網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)儲(chǔ)備容災(zāi)研究

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)儲(chǔ)備容災(zāi)研究

1備份容災(zāi)技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)備份災(zāi)難技術(shù)已成為研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱點(diǎn)。絕大多數(shù)企業(yè)、單位,甚至個(gè)人都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)信息,網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)信息對(duì)一個(gè)成功企業(yè)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。由于黑客、病毒、設(shè)備器件的失效、火災(zāi)及地震等原因,使系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息遭到破壞甚至毀滅,如果不及時(shí)地進(jìn)行恢復(fù),這將對(duì)企業(yè)和個(gè)人造成損失,所以備份容災(zāi)技術(shù)顯得尤為重要。備份容災(zāi)技術(shù)已成為IT基礎(chǔ)架構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵因素,在企業(yè)的數(shù)據(jù)保護(hù)中扮演了非常重要的角色。目前,企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全體系主要包括數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)和高可用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)提供應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后援,確保在任何情況下數(shù)據(jù)具有完整的恢復(fù)能力;高可用系統(tǒng)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)子系統(tǒng)等的冗余,確保系統(tǒng)在發(fā)生局部意外的情況下(網(wǎng)絡(luò)、電源、存儲(chǔ)子系統(tǒng)等故障),以最短的時(shí)間恢復(fù)系統(tǒng)。備份容災(zāi)技術(shù)主要是指遠(yuǎn)程備份技術(shù),即在異地建立和維護(hù)一個(gè)備份系統(tǒng),利用地理上分散性來(lái)保證數(shù)據(jù)對(duì)于災(zāi)難性事件的抵御能力。遠(yuǎn)程備份系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)中可分為兩個(gè)層次:數(shù)據(jù)備份容災(zāi)和應(yīng)用備份容災(zāi)。數(shù)據(jù)備份容災(zāi)指在異地建立一個(gè)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程備份;應(yīng)用備份容災(zāi)指在異地建立一套完整的與本地生產(chǎn)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)(可以互為備份),在災(zāi)難的情況下,遠(yuǎn)程系統(tǒng)迅速接管業(yè)務(wù)運(yùn)行。本文主要從存儲(chǔ)備份的分類、存儲(chǔ)備份的關(guān)鍵技術(shù)及存儲(chǔ)備份的關(guān)鍵產(chǎn)品等方面,對(duì)存儲(chǔ)備份技術(shù)作一個(gè)詳細(xì)地介紹。2備份分類2.1增量備份移動(dòng)熱備份如果按照備份操作的方式劃分,備份可分為完全備份和增量備份。完全備份,即將整個(gè)磁盤卷或邏輯磁盤的內(nèi)容拷貝到另一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),它適用于服務(wù)器存儲(chǔ)系統(tǒng)的備份。執(zhí)行完全備份的主要目的是為了提供更快的磁盤卷恢復(fù),即將整個(gè)磁盤卷或邏輯磁盤的內(nèi)容拷貝到單一磁帶或一組磁帶上,這樣災(zāi)難恢復(fù)將是一個(gè)十分簡(jiǎn)單和容易的過(guò)程。其缺點(diǎn)是:當(dāng)對(duì)一個(gè)大文件系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)備份時(shí),可能重復(fù)備份這個(gè)文件中大量未修改的信息,浪費(fèi)大量的備份介質(zhì)。增量備份,即備份自從上次備份操作以來(lái)新產(chǎn)生的數(shù)據(jù),或更新的數(shù)據(jù),它一般與完全備份結(jié)合。其主要優(yōu)點(diǎn)是備份時(shí)間短,對(duì)備份媒介容量的要求比完全備份要小得多。