2012-07-20 09:20:29
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隨著信息化建設的深入，網(wǎng)絡技術的普及，我們的生活和工作方式發(fā)生了巨大的變化。 E-mail代替信件成了人與人溝通的主要信息來源，縮短了人們通信的時間，拉近了彼此間的距離;教學部門通過教務等管理系統(tǒng)解決了學生、教師、教室等多方資源的沖突問題;學生們通過校園網(wǎng)不僅能夠了解自己在學校的學習情況，還能夠從各種途徑獲得對自己有益的資源書籍、論壇、blog等，拓寬了自己的知識面;教師們通過各種信息化手段縮短了與國際先進思想的差距，加快了科研及教學的步伐……所有這些都與信息化工作的深入和展開是分不開的，在信息化給我們帶來各種便利的同時，我們也發(fā)現(xiàn)，隨著信息化建設的逐步深入，對其的依賴性也越高，我們的信息化建設也不斷受到各種因素的干擾，從最初的計算機病毒到網(wǎng)絡病毒、還有成天讓信息化主管們提心吊膽的計算機黑客，一旦發(fā)生信息化系統(tǒng)的故障，尤其是作為信息化基礎的數(shù)據(jù)丟失，將產(chǎn)生災難性后果，對我們工作與生活的影響也是空前的，因此信息化越深入，數(shù)據(jù)的安全控制就越應該得到重視和加強。
作為中國最高學府之一的北京大學，信息化工作起步較早，其建設的腳印已經(jīng)深入學校的每一個角落。經(jīng)過20年的信息化基礎建設，北京大學已擁有近5萬多計算機用戶、15萬億次的高性能計算能力、10G的網(wǎng)絡主干帶寬、網(wǎng)上辦公系統(tǒng)、教務教學管理、財務管理等20余種校務管理系統(tǒng)已經(jīng)推廣使用，北京大學的教學、管理及科研工作已經(jīng)離不開信息化技術的支持。
在信息化實施的過程中，北京大學也遇到了其它部門遇到的相同問題——信息安全。但受資金及安全觀念所限，在最初的信息化建設中很少考慮數(shù)據(jù)的安全，尤其是數(shù)據(jù)的直接物理承載體——硬盤的故障。
據(jù)北京大學計算中心2002~2003年的技術統(tǒng)計，其管轄的服務器群就有15塊硬盤毀壞，導致部分數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)工作的停滯，也正因為如此高的磁盤系統(tǒng)的故障率，數(shù)據(jù)安全得到了有關方面的高度重視。學校有關領導已經(jīng)預見到數(shù)據(jù)將成為信息化建設的基石，在未來的一段時間內(nèi),數(shù)據(jù)安全將成為信息化建設的關注點。
于是，計算中心自2003年開始了對該課題的探討和研究工作，并最終通過“211”二期項目的建設，建立起北京大學信息與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心(含災備中心)。通過該項目的建設，北京大學的信息化主導部門的主要數(shù)據(jù)得到了最完善的保護。
談到數(shù)據(jù)安全問題，就不得不提到2005年剛剛開始實行的國家信息化等級保護體系的建設，其對目前信息化建設中存在的安全風險作了較為詳細的分析，其間信息安全以層次劃分，分為5個層面，即：
a) 管理人員的安全(人員的安全管理、系統(tǒng)地安全健康等等);
b) 各應用的控制安全(各種應用級);
c) 系統(tǒng)的安全管理(操作系統(tǒng)及基礎應用級);
d) 網(wǎng)絡環(huán)境的安全控制(協(xié)議級);
e) 數(shù)據(jù)環(huán)境的安全保護(硬件級)。
其考慮的核心內(nèi)容是對數(shù)據(jù)的保護，因為數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的最重要的資產(chǎn)，信息安全的最終目的是保護數(shù)據(jù)不損失、不失竊。通過各種途徑(如人員的賬戶強制管理、應用的補丁、系統(tǒng)的補丁及加固、防火墻、硬件設備的冗余結(jié)構(gòu)等)在不同層面形成對數(shù)據(jù)的安全控制和保護，實現(xiàn)信息安全的最大化。通過以上5個層面的安全控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全可控制、可管理、可伸縮、可恢復。
分步實施數(shù)據(jù)保護整體規(guī)劃
