一种数据中心双活实现方法与流程

本发明属于大型数据中心容灾技术，特别是一种数据中心双活实现方法。

背景技术：

云计算在各领域己进入实际应用阶段，服务和信息资源的中心化将成为信息基础设施的重要发展方向，数据中心作为云资源的提供者，承载了大量不同类型的应用，随着信息技术的进一步发展，目前单一的数据中心已发展为分布式云数据中心，对数据中心容灾能力提出了迫切需求。数据中心双活通常是指两个数据中心共同响应前台的服务请求，当其中一个数据中心整体故障时，系统的核心业务服务不中断，服务质量快速恢复。为提升云服务高可用性、保障关键服务不中断，云数据中心的双活或多活容灾能力逐渐成为大型数据中心的必备能力。

当前，it企业在建设初期的应用服务开发阶段，面向中心级双活的应用需求，采用跨域集群部署的需求进行设计，可满足用户双活能力部署要求，而传统企业级应用服务在设计时未针对双活部署进行设计，一般考虑单中心独立对外提供服务，在单个数据中心内通过服务冗余部署、域内应用集群等方式实现中心内高可用能力，无法与其他数据中心构成跨数据中心的双活服务能力。在应对由战争、火灾、地震等因素造成的中心级故障时，整体服务恢复时间一般需要数小时到数天，缺少快速有效的中心间服务接替能力。

为实现数据中心双活能力，则需要对应用服务进行大规模的跨域集群服务能力改造，面临改造时间周期长、资源耗费大、改造后的软件可靠性低等一系列风险。因此，迫切需要一种时间周期和资源耗费可控，对现有软件服务无改造的数据中心双活实现方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种数据中心双活实现方法，面向基于传统企业级应用和私有云构建的多数据中心服务环境，在应用服务不进行大规模跨域集群能力改造的情况下，提供数据中心级双活服务能力，当主用数据中心整体故障时可实现高效的整中心切换，且核心数据rpo接近为0，rto为分钟级。

本发明提供一种数据中心双活实现方法，包括：

s1、对两个数据中心间的网络进行vrrp规划配置，采用主从备份方式配置，通过对路由设备的优先级调整，设置vrrp虚拟网关的主备状态；

s2、进行服务器规划部署，建立由所述两个数据中心和第三方仲裁区组成的跨域大集群架构；

s3、所述两个数据中心均使用存储阵列，采用并行通信实现双活；

s4、云平台高可用配置，基于网络的服务层与数据层互通、双活存储提供的共享存储空间，采用占位虚拟机技术；

s5、采用主从远程同步模式实现关系型数据库、hdfs和hbsae三类数据的实时同步能力，主用后台数据库承担业务数据读写功能，并通过数据同步软件实时将数据同步到备用后台数据库中；

s6、所述两个数据中心分别部署双活切换服务，当发生中心级故障时，在备用中心采用基于人工确认的双活切换机制，实现整中心的服务迁移；

s7、在前台客户端部署双活切换代理，在两个数据中心部署双活切换代理服务，基于所述双活切换代理动态连接后台所述两个数据中心的服务ip地址，实现前端访问后台服务链接地址的中心级切换。

进一步地，步骤s1中对两个数据中心间的网络进行vrrp规划配置时，在所述两个数据中心之间搭建互联链路，并在互联链路上配置三类vlan，包括云平台管理平面vlan、虚拟机所用业务网段vlan及一个具有互联地址的vlan。

进一步地，所述两个数据中心和第三方仲裁区均建立心跳机制，当所述两个数据中心间故障导致中心间心跳异常时，基于仲裁抢占机制实现主用中心的判断，当所述两个数据中心间链路恢复正常时，基于握手通信机制，自动恢复跨域集群。

