1、灾备机房灾备数据中心小型机数据库升级等项目设计方案灾备机房、灾备数据中心、小型机、数据库升级等项目设计方案2020.10一、概述1.1需求背景根据我国医疗信息化建设的总体要求：“数据中心建设应制定完善应急预案，健全运行安全保障机制，提高突发事件应急处置能力”。我院在数据中心建设过程中应重点关注灾备机房，同时随着我院业务系统对信息化依赖程度越来越高，信息系统对业务连续性要求也越发紧迫，在数据集中的同时，也意味着风险相对集中。为保证信息系统持续稳定地运行，保护我院宝贵的数据资产，建设灾备机房是企业稳定发展的关键，同时也是响应国家等级保护的三级要求。随着单位改革的落地，以我院为核心，新纳入多家企业、
2、临床部以及门诊部。企业党委提出院区融合发展规划，信息融合是一院多区全面发展的基础，建立稳定、可靠的数据中心是院区融合发展的必然要求。目前我院信息化建设规模不断扩大，硬件资源配置相对不足，且无法再进行扩容，核心业务系统所在的小型机系统，在正常业务环境下由于使用率过高，硬件资源占用率居高不下，无法应对突发大量并发业务环境，导致很多应用系统访问缓慢甚至产生业务系统中断。同时由于小型机服役年限过长，配件已停产，维护困难，因此亟需对小型机系统进行升级改造。目前我院HIS系统与门诊系统的数据库停留在2009年配置的Oracle 10gR2版本，随着我院业务数据量的不断增加，该数据库在业务高峰时性能上的不足
3、，成为制约我院信息化系统高效运行的瓶颈，根据近五年数据库运维情况的统计分析发现，数据库版本过低是影响数据库整体性能主要原因。因此考虑对数据库进行升级以改善数据架构，同时响应信息系统安全等级保护2.0标准的要求，加强对数据安全的防护手段，从而达到在提高数据库性能的同时兼顾信息安全建设。1.2设计原则（一）开放性原则：符合开放性设计原则，具备可扩展性、可升级性和灵活性，对现有技术具有普适能力，支持开放系统平台，运行于现有或即将成为标准的各种相关技术标准上。（二）兼容性原则：与现有系统需要完全兼容，各个构成子系统必须紧密衔接，高度集成，构成有机的整体，同时降低系统维护的复杂性。（三）安全性原则：确保
4、系统的安全运行和故障恢复机制。（四）可管理性原则：可以对系统进行集中管理和监控。（五）经济型原则：选择最合适的设备及管理软件，使系统具有较好的性能价格比。1.3需求分析（一）国家政策1等级保护测评要求国家信息安全技术网络安全等级保护测评要求，明确指出企业必须建立灾备机房，确保业务的灾备性能，目前我院暂无灾备机房，亟需建设。2国家医疗信息化建设总体要求根据国家医疗信息化建设总体要求，数据中心建设应制定完善应急预案，健全运行安全保障机制，提高突发事件应急处置能力。（二）业务需求随着我院无纸化办公的深入，医疗业务全流程的电子化，企业的运行发展更加依赖信息系统，因此系统稳定可靠地运行，数据的存储保护，
5、建设灾备机房和数据中心显得更加重要。1业务需求性目前信息化已深入企业各项业务，临床、管理、科研已离不开信息化的支撑，在企业主机房不可用情况下，为避免临床工作受到影响，保证业务系统持续、可靠、稳定地运行，需要建立灾备业务系统，在极端情况下，替代主机房业务系统，保证企业业务正常稳定运营。2数据重要性随着大数据技术的发展，数据的价值愈加凸显，临床数据不仅关系到患者的切身利益，在企业临床、管理、科研等各个方面都发挥着重要的作用，故而必须对数据加以保护，防止数据丢失、损毁。（三）战备需求医疗数据不仅关系到患者的切身利益，对企业、国家亦是宝贵的财富，数据丢失、损毁很难恢复，即使能恢复，成本非常高；业务系统