北京大學數(shù)據(jù)中心建設參照信息安全等級保護的規(guī)劃，突出了對數(shù)據(jù)的承載體——磁盤系統(tǒng)的保護。通過高可靠的SAN存儲網(wǎng)絡與智能存儲的搭配，配合備份軟件和高速帶庫，共同搭建北京大學信息與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心，通過長程光纖實現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠程災備，并最終達到：
1 搭建集中式冗余SAN路由環(huán)境，分散式SAN網(wǎng)絡，分布到各主要機房和應用的SAN網(wǎng)絡，使SAN網(wǎng)絡延伸到校園內(nèi)光纖能夠到達的地方;
2 安全高效的集中式存儲，解決了數(shù)據(jù)存儲載體的安全和性能問題，也解決了容量問題，并且通過這種方式實現(xiàn)了主機系統(tǒng)的快速切換;
3 分區(qū)分級的數(shù)據(jù)存儲，通過不同性能的存儲系統(tǒng)的使用，達成業(yè)務數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)的分離，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的分類存儲和保護;
4 備份軟件和高性能帶庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中備份，通過網(wǎng)絡延伸到校內(nèi)各地，極大提高了北京大學整體的數(shù)據(jù)保護能力;
5 異地數(shù)據(jù)災備系統(tǒng)，提供了大容量的遠程數(shù)據(jù)實時復制，最大限度地實現(xiàn)了關鍵數(shù)據(jù)的保護，減少極端條件下的數(shù)據(jù)損失，加快數(shù)據(jù)和應用的恢復能力;
6 提高了系統(tǒng)管理人員的安全意識，改變了人員對安全的認識，實現(xiàn)了管理規(guī)劃化。
從數(shù)據(jù)集中存儲到數(shù)據(jù)災備和備份的各體系的建設，通過不同系統(tǒng)對數(shù)據(jù)性能和安全的要求，區(qū)分數(shù)據(jù)類型，進行分區(qū)分片存儲，對關鍵數(shù)據(jù)進行合理的自動化備份，對核心數(shù)據(jù)進行遠程災備，極大地提高了北京大學信息系統(tǒng)的抗干擾能力。尤其是數(shù)據(jù)災備，對于高校來說還是一個很富有挑戰(zhàn)性的題目，其技術難度和管理難度都很大，投入也是巨大的。因此北京大學對該項目執(zhí)行調(diào)研優(yōu)先、分步實施、不斷改進的方針。項目一期建設主要進行了數(shù)據(jù)集中存儲，集中備份、搭建基礎的SAN存儲網(wǎng)絡。使用半年后，根據(jù)分步實施、不斷改進的原則，結(jié)合北京大學的實際需求，在二期項目中著重解決了大量資源數(shù)據(jù)的存儲、異地數(shù)據(jù)災備、存儲網(wǎng)絡的延伸和優(yōu)化、創(chuàng)新性的SAN網(wǎng)絡應用構(gòu)架，最終搭建了北京大學信息與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心的完整框架。
二期項目中最復雜最關鍵的建設就是整個數(shù)據(jù)容災系統(tǒng)的建設，目前主流的災備技術主要有硬件級復制技術和軟件級復制技術(區(qū)別如表所示);鏈路的選擇有純光纖技術和以太網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸;鏈路設備也有FC交換機對FC交換機，路由器對路由器，以及通過DWDN等增強光纖通訊距離進行通信的特殊設備。
選擇硬件級災備系統(tǒng)
在2001年“9·11”事件發(fā)生前，災難恢復還沒有引起足夠的重視，但“9·11”后原世貿(mào)中心內(nèi)營業(yè)的各公司處境和出路卻發(fā)人深省，有的公司實施了很好的災備措施和管理規(guī)范，損失巨大但很快恢復了其業(yè)務;有些公司實施了基礎的災備措施，但沒有進行災備演練和妥善的文檔資料管理，公司損失了許多時間，影響了公司業(yè)務和形象;還有很多干脆沒有做災備保護措施，其結(jié)局只能是消亡。當然，“9·11”給世人影響最深的還是那些能夠迅速恢復業(yè)務的公司，其快速恢復能力不僅增強了用戶對其的信任，更增加了公司的生存能力。“9·11”也再次讓大家認識到數(shù)據(jù)在信息時代的重要性，沒有數(shù)據(jù)，其生存都無法得到保障。
