01.行業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展及面臨的威脅

縱觀IT行業(yè)近些年發(fā)展，“云”迅猛來襲、“虛擬化”強(qiáng)勢崛起、“分布式”卷土重來、“超融合”黑馬殺出，在這些新興技術(shù)革新的沖擊下，各行各業(yè)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)也由傳統(tǒng)的Server、Network、Stroage三大件逐步向SDC、SDN、SDS演進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)更加開放、友好的SDDC（Software Defined Data Center）。軟件在愈來愈靈活I(lǐng)T的基礎(chǔ)架構(gòu)中扮演著重要的角色，軟件定義的集成架構(gòu)將服務(wù)與提供提供服務(wù)的物理資源中提取并分離出來，帶來了更具靈活性、統(tǒng)一性、低成本、高效的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

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在風(fēng)云變幻的今天，基礎(chǔ)架構(gòu)的演進(jìn)有條不穩(wěn)，然而我們也應(yīng)注意到大型的網(wǎng)絡(luò)攻擊更加肆虐，數(shù)據(jù)安全舉足輕重：在2017年5月WannaCry利用SMB永恒之藍(lán)漏洞在短短的數(shù)周之內(nèi)就感染了超過幾十萬臺電腦；緊接著2017年6月破壞型病毒NotPetya再次侵襲，與WannaCry相比NotPetya更具破壞型，感染之后立刻加密分區(qū)、復(fù)寫分區(qū)表，同時還通過病毒組件竊取信息回傳；不久前新型勒索病毒Bad Rabbit利用SMB永恒浪漫席卷全球，Bad Rabbit更加智能，病毒特征及漏洞調(diào)用極其隱蔽，能夠躲避大多安全軟件的主動探測和防御……

愈演愈烈的網(wǎng)絡(luò)攻擊、更加智能更具破壞力的病毒侵襲，這一切都在提醒著我們發(fā)展的同時數(shù)據(jù)安全與保護(hù)也更加不可忽視。

02.軟件定義存儲的基礎(chǔ)架構(gòu)

雖然SDDC的概念如火如荼，但追本溯源后會發(fā)現(xiàn)至今還未有哪個國際機(jī)構(gòu)組織對SDDC制定詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃。僅僅在VMware vForum 2012發(fā)布會上，VMware全球副總裁、CPD全球研發(fā)及中國研發(fā)總經(jīng)理李嚴(yán)冰博士重點(diǎn)介紹了“軟件定義的數(shù)據(jù)中心(Software-Defined Data Center,SDDC)”的新戰(zhàn)略規(guī)劃。這一戰(zhàn)略規(guī)劃在醞釀了多年之后，終于得以全面發(fā)展。

SDS作為在VMWARE SDDC藍(lán)圖中重要的一環(huán)，VMWARE給出了明確的架構(gòu)體系說明，后續(xù)廠商也爭相效仿提出了軟件定義存儲的體系結(jié)構(gòu)。通過SDS軟件將各種存儲資源整合，虛擬成多個Storage Pool根據(jù)不同需求映射給上層系統(tǒng)使用。在整合存儲資源的同時，SDS也能借助存儲本身的各項(xiàng)功能接口實(shí)現(xiàn)復(fù)制、快照、虛擬化等多項(xiàng)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。下圖即為VMWARE SDS體系圖：

SDS是一個龐大、復(fù)雜的概念，我們熟知的存儲虛擬化、ServerSAN、HCI等都可以看做是SDS概念的一部分，或者一種實(shí)踐方式。目前SDS的層級分類還比較模糊，行業(yè)內(nèi)也有一種普遍分類即把SDS層級分為兩類：控制層和數(shù)據(jù)層?？刂茖邮峭ㄟ^SDS軟件或硬件實(shí)現(xiàn)存儲資源的整合和管理調(diào)度，如EMC ViPR等；數(shù)據(jù)層則側(cè)重于負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層的自動化。在上圖中，Policy-Driven Control Plane是控制層，用于實(shí)現(xiàn)所有存儲資源的調(diào)度；Virtual Data Plane是數(shù)據(jù)層，通過數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)資源自動化，在存儲池內(nèi)處理數(shù)據(jù)流、優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲。中間的Virtual Data Service可以看做控制層和數(shù)據(jù)層之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)兩層級之間的聯(lián)動。在Storage Pool中，通過不同類型的存儲資源形成不同的存儲池，池間數(shù)據(jù)流動通過數(shù)據(jù)層服務(wù)實(shí)現(xiàn)，池內(nèi)數(shù)據(jù)處理則借助數(shù)據(jù)層的各種服務(wù)合理規(guī)劃。

