第三章 CHRAS系统简介及其备份恢复需求 －－基于mkCDrec的核心网网络运维系统的备份和恢复的研究与实现

第三章 CHRAS系统简介及其备份恢复需求

3.1 CHRAS系统简介

随着移动网络业务的增加、技术复杂性的上升以及市场竞争的加剧，对运营商来说，网络维护工作必须从原来面向网络设备向面向业务、注重客户的方向转变，必须从网络中获取实时性更高且能以客户角度反映网络运行状况的数据。CHARS系统因此应运而生，该系统面向运营商运维人员使用的运维系统，可应用于投诉处理、故障分析、网络日常维护、系统升级、设备割接等运维场景。在网络设计、建设和优化的完整生命周期过程中，使用CHRAS系统可以实现：
ü 准确实现故障的隔离界定及快速定位，提升维护效率，降低OPEX（Operation Expenditure）。
ü 完善网络性能评估体系，有效改善网络性能，打造精品网络 。
ü 实时了解业务质量，提高运维效率，构建持续网络性能优化的基础 。
ü 快速响应客户投诉，提升客户满意度 。
ü 历史业务流程数据轻松查询，网络问题均可追溯 。
ü 提高运营商掌控IP网络的监控和运维能力，打造可视化的All IP核心网 。
CHRAS系统在核心网OSS（Operations Support System）中的定位如图3.1所示：

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图3.1 CHRAS在网络中的位置
NMS：网管系统 BSS：业务支持系统
MSC Server：MSC服务器 MGW：媒体网关
CHRAS系统与网元设备和网管系统相连，获取并分析网元设备产生的CHR（Call History Record），同时将产生的告警上报给网管系统。网元MSC Server (mobile service switching centre Server)、MGW（Media Gateway）将CHR数据通过网络传输至CHRAS服务器，CHRAS实时收集CHR（Call History Record）数据并且存储于数据库，从而为MSC Server、MGW等核心网网元设备产品提供呼叫信令流程的深入故障分析。CHRAS应用于投诉处理、故障定位、实时监控、网络质量分析等增值应用。
采用B/S架构，客户端不需要进行传统方式的安装和升级，只需要使用浏览器连接到服务器进行各种操作和维护，因此，系统具有零客户端、易操作和易维护等优点。
CHRAS系统接收网元发送过来的CHR单据存储在数据库中，CHRAS系统布局在运营商的设备机房中，布局组网情况如图3.2所示：
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图3.2 CHRAS组网布局

CHRAS服务器组网中各组成单元功能描述如表3.1所示
表3.1 CHRAS组网中各组成单元功能描述

组成单元	功能描述
网元（包括MSC Server和MGW）	记录业务发生过程中的关键信息，实时输送到服务器存储，以便提供完成故障处理、自定义统计分析、网络质量分析以及实时监控等功能所需的单据。
CHRAS服务器	直接连接网元，接收网元实时送出的业务信息，存储、预处理，还负责用户权限管理、License管理及协议转换等。需要登录本地服务器即可完成各项业务功能的处理。
网管	统一管理CHRAS系统上报的告警信息。
客户端	通过Web浏览器访问服务器，完成各项业务操作。

CHRAS服务器组网特点：
u 每台MSC Server配置一台本地服务器。
u MGW连接到LANSwitch-O&M与本地服务器通信。
u MSC Server与所管辖的MGW共用一台本地服务器。

3.2 CHRAS作为Linux服务器数据库应用软件的特点

对于一个大型数据库应用软件的备份与恢复，要从硬件和软件上进行规划，备份与恢复涉及底层硬件和上层软件，CHRAS系统作为与运行于Linux服务器的数据库应用软件的特点要从硬件和软件分别描述。
在服务器上运行的大型数据库应用软件，其运行所需的硬件实体跟一般的桌面软件是不同的，硬件特点：
u 高性能的多核CPU服务器。
u 硬盘空间很大，配备磁盘阵列，数据库表空间一般为裸设备。
u 一般安装在机柜上，显示部分用KVM进行连接。
对于CHRAS系统的硬件由机柜、机柜式服务器、Web客户端、KVMS、磁盘阵列、配电盒和线缆组成。硬件结构图如图3.3所示。
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图3.3 CHRAS系统硬件结构图
系统硬件型号如下表3.2所示
表3.2 CHRAS系统硬件型号

名称	型号	功能
机柜	N610E-22	机柜的主要作用是为内部各设备提供一个集中放置且相互连接的空间，并为设备提供防尘保护，避免设备由于外因导致损毁。机柜对外则是承担产品整体形象的载体。
机柜式服务器	HP DL580 G5	机柜式服务器放置于机柜中。作为CHRAS系统服务器，运行CHRAS服务器软件。
磁盘阵列	HP MSA500 G2	服务器提供了高可用的存储空间。
Web客户端	－	普通的PC机，可通过Web浏览器访问服务器进行各项功能操作。
KVMS	CL5208L	KVMS具有键盘、LCD显示屏和鼠标接口，为机柜中各服务器提供输入输出设备。
配电盒	APD63-2-24	配电盒安装在机柜顶部，为机柜内部设备提供工作电源。
线缆	－	连接设备与设备之间的线缆，包括电源线、网线、SCSI线缆和KVMS切换线缆。