基于對“9·11”事件的認識，我們認為災備保護應涵蓋兩個方面的內(nèi)容，即硬環(huán)境建設和軟環(huán)境建設。硬環(huán)境指必要的數(shù)據(jù)保存和恢復設施，如智能陣列、帶庫、及相關鏈路條件等;軟環(huán)境指對專業(yè)技術人員的保護和相關文檔資料的整理及妥善保存。兩者缺一不可，硬環(huán)境是基礎，軟環(huán)境是操作手段，沒有硬環(huán)境的災備無從做起，沒有軟環(huán)境的災備難以恢復，原有的大量投資將付之東流。
在綜合考慮北京大學自身情況后，北京大學的災備項目最終以硬環(huán)境投資為主，兼顧加強完善文檔資料的整理及保存，努力使項目建成后能夠最大限度發(fā)揮其成效。
目前主流的災備技術主要有硬件級災備技術(陣列級)和軟件級災備技術(主機級)，兩方案各有特點和長處。
硬件級災備技術更關注性能和綜合能力，其與主機平臺的無關性可以保障各種主機系統(tǒng)同時實施，而且對主機的性能影響最小;軟件級災備技術的優(yōu)勢體現(xiàn)在靈活和投入上，對簡單的主機系統(tǒng)(數(shù)量很少)比較方便，通過主機上的特殊文件系統(tǒng)，依賴網(wǎng)絡環(huán)境可進行超遠距離的數(shù)據(jù)災備。
基于以上兩種技術的特點分析，結(jié)合北京大學的情況：現(xiàn)成的長程光纖，合理的災備地點昌平，以及北京大學復雜的應用情況多平臺(Solaris、Windows、Linux)、多主機(SUN、Fujitsu、DELL多達近20臺)、多版本的具體因素，在慎重考慮綜合成本之后，北京大學決定建設硬件(陣列)級災備系統(tǒng)。北京大學在2004年進行了該項目一期建設。通過國際招標，最終選定了富士通提供的Eternus 3000的M600盤陣組成裸容量20TB的業(yè)務存儲節(jié)點，使用富士通提供的Eternus 3000的LT160A2帶庫和Legato Networker備份軟件組成一套完善的備份系統(tǒng)，Mcdata公司的兩臺4500構(gòu)建成冗余的光纖網(wǎng)絡環(huán)境。
系統(tǒng)在2004年11月進入調(diào)試運行，12月業(yè)務正式上線，總計有15臺服務器和20多個業(yè)務系統(tǒng)使用了盤陣，20多臺主機享受備份系統(tǒng)的保護，從而搭建了北京大學數(shù)據(jù)中心的安全、高效的存儲備份環(huán)境。
一期項目正式運行半年后，北京大學又結(jié)合新需求和新應用，如圖書館和現(xiàn)代教育技術中心大量資源數(shù)據(jù)的存放，大量關鍵應用數(shù)據(jù)需要得到更完善的保護，北京大學決定對系統(tǒng)進行升級，采購了兩臺富士通的Eternus 3000的M300，一臺15TB的作資源存儲，另一臺5TB放置在昌平作災備節(jié)點存儲。其鏈路設備的選擇在充分調(diào)研和測試后，最終選擇了Brocade 7420路由器作校園內(nèi)SAN主路由， 創(chuàng)造性地利用SAN路由器的特點，既能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)災備鏈路，又能夠通過SAN路由和SAN交換機搭建北京大學的第二網(wǎng)絡—FC SAN光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，使得未來北京大學的數(shù)據(jù)存儲可以延伸到光纖能到達的每個角落。
在經(jīng)過長達近兩年的項目建設之后，北京大學數(shù)據(jù)中心規(guī)劃目標全部實現(xiàn)完畢，解決了許多信息化過程中棘手的難題：
第一，通過數(shù)據(jù)中心的集中式存儲解決了目前數(shù)據(jù)的物理存放的安全和效率及容量問題;
第二，帶庫和備份軟件的使用大大降低了系統(tǒng)管理人員的工作壓力，備份工作不再繁瑣和復雜;
第三，基于路由設計的光纖網(wǎng)絡極大地提高了北京大學存儲網(wǎng)絡的彈性和擴展性，其方案設計不僅解決了SAN交換的擴建問題，還有效解決了遠程災備鏈路的連接問題，使得該網(wǎng)絡滿足了高效、安全可靠、簡單實用的多樣化需求，也滿足了未來較長一段時間內(nèi)的需要;
第四，分區(qū)分類存放數(shù)據(jù)，不僅解決了系統(tǒng)的壓力和投資問題，還大大提高了整體的使用效率和安全性。
災備系統(tǒng)的建立，為北京大學信息化建設提供了高可靠高冗余度的數(shù)據(jù)保護環(huán)境，降低了極端環(huán)境下發(fā)生問題的損失，提高了北京大學信息化系統(tǒng)的安全性和可恢復性，整理了一套完整的災備恢復資料，為未來的不可預見的問題奠定了良好的軟環(huán)境，提高了北京大學災備系統(tǒng)的可用性。
