20210715-中国信通院-金融级数据库容灾技术报告（2021年）_49页_1mb

金融级数据库容灾技术报告总结

核心内容概述

本报告全面分析了金融行业数据库容灾与备份技术的现状、技术架构、实现方式及未来发展方向，强调了在高可用性、数据一致性、业务连续性等方面的技术要求和行业趋势。报告指出，随着数据库云化和分布式架构的发展，金融机构对数据库容灾的需求日益提升，从传统的单中心容灾向同城双活、两地三中心等更复杂的架构演进，同时引入云原生、人工智能、混沌工程等新兴技术提升容灾能力。

主要观点与关键信息

一、容灾备份概述

• 容灾与备份的定义：

  • 容灾：确保在灾难发生时业务持续运行，减少数据丢失。
  • 备份：防止数据丢失，是容灾的基础。

• 灾备发生方式：

  • 常见灾难原因包括IT系统问题、信息安全管理问题、自然灾害。
  • 人为操作失误和应用软件问题占系统故障的80%。

• 容灾分类：

  • 按距离：本地容灾、异地容灾。
  • 按保护级别：数据级、应用级、业务级。

• 备份分类：

  • 按数据量：全量备份、增量备份、差异备份。
  • 按频率：定时备份、实时备份。
  • 按对象：字节级、块级、文件级备份。

• 容灾与备份的区别：

  • 容灾不能替代备份，容灾系统同步数据，而备份系统可以恢复被误删的数据。

• 灾备衡量指标：

  • RTO（恢复时间目标）：灾难发生后恢复业务的时间。
  • RPO（恢复点目标）：灾难发生后允许的数据丢失量。
  • 金融行业标准要求RPO为0，RTO不超过1分钟。

二、分布式数据库容灾架构

• 单中心容灾：

  • 数据库在单一中心的多个可用区部署，支持节点故障时的快速切换。
  • 适用于容灾要求较低的内部系统。

• 同城互备：

  • 生产中心和灾备中心配置相同资源，支持全流量切换。
  • 采用强同步或异步同步方式，取决于网络延迟。

• 同城双活：

  • 支持生产中心与灾备中心同时提供服务，无需指定访问规则。
  • 数据强一致，支持负载均衡和自动故障切换。

• 两地三中心容灾：

  • 在同城双活基础上增加一个异地容灾中心，应对区域级灾难。
  • 数据同步采用异步模式，保证最终一致性。

三、数据库容灾技术

• 数据备份与恢复：

  • 数据备份是容灾的基础，分为物理备份和逻辑备份。
  • 物理备份效率高但数据冗余大；逻辑备份灵活但效率较低。
  • 数据恢复支持按时间点或部分数据恢复。

• 数据同步与传输：

  • 主从复制、半同步复制、组复制（MGR）等技术用于数据同步。
  • 云数据库数据传输服务（DTS）支持异构数据库之间的数据迁移和同步。

• 故障自动切换：

  • 通过监控和自愈机制实现节点故障的自动切换。
  • 支持计算节点和存储节点的故障转移，确保服务连续性。

• 分布式事务容灾：

  • 分布式事务机制保障跨节点事务的一致性。
  • 百度GaiaDB-X采用优化的XA协议和DMVCC算法，支持事务的持久化和恢复。

• 应用应激防护：

  • 过载保护：限制连接数、查询量、处理时间，保障系统稳定性。
  • SQL入侵防御：通过防火墙过滤非法SQL，防止注入攻击。
  • 数据回滚：支持误操作后数据的快速恢复。
  • 弹性扩容：支持计算节点和存储节点的在线扩容，提升系统灵活性。

四、容灾方案

• 节点故障应对：

  • 通过健康检测、同步机制和路由调整实现快速切换。
  • 支持主从切换和从库下线处理，保障数据一致性。

• 网络故障应对：

  • 专线抖动可能影响同步和查询性能。
  • 采用分组半同步机制应对网络异常，支持同步退化和强同步策略。

• 同城双活生产中心灾难应对：

  • 当生产中心发生灾难，系统自动将流量切换至灾备中心。
  • 支持主从切换、集群拓扑调整和数据补齐，保障服务连续性。
  • RTO一般在30秒到1分钟之间，RPO为0。

• 两地三中心主区域灾难应对：

  • 当主区域灾难发生，异地容灾中心接管服务。
  • 通过数据同步和自动切换，确保数据一致性。
  • 灾难恢复后，系统可自动补充从库节点，恢复原有架构。

五、总结与展望

• 混合业务负载降低容灾复杂度：

  • 混合负载数据库可同时支持OLTP和OLAP，简化数据流和存储架构，降低容灾复杂度。

• 人工智能改善容灾处置灵活性：

  • 引入AI技术实现异常预测、灾难预警和细粒度处置，提升容灾系统智能化水平。

• 云原生实现容灾过程可编排：

  • 云原生架构支持自动化、可编排的容灾流程，实现更高的自动化水平和更灵活的资源调度。

• 混沌工程提升容灾架构韧性：

  • 通过混沌工程模拟各种故障场景，验证容灾架构的边界和稳定性，提升系统容灾能力。

行业趋势

• 金融行业灾备市场规模快速增长，预计2022年超过300亿元。
• 云灾备成为未来趋势，云原生和AI技术将推动容灾向智能化发展。
• 分布式数据库容灾方案逐步完善，支持更复杂的业务场景和高可用性需求。

附录：图与表目录

• 图：

  • 图1：2010-2022年中国灾备行业市场规模。
  • 图2-图19：各类容灾架构和容灾处理流程示意图。

• 表：

  • 表1：信息灾备发生方式。
  • 表2：备份类型及差异。

参考文献

• 2021 中国灾备行业白皮书. 国际灾难恢复（中国）协会（DRI China）.
• 2017-2022年中国灾备行业深度研究及市场前景预测报告. 智研咨询集团.
• 银行业信息系统灾难恢复管理规范. JR/T 0044-2008.
• 证券期货业数据分类分级指引. JR/T 0158-2018.
• 证券期货经营机构信息系统备份能力标准. JR/T 0059-2010.
• 分布式数据库技术金融应用规范 灾难恢复要求. JR/T 0205-2020.
• The State of Software-Defined Storage, Hyperconverged and Cloud Storage. 白皮书. DataCore.
• MySQL官方手册：复制、半同步复制、组复制。
• Windows Server 故障转移群集与 SQL Server. 官方文档.
• 什么是 Always On 可用性组？. 官方文档. SQL Server.
• Shao J, Yin B, Chen B, et al. Read Consistency in Distributed Database Based on DMVCC. IEEE, 2017.