6、的宕机，势必影响企业正常医疗服务，不仅造成重大经济损失，亦对企业社会形象造成不可估量的影响。 我院由于单位性质，必须时刻保持战备状态，对医疗信息系统要求更高，因息系统必须时刻保持可用、可靠、稳定运行。企业系统的稳定运营，是为社会提供优质医疗服务的保障之一。（一）硬件资源紧张目前我院两台小型机承载着两套双节点Oracle 10g rac核心数据库，该小型机硬件资源目前存在以下问题：1.配置较低，且无法再进行扩容。2.硬件资源使用率过高，无法应对突发大流量业务。3.I/O读写速度慢，导致系统响应时间过长。上述小型机系统平台资源配置不足的问题，只有通过升级改造才能从源头上彻底解决。通过前期对市场上小
7、型机服务器和x86服务器的调研分析，小型机在服务器的RAS（可靠性、可用性、可扩展性）特性、稳定性等方面明显优于x86服务器，考虑我院业务对稳定性和连续性的要求，故本次升级依旧选用小型机服务器。（二）小型机系统架构目前小型机使用的是两台小型机配合oracle rac以及emc的专业存储实现his和门诊系统的业务双活，由于此架构可靠性、可用性、稳定性优异，建议升级后继续使用此架构。本次核心数据库升级前，对市场上数据库市场份额、生态系统的兼容性、稳定性、安全性等方面做了调研，目前国产数据库在生态兼容性方面，存在与操作系统、服务器、第三方应用、第三方工具等方面兼容对接的问题。当前我院使用的Power
8、小型机的AIX系统无法运行国产数据库，同时所使用的业务系统包括HIS、电子病历等供应商的应用软件均无法与国产数据库进行对接，经严谨调研分析后，建议本次升级依旧采用原数据库品牌，当前具体面临问题如下：（一）数据库在线运行十年，未进行升级，同时由于在内网运行，也未进行过补丁更新。导致数据库系统漏洞较多，一旦生产数据库被攻击，会影响全院业务运行，后果不堪设想。（二）由于该版本服役时间太久，其技术功能已不能满足当下企业信息系统的需求，且与智慧医疗相关的应用软件对接难度极大，兼容性低。（三）目前Oracle 10g 版本数据库，厂家已经于2013年停止服务，所以也无法从厂家获得技术支持（四）该数据库自上
9、线以来，由于当年的技术局限性，导致此版本数据库当下表结构极其复杂，数据量大，读写、查询速度等均已下降严重。尤其当遇到死锁问题时，定位解决问题困难。（五）由于10g版本支持的操作系统也较老，而老的操作系统，新的硬件平台已经不支持，间接导致老的硬件设备也无法更新。二、灾备数据中心方案2.1 需求分析用户现状分析根据了解，企业现有数据中心情况如下:1、核心应用为HIS,LIS,PACS；2、核心的数据库是Oracle 10G，数据量约2T，日增长量约10G；3、虚拟化环境为VMware，数据量约100TB。随着企业信息化建设的逐步深入，应用系统也将越来越多，环境也越来越复杂，且数据量的增长速度飞快，
10、所以对数据、业务安全越来越重视。如何确保关键数据不丢失，全面的数据备份恢复保护已经迫在眉睫。2.2 技术方案方案架构依据企业的建设目标，以及对实际服务器、网络、存储等环境进行全面评估，在不改变现有网络环境的前提下，采用新一代数据中心集中备份方案，该方案可以将现有数据中心环境下的物理服务器、传统存储平台和新型软件定义存储平台进行安全的备份和保护。同时，此方案还综合考虑了企业具体的混合模式下统一管理、大数据量处理能力、虚拟化环境下的快速恢复应急响应。依据规划，满足数据中心整体架构的升级扩展的需求，完成基于前端业务应用的全面的备份容灾保护方案，包括数据备份和应用容灾。整体项目拓扑图如下：针对企业现有
11、的系统环境，推荐2台爱数备份存储柜AnyBackupVX，通过网络将对数据库、操作系统及所有数据进行备份。配置重复数据删除功能模块提高备份效率，缩短备份窗口，提高备份设备底层存储空间利用率。配置应用容灾功能模块，对核心业务系统提供实时保护，当前端业务宕机可以接管前端业务系统。AnyBackup支持在服务器端对业务系统实现备份，从而将意外故障停机时间和恢复时间降到最低，提高了业务系统的可用性及可靠性。AnyBackup VX硬件配置爱数备份存储柜形态2U机架式服务器处理器1颗1.7GHz八核intel Bronze 3106 处理器内存32GB高速缓存(2*16GB) ，剩余22个槽位存储容量配