早期的增量備份存在一個(gè)主要的缺點(diǎn):恢復(fù)一個(gè)文件或一個(gè)文件系統(tǒng)速度較慢,因?yàn)樵诨謴?fù)過(guò)程中需要檢查要恢復(fù)文件的整個(gè)備份記錄,即從最近一次完全備份文件到目前增量備份文件的所有變化記錄。為了改變這種缺點(diǎn),目前已出現(xiàn)了多種新型的增量備份方案。如SUN公司的SAM-FS文件系統(tǒng),將一個(gè)大文件分成段,然后利用文件元數(shù)據(jù)的目錄樹對(duì)文件進(jìn)行備份和恢復(fù)。2.2文件備份的缺陷造成了文件不存儲(chǔ)按照備份數(shù)據(jù)的文件組成方式,可分為基于文件的備份和基于設(shè)備的備份?；谖募膫浞?即通過(guò)文件系統(tǒng)來(lái)定位文件的頁(yè),然后將整個(gè)文件直接地拷貝到備份設(shè)備上,這樣的備份方法有利于單個(gè)文件的恢復(fù)。由于存儲(chǔ)在磁盤上的文件頁(yè)并不一定是連續(xù)存儲(chǔ)的,就會(huì)造成在文件恢復(fù)過(guò)程中磁盤不斷地定位操作,增加了磁盤的負(fù)載,降低了磁盤的吞吐率。同時(shí),以增量備份時(shí),如果文件僅僅只是一部分發(fā)生改變,但也需要備份整個(gè)文件,增加了資源的開(kāi)銷?；谠O(shè)備的備份,也叫做物理備份,它忽略了文件的結(jié)構(gòu)而直接將磁盤上的塊拷貝到備份媒介上。因?yàn)樗恍枰ㄟ^(guò)文件系統(tǒng)定位文件頁(yè),因而可以有效地提高備份的性能。為了保持文件和目錄與存儲(chǔ)在備份媒介上數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,基于設(shè)備的備份需要保存包含這種關(guān)系的文件(稱為元數(shù)據(jù)文件)。但是對(duì)于單個(gè)文件來(lái)說(shuō),文件頁(yè)并不是連續(xù)地存儲(chǔ)在備份媒介上,造成了恢復(fù)比較復(fù)雜,速度也很慢。另一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題是數(shù)據(jù)的一致性,即基于設(shè)備的備份是將磁盤上的塊順序地拷貝到設(shè)備上,而數(shù)據(jù)的更新若采用寫回的方式,備份的數(shù)據(jù)有可能與最新的數(shù)據(jù)不一樣。2.3種“備份窗口”根據(jù)備份數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用產(chǎn)生的影響程度,可分為離線備份和在線備份。離線備份(Off-lineBackup),它是在進(jìn)行備份操作時(shí),服務(wù)器不再接受來(lái)自用戶或應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的更新。離線備份可以很好地解決在備份過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性的問(wèn)題,是防止破壞、敵意的病毒襲擊、應(yīng)用失誤等的有效方式,但是存在一個(gè)“備份窗口”的問(wèn)題。在備份過(guò)程中,服務(wù)器不再接受任何更新操作,對(duì)于那些需要供24×7服務(wù)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),這就成為一個(gè)瓶頸。同時(shí),如果需要備份的數(shù)據(jù)量很大,“備份窗口”所需的時(shí)間很長(zhǎng),就會(huì)影響正常的應(yīng)用。在線備份(On-lineBackup),就是用戶和應(yīng)用正在更新數(shù)據(jù)時(shí),系統(tǒng)能夠進(jìn)行備份。在線備份可以提供24×7持續(xù)服務(wù),但最大的難點(diǎn)是如何保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。為了保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性,可以采用兩種技術(shù):鎖和快照。鎖技術(shù)就是系統(tǒng)在備份某一文件時(shí)拒絕對(duì)該文件和目錄的任何修改命令,因而鎖技術(shù)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)可用性產(chǎn)生一定的影響,在應(yīng)用持續(xù)的同時(shí)進(jìn)行備份不可避免地降低了系統(tǒng)性能。目前,在線備份大多采用快照技術(shù),快照技術(shù)在后面將詳細(xì)介紹。2.4基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膫鬏斔惴ū镜资抢眠h(yuǎn)程備份和網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)根據(jù)備份數(shù)據(jù)所處的位置,可分為本地備份和遠(yuǎn)程備份。本地備份,即通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)備份在局域網(wǎng)范圍內(nèi)的備份。這種方式下,可利用現(xiàn)有的各種資源和技術(shù)來(lái)達(dá)到高速的備份。它的性能可以很好地滿足我們的需要,如“備份窗口”、數(shù)據(jù)一致性、容錯(cuò)等要求,而且性能是最高的。但對(duì)火災(zāi)、地震和洪水等對(duì)數(shù)據(jù)造成的破壞影響效果不太明顯。