机柜用于放置CHRAS系统的服务器、磁盘阵列和KVMS等设备, 装入机柜的CHRAS服务器型号为HP DL580 G5；CPU：2*Xeon四核7310 1.6G或以上；内存：4G；网卡：2*集成千兆多功能网卡＋2*10/100/1000M自适应网卡。
HP MSA500 G2磁盘阵列是专门为单机存储扩展设计的新一代Ultra 3 SCSI存储系统，采用Smart Array阵列控制器和HP Proliant服务器的领先技术，易于安装、部署和管理，大大降低了集群方案的复杂性。
HP MSA500 G2磁盘阵列为服务器提供了高可用的存储空间，可以使用Array Configuration Utility (ACU）工具进行配置和管理。
对于运行于Linux服务器上的数据库应用软件，数据库应用软件一般都是作为服务器端，软件特点：
u 服务器端操作系统为Linux的企业发行版，如SUSE、Fedora等[6]。
u 数据库采用大型数据,如DB2和Oracle等，且数据表空间在裸设备上。
u 软件架构为B/S或C/S架构。
u 运行条件苛刻，高并发性，大数据量，高I/O操作。
u 用户的配置、设置较多。
CHRAS系统采用B/S架构，软件系统主要由操作系统软件、数据库软件和应用软件组成，CHRAS系统软件结构如图3.5所示。
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图3.5 CHRAS系统软件架构

数据库软件Oracle安装在/opt目录下，目录为/opt/Oracle，CHRAS系统也安装在/opt目录下，目录为/opt/CHRAS，CHRAS系统软件配置如下表3.3：
表3.3 操作系统和数据库版本

操作系统软件	数据库软件	应用软件
SUSE Linux 10.0（补丁版本为SP2，内核版本2.6.16.60-0.21）	Oracle 11g（内核版本11.1.0.6.0）	CHRAS服务器软件

CHRAS服务器软件由几大功能模块组成，进程情况如图3.6所示。
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图3.6 CHRAS系统模块进程
具体进程如下：
n deploy_agent――imap框架的基础进程，其他业务进程依赖于该进程启动。
n ls_agent――与主机网元之间采用滑窗协议进行通信。保存原始单据入库。支持预定义的指标计算入库。
n proxy_agent――根据查询命令访问数据库并生成查询结果文件，实现查询引擎，支持查询结果过滤、排序、组合、行列计算等常用的数据处理；用户权限管理及命令转发。
n router_agent――底层通信管理模块。
通过解析CHRAS系统的软硬件，对运行在Linux操作系统上的典型数据库应用软件的特点进行了归纳，硬件上采用多核服务器，硬盘采用磁盘阵列，数据库的表空间一般为裸设备表空间。数据库应用软件多进程，长期大数据量读写，高频I/O操作。

3.3 CHRAS宕机原因及备份恢复需求

Linux操作系统的稳定性和安全性都是非常好的，但任何操作系统都会出现崩溃的事情。并且CHRAS系统实时接收网元发送过来的大量呼叫历史单据，进行高I/O入库和查询操作，运行条件非常苛刻，系统稳定性收到很大冲击，难免会出现进场异常挂死等原因。此外还有人为的非正常操作，也会遭成系统重要文件破坏或文件系统不一致等，病毒，黑客等也难免会侵入系统，使系统早到破坏。宕机之后定位复杂。重新安装过程也比较复杂耗时。
系统遭到破坏甚至宕机导致的后果可分为两种情况：
一． 操作系统遭到破坏，操作系统启动不起来，或者操作系统无法正常运行，但CHRAS系统和数据库数据还完整无缺。
二． CHRAS系统、数据库数据和操作系统都均遭到破坏。
系统宕机之后，需要重新安装操作系统，重新安装数据库应用软件，不但安装过程很耗时间，而且数据库数据丢失，用户对软件的配置信息(如用户信息、组网配置信息、模版信息、license等)也丢失了。
利用数据库管理软件自带的数据备份与恢复功能，对系统级的宕机效果并不是太好。因为它无法恢复宕机的操作系统，无法恢复数据库应用软件，只能恢复数据库数据，属于数据级备份和恢复。需要对CHRAS采用系统级的备份与恢。系统级的备份与恢复针对系统宕机的两种情况，要能达到以下要求：
对于第一种情况，需要快速恢复操作系统而不破坏CHRAS系统及数据库数据。这种情况出现的情况比较多。
对于第二种情况，需要快速恢复操作系统和CHRAS系统。能够使CHRAS系统恢复到用户安装配置好的初时状态。
根据CHRAS系统的应用环境，其在通信运营商机房内，安全性以及空间限制不能自行搭建磁带机备份，且考虑到产品成本，需要在服务器本机上做备份镜像，镜像文件保存在本机硬盘上。又因为数据库数据量很大，且数据表空间为裸设备表空间，系统不镜像裸设备表空间数据。在硬盘预留保存镜像的空间有限的前提下，只备份文件系统表空间的数据。对CHRAS系统的备份与恢复提出如下需求：
需求1：在操作系统宕机，但CHRAS系统和数据库数据没有破坏的情况下，通过备份镜像能够快速恢复操作系统，而不破坏CHRAS系统和宕机时的数据库数据。恢复之后，数据库数据继续可用，CHRAS系统继续可用。
需求2：在操作系统宕机，通过需求1恢复操作系统，发现CHRAS系统和数据库数据已经破坏的境况下，通过另外一个备份镜像能够快速恢复操作系统和CHRAS系统，之前的数据库数据丢弃，CHRAS系统恢复到用户配置调测安装好的状态。
总之，CHRAS系统的备份恢复采用系统级的备份与恢复，备份时采用全备份和差分备份，恢复时综合全盘恢复和个别文件恢复，兼顾备份恢复的衡量指标以、运营商场地限制和商用成本。

3.4 本章小结

本章介绍了网络运维系统CHRAS的硬件结构和软件架构，归纳总结了CHRAS作为一般的Linux服务器上的数据库应用系统的特点。进而提出了CHRAS系统的宕机原因以及备份恢复的需求，为后续备份恢复的设计限定了技术要求。