12、置8个3.5英寸8TB硬盘，最高存储容量64TB系统盘2块240GB 固态硬盘Raid支持支持Raid0、1、10、5、50，6，60，Raid 1GB Cache，标配电池掉电保护网络接口提供2个板载千兆GE网口+2个10GE光口PCIe扩展3个 风扇4个风扇电源2个热插拔550W AC电源，支持1+1冗余供电110V/220V AC2.3 方案说明考虑到企业当前的应用，以及实际投入的情况，我们建议采用虚拟化环境下的集中备份方案，该方案采用上海爱数软件有限公司推出的爱数备份存储柜AnyBackup产品作为备份服务器，对现有系统的数据进行保护。爱数备份存储柜的客户端会按照按策略，将重要数据源源
13、不断地同步到到内置的备份存储上，管理员可以在统一的备份恢复管理平台上进行物理环境和虚拟化环境的数据备份恢复任务管理和操作，在物理环境和虚拟化环境下都可以实现瞬间（秒级）从宕机或崩溃状态恢复系统，不再需要重新安装和重新逐一配置操作系统环境、应用程序、系统设置和个性化设置等。基于该方案，还可以帮助客户解决以下数据中心环境的数据保护挑战问题：1、应急接管问题：在需要实现应急接管的服务器上，部署爱数CDP实时备份客户端，客户端将监测服务器分区的实时IO变化，记录时间戳。一旦服务器发送故障，可以启动CDP继续对外提供服务，解决现阶段物理服务器单机和单存储故障的问题以及快速恢复问题。2、备份数据一致性的问
14、题：建立具有跨平台、多应用备份保护的统一安全备份解决方案，支持Windows、Linux、UNIX等主流操作系统，32位与64位异构硬件平台一体化的备份解决方案。支持SQL Server、Oracle、Domino、Exchange Server、Sybase、Active Directory等关键业务数据库的持续数据保护和定时热备，支持恢复到任意时间点，数据恢复演习等。客户可以根据数据热点的情况进行分级策略有效的保障热点数据，统一解决应用环境复杂性的要求。3、恢复复杂性和恢复效率的问题：在爱数备份存储柜本身提供瞬间挂载恢复和基于时间点的浏览恢复两种模式，即可根据客户业务系统灾难恢复的要求进行
15、响应，针对重要系统和数据，可选择采用最新的数据直接挂载起来使用，应用快速切换恢复，保证系统的不间断，响应业务系统应急的要求；针对灾难恢复重建的环境，可选择基于历史时间点来恢复数据重建业务系统和数据。同时，针对虚拟化平台的海量数据，可以支持虚拟化平台单个虚拟主机级别的恢复和虚拟主机内单个文件级别的细粒度恢复；针对大数据量的应用和环境，可以支持Oracle单库文件、单表级别的恢复，可以支持Exchange Server单邮件级别的恢复，响应快速精准恢复数据的需要，满足应用恢复敏捷性的要求。4、管理复杂性的问题：结合爱数备份存储柜All-in-One-Web 的管理优势，实现数据保护管理的高度统一与
16、简化，统一物理环境与虚拟化环境的数据保护、统一备份与恢复的管理流程、统一本地数据保护与异地数据保护、统一在线数据与离线数据的保护，降低现代数据中心环境下数据保护整体的管理复杂性。2.4方案特色本方案不仅仅对所有平台提供全面集中的备份，使数据、应用、系统得到统一保护，保证数据丢失、系统损坏时高可靠的恢复性；更可实现核心系统的应用容灾，保证重要系统服务不间断。2.4.1数据库备份数据库作为政府生产系统中重要的业务应用，其重要性不言而喻。虽然数据库自带备份功能，但由于其备份恢复功能大多依赖于手动执行脚本，操作难度较大。此外，由于政府中需要保护的数据库类型较多，且可能所处平台也存在差异，因而对于备份产