遠(yuǎn)程備份,即在數(shù)據(jù)高可用性的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,異地?cái)?shù)據(jù)備份是一個(gè)必不可少的手段。當(dāng)本地應(yīng)用受到災(zāi)難性破壞時(shí),通過(guò)遠(yuǎn)程備份和遠(yuǎn)程容災(zāi),來(lái)保護(hù)和恢復(fù)數(shù)據(jù),進(jìn)而恢復(fù)系統(tǒng),使損失降低到最小。在遠(yuǎn)程備份過(guò)程中,數(shù)據(jù)傳輸要跨越校園網(wǎng)、城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng),這時(shí),網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度對(duì)備份性能的影響是關(guān)鍵的因素。為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸,可以采用光纖通道專線連接的方法。但這種方式只適合于校園網(wǎng)環(huán)境,而且代價(jià)很大。另一種方法就是采用基于IP的SAN。它建立在成熟的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,利用FCIP,iFCP,iSCSI,mFCP或Infiniband等技術(shù)來(lái)達(dá)到高速的數(shù)據(jù)傳輸。利用此方法建立的數(shù)據(jù)容災(zāi)中心和應(yīng)用容災(zāi)中心相對(duì)簡(jiǎn)單,投資較小,是今后的發(fā)展方向。延遲也是影響遠(yuǎn)程備份性能的重要因素,特別是廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)備份,可以通過(guò)異步的方式來(lái)解決。另外,在遠(yuǎn)程備份中還要解決數(shù)據(jù)的完整性和一致性的問(wèn)題,解決這個(gè)問(wèn)題比較成熟的技術(shù)是采用快照和鏡像相結(jié)合的方法。3備份技術(shù)分類目前,存儲(chǔ)備份涉及到多種關(guān)鍵技術(shù),如鏡像技術(shù)、快照技術(shù)、虛擬私有網(wǎng)絡(luò)備份技術(shù)、無(wú)服務(wù)器備份技術(shù)、磁帶虛擬化備份技術(shù)、NDMP備份技術(shù)、基于IP的SAN的備份技術(shù)等,各種備份技術(shù)不是彼此互相孤立的,往往是相互融合和互相聯(lián)系的。3.1同步遠(yuǎn)程鏡頭鏡像是在兩個(gè)或多個(gè)磁盤或存儲(chǔ)系統(tǒng)上產(chǎn)生同一個(gè)數(shù)據(jù)的鏡像視圖的一個(gè)信息存儲(chǔ)過(guò)程,一個(gè)叫主鏡像系統(tǒng),另外一個(gè)叫從鏡像系統(tǒng)。按主、從鏡像存儲(chǔ)系統(tǒng)所處的位置可分為本地鏡像和遠(yuǎn)程鏡像。遠(yuǎn)程備份的實(shí)現(xiàn)主要是利用遠(yuǎn)程鏡像和快照技術(shù),而遠(yuǎn)程鏡像本身也是遠(yuǎn)程備份的一種方式。遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)早已被用在遠(yuǎn)程容災(zāi)和業(yè)務(wù)持續(xù),它可為兩地點(diǎn)間的重要信息傳輸提供豐富的存儲(chǔ)空間。按請(qǐng)求鏡像的主機(jī)是否需要遠(yuǎn)程鏡像站點(diǎn)的確認(rèn)信息,又可分為同步遠(yuǎn)程鏡像和異步遠(yuǎn)程鏡像。同步遠(yuǎn)程鏡像需要得到遠(yuǎn)程證實(shí)信息,往返傳播延時(shí)較長(zhǎng),所以只限于在相對(duì)較近的距離上應(yīng)用。但同步鏡像使遠(yuǎn)程拷貝總能與本地機(jī)要求復(fù)制的內(nèi)容相匹配,當(dāng)主站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí),用戶和應(yīng)用程序換到一個(gè)代替站點(diǎn)后,遠(yuǎn)程的副本可以繼續(xù)執(zhí)行操作。異步遠(yuǎn)程鏡像保證在更新遠(yuǎn)程存儲(chǔ)視圖前完成向本地存儲(chǔ)系統(tǒng)的基本輸入/輸出操作,而由本地存儲(chǔ)系統(tǒng)提供給請(qǐng)求鏡像服務(wù)器的操作完成確認(rèn)信息,不需要等待遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)提供操作完成確認(rèn)信息,這使得本地系統(tǒng)性能受到很小的影響。但是,許多遠(yuǎn)程的從屬存儲(chǔ)子系統(tǒng)的寫沒(méi)有得到確認(rèn),當(dāng)某種因素造成數(shù)據(jù)傳輸失敗時(shí),可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。為了解決數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題,目前大多采用延遲復(fù)制的技術(shù),它可以在確保本地?cái)?shù)據(jù)完好無(wú)損后進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新。