消防部队数据备份系统的设计与实现

丁祥郭

0 引言

上海消防部队经过多年的信息化发展，目前已有消防通信指挥、办公自动化（OA）、防火监督管理、火灾统计、干部人事、部队管理等信息系统。在这些系统中，积累了大量消防部队灭火救援、防火监督、部队管理等方面的基础数据。这些数据在系统的运行过程中可能会因为各种意外事件，如人为操作、硬件故障、软件BUG或环境因素导致损坏与丢失，其损失不可估量，会对消防部队灭火救援、指挥调度、部队管理等方面造成重大影响。当前，上海消防部队信息系统的数据，一直存储在本地服务器硬盘上，关键应用和数据，没有集中存储的地方，离线备份也没有专门的备份系统管理。针对以上原因，需为上海消防部队信息系统设计一个“集中存储，自动备份”的数据备份系统是十分必要的。

本文通过对上海消防部队信息系统存储备份现状的分析，并结合信息系统的运行现状，设计了一个集中存储的数据系统，该系统构建了LAN和LAN-FREE相结合的备份存储架构，选用当前流行的Veritas Backup Exec备份软件，制定了符合信息系统实际情况的备份策略。

1 现状与需求的分析

1.1 数据备份的现状

消防部队的各个信息系统，是各个不同时期分别建成的，各系统的后台数据分散存储在各自的硬盘中，彼此的存储资源相互隔离，存在以下问题：首先，增加了系统管理员对数据进行维护和管理，特别是备份工作的难度，造成了重复劳动；其次，数据安全堪忧，一旦系统主机出现故障，数据就有丢失的风险；第三，各个系统之间的存储资源不能共享，也无法相互调剂余缺，进一步扩展不仅成本高、而且工作量大。

1.2 数据备份的需求

随着消防部队业务信息化应用规模的扩大，上海消防部队信息系统越来越多，操作系统基本上是使用Windows/Intel平台，数据库有MS-SQL server、Oracle等不同类型。当前消防信息系统存储的数据可分为两类：一种是文件数据，直接以独立形式存在，能够以简单的复制和粘贴方式完成存储的数据；另一种是数据文件，随着数据库技术的发展，单纯地以文件方式备份数据库肯定不能够满足需要，如 Oracle数据库，就需要对表文件和日志文件执行不同的备份测量，而且还需要保证所存储的数据的完整性。这些信息系统数据备份需求见表1：

表1 上海消防部队信息系统数据备份需求

针对系统及应用特点问题，我们需要建立一个成熟、可靠、集中、可扩展的数据备份存储系统，为上海消防部队信息系统的安全提供有效的保障。新建的备份存储系统应满足以下需求：①建立一个集中备份系统，实现无人值守的自动化备份；②备份系统可灵活制定备份和恢复策略，具有集中化的备份策略管理及备份任务监督。系统界面在好操行简单，维护方便；③备份系统要能实现对多种数据库进行数据备份，实现集中化的备份数据存放；④具有良好的扩展性，能够平滑升级到存储区域网络（SAN）备份，建立的备份系统不能对现有系统及网络产生较大的影响；⑤在系统出现意外损害时，备份系统能进行快速及时的系统和数据恢复，保证系统尽快投入正常运行。

2 备份系统架构与实现

一个完整的备份的系统备份方案，应包括备份硬件选择、备份软件选择、备份策略制定等部分。理想的备份系统是全方位、多层次的软硬件结合方式，构成了对系统和数据的防护，能够有效地防止物理损坏和逻辑损坏，保证系统在遭受意外破坏时能够快速恢复。理想的备份系统成本太高，不易实现。因此，在设计备份方案时，根据实际情况选择备份硬件架构、软件备份措施和制定合乎实际的策略。

2.1 备份系统架构设计

目前比较常用的备份系统架构方式主要有 3种，分别为： LAN 、LAN-FREE、SERVER-FREE。LAN方式利用现有网络资源，结构较为简单，不需要额外投资，但备份速度慢。LAN-FREE方式利用光纤交换机，不占有现有网络资源，性能最好，但是投资相对较大和占用服务器的CPU资源。SERVER-FREE方式不占用生产服务器的资源开销，但需要添加支持SCSI-3集合的存储设备，成本高，实施难度大，目前尚未有大规模应用。

