双活数据中心个人理解（一）

子衿技术联盟 2015-12-19

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1. 前言

建设双活数据中心需要网络系统、存储系统、计算资源、应用系统等多个IT系统之间紧密合作才能实现。用户业务系统同时在两个数据中心运行，包括前端的全局负载均衡、服务器前端的负载均衡、服务器集群HA技术，后端的数据库系统和存储系统技术，同时为用户提供服务。当某个数据中心的应用系统出现问题时，由另一个数据中心的应用来持续提供服务。以下将简要介绍双活数据中心各主要组成部分双活的实现。

2. 工作模式

双活数据中心的需求来自于企业对关键核心业务永续的追求，在一个数据中心发生故障或灾难的情况下，另外一个数据中心可以正常运行并对关键业务或全部业务实现接管，达到互为备份的效果，实现用户的“故障无感知”。

由于建设双活数据中心需要网络系统、存储系统、计算资源、应用系统等多个IT系统之间紧密合作才能实现。因此，根据各层IT系统的技术成熟程度及特点，双活数据中心的工作模式呈现多样化。

图1 双活数据中心模式下的多层互联模式

2.1. 主备模式

主备模式是一个业务只在一个数据中心运行，企业结合灾备等级需求和业务需求，在备份中心部署相关服务器、存储、网络等设备，部分应用生产设备与备份设备比例达到1:1。但备份中心毕竟仅为该业务提供灾备服务，只有当灾难发生、生产数据中心瘫痪时，灾备中心的业务系统才会启动，造成备份中心备份设备资源的极大浪费，同时广域网链路也无法得到充分有效的利用。

图3 主备模式数据中心工作机制

2.2 交叉模式

企业的一部分应用在第一个数据中心运行，另一部分应用在第二个数据中心运行，同时两个数据中心实现应用的互备，当某个应用出现故障时，由对应的备份数据中心接管服务。

2.3. 双活模式

双活数据中心，在逻辑上可以视为一个全局数据中心，两个实体数据中心即为2个“节点”，2个“节点”间实现数据同步做HA，同时运行一类业务。其特点一是充分利用资源，避免了一个数据中心常年处于闲置状态而造成浪费；二是做到业务切换无感知。

图5 双活模式数据中心工作机制

2.4 多活模式

分布式多活数据中心可以在多个数据中心同时运行同一类的业务，也可以将一个业务分布在不同数据中心层次化的运行。

图6 双/多活模式数据中心工作机制

所谓分布式，一是指数据中心在机房基础设施、地理空间、计算/存储/网络资源的软硬件部署上是分布而非集中的，满足灾备建设与业务联系的要求，多个DC在建设上可以循序渐进的展开，彼此保持一定的独立性，未来扩容升级可与现有架构保持良好兼容；二是资源的调度可以跨越多个数据中心，运维管理可以基于全局，多个数据中心间实现有机结合与资源共享，逻辑上可以视为一个全局的大数据中心。

所谓多活，一是多中心之间地位均等，正常模式下协同工作，并行的为业务访问提供服务，实现了对资源的充分利用，避免一个或两个备份中心处于闲置状态，造成资源与投资浪费，通过资源整合，多活数据中心的服务能力往往双倍甚至数倍于主备数据中心模式；二是在一个数据中心发生故障或灾难的情况下，其他数据中心可以正常运行并对关键业务或全部业务实现接管，达到互为备份的效果，实现用户的“故障无感知”。

在目前的建设与运维中，企业更多关注的是双活数据中心。就技术体系与实现成熟度而言，双活可以看作多活数据中心的一个特殊简化子集，也是最常见的模型。双活聚焦两个数据中心的工作模式与机制，建设思路与技术选择是基于多活的裁剪和优化，一些适合双活的方案在扩展性等方面未必适合于多活的应用场景，双活数据中心是多活数据中心的必经阶段。

在非技术层面，多活数据中心的建设不仅涵盖数据中心灾备，还要从宏观角度考虑业务系统的分布式部署，以及对应用与软件系统的流程再造与开发（如DNS、GSLB等L4~7技术），此外跨中心的运维协同等内容也对人员组织及流程建设提出更高的挑战。