03.軟件定義存儲下的數(shù)據(jù)備份保護(hù)

SDS雖是一個嶄新的技術(shù)概念，但從其解決方案的發(fā)展和技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)：萬變不離其宗。SDS帶來了存儲資源的高效融合，但并未帶來數(shù)據(jù)保護(hù)的徹底革新。對于軟件定義存儲下的數(shù)據(jù)保護(hù)，目前有以下幾種主流數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)：

1、 通過SDS軟件將多個物理卷合成虛擬卷，實(shí)現(xiàn)容錯；

2、 通過存儲本身特性實(shí)現(xiàn)復(fù)制、多副本容災(zāi)；

3、 通過上層應(yīng)用的集群、主備架構(gòu)等容災(zāi)技術(shù)；

4、 通過大型集中備份軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)。

數(shù)據(jù)保護(hù)備份技術(shù)，各有優(yōu)劣，適合各自不同場景。在復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心場景下，只有通過合理的選擇與搭配，才能形成全面的數(shù)據(jù)保護(hù)。針對以上幾種備份保護(hù)技術(shù)，我們進(jìn)行重點(diǎn)分析，明確每種技術(shù)的適用場景，規(guī)避技術(shù)的劣勢，因地制宜選擇最符合預(yù)期的數(shù)據(jù)保護(hù)方案。

通過SDS軟件實(shí)現(xiàn)Virtual volume多寫多讀，實(shí)現(xiàn)容錯  

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

此種技術(shù)是在云環(huán)境下演化的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。與以往在虛擬化場景中SDS和虛擬化軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬Lun技術(shù)不同，此數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)能夠?qū)⒍鄠€物理卷形成的多個Lun通過合成形成Virtual vloume提供給平臺使用。虛擬機(jī)僅識別Virtual volume，當(dāng)有數(shù)據(jù)寫入時，數(shù)據(jù)會通過Virtual vloume同步寫入所有Lun中；當(dāng)有數(shù)據(jù)讀取時，會從其中選擇一個Lun讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀寫時，即使一個Lun損壞，依舊可以從其他Lun讀寫，而且上層應(yīng)用無感知。

適用場景：

云環(huán)境下虛擬化技術(shù)使用的存儲逐步由大Lun模式（多個存儲資源匯聚成一個大型存儲Lun）向小Lun模式演進(jìn)（給虛擬機(jī)分配資源時，將該虛擬機(jī)的存儲資源形成一個小Lun）, 小Lun模式的運(yùn)用提高了存儲的利用率，同時也使得存儲資源的調(diào)配更加靈活。通過SDS軟件實(shí)現(xiàn)Virtual volume多讀多寫，大幅提高了虛擬機(jī)數(shù)據(jù)的安全性，同時Virtual volume中小Lun的切換對應(yīng)用無感知，體驗(yàn)友好。

解決方案弊端：

此種技術(shù)上雖然實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)Lun資源物理損壞的全面保護(hù)，但仍舊無法提供對數(shù)據(jù)邏輯錯的保護(hù)、無法滿足歷史版本保留的需求。

通過SDS軟件和存儲本身特性實(shí)現(xiàn)復(fù)制、多副本容災(zāi)  

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

此技術(shù)如傳統(tǒng)存儲的特性功能類似，通過SDS軟件和存儲的特性功能相結(jié)合，利用存儲快照或虛擬化功能，對存儲資源進(jìn)行復(fù)制、多副本存儲。SDS軟件和存儲結(jié)合后，相對于傳統(tǒng)的存儲復(fù)制、副本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更小顆粒度、更加靈活的容災(zāi)。

