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【摘 要】信息化建设已成为公安三项建设中重要的一项内容。公安业务离不开信息系统的支撑。如何确保公安信息系统在故障发生后，自动快速进行故障恢复（称为：高可用性），保障公安数据安全，是在信息系统的建设和日常维护工作中必须要考虑的问题。本文将主要从技术管理角度，简要分析服务器冗余、数据库集群、数据的备份这三个方面技术特征及其对于提高信息系统可用性的影响。
【关键词】高可用性；信息系统；集群；RAC；备份；数据安全
公安日常办公和业务工作的正常运转越来越离不开信息系统的支撑，一旦信息系统无法正常运行，必将给公安工作和人民群众的切身利益造成影响，尤其是如果公安业务数据丢失，造成的损失必将是无法挽回的。因此，保障信息系统的正常运转，一方面是保证提供不间断的服务，另一方面是保证数据的安全性。
“高可用性”（High Availability）通常来描述一个系统经过专门的设计，从而减少停工时间，而保持其服务的高度可用性。信息系统高可用性的保障是一个系统工程，涉及到的方面很多，主要包括：运行环境（建筑物、机房、电源、湿度、温度等）、网络环境、冗余部件、冗余服务器、数据存储与备份、异地容灾备份、软件设计等等。归纳起来就是：通过相应的技术手段对冗余设备加以有效的管理、利用，使因软件、硬件、人为、自然灾害等原因造成的故障对业务的影响降低到最小程度。
本文重点讨论以下三个方面的技术：
一、服务器高可用性集群
单台服务器本身一般具有冗余电源、冗余网卡、冗余硬盘、冗余CPU等部件，可以避免部分硬件故障对业务造成的影响。但是，单台服务器提供的服务在系统中是一个单点故障，需要有冗余服务器互为备份，可称之为高可用集群（High Availability Cluster）。集群（cluster）就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。只有两个节点的高可用集群又称为双机热备，即使用两台服务器互相备份。高可用集群不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务的能力。通常有三种方式：主从方式 （非对称方式）、双机双工方式（互备互援）、集群工作方式（多服务器互备方式）。
高可用集群软件（以下简称HA软件）可以实现故障检查和业务切换的自动化。HA软件能够自动检测系统的故障。同时，一旦发现计算机出现故障，HA软件将把该计算机上的所有进程转移到备份计算机上，从而为客户提供不间断的服务。一旦计算机宕机，HA软件能够将宕机时间缩短到几分钟甚至几秒钟。HA软件就是利用这些方法来提供最佳的服务可靠性，将计算机的宕机时间减少到最低程度。实现双机系统的两台主机不要求完全一致，但应该尽量做到硬件匹配。
二、数据库集群
Oracle是国际领先的大型数据库软件，也是公安数据中心普遍采用的数据库软件，下面以Oracle RAC为例，介绍数据库集群技术在提高信息系统可用性方面的应用。
Oracle Real Application Clusters具有共享缓存体系结构的集群数据库，允许集群系统或大型并行系统中的多个节点共享同一物理数据库，可以自动进行负载平衡、故障修复和规划停机时间，以支持高可用性应用程序。当并行服务器中某节点失效，透明的应用程序容错能够把用户自动转接到另一节点上继续运行，应用程序在用户没有察觉的情况下继续执行。这使周期性和非周期性发生故障的系统增大了连续可用性。进程的失效可以完全透明地转移到另一节点上去，通过适当地配置，可以指定所有查询都在客户端进行缓存，这样它们便可以在转移后的节点上重新设置。同时，还可以在没有失效时预先与容错节点建立一个连接，这样可以减少容错时在连接所花的时间。
Real Application Clusters实现了真正意义上的一个单系统访问数据库，它提供了从任何节点到所有磁盘设备和远程高速缓存进行无缝数据访问的能力。此单系统映像延伸到所有数据库管理操作。安装、配置、备份、升级以及监控等操作只需进行一次，然后会自动发布到集群中所有节点上去。各种Oracle工具将发现集群数据块中所有不同的节点并以它们为目标分配给想得到的任务。