进一步地，所述占位虚拟机的ip地址保持不变。

进一步地，在所述步骤s5中关系型数据库采用捕获数据日志的数据同步方法，hdfs数据采用distcp命令的分布式文件系统数据同步服务，hbase数据采用基于协处理器的增量数据同步服务。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、提高传统技术架构的信息系统容灾抗毁能力。传统数据中心建设时一般采用独立服务模式，中心间的容灾抗毁手段基本为冷备份，随着数据中心对服务的可持续性、高可用性要求越来越高，通过本专利提供的双活实现方法，可以极大增强现有传统系统数据中心的容灾抗毁能力。

2、实现简单，改造成本低。本发明提供的双活实现方法，主要通过网络拓扑和云计算平台、数据层、应用服务、双活切换代理服务等整体设计与综合运用，在对在用数据中心系统作极小改造的基础上，即不影响现有系统的技术架构，保持系统稳定性，又大大强化了数据中心容灾能力，实现简单、且成本较低，是目前较理想的数据中心双活实现方法。

3、系统恢复时间(rto)较短。本发明提供的双活实现方法，结合多种技术，将目前信息系统后台切换时间缩短至分钟级，核心数据基本不丢失。

附图说明

图1为本发明实施方法的系统架构图；

图2为本发明实施方式中一种数据中心双活实现方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明：

本发明提供一种数据中心双活实现方法，系统架构如图1所示，流程图如图2所示。

如图1所示，在现有信息系统不改造的前提下，将系统技术架构分为7层，分别为网络层、服务器层、存储层、云平台层、数据层、服务层和前端访问接入层，通过对系统整体设计，每一层采用相应的技术策略，重点引入云高可用策略和双活切换代理服务技术，实现中心级双活能力。

本发明提供的一种数据中心双活实现方法，是基于双活切换代理服务和云高可用的数据中心双活实现方法，主要面向基于传统企业级应用和私有云构建的多数据中心服务环境，在应用服务不进行大规模跨域集群能力改造的情况下，提供数据中心级双活的云服务能力，其特征在于“7层体系化设计和配置、现有软件服务无改造、系统快捷切换、核心数据无丢失、切换时间分钟级”。

具体实施步骤如下：

s1、对两个数据中心间的网络进行vrrp规划配置，采用主从备份方式配置，通过对路由设备的优先级调整，设置vrrp虚拟网关的主备状态。

在上述技术方案的基础上，进一步地，对两个数据中心间的网络进行vrrp规划配置时，在所述两个数据中心之间搭建互联链路，并在互联链路上配置三类vlan，包括云平台管理平面vlan、虚拟机所用业务网段vlan及一个具有互联地址的vlan。

在本实施方式中，通过对路由设备的优先级调整，设置vrrp虚拟网关的主备状态，发生中心级故障时，vrrp机制能够自动选取可用的网关设备承担数据流量，从而保障网络的可靠通信。

s2、进行服务器规划部署，建立由所述两个数据中心和第三方仲裁区组成的跨域大集群架构。

在上述技术方案的基础上，进一步地，所述两个数据中心和第三方仲裁区均建立心跳机制，当所述两个数据中心间故障导致中心间心跳异常时，基于仲裁抢占机制实现主用中心的判断，当所述两个数据中心间链路恢复正常时，基于握手通信机制，自动恢复跨域集群。

在本实施方式中，利用中心间心跳机制和仲裁策略，在发生中心级故障时，确定当前可用的数据中心，防止两个数据中心服务时产生冲突；两个数据中心服务器包含存储节点、计算节点和管理节点，每类节点均采用集群模式，提高双中心的可靠性。

为避免在中心级故障时出现脑裂情况，建立由两个数据中心和第三方仲裁区组成的跨域大集群架构，即“一朵云”架构，两个数据中心服务器包含存储节点、计算节点和管理节点，每个中心内每类节点均采用集群模式；仲裁管理节点实时采集两个数据中心云平台的数据消息，判定数据中心内的网络连通性，并据此设定系统主用数据中心；两个数据中心的存储节点、管理节点通过交换机直连；通过仲裁管理节点判断核心网与接入网故障断链情况下的主用数据中心；通过云平台管理节点和存储节点之间的通信，实现主用数据中心存储节点上的虚拟机以占位虚拟机的形式在备用数据中心存储节点上的实时备份，发生中心级故障时，云管理节点可按需迁移，虚拟机镜像数据可在两个数据中心备份。