適用場景：

SDS軟件和存儲結(jié)合的復(fù)制、副本技術(shù)，在提供更高精度的數(shù)據(jù)保護(hù)的同時還能大幅降低數(shù)據(jù)保護(hù)時對存儲資源的消耗，更低的保護(hù)延時、更快的同步速度帶來了極低的RPO、RTO。

解決方案弊端：

通過存儲復(fù)制、副本技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)帶來的收益非常明顯，但相對成本也非常之高，對基礎(chǔ)資源的要求門檻也極高，不管是同步時的帶寬、延時還是存儲本身的性能要求都有嚴(yán)苛的限制。

通過上層應(yīng)用的集群、主備架構(gòu)等容災(zāi)技術(shù)  

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

通過應(yīng)用的集群、主備架構(gòu)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)容災(zāi)是一種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)方式。在多節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行應(yīng)用，即使其中一個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，其他節(jié)點(diǎn)也能夠承載系統(tǒng)壓力。該技術(shù)在容器、云環(huán)境中逐漸演化，現(xiàn)能夠通過容器和云技術(shù)在線、動態(tài)增減節(jié)點(diǎn)數(shù)目，架構(gòu)靈活，實(shí)現(xiàn)了資源的按需分配。

適用場景：

適用于生產(chǎn)環(huán)境的絕大部分業(yè)務(wù)場景。在云平臺和容器化的業(yè)務(wù)場景中，結(jié)合云技術(shù)和容器技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線、動態(tài)增減業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)目。

解決方案弊端：

集群、主備架構(gòu)的容災(zāi)技術(shù)，在一定程度上以較低成本實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)系統(tǒng)高可用性、提高了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的并發(fā)性能，但仍舊無法提供對數(shù)據(jù)邏輯錯的保護(hù)、無法滿足歷史版本保留的需求。此外在線、動態(tài)增減業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的功能需要上層應(yīng)用進(jìn)行適配并支持。

通過大型集中備份系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)  

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

在絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心，都會通過備份軟件打造大型備份容災(zāi)系統(tǒng)。大型備份容災(zāi)系統(tǒng)，可通過傳統(tǒng)的SERVER-NODE-CLIENT模式部署，也可集成一體機(jī)投入系統(tǒng)。大型備份容災(zāi)系統(tǒng)集成了諸多應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、存儲等資源接口，通過這些接口備份服務(wù)器與備份客戶端交互，通過磁帶機(jī)、磁盤等備份資源快速備份。大型備份容災(zāi)系統(tǒng)可通過增加NODE或一體機(jī)數(shù)量提高備份并發(fā)能力，也可借助重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)、快照技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高級的備份手段。

適用場景：

備份軟件適用于所有生產(chǎn)環(huán)境中絕大部分業(yè)務(wù)場景，能夠?qū)崿F(xiàn)較低成本針對傳統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、虛擬化系統(tǒng)等提供全面的數(shù)據(jù)保護(hù)。在數(shù)據(jù)量較大（TB級別）時，相對于其他備份容災(zāi)手段，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)快速備份的需求，還能在不影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的情況下進(jìn)行備份副本保護(hù)、歸檔等。備份存儲介質(zhì)的多樣性（磁帶庫、磁盤庫、光盤庫等）能夠提供豐富的備份方案，適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的各種場景。同時重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的崛起，也大幅減少了備份系統(tǒng)的壓力，顯著提高了備份系統(tǒng)的整體性能。

解決方案弊端：

大型集中備份系統(tǒng)對海量數(shù)據(jù)的備份性能較低，雖然目前可通過并發(fā)備份、消重備份等手段提高備份性能、縮短備份窗口，但海量數(shù)據(jù)的備份依舊不理想。其次備份系統(tǒng)集中備份時對生產(chǎn)資源的消耗較大，需要合理規(guī)劃備份窗口，將備份高峰安排在業(yè)務(wù)系統(tǒng)空閑時段。最后，隨著備份系統(tǒng)的日益增長，若無合理規(guī)劃，備份系統(tǒng)配置越發(fā)雜亂，整體性能大幅下降。