當(dāng)本地存儲(chǔ)域服務(wù)器對(duì)本地的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新(寫操作)時(shí),也會(huì)對(duì)異地的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行刷新。當(dāng)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)正在進(jìn)行備份操作時(shí),這種遠(yuǎn)程鏡像操作可能被中斷,等備份完成后,再進(jìn)行同步。通常有三種同步方式:①全同步,它把本地存儲(chǔ)系統(tǒng)的卷整個(gè)拷貝到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng);②日志同步,在中斷期間用日志記錄本地存儲(chǔ)系統(tǒng)所發(fā)生的變化,即新寫入或修改的數(shù)據(jù)塊,在同步時(shí),只把新寫入或修改的塊復(fù)制到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng);③按記分板再同步,其原理是,記分板的每一位對(duì)應(yīng)著一個(gè)邏輯磁盤塊,當(dāng)有盤塊被改變時(shí),該位為1,否則為0,在同步時(shí),只要找出數(shù)字1所對(duì)應(yīng)的盤塊進(jìn)行拷貝即可。3.2采用快照技術(shù)遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程備份,即通過(guò)鏡像把數(shù)據(jù)備份在遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中,再借助快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫(kù)、光盤庫(kù)中。快照就是通過(guò)對(duì)預(yù)先定義的數(shù)據(jù)的邏輯單元號(hào)LUN建立一個(gè)快照LUN和快照Cache,然后利用快照LUN和快照Cache實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)據(jù)的一個(gè)完全的拷貝。其中,快照Cache是用來(lái)存放即將要修改的數(shù)據(jù)?？煺占夹g(shù)使得用戶可以在正常業(yè)務(wù)應(yīng)用不受影響的情況下,實(shí)時(shí)提取當(dāng)前在線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這意味著,用戶在進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份時(shí),“備份窗口”接近于零,從而大大增加了整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性,為實(shí)現(xiàn)真正的7×24運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。快照是通過(guò)內(nèi)存作為緩沖區(qū)(快照Cache),由軟件提供系統(tǒng)磁盤存儲(chǔ)的即時(shí)數(shù)據(jù)映像,存在緩沖區(qū)調(diào)度的問(wèn)題。采用快照技術(shù)的產(chǎn)品有很多種,其中主要有:EMC公司的TimeFinder(Symmetrix)和為遠(yuǎn)程鏡像開(kāi)發(fā)的SnapViewandMirrorView軟件;Hitachi公司的InstantSplitforShadowImage(LightningSeries);HP公司的SureStoreBusinessCopy(XP);SUN公司的StorEdgeInstantImage(9900Systems);Veritas公司的VolumeManagerandVolumeReplicator和NetBackupFlashBackup;IBM公司的FlashcopyforFAStT;DataCore公司的SANsymphonySnapshotOption;FalconStor公司的IPStorSnapshotCopyOption;StoreAge公司的MultiView。其中EMC公司開(kāi)發(fā)的SnapViewandMirrorView軟件產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn):將遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)和快照技術(shù)結(jié)合起來(lái)用于遠(yuǎn)程備份容災(zāi);鏡像和快照都由專用的存儲(chǔ)處理器SP來(lái)控制完成,生產(chǎn)主機(jī)系統(tǒng)和備份主機(jī)系統(tǒng)在比較重的負(fù)載情況下也能達(dá)到很好的性能;采用遞增備份技術(shù),可顯著減少備份操作和同步操作所需要的時(shí)間。3.3備份系統(tǒng)的選擇它是SAN內(nèi)部的一種備份方式,如圖1所示,服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間是一種多對(duì)多的關(guān)系。