企業(yè)多數(shù)據(jù)中心演進(jìn):從“兩地三中心”到“分布式多活”
文章源于公眾號: 架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟
數(shù)據(jù)大集中之后,企業(yè)的經(jīng)營活動越來越依賴于數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)等IT基礎(chǔ)設(shè)施,IT的7*24全天業(yè)務(wù)連續(xù)運營成為大型企業(yè)IT建設(shè)運營與企業(yè)經(jīng)營追求的目標(biāo)。如何實現(xiàn)減少甚至消除正常和非正常的停機(jī)對業(yè)務(wù)可用性造成的影響,不僅是IT建設(shè)與運維團(tuán)隊的目標(biāo),更成為企業(yè)決策層所關(guān)注的。
出于災(zāi)備(Disaster Recovery)的目的,企業(yè)一般都會建設(shè)兩個或多個數(shù)據(jù)中心(如圖1所示)。主數(shù)據(jù)中心承擔(dān)用戶的核心業(yè)務(wù),其他的數(shù)據(jù)中心主要承擔(dān)一些非關(guān)鍵業(yè)務(wù)并同時備份主中心的數(shù)據(jù)、配置、業(yè)務(wù)等。正常情況下,主中心和備中心各司其職,發(fā)生災(zāi)難時,主數(shù)據(jù)中心宕機(jī)、備份數(shù)據(jù)中心可以快速恢復(fù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用,從而減輕因災(zāi)難給用戶帶來的損失。由于災(zāi)難是小概率事件,而采用一主一備這種方式,備份數(shù)據(jù)中心只在災(zāi)難發(fā)生時才能起到作用,并且隨著企業(yè)容災(zāi)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(《信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)規(guī)范》GB/T 20988-2007)的提升,備份IT資源和資金會投入越來越大,相互直接又不能夠復(fù)用,從而造成浪費。另外主備模式的應(yīng)用,備中心在接替主中心時需要較長的時間、關(guān)系復(fù)雜,往往會嚴(yán)重影響用戶的業(yè)務(wù)辦理。
典型如國內(nèi)外銀行等高端用戶多采用“兩地三中心”(即生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心、同城災(zāi)備中心、異地災(zāi)備中心)建設(shè)方案。這種模式下,多個數(shù)據(jù)中心是主備關(guān)系,即存在主次,業(yè)務(wù)部署優(yōu)先級存在差別,針對災(zāi)難的響應(yīng)與切換周期非常長,RTO與RPO目標(biāo)無法實現(xiàn)業(yè)務(wù)零中斷,資源利用率低下,投資回報無法達(dá)到預(yù)期。兩地三中心本質(zhì)上是一種通過簡單資源堆砌提高可用性的模式,對高可用的提高、業(yè)務(wù)連續(xù)性的保證仍然只是量變,業(yè)務(wù)連續(xù)性及容災(zāi)備份一直沒有實質(zhì)性的跨越。
目前,以銀行為代表的、包括政府、公共交通、能源電力等諸多行業(yè)用戶,開始將關(guān)注點轉(zhuǎn)向“分布式多活數(shù)據(jù)中心”(Distributed Active/Active Data Centers)的建設(shè)(如圖2所示)。分布式多活數(shù)據(jù)中心將業(yè)務(wù)分布到多個數(shù)據(jù)中心,彼此之間并行為客戶提供服務(wù),分布式多活包括兩大關(guān)鍵特征——分布式和多活,體現(xiàn)出企業(yè)級用戶在建設(shè)與使用數(shù)據(jù)中心時對資源調(diào)度利用和業(yè)務(wù)部署靈活性的新思路。


所謂分布式,一是指數(shù)據(jù)中心在機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施、地理空間、計算/存儲/網(wǎng)絡(luò)資源的軟硬件部署上是分布而非集中的,滿足災(zāi)備建設(shè)與業(yè)務(wù)聯(lián)系的要求,多個DC在建設(shè)上可以循序漸進(jìn)的展開,彼此保持一定的獨立性,未來擴(kuò)容升級可與現(xiàn)有架構(gòu)保持良好兼容;二是資源的調(diào)度可以跨越多個數(shù)據(jù)中心,運維管理可以基于全局,多個數(shù)據(jù)中心間實現(xiàn)有機(jī)結(jié)合與資源共享,邏輯上可以視為一個全局的大數(shù)據(jù)中心。