与双机热备份方式相比，Oracle Real Application Cluster 并行服务器方式有以下优点：各服务器共享一个数据库，在正常运行时可以进行负载分担，无需考虑应用数据的人为分割；并行服务器方式对应用完全透明，在应用程序设计和开发的过程中也不需要进行特殊编程，简化了开发的复杂程度，同时今后系统扩展也无需修改应用程序；不需要重新启动数据库核心进程，缩短了故障造成的停机时间。
三、数据的备份
据统计，80％以上的数据丢失是由人们的错误操作引起的。遗憾的是，这样的错误操作对人类来说永远无法避免。在网络环境下，除了人为的错误操作之外，还有各种各样的病毒感染、系统故障、线路故障等，使数字信息的安全无法得到保障。因此，数据的备份成为保证数据安全的重要措施。
现在使用的先进的数据存储备份管理系统是指在Open SAN结构环境下，通过专业的数据存储备份管理软件，使用存储服务器、光纤交换机和存储备份设备（例如：磁盘阵列，磁带库），来对存储局域网上的数据进行集中管理，从而实现备份、文件归档、数据分级存储以及灾难恢复等功能的自动化。备份服务器、存储备份管理软件与智能存储设备的有机结合是完成先进的存储备份管理的基础。理想的备份系统应该具备以下功能：集中式管理、全自动备份、数据库备份和恢复、在线式索引、归档管理、有效的媒体管理、SPM分级存储管理、系统灾难恢复、满足系统不断增加的需求。
备份策略的制定，需要根据数据量的大小、存储介质的容量、业务繁忙高峰、数据的重要性的方面的因素，制定出合理的备份周期、备份时间和备份方式。数据备份有全备份、增量备份、差分备份、按需备份等多种方式。全备份是备份系统中所有的数据；增量备份是只备份上次备份以后有变化的数据；差分备份是只备份上次完全备份以后有变化的数据；按需备份是根据临时需要有选择地进行数据备份。全备份所需时间最长，但恢复时间最短，操作最方便，当系统中数据量不大时，采用全备份最可靠；但是随着数据量的不断增大，将无法每天做全备份，而只能在周末进行全备份，其它时间则采用所用时间更少的增量备份或采用介于两者之间的差分备份。各种备份的数据量不同：全备份>差分备份>增量备份。在备份时要根据它们的特点灵活使用。
结束语
本文从数据生存所依赖的三个环节分析了提高公安信息系统可用性的相关技术及实施方法。这三个方面的技术要贯穿信息系统项目建设前期论证、实施和后期维护阶段，如果在各个阶段都考虑到本文所介绍的相关技术，那么必将大大降低公安信息系统的故障率，为公安工作提供不间断的信息服务.
参考文献
[1]牛云，徐庆，辛阳等.《数据备份与灾难恢复》.机械工业出版社，2004年版
[2]华师傅资讯.《数据备份与恢复实用宝典》.中国铁道出版社，2008年版
【关键词】高可用性；信息系统；集群；RAC；备份；数据安全
公安日常办公和业务工作的正常运转越来越离不开信息系统的支撑，一旦信息系统无法正常运行，必将给公安工作和人民群众的切身利益造成影响，尤其是如果公安业务数据丢失，造成的损失必将是无法挽回的。因此，保障信息系统的正常运转，一方面是保证提供不间断的服务，另一方面是保证数据的安全性。
“高可用性”（High Availability）通常来描述一个系统经过专门的设计，从而减少停工时间，而保持其服务的高度可用性。信息系统高可用性的保障是一个系统工程，涉及到的方面很多，主要包括：运行环境（建筑物、机房、电源、湿度、温度等）、网络环境、冗余部件、冗余服务器、数据存储与备份、异地容灾备份、软件设计等等。归纳起来就是：通过相应的技术手段对冗余设备加以有效的管理、利用，使因软件、硬件、人为、自然灾害等原因造成的故障对业务的影响降低到最小程度。
本文重点讨论以下三个方面的技术：
一、服务器高可用性集群
单台服务器本身一般具有冗余电源、冗余网卡、冗余硬盘、冗余CPU等部件，可以避免部分硬件故障对业务造成的影响。但是，单台服务器提供的服务在系统中是一个单点故障，需要有冗余服务器互为备份，可称之为高可用集群（High Availability Cluster）。集群（cluster）就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。只有两个节点的高可用集群又称为双机热备，即使用两台服务器互相备份。高可用集群不是用来保护业务数据的，保护的是用户的业务程序对外不间断提供服务的能力。通常有三种方式：主从方式 （非对称方式）、双机双工方式（互备互援）、集群工作方式（多服务器互备方式）。