值得注意是仲裁管理节点在网络、云平台正常情况下只发挥监控作用，在发生网络链路故障，造成两数据中心向仲裁管理节点发送的消息不一致时，仲裁管理节点才发挥仲裁作用，判断中心是否需要切换。

s3、所述两个数据中心均使用存储阵列，采用并行通信实现双活。

在本实施方式中，通过并行访问技术，使两个数据中心存储阵列的双活lun数据实时同步，且两端能够同时处理应用服务器i/o读写请求，面向服务器提供并行访问能力，当发生任何一套磁盘阵列故障时，对存储设备的访问不中断。

s4、云平台高可用配置，基于网络的服务层与数据层互通、双活存储提供的共享存储空间，采用占位虚拟机技术。

在上述技术方案的基础上，进一步地，所述占位虚拟机的ip地址保持不变。

在本实施方式中，基于双活存储的系统虚拟机混合部署模式，占位虚拟机用于支撑对外信息交换服务的ip地址保持不变。

基于网络的核心网和接入网互通、双活存储提供的共享存储空间，采用占位虚拟机技术，解决与外部系统信息交互的服务对外ip地址不变的问题。采用“双中心部署+占位虚拟机”混合模式支撑应用层高可用部署：采用占位虚拟机方式实现对外信息交互服务的双中心漂移，对其它应用服务在双中心各部署一套。

s5、采用主从远程同步模式实现关系型数据库、hdfs和hbsae三类数据的实时同步能力，主用后台数据库承担业务数据读写功能，并通过数据同步软件实时将数据同步到备用后台数据库中。

在上述技术方案的基础上，进一步地，关系型数据库采用捕获数据日志的数据同步方法，hdfs数据采用distcp命令的分布式文件系统数据同步服务，hbase数据采用基于协处理器的增量数据同步服务。

在本实施方式中，在不改变数据存储架构、部署的前提下，针对不同数据存储类型采用不同数据同步方法。一般信息系统中的数据存储方式主要是关系型数据库、hdfs和hbsae三种。在双中心建设时，分别在两个数据中心搭建两套数据存储区，中心间数据实时同步。值得注意的是，面向上层业务耦合较紧的传统信息系统，虽然两个数据中心数据存储层同时在线，为确保两个数据中心数据一致性，仍需采用单中心写入机制，然后由存储系统实现中心间的数据同步。关系型数据库采用基于数据变化日志捕获机制的数据库同步服务实现，hdfs数据采用distcp命令的分布式文件系统数据同步服务；hbase数据采用基于协处理器的增量数据同步服务。

s6、所述两个数据中心分别部署双活切换服务，当发生中心级故障时，在备用中心采用基于人工确认的双活切换机制，实现整中心的服务迁移。

在本实施方式中，面向双活能力，主备两个数据中心，除采用占位虚拟机模式保持对外信息交换地址不变外，是两套独立的、ip地址不同且同时在线的信息系统，两套系统分别增加一套双活切换服务，管理本中心服务状态。发生中心级故障时，结合人工确认机制下达中心间的双活切换指令。

s7、在前台客户端部署双活切换代理，在两个数据中心部署双活切换代理服务，基于所述双活切换代理动态连接后台所述两个数据中心的服务ip地址，实现前端访问后台服务链接地址的中心级切换。

在本实施方式中，前台客户端部署双活切换代理，可以接收两个数据中心切换服务发送的切换指令，并根据指令动态连接后台数据中心的服务ip地址，实现前端访问后台服务链接地址的中心级切换。

传统信息系统在处理前台与后台之间信息交互时，一般前台客户端均有服务寻址代理，该代理功能复杂，除含寻址功能外，一般还含用户认证、权限管控等功能，在不改变系统软件架构，增加双活切换代理，接收主用中心切换服务发送的切换指令，并根据指令动态修改服务寻址代理中的后台服务ip地址配置，实现前端访问后台服务链接地址的中心级切换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。