一個(gè)服務(wù)器可以把數(shù)據(jù)備份到多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上,多個(gè)服務(wù)器也可以把數(shù)據(jù)備份到一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上,存儲(chǔ)設(shè)備之間也可以進(jìn)行備份,所以稱這種備份系統(tǒng)為L(zhǎng)an-free備份。備份的數(shù)據(jù)是以塊的形式通過(guò)SAN傳輸,在局域網(wǎng)內(nèi)只進(jìn)行控制信息的通信,大大地降低了局域網(wǎng)的負(fù)載并提高了備份的速度。然而,備份的數(shù)據(jù)需要從磁盤陣列經(jīng)過(guò)備份服務(wù)器到備份設(shè)備,進(jìn)行兩次拷貝操作,這不僅浪費(fèi)了SAN的帶寬,而且加重了備份服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。這樣,備份服務(wù)器性能直接影響了備份的速度,特別是多個(gè)備份進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行時(shí)這個(gè)情況會(huì)更加突出。另外,各個(gè)廠商的設(shè)備缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),也影響了Lan-free備份。為了解決這個(gè)問(wèn)題,可以通過(guò)硬件的方法和采用具有共享能力的存儲(chǔ)備份軟件。其產(chǎn)品主要有:LuncentTechnologies公司和SolutionTechnology公司開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品。3.4amoper功能無(wú)服務(wù)器備份也叫做第三方拷貝,其體系結(jié)構(gòu)與Lan-free相同,不同的是在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的一些設(shè)備如集線器、路由器、交換機(jī)等具有智能性,它能將數(shù)據(jù)從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備,這些智能設(shè)備稱作數(shù)據(jù)移動(dòng)者(DataMover)。通常數(shù)據(jù)移動(dòng)者是在橋設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的。在無(wú)服務(wù)器備份中,服務(wù)器只需通過(guò)操作系統(tǒng)的文件分配表建立在需要備份的文件和設(shè)備、數(shù)據(jù)塊之間相互對(duì)應(yīng)關(guān)系的文件列表,通過(guò)備份代理將文件列表傳送給發(fā)出請(qǐng)求的備份進(jìn)程,即數(shù)據(jù)移動(dòng)者,通過(guò)數(shù)據(jù)移動(dòng)者來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份。這樣的好處是非常明顯的,服務(wù)器不必利用內(nèi)存將數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)總線和存儲(chǔ)接口進(jìn)行兩次拷貝,只負(fù)責(zé)一些必要的通信,處理器的負(fù)載明顯降低,而且對(duì)于數(shù)據(jù)移動(dòng)和文件系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的管理也簡(jiǎn)化了許多。其產(chǎn)品主要有:EMC公司的EDM,Legato公司的NetWorker,Veritas的NetBackup,以及CrossroadsSystems公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的無(wú)服務(wù)器備份產(chǎn)品。3.5ndp的工作原理NDMP(NetworkDataManagementProtocol)是由NetworkApplianceCorporation和LegatoSystem公司合作開(kāi)發(fā)的一種基于NAS的容災(zāi)備份技術(shù)。它提供了一個(gè)開(kāi)放的協(xié)議,利用NAS設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份/恢復(fù)。在異構(gòu)或同構(gòu)的環(huán)境下,通過(guò)一個(gè)通用接口,將文件I/O的數(shù)據(jù)從文件系統(tǒng)拷貝到備份設(shè)備上。NDMP可以看成是一個(gè)運(yùn)行在NAS設(shè)備上的專用程序,等待來(lái)自異構(gòu)或同構(gòu)環(huán)境備份軟件的服務(wù)請(qǐng)求。其工作過(guò)程為:當(dāng)備份軟件利用NDMP向NAS設(shè)備發(fā)出一個(gè)備份請(qǐng)求后,NAS設(shè)備開(kāi)始初始化備份或恢復(fù)進(jìn)程。在備份操作過(guò)程中,NAS設(shè)備發(fā)送備份文件的元數(shù)據(jù)信息給備份服務(wù)器,并由備份服務(wù)器寫入對(duì)應(yīng)的介質(zhì)上,而需要備份的文件通常由NAS設(shè)備傳輸?shù)较旅嫒齻€(gè)設(shè)備之一:①與NAS相連的磁帶設(shè)備(Direct-attached);②與另一個(gè)NAS相連的磁帶設(shè)備(NASDevice-to-NASDevice);③與備份服務(wù)器相連的磁帶設(shè)備(NASDevice-to-Server)。