17、品的兼容性要求较高。AnyBackup的数据库备份具有如下特点：AnyBackup既支持Oracle、SQL Server、MySQL、Exchange Server、Active Directory、DB2、Domino和Sybase主流数据库的备份和恢复，也支持南大通用、达梦数据库等国产化数据库的备份恢复。AnyBackup的数据库备份采用图形化向导方式，无需用户手动执行备份和恢复脚本，简化备份恢复的难度。数据库备份的基本原理如下：在需要保护的生产服务器上安装AnyBackup客户端，并连接管理控制台。AnyBackup客户端将识别生产服务器中的数据库数据，并通过备份API读取生产服务器中
18、的文件数据，然后将其传输至AnyBackup的介质服务器中，完成备份。AnyBackup的管理控制台是整个备份系统的纽带，负责向客户端软件和介质服务器发送控制信息，管理整个备份任务的运行。图数据库备份原理Oracle 备份Oracle备份与恢复采用 Oracle 内置的RMAN 技术，实现Oracle数据库的热备份和恢复，它具有如下技术特点：兼容的平台包括Windows，Linux，AIX，HP-UX，Solaris。支持的备份类型：完全备份、增量备份。支持的备份粒度：实例。备份内容包括：归档日志文件，控制文件，参数文件，数据文件。与源端重复数据删除技术结合，支持块级重删，在传输带宽和存储空间
19、方面优势明显。支持对备份的Oracle数据进行压缩处理，节省存储空间。支持开启Block Change Tracking特性，进行增量备份时，无需遍历所有数据块，只扫描变化的数据块，缩短增量备份窗口。Oracle单机恢复粒度包括：数据库，表，文件。Oracle双机和Oracle RAC支持数据库级浏览恢复和文件级细粒度恢复（高级恢复）。Oracle数据库恢复支持完全恢复及不完全恢复。恢复位置支持原机原位置，异机原位置恢复。文件级恢复支持恢复备份时间点中的数据文件、控制文件、日志文件和参数文件。当Oracle RAC环境损坏时，支持将Oracle RAC恢复到单机环境中。基于备份成功次数，支持自
20、动删除指定时间段内已备份的Oracle归档日志，避免因归档日志过满影响数据库运行。2.4.2虚拟化平台备份随着虚拟化趋势的日渐普及，政府中越来越多的核心数据开始存放于虚拟化环境中。因而现代政府对于虚拟化数据的保护需求更加迫切，而虚拟化平台中的数据备份和恢复效率也成为政府进行数据保护所关注的核心问题。AnyBackup为用户提供全面且有针对性的虚拟化平台保护方案，帮助用户解决如下虚拟化备份和恢复难题：虚拟化快速普及导致虚拟机数据量迅猛增长，虚拟机中含有大量重复数据，进一步加速数据增长，备份时间长。物理环境和虚拟环境各自独立备份，运维管理难度大。虚拟机恢复时间过长，影响政府的业务运行。数据保护占用
21、大量主机资源，严重影响生产性能。针对上述虚拟化保护的难题，AnyBackup凭借多项成熟技术及特性功能，大幅提升和优化虚拟化平台保护效率。VMware虚拟化备份与恢复VMware虚拟化备份与恢复的技术亮点如下：兼容平台：VMware ESXi 4.1，5.0，5.1，5.5，6.0以及vCenter4.1，5.1，5.5，6.0。无代理备份：VMware备份无需在虚拟化平台或者各个虚拟机上安装客户端代理，只需通过代理客户端连接虚拟化平台即可。无代理备份方式将有效避免虚拟机资源争用。重复数据删除：与重复数据删除模块结合，可大幅减少备份数据所占用的存储空间。集成VMware的CBT备份，只对新增的
