[云计算]HCIE-Cloud 云计算灾备 - 华为灾备技术
参考：
一、BCManager
1.1 华为灾备产品演变
备份产品：HyperDP ——> OcenStor BCManager eBackup（目前叫eBackup）
容灾产品：UltraVR ——> OcenStor BCManager eReplication（目前叫BCManager）
1.2 BCManager的作用
OceanStor BCManager是面向企业DC存储容灾业务的管理软件，实现容灾、双活、两地三中心等容灾环境的管理，具备多种数据库应用与虚拟化环境的容灾管理功能。
二、eBackup 备份
2.1 eBackup是什么？
eBackup：华为的一款备份软件，使用了CBT和快照比对技术，可针对FC/Vcenter中的虚拟机提供数据保护，可以精确到对VM的某个磁盘进行保护，文件级别恢复精确度。
2.2 eBackup的作用
- eBackup基于虚拟机/磁盘快照、CBT（Change Block Tracing）和快照比对技术，对虚拟化，公有云，私有云以及混合云四种场景下的数据提供全面的保护。
- eBackup支持虚拟化场景下，虚拟机及磁盘数据的备份恢复。
2.3 eBackup的角色
备份服务器：提供一个web页面，负责备份和恢复等任务的调度与监控，备份存储和生产系统的管理，并直接接收和响应用户的请求（通常主备部署）。
- 一个eBackup备份系统中有且仅有一个备份服务器；
- 备份服务器同时具备备份代理的功能；
备份代理：负责接受备份服务器下发的备份和恢复等任务，与生产系统和备份存储直接交互，用以执行任务。
- 当备份业务多、备份数据量大的时候，建议规划多套备份代理；
- 备份代理接收到备份或恢复任务后，将指令下发给VRM、vCenter或者存储设备；
备份存储：
- 支持CIFS、NFS、SAN；
- 都属于共享存储，某一备份代理损坏，其他的备份代理可以访问；
生产系统：
- FusionCompute：CNA + VRM
- VSphere：VCenter + ESXi
生产存储：
- 虚拟化存储（CBT）
- FusionStorage（快照比对）
2.4 eBackup组件交互
2.5 eBackup的网络平面
管理平面：
- 备份管理平面：管理员终端、备份服务器、备份代理
- 生产管理平面：备份服务器、备份代理、生产系统（如VRM/CNA）
存储平面：
- 生产存储平面：主机节点、生产存储
- 备份存储平面：备份服务器、备份代理、备份存储
内部通信平面：
- 备份服务器与备份代理之间的通信
2.6 eBackup的组网方式
看生产存储平面和备份存储平面是否规划在一起，分两种组网方式：
- LAN-Base：仅支持生产存储为虚拟化数据存储，
- LAN-Free：支持生产存储为虚拟化存储和FusionStorage
2.6.1 LAN-Base
支持存储类型：仅支持生产存储类型为虚拟化数据存储
LAN-Base组网：此类型组网以现有IP网络为基础，配置一台服务器作为备份服务器，由它负责整个系统的备份操作。而备份介质接在某台服务器上，在数据备份时备份对象把数据通过网络传输到备份介质实现备份的。
优点：充分利用现有的IP网络，节省经费，集中备份管理，对设备要求较低。
缺点：占用较大的现有网络带宽，备份性能受限，会占用业务主机的CPU、内存资源。
2.6.2 LAN-Free
支持存储类型：可支持生产存储类型为虚拟化存储和FusionStorage。
LAN-Free组网：此类型组网以SAN网络为基础。基于SAN的备份解决了传统备份方式需要占用LAN带宽的问题，数据流通过后端SAN存储网络传输。
优点：对业务网络影响小，备份性能好。
缺点：FC设备比较贵，会增加对网络的投资，对设备的要求较高，对生产主机性能有影响（CBT技术，在备份的过程中会消耗主机的资源）。
2.6.3 两者区别
-
是否占用LAN网络：LAN-Base备份数据经过LAN网络，而LAN-Free的备份数据只经过SAN网络。
-
支持的生产存储类型：LAN-Base只支持虚拟化存储，而LAN-Free可支持虚拟化存储和FusionStorage。
-
是否需要改造现网：LAN-Base不需要改造（现有LAN网络），LAN-Free需要改造（SAN网络）。
2.7 eBackup使用的技术
2.7.1 CBT
CBT：Change Block Tracerting 改变块追踪技术。该技术通过位图的方式跟踪记录数据块的变化，即标记了自上次备份后发生变化的数据块。在下次备份的时候，根据CBT查找数据有变更的数据块，实现增量备份的功能。
CBT技术在备份中的体现：
- 第一次备份，全量备份。eBackup备份管理系统对磁盘启动第一次备份任务，默认执行全量备份，将磁盘中全部数据进行备份。
- 后续的备份，增量备份。eBackup备份管理系统对磁盘启动后续备份任务，默认执行增量备份。通过生产端提供的CBT方式获取前后两次备份之前的数据变更信息，从磁盘中取出有变更的数据进行备份。
详细解读：
参考：华为云计算学习：备份之CBT技术_杨仕虎的博客-CSDN博客_cbt备份
2.7.2 快照比对
快照比对：顾名思义，两个快照之间的差异对比（上一次备份的快照和变更后的快照作对比），以卷地址的形式反映两者之间的数据差异。
快照比对在备份中的体现：
- 第一次备份，全量备份，eBackup备份管理系统对磁盘启动第一次备份任务，默认执行全量备份，将磁盘中的所有数据进行备份。
- 后续的备份，增量备份，eBakcup备份管理系统对磁盘启动后续备份任务，默认执行增量备份，通过比对前后两次快照获取变更数据块，从磁盘中取出变更的数据块进行备份。