高可用集群软件（以下简称HA软件）可以实现故障检查和业务切换的自动化。HA软件能够自动检测系统的故障。同时，一旦发现计算机出现故障，HA软件将把该计算机上的所有进程转移到备份计算机上，从而为客户提供不间断的服务。一旦计算机宕机，HA软件能够将宕机时间缩短到几分钟甚至几秒钟。HA软件就是利用这些方法来提供最佳的服务可靠性，将计算机的宕机时间减少到最低程度。实现双机系统的两台主机不要求完全一致，但应该尽量做到硬件匹配。
二、数据库集群
Oracle是国际领先的大型数据库软件，也是公安数据中心普遍采用的数据库软件，下面以Oracle RAC为例，介绍数据库集群技术在提高信息系统可用性方面的应用。
Oracle Real Application Clusters具有共享缓存体系结构的集群数据库，允许集群系统或大型并行系统中的多个节点共享同一物理数据库，可以自动进行负载平衡、故障修复和规划停机时间，以支持高可用性应用程序。当并行服务器中某节点失效，透明的应用程序容错能够把用户自动转接到另一节点上继续运行，应用程序在用户没有察觉的情况下继续执行。这使周期性和非周期性发生故障的系统增大了连续可用性。进程的失效可以完全透明地转移到另一节点上去，通过适当地配置，可以指定所有查询都在客户端进行缓存，这样它们便可以在转移后的节点上重新设置。同时，还可以在没有失效时预先与容错节点建立一个连接，这样可以减少容错时在连接所花的时间。
Real Application Clusters实现了真正意义上的一个单系统访问数据库，它提供了从任何节点到所有磁盘设备和远程高速缓存进行无缝数据访问的能力。此单系统映像延伸到所有数据库管理操作。安装、配置、备份、升级以及监控等操作只需进行一次，然后会自动发布到集群中所有节点上去。各种Oracle工具将发现集群数据块中所有不同的节点并以它们为目标分配给想得到的任务。
与双机热备份方式相比，Oracle Real Application Cluster 并行服务器方式有以下优点：各服务器共享一个数据库，在正常运行时可以进行负载分担，无需考虑应用数据的人为分割；并行服务器方式对应用完全透明，在应用程序设计和开发的过程中也不需要进行特殊编程，简化了开发的复杂程度，同时今后系统扩展也无需修改应用程序；不需要重新启动数据库核心进程，缩短了故障造成的停机时间。
三、数据的备份
据统计，80％以上的数据丢失是由人们的错误操作引起的。遗憾的是，这样的错误操作对人类来说永远无法避免。在网络环境下，除了人为的错误操作之外，还有各种各样的病毒感染、系统故障、线路故障等，使数字信息的安全无法得到保障。因此，数据的备份成为保证数据安全的重要措施。
现在使用的先进的数据存储备份管理系统是指在Open SAN结构环境下，通过专业的数据存储备份管理软件，使用存储服务器、光纤交换机和存储备份设备（例如：磁盘阵列，磁带库），来对存储局域网上的数据进行集中管理，从而实现备份、文件归档、数据分级存储以及灾难恢复等功能的自动化。备份服务器、存储备份管理软件与智能存储设备的有机结合是完成先进的存储备份管理的基础。理想的备份系统应该具备以下功能：集中式管理、全自动备份、数据库备份和恢复、在线式索引、归档管理、有效的媒体管理、SPM分级存储管理、系统灾难恢复、满足系统不断增加的需求。
备份策略的制定，需要根据数据量的大小、存储介质的容量、业务繁忙高峰、数据的重要性的方面的因素，制定出合理的备份周期、备份时间和备份方式。数据备份有全备份、增量备份、差分备份、按需备份等多种方式。全备份是备份系统中所有的数据；增量备份是只备份上次备份以后有变化的数据；差分备份是只备份上次完全备份以后有变化的数据；按需备份是根据临时需要有选择地进行数据备份。全备份所需时间最长，但恢复时间最短，操作最方便，当系统中数据量不大时，采用全备份最可靠；但是随着数据量的不断增大，将无法每天做全备份，而只能在周末进行全备份，其它时间则采用所用时间更少的增量备份或采用介于两者之间的差分备份。各种备份的数据量不同：全备份>差分备份>增量备份。在备份时要根据它们的特点灵活使用。
结束语
本文从数据生存所依赖的三个环节分析了提高公安信息系统可用性的相关技术及实施方法。这三个方面的技术要贯穿信息系统项目建设前期论证、实施和后期维护阶段，如果在各个阶段都考虑到本文所介绍的相关技术，那么必将大大降低公安信息系统的故障率，为公安工作提供不间断的信息服务.
参考文献
[1]牛云，徐庆，辛阳等.《数据备份与灾难恢复》.机械工业出版社，2004年版
[2]华师傅资讯.《数据备份与恢复实用宝典》.中国铁道出版社，2008年版