22、或变化的数据块进行备份，提升增量备份效率。普通备份模式：全面支持NBD，NBD-SSL，Hot-Add，SAN的备份模式，满足不同虚拟机环境的备份需求。高级备份模式：支持高级备份方式，从而满足虚拟机级别挂载恢复和文件级恢复。支持挂载恢复，即使是TB级别的虚拟机，也可在几分钟内完成挂载恢复。通过挂载恢复，能够在灾难发生时，大幅减少虚拟机业务停顿时间，降低生产损失。支持细粒度恢复，可精准恢复虚拟机中的单个文件或文件夹等，提升恢复效率。VMware亮点技术及其工作原理如下：SAN备份SAN备份支持FC SAN和iSCSI SAN备份。使用SAN模式备份时，环境要求如下：ESXi平台的虚拟机存储在FC
23、 SAN或iSCSI SAN上；安装AnyBackup客户端的物理机能够访问存储ESXi虚拟机平台的FC SAN或iSCSI SAN。采用SAN传输方式进行备份，则无需通过ESX/ESXi主机传输数据，因而可以大幅提升备份速度。若SAN备份代理为AnyBackup内嵌客户端，则整个备份过程将不需要局域网，可以实现完全的LAN-Free备份。图 VMware SAN备份挂载恢复挂载恢复，或称即时恢复，支持虚拟机级别的挂载恢复。基于VMware的高级备份，您能迅速将虚拟机恢复到生产环境中，并可在生产环境中直接运行它。挂载恢复帮助改善RTO，将生产虚拟机的中断和宕机时间最小化。挂载恢复的过程，类似于
24、为一个虚拟机准备了一个“临时备用机”：当您对出现故障的虚拟机进行故障诊断时，仍旧能够通过挂载恢复的虚拟机继续进行业务生产。其工作原理如下：通过VMware高级备份，将虚拟机完整备份到介质服务器中的挂载卷中。进行恢复时，由AnyBackup管理控制台发起挂载恢复命令，将挂载卷中备份的完整虚拟机，通过NFS协议挂载到需要恢复该虚拟机的虚拟化平台上，然后虚拟化平台注册该虚拟机后，实现虚拟机的即时恢复。用户登录虚拟化平台，即可查看和使用挂载恢复的虚拟机。用户可通过vMotion将挂载恢复的虚拟机复制或迁移到生产环境的存储中。图 VMware挂载恢复细粒度恢复在目标机器上安装AnyBackup客户端后即
25、可进行细粒度恢复。VMware高级备份将虚拟机备份到介质服务器中，进行细粒度恢复时，介质服务器先对备份的VMDK文件进行解析，然后即可浏览虚拟机中的文件目录，从而将虚拟机中的文件或文件夹恢复到安装有AnyBackup客户端的机器上。图 VMware细粒度恢复2.4.3 数据实时保护除定时备份外，AnyBackup还提供实时备份功能，满足政府核心业务数据最小化丢失的需求。AnyBackup的实时备份采用卷实时备份技术，通过卷CDP驱动捕获来自上层的所有IO操作，进行IO重定向和分发到日志卷，供客户端实时从日志卷中获取数据并发送到OFS介质中，至此，CDP实时备份完成。由于卷实时备份将服务器上的某
26、一个卷进行整体实时备份（此卷上的所有数据均受实时备份保护），形成一个“虚拟卷”。当创建卷实时备份任务后，若原生产数据出现丢失或损坏等问题时，基于iSCSI卷挂载技术，可以将上述“虚拟卷”挂载到服务器上，使“虚拟卷”上的数据立即可用，如此便实现数据的瞬间恢复，满足RTO和RPO需求。根据备份目的地的差异，AnyBackup的实时备份可分为两种方案。一种方案是将生产服务器中的数据实时备份到AnyBackup介质服务器的OFS卷中。另一种方案则是针对SQL Server单机、双机和Sybase双机环境，提供与AnyStorage结合的实时备份保护方案。此方案中，生产服务器中的生产数据将直接实时备份到
27、存储介质中，而非AnyBackup的介质服务器中，并定期执行存储快照。AnyBackup提供强大的CDP实时备份功能，包括：支持文件系统和Sybase、SQL Server、Oracle等数据库的实时备份。支持的备份类型包括完全初始化，增量初始化，增量复制。支持本机恢复或异机恢复。支持基于实时备份数据源的浏览恢复。支持基于iSCSI卷挂载的数据瞬间恢复。支持断点续传，根据上一次实时备份的哈希值，在下一次实时备份时，只备份发生变化的数据块，节省备份时间。对于备份到AnyBackup介质服务器中的数据，支持历史时间点保留策略，自动回收日志卷空间。基于循环周期清理过期数据，保留指定时间周期内的数据。