2.7.3 两种技术对比
| 备份方式 | 适用场景 | 对比说明 |
|---|---|---|
| CBT | FusionSphere（虚拟化存储）、VMware 说明：备份时自动开启CBT功能 |
生产端不保留快照，对存储空间占用比较小；eBackup备份系统获取数据变更信息速度快。 |
| 快照比对 | FusionSphere（FusionStorage）、存储设备的LUN | 生产端保留快照，对存储空间占用比较大；eBackup备份系统获取数据变更信息速度慢。 |
补充：
- CBT技术通过CBT文件记录版本号，区别增量数据和差异数据。
- CBT技术调用ROW快照技术来定格数据，保证数据一致性。
- 快照比对技术也通过ROW快照技术来定格数据，并记录增量数据，用于下次增量备份。
2.7.4 重删技术
重复数据删除技术：原始数据切块计算指纹值，指纹值相同的数据块只存储一份，大大节约了存储成本。
2.7.5 文件级细粒度恢复
文件级细粒度恢复：仅支持虚拟化存储、仅支持生产主机使用多路径的场景，无需把所有备份数据传回生产段，仅需将需要恢复的文件进行回传。
2.8 eBackup的使用过程
计算侧：
在FusionCompute界面中创建接口对接用户
备份侧：
添加受保护环境（VRM的IP、对接用户的账户密码）
添加备份存储（创建存储单元—>创建存储池—>创建存储库）
添加策略（创建保护集—>添加备份策略—>恢复计划）
当需要恢复时：
按照恢复计划可以立即或者按照周期执行任务。
2.9 eBackup控制流&数据流走向
2.9.1 LAN-Base组网的走向
（存储类型为虚拟化存储，控制流数据流均走LAN网络）
控制流：
管理员Web—【备份管理平面】—> 备份服务器 —【内部通信平面】—> 备份代理 —【生产管理平面】—> VRM —> CNA
由CNA对需要备份的虚拟机下发快照指令，然后原路返回快照所在的数据存储的块设备的SCSI_ID给备份代理。
数据流：
备份代理—【生产管理平面】—> CNA —【生产存储平面】—> 生产存储
由CNA在生产存储获取需要备份的数据，原路返回给备份代理，由备份代理写入备份存储中。
2.9.2 LAN-Free组网的走向
注意：看使用的存储是什么类型的，如果是FusionStorage的话需要和FSM进行交互。
（存储类型为虚拟化存储或FusionStorage，控制流走LAN网络，数据流走SAN网络）
控制流：
管理员Web—【备份管理平面】—>备份服务器—【内部通信平面】—>备份代理—【生产管理平面】—>VRM—>CNA
然后CNA给需要备份的虚拟机下发快照指令，之后返回快照所在的数据存储所对应的数据块SCSI_id。
备注：如果是FusionStorage的话，需要通过生产管理网络和FSM交互，由FSM给FSA下发相应的控制指令。
数据流：
生产存储—【SAN网络】—> 备份代理—【SAN网络】—> 备份存储
备份代理执行写操作，将需要备份的数据写入备份存储中。
控制流的最后会返回一个SCSI_id，然后备份代理会尝试通过iSCSI连接生产存储获取数据执行写备份操作。
2.10 eBackup备份流程
操作流程分为两大阶段：
- 准备环境：
- 增加受保护环境
- 创建存储单元
- 创建存储池
- 备份
- 创建存储库
- 创建保护集
- 创建备份策略
- 创建备份计划
三、eReplication 容灾
3.1 eReplication是什么？
eReplication：eReplication是一款基于华为存储复制、快照、双活、克隆以及FusionSphere主机复制等特性，保证上层应用数据一致性，针对华为典型容灾解决方案，提供可视化、流程化、简单、快捷的操作与监控平台的灾备管理软件。
3.2 eReplication组网方式
3.2.1 主机层复制
应用场景：
- 无法使用存储层复制
- 保护的最小单位为虚拟机
- 被保护的对象为服务器虚拟化场景中的虚拟机
3.2.2 存储层复制
应用场景：
- 生产站点和容灾站点同为华为存储
- 保护的最小单位为LUN
- 实现同步远程复制（RPO=0）
- 被保护的为私有云场景下的虚拟机
3.2.3 两者区别
- 主机层复制要求是FusionCompute；存储层复制要求两边是华为存储。
- 主机层复制的VRG是周期复制，RPO>0；存储层复制可以同步/异步远程复制，如果是同步远程复制，RPO=0。
- 主机层复制要求两端的VRG复制网络平面能通信；存储层复制要求两端存储平面能通信。
- 主机层复制VRG需要占用一定的资源。
- 主机层复制BCManager需要管理VRG；存储层复制BCManager需要管理存储。
- 主机层复制保护对象是虚拟机（更为灵活）；存储层复制保护的对象是LUN。
3.4 容灾相关技术
3.3.1 IO Mirror
IO Mirror：通过虚拟化平台主机层进行IO捕获与复制，实现数据的远程复制（主机层）。
3.3.2 远程复制
远程复制：基于LUN级的数据镜像远程复制，分为同步/异步远程复制（存储层）。
3.3.3 HyperMetro
HyperMetro：在两个数据中心各部署一套华为OceanStor V3/V5存储，部署为双活模式，为两数据中心业务主机提供读写服务，若任意数据中心故障，数据零丢失（存储层）。
3.5 容灾中的概念
3.5.1 站点
站点：容灾管理系统的资源组织单位，用户可以在站点内或站点间配置容灾保护业务。
- 按位置划分为：本端站点、远端站点。
- 按角色划分为：生产站点、灾备站点。
3.5.2 主机和主机组
主机：生产/灾备站点中的应用服务器，分为生产主机和灾备主机。
主机组：同类主机的集合，通常时同一个型号、同样OS版本、同种业务类型等...
