前 言

　　為保障新竹分所 (以下簡稱：本分所) 多年來建置完成之系統資訊設備及後端荷蘭乳牛育種資料庫之珍貴資源，筆者於前期 「酪農天地」 (99期) 之「專題報導」單元中，撰文報導有關「荷蘭乳牛性能數位化資訊異地備份系統之規劃」，並說明系統布建開發的主體方向，整個建置時程於101年02月24日召開評審會議，討論確定本案徵選企畫書之評審會議之後啟動，101年03月09日 本案以公開取得企劃書公告方式，辦理 「荷蘭乳牛性能數位化管理異地備份系統」(案號10lA009A) 之採購招標，至101年03月19日進行廠商之評選作業，隨後即展開本分所資訊備援室遠端異地備份系統之安裝作業，系統建設至 101年04月19日 竣工，並完成測試驗收，於101年05月1日開始啟用本系統。

異地備份系統運作架構

　　整個荷蘭乳牛育種資料庫異地備份系統 (以下簡稱：異地備份系統) 之網路布建如圖1，資料傳輸是採用排程定時的同步備份機制，當定時排程同步備份機制啟動時，位於「乳業研究大樓」主機房之主機伺服器與儲存系統開始運作，定時匯出機組系統程式與 12 大項乳牛育種資料庫 (約 1,300 萬筆乳牛育種關聯紀錄) 等資料至非資料核心 (非戰鬥區，De- Militarized Zone) 的 DMZ 區域，然後透過 Planet WNAP7300 無線發射器傳輸模組，以無線傳輸方式，將資料傳送至相隔約138公尺「資料備援室」 (異地備份系統設置處) ，最後將資料藉由線網路備份至資料備援室的機房主機與儲存設備中，妥善保存。

圖1. 新竹分所荷蘭乳牛育種資料庫異地備份系統網路示意圖

　　整個異地備份系統之資訊設備包括 4 個項目，分別為 硬體類：(1) 異地備份主機 [分別存放 SBIP (本分所選精配種系統) 與 DHI (乳牛群性能資料系統) 之資料] 計二台。 (2) 低階機架式 iSCSI (傳輸模式) 異地備份儲存設備 一台。 (3) 異地備份監控系統 一式。軟體類：(4) 備援軟體 一式。詳細機組資料如表1。

表1.荷蘭乳牛育種資料庫異地備份系統之資訊設備需求與採購產品規格

資訊備援室之遠端異地機房系統建置

　　本系統的布建工程主要包括下列五個模組：1. 無線網路連線 2. 備援機房基礎設備 3. 遠端異地機房主機 4. 遠端異地機房儲存設備 5. 遠端異地備份軟體。以下分項詳細說明各部份的設施裝置與功能建置。

圖2.乳業研究大樓主機房與資訊備援室兩端設置無線網路模組(上圖左)，        WNAP7300無線發射器的功能項目符合現場環境設置需求(上圖右)。

1. 無線網路連線

　　由於連接本分所主機房與資訊備援室兩地之間為戶外地帶，因此需考適合安裝於戶外型的無線網路模組，以避免多變的氣候環境影響資料傳輸品質 (圖2左)，本系統的無線網路模組使用普萊德公司製造生產的無線網路產品WNAP7300 無線發射器，該產品具備IP55的防護等級，適合直接安裝於戶外，同時又支援802.11b/g/n、Bridge、Router、AP、WDS與Client等多重傳輸模式，內建16dbi雙極性指向型天線，最高傳輸效能可達300Mbps (圖2 右)，適合本系統的環境布建需求，另外，因國內市面上建置的無線網路幾乎都是使用2.4 Ghz這個頻帶，故選擇戶外802.11b/g/n類型的無線網路連線模組，可支援絕大多數的筆記型電腦與其它手持行動裝置 (平板、PDA、手機..) ，並獲得最佳傳輸速度與穩定性。

　　無線模組中還使用隱藏SSID方式連線，外加Wi-Fi 保護存取 (WPA)，是目前 Wi-Fi 網路中所提供的最高安全性等級，WPA 的資料是以一把 128位元的鑰匙和一個48位元的初向量 (IV) 的RC4 stream cipher來加密。WPA 超越 WEP 的主要改進就是在使用中可以動態改變鑰匙的「臨時鑰匙完整性協定」（Temporal Key Integrity Protocol，TKIP） ，加上更長的初向量，此點可化解針對 WEP 的金鑰擷取攻擊。