28、对于备份到AnyStorage存储介质中的数据，支持设置存储快照副本数，从而控制数据保留总量。2.4.4 应用容灾基于块级CDP和数据库一致性处理技术相结合，结合VMwareESXi虚拟化平台，AnyBackup提供业务系统一体化（OS+FILES+DB+APP）应用容灾方案，用于保证用户应用系统的业务连续性。应用容灾的流程如下：将AnyBackup部署到业务网络，然后为需要保护业务系统的生产服务器安装AnyBackup客户端，并确保安装CDP驱动模块程序。通过AnyBackup管理控制台，添加VMware虚拟化容灾平台，以便将此虚拟化平台作为灾备数据的存放平台。通过AnyBackup管理控制
29、台，基于需保护的客户端，创建对应的应用容灾任务，并发起数据复制，即可将生产数据实时传送到VMwareESXi虚拟化平台。工作原理图应用容灾应用容灾的工作原理如下：首先，AnyBackup采用块CDP实时同步技术，将生产服务器中需要保护的卷（建议全部勾选）实时同步到虚拟化容灾平台。根据业务实际情况，配置容灾任务相关参数（副本数、快照数、同步时间等），确保虚拟化平台空间利用率。当生产服务器发生故障宕机后，通过管理平台配置接管系统资源（CPU、内存），然后启动虚拟机，即可接管原有的业务服务器，从而保障业务系统的连续性。需要对灾备数据进行验证时，无需接入到业务网络，即可启动演练模式，启动后的业务系统应
30、用都和原业务系统一样（相同的环境变量），且不会影响原业务网络。生产服务器维护好后，接管的业务系统数据可通过AnyBackup恢复模块，采用VM回迁方式，进行业务系统在线恢复操作，整个数据流可以在业务不停机的状态下完成。通过块CDP、接管、演练、VM回迁等一系列动作，满足业务系统连续性，从而满足用户核心业务数据的RPO和RTO要求。AnyBackup应用容灾方案具有如下特点：采用端到端的设计架构，数据可以实时同步到VMware虚拟化灾备平台。支持任意时间点的接管演练。支持断点续传，节省数据复制和恢复的时间。支持应急恢复，提供整机、卷、VM回迁等恢复模式。支持X2X（P2V、P2P、V2P、V2V
31、)，跨平台迁移。基于数据库一致性数据校验，保障数据一致性。相对于传统数据备份，基于CDP持续数据保护技术的应用容灾，其优势包括：避免数据丢失：通过持续数据保护，确保数据库的每一个变化都实时同步到VMware虚拟化灾备平台，一旦出现灾难，数据丢失量将在一个未完成的事务级别。消除系统宕机时间：通过容灾服务器的灾难恢复，可在极短的时间内还原业务系统。降低业务风险：通过容灾方案，确保业务系统可持续运行。节约成本：简化的容灾方案，减少应用系统可用性的维护时间，并且通过避免数据丢失和消除宕机时间，减少应用系统故障所产生的经济损失。三、小型机系统方案3.1 Oracle小型机服务器的优势1、项目背景随着目前某企业信息化建设规模的不断扩大，硬件资源配置相对不足，且无法再进行扩容，核心业务系统所在的小型机系统在正常业务环境下由于使用率过高，硬件资源占用率居高不下，无法应对突发大量并发业务环境，导致很多应用系统访问缓慢甚至产生业务系统的中断。目前使用的两台小型机已服役多年，配件停产维护困难，所以亟需对小型机系统进行升级改造。2、现状分析目前某企业两台小型机承载着两套双节点Oracle 10g Rac核心数据库，该小型机硬件资源目前存在以下的问题：配置较低，且无法继续进行扩容。硬件资源使用率过高，无法应对突发大流量业务。I/O读写速度慢，导致系统响应时间过长。上述的小型机系统平台资源