3.5.3 保护组
保护组：容灾系统进行容灾保护的业务对象。
- 由保护对象和保护策略组成。
- 可分别为数据块、本地主机文件系统、LUN、NAS、VM等各种对象创建保护组。
3.5.6 保护对象
保护对象：以保护组为LUN为例，保护对象就是某个站点下某个数据存储的LUN。
3.5.5 保护策略
(以保护组为LUN为例子)
保护策略：容灾系统对保护对象进行容灾保护的方式和调度策略，创建保护组的时候自动生成。
3.5.6 恢复计划
恢复计划：容灾系统进行容灾恢复的业务对象。
3.5.7 VRG
VRG：Virtual Replication GateWay 虚拟复制网关
-
加密、压缩VM的IO，周期性打包发送到远端站点。
-
接受远端站点数据，并将数据路由发送到指定的主机。
-
提供复制策略下发、状态查询等管理接口。
3.5.8 占位虚拟机
占位虚拟机：与保护虚拟机配置、规格一致的一台VM。
- 占位虚拟机只有CPU、内存，没有硬盘。
- 当被保护的虚拟机挂了的时候，占位虚拟机会挂载容灾节点用于和生产站点进行数据同步的LUN，然后启动，将数据拉起来。
3.6 容灾配置流程
3.7 容灾相关概念
3.7.1 容灾测试与清理
容灾测试与清理：在灾备站点给从生产段同步过来的数据做一个快照副本，映射到业务主机，测试看能否正常拉起业务。测试完后清理掉这个快照副本，不占用灾备站点的空间。
3.7.2 故障恢复
故障恢复：生产服务器挂了后，将灾备存储设置为可写，映射LUN恢复业务。
3.7.3 计划性迁移
计划性迁移：当生产站点即将停机（更新或者测试），将生产站点的数据同步到灾备站点，利用灾备站点临时对外提供服务，将生产站点关闭。
3.7.4 重保护
重保护：一般建立在计划性迁移的基础上，进行生产站点和容灾站点角色的切换。
3.8 容灾全景图
华为容灾全景图：根据保护距离、范围分为三个层次的容灾保护方案
3.8.1 本地生产中心
本地容灾方案：本地生产中心内的两个机房、两个机柜之间做容灾系统。
-
本地高可用方案：使用HyperMetro技术，两套系统同时提供业务。
- HyperMetro双活，RPO=0，RTO=0。
-
主备容灾解决方案（同步）：使用同步远程复制技术，一主一备。
- 同步远程复制，RPO=0，RTO>0。
3.8.2 同城生产中心
同城容灾方案：同个城市的两个数据中心，相距不超过300KM的容灾系统。
-
同城双活解决方案：使用HyperMetro技术，两套系统同时提供业务。
- HyperMetro双活，RPO=0，RTO=0。
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虚拟化网关复制方案：通过VRG，实现主机层复制。
- VRG周期性同步，RPO>0，RTO>0。
-
主备容灾解决方案（同步/异步）：使用同步或异步远程复制技术，一主一备。
- 同步远程复制，RPO=0，RTO>0。
- 异步远程复制，RPO>0，RTO>0。
-
三镜像容灾解决方案：Smartvirtualization + Hypermirro + Hypermetro
3.8.3 远程生产中心
远程容灾解决方案：距离大于300KM，可超过3000KM的远程容灾系统。
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虚拟化网关复制方案：通过VRG，实现主机层复制。
- VRG周期性同步，RPO>0，RTO>0。
-
主备容灾解决方案（异步）：使用异步远程复制技术，一主一备。
- 异步远程复制，RPO>0，RTO>0。
-
云容灾解决方案：通过云容灾服务进行容灾保护。
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两地三中心容灾解决方案：两个城市，三个数据中心。
- 级联：本地——同城——远程。
- 并联：本地——同城，本地——远程。
