份。
2.緩存異步復(fù)制
對虛擬機的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)，整個過程對虛擬機的io性能無任何影響。
3.虛擬機的CDP能夠動態(tài)開啟和關(guān)閉
虛擬機的CDP能夠動態(tài)開啟和關(guān)閉，在實際使用中會比較靈活。例如，對正在運行的虛擬機，不需要重啟或中斷業(yè)務(wù)，就可以開啟CDP。
4.虛擬機與CDP在邏輯上進行故障隔離
虛擬機與CDP在邏輯上進行了故障隔離，當CDP模塊出現(xiàn)故障時，不會影響虛擬機的業(yè)務(wù)。當故障消除后，CDP模塊會自動恢復(fù)運行。
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間磁盤數(shù)據(jù)的變化量，那么備份點就會存在冗余數(shù)據(jù)，為了盡量減少冗余量，合理利用存儲資源，需要對備份進行定期清理。清理備份是根據(jù)備份點的時間，從最早的備份點開始清理。依賴QEMU COMMIT的原理，將前一個備份跟后一個備份進行合并，去掉其中重復(fù)的數(shù)據(jù)。容災(zāi)主站點的IOLOG的清理，是直接刪除I/O日志。而備站點是通過回放的方式，將IOLOG合并成一個備份。
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，同時滿足萬兆帶寬場景，QEMU壓縮線程的CPU消耗從1000%降低到200%。
三、容災(zāi)場景實踐
容災(zāi)場景實踐分為本地數(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)到本地數(shù)據(jù)中心。
本地數(shù)據(jù)中心容災(zāi)到云上
該場景主要針對的是用戶的業(yè)務(wù)運行在線下資源池，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中，當用戶出現(xiàn)故障時，即可隨時從線上的共享存儲拉起虛擬機，將業(yè)務(wù)恢復(fù)到線上的數(shù)據(jù)中心。當需要將線上的數(shù)據(jù)回遷回線下數(shù)據(jù)中心時，可將線上數(shù)據(jù)中心虛擬機產(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，整個流程即可對用戶的線下資源池進行業(yè)務(wù)保護。
云上跨區(qū)域容災(zāi)
云上跨區(qū)域容災(zāi)該場景主要針對的是用戶本身的業(yè)務(wù)虛擬機已經(jīng)運行在信服云的云平臺上。當用戶需要將信服云平臺上的數(shù)據(jù)容災(zāi)到另外一個資源池，實現(xiàn)異地容災(zāi)，以確保數(shù)據(jù)的安全性。此時需要將線上的兩個數(shù)據(jù)中心之間鏈路進行打通，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以達到容災(zāi)的效果。
云上容災(zāi)到本地數(shù)據(jù)中心
此場景主要針對的是用戶的業(yè)務(wù)運行已經(jīng)運行在信服云的云平臺上。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景，此時用戶的業(yè)務(wù)運行在信服云的云平臺上，需要先打通信服云平臺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，存儲到線下資源池的備份存儲中。當出現(xiàn)業(yè)務(wù)故障時，可隨時在線下資源池通過恢復(fù)拉起的方式將線下虛擬機在線下資源池進行拉起，拉起完成后可隨時將線下的數(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)方案和實踐介紹。想要了解更多可以關(guān)注“深信服科技”公眾號觀看直播回放。
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