2.備援室機房基礎設備

　　為容納本系統所採購之資訊硬體設備擺置，首先於資訊備援室建立一台20U的落地型鋁合金機櫃，機櫃採用台灣?豐國際製造生產的KF-2090機櫃，總高100公分深度達90公分，基於房間空間限制，適合擺放此種深度較長的機架型伺服主機 (圖3)。

　　機櫃內第1層架構一台異地備份監控系統，該設備可以同時具備4埠連接切換不同的伺服器主機，做為機房端設備管理監控操作使用，監控系統同時連接KVM-403 (多電腦螢幕切換器；Keyboard Video Mouse；普萊德製造)，第2層放置網管型網路交換器WGSW-28040，該設備具備 28個10/100/1000的網路埠，可以連接本系統所購置的無線發射台、伺服主機與儲存設備，然後透過網路傳輸模組連接上分所主機房。機櫃後端加掛電源能耗監控模組 (IPM-8100智慧型8埠電源節流器) ，可配合新增設的節能穩壓不斷電系統 (C-6000 6KVA三相穩壓濾波器) 進行電源管控及節能穩壓功能，另外，本模組還具備各種安全與流量QoS (服務質量，是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術)，可以有效避免網路擁塞造持網路延遲等問題。

圖 3. 20U的鋁合金KF-2090機櫃， 　　裝置本系統之主機伺服器 　　與儲存設備。	圖 4. 遠端異地機房主機 JCNet Hermes 　　　　  Q1100伺服器的外型。

3. 遠端異地機房主機

　　為兼顧大量乳牛性能資料備份傳輸與資料處理效率，異地備份主機選用捷洲資訊的JCNet Hermes Q1100 的1U機架式伺服器兩台做為SBIP與DHI的遠端異地備份服務主機，本機型為新一代 IntelR Nehalem微架構，採用 IntelR XeonR 處理器 3400系列 (LGA1156)，可自動調整處理能力提供優異的效能與省電表現，保護本分所的重要資訊 (圖4)。

　　伺服器主機採用1U精簡型高度設計，不占空間，除了內建SATA控制器安裝兩組3.5" 7200 RPM SATAII 500GB熱抽拔硬碟外，未來更可支援具備高效能、高轉速與高穩定性的SAS硬碟，還有內建超薄型CD-ROM / DVD-ROM，本案建置採用RAID 1方式 (Redundant Array of Inexpensive Disks；獨立磁碟多重陣列，RAID 1是同時將資料寫到兩顆硬碟，一顆是原本的，一顆是完整備份，兩顆硬碟資料是完全相同的) 來規劃硬碟儲存空間。

　　本機記憶體採用速率可達1333 MHz 的 2GB雙通道DDR3，此種記憶體具有ECC Registered功能記憶體 (Error Checking and Correcting：偵錯檢正功能，是一種檢核確保主機板資料正確、完整的重要功能模組) 兩條，未來最大支援16GB的UDIMM或32GB的RDIMM，提供記憶體配置的彈性選擇。

　　具備IPMI 2.0 (Intelligent Platform Management Interface 2.0) 智慧型平台管理介面並搭配KVM over IP遠端操控功能，讓IT (資訊技術) 人員能以本機及遠端管理方式控管所有伺服器並無時無刻都可在遠端捕捉系統運作的各式各樣狀態訊息，方便管理與維護 (圖5)。值得一提的是，此產品網路內建一組硬體式 iSCSI，傳統的網卡資料是透過 CPU去解碼運算，所以會消耗系統CPU資源，因此在網卡上多加入一個專門在運算 iSCSI封包的晶片，它可以針對 iSCSI的封包直接在網路卡上做運算，因此不會佔用到系統上的CPU使用率，尤其有助於提高在資料儲存裝置及多台伺服器同時剸起存取需求及在處理小區塊資料時的 I/O (輸入/輸出) 性能，可以大幅降低處理器資源耗用率。

　　此外，Hermes Q1100 使用通過高能源轉換率的80PLUS金牌認證電源供應器，可以提高能源使用效率，減少不必要的電力耗損，和同級的產品比較，可減少約20%的電力耗費，讓貴單位在亨受便利的資源同時，仍能節省一筆電費支出。

　　Hermes Q1100 使用RAID 1 (Mirrored) 這種磁碟陣列是將單一磁碟作「鏡射」(Mirror)的動作，也就是資料寫入時將相同的資料同時丟進兩顆硬碟，確保所有的資料都隨時存在另一個備 份。因為對單一硬碟寫入的資料量不變，所以寫入速度跟非RAID磁碟機沒有差別，不過在讀取時能同時由兩顆硬碟抓取資料，所以速度還是有所提升。