所謂多活,一是多中心之間地位均等,正常模式下協(xié)同工作,并行的為業(yè)務(wù)訪問提供服務(wù),實現(xiàn)了對資源的充分利用,避免一個或兩個備份中心處于閑置狀態(tài),造成資源與投資浪費,通過資源整合,多活數(shù)據(jù)中心的服務(wù)能力往往雙倍甚至數(shù)倍于主備數(shù)據(jù)中心模式;二是在一個數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障或災(zāi)難的情況下,其他數(shù)據(jù)中心可以正常運行并對關(guān)鍵業(yè)務(wù)或全部業(yè)務(wù)實現(xiàn)接管,達(dá)到互為備份的效果,實現(xiàn)用戶的“故障無感知”。
值得注意的是,在目前的建設(shè)與運維中,用戶關(guān)注更多的是雙活數(shù)據(jù)中心。在常見的技術(shù)文檔和媒體報道中,“雙活”出現(xiàn)的頻率高于“多活”;就技術(shù)體系與實現(xiàn)成熟度而言,雙活可以看作多活數(shù)據(jù)中心的一個特殊簡化子集,也是最常見的模型,很多技術(shù)文檔中往往不區(qū)分這兩個概念。雙活聚焦兩個數(shù)據(jù)中心的工作模式與機(jī)制,建設(shè)思路與技術(shù)選擇是基于多活的裁剪和優(yōu)化,一些適合雙活的方案在擴(kuò)展性等方面未必適合于多活的應(yīng)用場景,雙活數(shù)據(jù)中心是多活數(shù)據(jù)中心的必經(jīng)階段。
多活數(shù)據(jù)中心帶來的優(yōu)勢是顯而易見的,但其建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程(如圖3所示)。在技術(shù)層面,不僅涉及到服務(wù)器/虛擬機(jī)之間的集群協(xié)同,還包括數(shù)據(jù)的復(fù)制與同步,更重要的是涉及到跨數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通及分支/Internet用戶對DC的訪問,因此網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的感知能力及對流量的牽引成為方案設(shè)計與部署的重中之重;此外,網(wǎng)絡(luò)訪問控制策略的遷移、服務(wù)器網(wǎng)關(guān)及數(shù)據(jù)同步對網(wǎng)絡(luò)帶寬與服務(wù)質(zhì)量的要求、IP地址設(shè)置、路由發(fā)布控制、網(wǎng)關(guān)設(shè)計、防火墻狀態(tài)會話、流量路徑規(guī)劃及迂回控制等技術(shù)都是設(shè)計上必須要考慮和解決的問題。

在非技術(shù)層面,多活數(shù)據(jù)中心的建設(shè)不僅涵蓋數(shù)據(jù)中心災(zāi)備,還要從宏觀角度考慮業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分布式部署,以及對應(yīng)用與軟件系統(tǒng)的流程再造與開發(fā)(如DNS、GSLB等L4~7技術(shù)),此外跨中心的運維協(xié)同等內(nèi)容也對人員組織及流程建設(shè)提出更高的挑戰(zhàn)。
結(jié)束語:分布式多活數(shù)據(jù)中心與云計算建設(shè)的思路既有相同之處也有差別。云的形成可以基于數(shù)據(jù)中心的分布式技術(shù),建設(shè)模型更接近互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,分布式多活數(shù)據(jù)中心的實現(xiàn)和實踐的門檻要低,用戶在建設(shè)運維時更多的關(guān)注于自身業(yè)務(wù)聯(lián)系性的要求與業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)及IT建設(shè)的持續(xù)優(yōu)化,對于復(fù)雜的企業(yè)級應(yīng)用可以提供更好的支撐,使得IT建設(shè)更多的基于自身現(xiàn)有資源和能力,不盲目追求先進(jìn),體現(xiàn)了企業(yè)對于自身IT建設(shè)的把握與未來方向的掌控,是大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心持續(xù)穩(wěn)健前行的必經(jīng)之路。
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