收藏 | 深度分析灾备系统单机架构、集群架构与分布式架构

随着企业数字化转型的深入，加速了数字时代的到来，数字化系统是核心生产工具，数据是企业的核心资产。灾备建设已然成为了必需品，是数字化建设的第五大基础设施。然而用户在灾备建设中往往会忽略灾备系统自身的高可靠、高性能、易扩展的考量，促使灾备系统部署架构从单机向着集群、分布式方向发展。

单机架构就是将灾备系统业务、数据库、以及数据都融合部署在一台服务器上，业务运行、计算、存储的服务都是由这台服务器提供，部署简单，运维简单，投入成本低。

在数智时代，组织生产业务数据量庞大，日常生产经营对数字化系统高度依赖，生产系统间的联系由割裂状态往高度耦合转变，这就意味着当某个系统故障时，就会导致整个业务停摆，造成不可估量的损失。

单台一体机容易面临CPU、内存、硬盘等单点故障问题，导致灾备系统不可用，数据不可恢复。

并且单机架构计算性能及其存储规模有限，无法支持多并发或重载任务，当资源枯竭无法扩容的时候，需重做灾备任务到新的灾备主机。

其次，为满足备份需求采用多台堆叠建设方式的管理挑战，如，无法实现运行状态的统一呈现，无法对灾备资源统一调度和管理。

为了满足灾备系统高可用，防止灾备系统出现单点故障，导致灾备业务中断，一些灾备厂商将灾备一体机设计成基于共享存储型的主/备集群，所有节点都共享同一存储，处于活动状态的主节点对外提供备份服务，备节点处于等待状态，主备之间通过心跳检测、主机级故障检测和服务故障检测，一旦主节点发生故障，可快速的启动备节点，将备份业务切换到备节点，确保备份系统 7×24 小时不间断运行。

这种架构在集群的各节点之间采用端到端的连接，从而去最大化提升网络带宽传输速度和磁盘 I/O 读写性能。在应对海量数据备份环境，通过高速 HBA 控制器对多个存储服务节点进行链路连接，来实现存储容量的扩展，这种架构虽然能保证灾备系统的高可用，备份数据可恢复，但这类集群的备份性能和并发任务数始终是单机架构的上限，只能实现存储扩展，而且灾备系统的可用性高度依赖存储，不支持线性扩展。

由于主备架构不适用于高并发和多任务重载环境的数据灾备建设，所以一些厂家会采用主机集群架构，从而实现灾备系统集群化，基于产品服务器和硬盘，来提供高性能计算、大容量和低功耗，通过多台服务器部署操作系统和备份服务端软件，多台主机提供联机，实现大容量和高带宽的备份能力。服务集群化，由多类服务集群组成：存储集群、数据库集群、业务集群、公共管理集群，以及管理高可用和业务高可用，但是底层存储没有采用分布式架构，而是采用挂载卷或者服务器本地磁盘阵列。

由于该架构的本质还是多机堆叠，并未将底层存储池化，所以在节点故障后，虽然可以实现备份任务漂移，但是故障节点存储不可用，数据不可用，备份数据丢失。

为解决存储问题，一些厂商还设计备份系统+第三方分布式存储部署模式，来实现存储高可用，就是将灾备系统部署在各个服务器节点，从而确保每一个节点的独立的存储卷高可用，但是这样整体性能会有一定的衰减。

由于灾备系统和底层存储间并非是真正的分布式集群架构，每个节点都是独立的存储卷，一旦节点故障，需要原厂专业技术人员进行故障节点的存储重新挂载给其他健康节点，故障节点的数据才可恢复。同时，备份任务漂移后，所有故障备份任务会重新触发完全备份，增加备份窗口压力，存储压力。

通过将灾备和云计算技术深度融合，基于计算虚拟化、分布式存储技术的存储虚拟化和网络虚拟化技术，可将3台及以上物理服务器的计算、存储、网络资源池化并与灾备系统深度融合。具备高可靠、高可用、高性能、易扩展等特性。

采用分布式作为底层系统架构，将各节点上的 CPU 、内存、网络和存储虚拟化，构建成一个标准化、可弹性伸缩的资源平台，实现各类资源在云平台管理下动态调动。

采用去中心化的设计思想，消除了主节点单点故障问题，在业务 IP 所在节点故障的情况下，服务程序可自动侦测到故障，并选举新的主节点，业务 IP 则漂移到新的主节点，避免了因节点故障或设备发生意外时系统停机，实现冗余切换，持续提供灾备服务，保障业务的连续性。

• 灾备系统高可靠：

灾备集群中任意物理节点损坏，该节点上所有的灾备业务均可自动漂移,任何一个节点故障都不会对节点上运行的灾备任务造成任何影响。

• 存储数据高可靠：

多副本存储机制，可根据需求将备份数据存储2份或者多份；当某节点故障时，系统可从其他副本读取数据，并进行数据恢复；当节点存在数据不一致状态时，系统会自动进行数据的重建和恢复，存储数据可靠不丢失。

相比普通的灾备一体机，分布式架构灾备系统可根据每个节点连接的客户端数量平均负载连接的客户端，客户端的备份任务被分散到各个节点上执行，验证和接管任务可自动推荐计算节点，支持多任务并发，实现系统自动负载均衡、高吞吐和高性能备份恢复。在灾备性能指标方面都呈现出高标准高效率的表现。

用户可根据需求弹性扩展节点数量，单套系统支持 3 到 128 节点，节点扩展后，旧数据会自动迁移到新节点，实现负载均衡，避免单点过热的情况，集群系统的整体容量和性能也随着节点增加而线性扩展。

为应对数字化潮流，科力锐重磅推出星辰分布式架构灾备系统，采用创新的分布式架构，可实现高可靠、高可用、高性能和易扩展的特性。

当任意物理节点损坏，该节点上所有的灾备业务均可自动漂移,到其他节点，保障灾备业务持续进行；多副本的存储机制，当某节点故障时，系统可从其他副本读取数据，并进行数据恢复，实现数据高可靠，高可用。

同时，相比普通的灾备一体机，星辰灾备系统可智动负载备份任务，验证和接管任务可自动推荐计算节点，支持多任务并发，实现系统的自动负载均衡、高吞吐和高性能备份恢复。

灾备成效可视可见，内置多种可视化大屏，全面满足组织在数字化时代对灾备系统的新需求。

显然，面对不可阻挡的数字化浪潮传统单机架构或多机堆叠架构已经难以满足客户新需求。“高可靠、高性能、易扩展”是当下用户对于灾备系统的新期待，而科力锐致力于以持续创新去积极拥抱用户的期待，正如本次带来的星辰分布式架构灾备系统。