3. 网络互联

双活数据中心之间网络互联需求：

1）组网方式：裸光纤直连或DWDM设备；同一城域内通过城域网的核心层进行互联，不同城域间的DC通过骨干网进行互联；DC存储通过密集型光波复用DWDM或裸光纤进行直连。

2）集群心跳：集群心跳要求二层网络；

3）VM vMotion：在保持业务连续性的前提下，VM可在跨数据中心间实现动态迁移；

4）广播隔离：广播消息需在数据中心间实现隔离；

图7 双活数据中心互联模型

由于VM需要在两个数据中心间漂移，一般情况要求这两个数据中心都是在一个大二层的物理架构里。实现大二层网络有多种解决方案：

1）光纤链路直连，弱化距离，与传统网络架构相同；

2）采用EVN（Ethernet Virtual Network）二层互联解决方案，原理就是把MAC封装在IP里，基于IP核心网络的L2VPN技术，来实现数据中心业务的大二层。这是基于网络设备的解决方案；

3）与网络设备解耦，通过软件定义实现数据流的重定向，其原理就是VPN，底层网络只要IP可达，不管是在同一个VLAN还是不同的VLAN，通过再次封装，实现全新统一的隔离域，同时摆脱了VLAN数量的限制。

4. 距离限制

出于安全考虑双活数据中心之间的直线距离一般都保持在50km以上，一般采用光纤互联。对于大于25km的光纤链路，需要增加DWDM波分设备，用于提高带宽降低时延。DWDM对于数据传输的时延起着关键的作用。

双活数据中心的核心是存储层的双活，由于受到存储网络时延的限制，要保证两地业务数据的同步复制，就目前的技术水平来看，两地双活数据中心最远支持100km。

5. 存储双活

5.1. 概述

双活的核心是存储层的双活

就当前成熟技术来讲，存储双活分为阵列形态和网关形态两种双活。目前只有HDS高端存储VSP G1000的GAD做到了业务级别的双活，即对于同一个LUN，两个数据中心都是可以同时读写的，这种双活可以和ORACLE RAC并行数据库完美结合，提供更均衡的容灾。其他的厂商，主要都是主从方式，平时从LUN是不能写的（有些厂商可以实现从阵列也可以接受写请求，但需要通过Proxy的方式转发到主阵列，因此也不能同时写同一个LUN）。因此，只能做到运营级的双活，即有些业务跑在A中心，有些业务跑在B中心，故障后才切换。但网关方式，大部分厂商都是可以实现业务双活的。可见，采用网关实现业务双活比较普遍，而采用阵列实现好像很少。

5.2. 阵列形态双活

5.2.1. HP 3PAR PEER PERSISTENCE

3parpeer persitence属于阵列形态双活，也是有第三站点仲裁的。

5.2.2. NETAPP METROCLUSTER

MetroCluster支持两种组网。如果两个站点的距离少于500m，NetApp可以直接把两个FAS控制器分开，一边一个。这种组网方式成本最低，这个也是NetApp与众不同的地方，它的FAS双控是可以分离的。这种组网方式NETAPP叫Stretch MetroCluster。

另外一种方式就和其他厂商一样了，需要跨站点的Fabric。这种组网方式NetApp叫做Fabric MetroCluster。

我们看到，无论采取哪种组网方式，第三站点都需要部署一个MetroCluster TieBreaker（MCTB)，这个就是仲裁设备。它可以部署在VM上，作为Windows或者UNIX/Linux的一个服务进程而存在。

5.2.3. 华为HyperMetro阵列双活

由于华为的OceanStorV3支持多控的Scale-out，因此，华为的双活支持多控到多控的双活。华为的高端存储是16控，因此最大应该支持16控到16控，一共32控的双活。这个扩展性和HDS VSP G1000的双活一样。而且，华为的OceanStor V3还支持异构阵列，因此也具有网关双活的特点，可以实现多个异构阵列的双活。