当前上海消防部队已购置了一些存储备份设备，具体包括：HP公司EVA 4100磁盘阵列，磁盘容量为3.6T（12块300G光纤硬盘）；HP StorageWorks MSL4048磁带库，内含2台LTO4的磁带机，备份速度能达到50MB/S，有300G磁带32盒；两台24口光纤通道交换机（SAN交换机）。

根据备份系统架构方式和上海消防部队已有存储备产品的现状，我们制定了LAN与LAN-FREE相结合备份架构。在消防数据环境中，对一些数据量不大的信息系统，如邮件收发系统、火灾统计系统、干部人事系统、政工网站、水源管理系统、固定资产管理系统，采用LAN备份的方式，在满足备份需求的基础上又可以充分节省投资。对数据量较大的信息系统，如通信指挥系统、办公自动化系统、防火监督系统、内网门户网站、计算机资源管理系统，数据量达到几百个G，如果用网络备份的方式备份的话，网络会是备份速度的瓶颈，严重影响备份的性能，使备份的窗口增长较多，并会占用磁带机的读写时间，与其他的备份形成资源争用。因此，对这类信息系统采用LAN-FREE的备份方式。

在LAN和LAN-FREE相结合的备份架构，所有的数据全部是先到磁盘，然后再到磁带，这种备份方式不但可靠性高（两个备份），而且便于管理和数据恢复，能够帮助用户快速进行备份和恢复。

上海消防部队数据备份系统拓扑架构图见图1。

图1 上海消防部队数据备份系统拓扑架构图

2.2 备份系统软件选定

目前，业界主流备份软件产品有Legato NetWorker、CA ARCserve及Veritas的NetBackup和BackupExec等，同时，服务器厂家（如HP、IBM等）一般也会提供一些自带的存储管理备份软件。各厂商的软件在备份管理方式上各有千秋。它们都具有自动定时备份管理、备份介质自动管理、数据库在线备份管理等功能。但服务器厂家自带的存储管理备份软件更注重于对本公司软硬件产品的支持。而 Legato、Veritas及CA是独立软件开发商，其备份软件注重对各种操作系统和数据库平台的支持。

通过调研，比较分析了以上各种备份软件的异同，并根据上海消防部队的实际情况和仔细的性价比较，最终选择了美国Veritas公司的 BackupExec系统软件。Backup Exec是基于网络结构设计的，把网络通信量减至最小，把吞吐量性能增大至最大，实现了优异的网络数据存储功能，是一种多线程、多任务的存储管理解决方案，专为在单一的或多节点的Windows Servers企业环境中进行数据备份、灾难恢复而设计。

2.3 备份策略的制定

备份的成功实施必须制定一个完善的数据备份策略，确定备份类型、备份方式、备份时间、频度及保留时间等内容。在实施数据备份时，除了数据备份技术，重点考虑的数据策略，其制定主要考虑以下的因素：①备份类型：如果是文件类型的备份，类型可能是 standard、windows，如果是数据库的备份可能是Oracle、MS-SQL server等，备份类型决定了备份的内容。②备份位置：备份的位置可以是磁带库、磁盘，同时备份位置决定了备份是LAN还是LAN-FREE的方式，决策的备份数据流走向。③时间策略：时间策略确定备份何时发起，备份数据在磁带上的保留时间等。④备份方式：备份的方式主要包括执行全备份还是增量备份。⑤其他：备份作业的优先级、是否并发、备份磁带的卷池的安排等。

上海消防部队信息系统数据备份策略，在充分考虑实际数据量、数据类型等要求后制定了进一步的制度，其具体内容见表2。

表2 上海消防部队数据备份策略

经过一段时间的测试，备份策略符合实际要求，所有数据备份作业能全部完成，并未出现冲突。

3 结束语

上海消防部队数据备份系统，分析了系统数据运行环境及增长存储需求，遵循了经济性和实用性相结合的原则，满足了消防部队数据备份的要求。通过实施本备份方案，上海消防部队信息系统的数据全备份时间大大缩短，提高了备份的效率和强大的设备功能，实现了数据备份的智能化管理，保证了数据的可靠性和快速恢复能力。本数据备份系统，经过一年多的使用，系统运行状况一直良好，达到系统建设的要求。该系统的成功实施值得向各省或直辖市消防部队进行推广。

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