圖5.Hermes Q1100 IPMI2.0遠端系統監控畫面，網管人員可以遠端控制主機運作。

4. 遠端異地機房儲存設備

　　本系統之異地備份儲存採用低階機架式 iSCSI (傳輸模式) 儲存系統 (圖6)，規格為PROMISE VessRAID 1830i+，2U-12/8槽槽之?端口iSCSI to SAS RAID 6的組合系?，可彈性運用多種不同建置於DAS (Direct Attached Storage) 或SAN (Storage Area Network) 的環境，透?VessJBOD的擴充，可提供資料保護最佳選擇。本系統可支援iSCSI+NAS的雙重選擇，我們可依內部需求，建置理想的網路儲存結構，包括儲存區網IP SAN、檔案區塊封包傳輸、單純利用網路做檔案共享或備份的網路儲存NAS，都能利用本儲存系統來實現，同時達到資源的集中管理與存取便利性。iSCSI將檔案以區塊型式封包，可運行在現有TCP/IP乙太網路上，能有效提昇檔案整體存取速度。針對資料備援部分，產品也支援線上容量備份、資料異地備援及NAS資料漫遊功能，對儲存系統設定分割磁碟空間的功能，可同時提供給兩台主機使用之作業，非常符合本分所在異地備份SBIP與DHI資料儲存上的最佳彈性需求 (圖7)。

圖 6. 遠端異地機房之資料儲存設備PROMISE          VessRAID 1830i+ 機組外型。	圖 7. iSCSI 儲存主機設定分割磁碟空間，同時提供               給兩台主機使用之作業狀態。

　　iSCSI因為具有傳輸速度快、遠距離實現、建置成本低廉以及可集中管理的特色，非常適合需要紀錄龐大資料量的網路儲存應用。本系統未來就是要將備份資料均可透過新建立的遠端備援機房超高速乙太區域網路傳輸，但是隨著時間資料量的增加，傳統網路架構的傳輸變得更困難，網路化反而成為一種負擔。這時候iSCSI的技術應用與優點，會是非常理想的異地備份儲存解決方案。

　　對分所而言，管理者無法時時監測系統運作狀況，因此相當注重備份系統的自動排程模組功能，讓系統在特定的時間點啟動，獨立完成備份作業並關機，不需浪費一天剩下的時間讓硬碟在待機或睡眠模式，每年可以節省電費約7成的支出。產品全系列更搭配80 PLUS認證電源供應器，可有效提高能源利用率，減少功率損耗與熱能輸出，相對的也延長電源供應器壽命及降低散熱裝置支出，此外，系統符合MAID 2.0節能管理模式，針對工作中的硬碟做更好的運轉管理，滿足分所對高品質環保節能產品需求。

　　OPAS (One-Plug-Auto-Service，隨插取服務) 大幅減低了傳統儲存設備技術支援的流程，利用隨身碟與系統USB埠連接，就能輕鬆取得系統配置資料、歷史事件記錄、更新韌體、UPS不斷電支援、恢復原廠設定、或快速安裝等，幫助後續問題判斷與解析，大幅度的簡化系統維護作業 (圖8)。

圖 8. iSCSI 儲存主機設定操作畫面，包括裝置機型、組態         容量或作業狀態等。	圖 9. iSCSI 儲存主機設定分割磁碟                         空間，同時提供給兩台主機                         使用之作業狀態。

5. 遠端異地備份軟體

系統備份軟體

　　本系統之異地備份軟體採用與乳業研究大樓SBIP主機系統相同的作業系統「Windows Server 2008」，應用該軟體備份重要的SBIP主機系統程式與後端 12 大項乳牛育種資料庫 (圖9) ，該作業系統中的Windows Server Backup功能含有Microsoft Management Console (MMC) 嵌入式管理單元與命令列工具，可提供快速備份本分所乳牛育種關聯資料庫內完整的伺服器磁碟區、選用磁碟區或系統狀態等資料，並訂定排程備份自動執行，或是執行單次備份來彌補排程備份的不足，包括復原磁碟區、資料夾、檔案、特定應用程式以及系統狀態都包含在此模組功能的服務項目之中。此外，在發生諸如硬碟故障的嚴重損壞時，可進行執行系統修復，使用完整伺服器備份與Windows修復環境工具，將整個系統還原到新的硬碟上。