NDMP的v4版本已經(jīng)于2000年底提交給IETF(InternetEngineeringTaskForce),它的應(yīng)用能提供更好的基于NAS的數(shù)據(jù)容災(zāi)備份性能。應(yīng)用NDMP典型產(chǎn)品是:EMC公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的ClariionIP4700,它能把NDMP與快照技術(shù)、鏡像技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)NAS數(shù)據(jù)信息的本地和遠(yuǎn)程容災(zāi)備份。3.6虛擬數(shù)據(jù)安全服務(wù)器磁帶虛擬化備份技術(shù)是通過(guò)對(duì)磁帶驅(qū)動(dòng)器或磁帶庫(kù),應(yīng)用虛擬化技術(shù)而創(chuàng)造的一個(gè)抽象化磁帶設(shè)備的方法,它對(duì)備份服務(wù)器展現(xiàn)的是一個(gè)邏輯的磁帶映像設(shè)備,而不是實(shí)際的物理設(shè)備,這主要是通過(guò)在服務(wù)器和磁帶設(shè)備之間增加了轉(zhuǎn)換和管理中間層來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這個(gè)中間層被稱為虛擬磁帶服務(wù)器VTS(VirtualTapeServer)。通過(guò)虛擬磁帶服務(wù)器,一組磁帶設(shè)備被轉(zhuǎn)換成一個(gè)邏輯存儲(chǔ)池,這個(gè)邏輯存儲(chǔ)池可以被多個(gè)備份服務(wù)器同時(shí)利用。虛擬磁帶服務(wù)器VTS的核心是磁帶卷緩存TVC(TapeVolumeCache)的設(shè)備。TVC是一個(gè)磁盤緩沖器,可以模擬成磁帶設(shè)備,備份服務(wù)器認(rèn)為寫到磁帶上的數(shù)據(jù)其實(shí)寫到了磁盤緩沖器上。當(dāng)備份服務(wù)器完成了備份操作后,虛擬磁帶服務(wù)器再將寫在磁盤緩沖器上的數(shù)據(jù)拷貝到磁帶設(shè)備上。備份服務(wù)器寫到磁盤緩沖器上的數(shù)據(jù)稱作虛擬卷,虛擬卷數(shù)據(jù)寫到磁帶上時(shí)稱作物理卷。虛擬卷就像一個(gè)磁帶上的真實(shí)物理卷一樣,它具有真實(shí)物理卷的所有特點(diǎn):對(duì)備份服務(wù)器來(lái)說(shuō),它有一個(gè)卷序列號(hào);在虛擬設(shè)備上,能被裝入和退出;支持所有的磁帶寫模式;支持所有形式的磁帶格式等。其典型產(chǎn)品由IBM公司和Ultera公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品。Ultera公司生產(chǎn)的虛擬磁帶備份產(chǎn)品,可將磁帶虛擬化技術(shù)與磁帶鏡像技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)磁帶卷緩存TVC,可將備份數(shù)據(jù)鏡像到兩個(gè)磁帶上,提高數(shù)據(jù)的可用性,也可將備份數(shù)據(jù)鏡像到遠(yuǎn)端的磁帶設(shè)備上,增強(qiáng)遠(yuǎn)程容災(zāi)備份能力。3.7備份設(shè)備在熱備份方面的應(yīng)用并發(fā)備份將來(lái)自多個(gè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)流備份到單個(gè)或多個(gè)磁帶設(shè)備上,其目的是提高磁帶的備份速度,減少備份時(shí)間。最簡(jiǎn)單的方法就是將備份存儲(chǔ)系統(tǒng)從物理上劃分成幾個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域擁有它自己的備份設(shè)備。這個(gè)分區(qū)可以是固定的,也可以是動(dòng)態(tài)的。如果是動(dòng)態(tài)的分區(qū),就存在負(fù)載平衡的問(wèn)題。這種分區(qū)方法的優(yōu)點(diǎn)是:操作簡(jiǎn)單,單一備份設(shè)備失效只會(huì)影響部分服務(wù)器;缺點(diǎn)是:磁帶備份設(shè)備的利用率低,同時(shí)當(dāng)備份負(fù)載比較高時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生頻繁的重新分區(qū)和負(fù)載平衡。通過(guò)磁盤緩沖的方法也可以解決并發(fā)備份。其原理是:將一個(gè)磁盤作為一個(gè)緩沖區(qū),保存服務(wù)器備份的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)備份進(jìn)程完成以后,就將磁盤上的數(shù)據(jù)盡可能快地傳輸?shù)酱艓?同時(shí)刪除磁盤上的數(shù)據(jù)。這種方法比分區(qū)備份的方法要簡(jiǎn)單。但是當(dāng)一個(gè)備份的數(shù)據(jù)量超過(guò)了磁盤的容量時(shí),就會(huì)對(duì)備份的性能產(chǎn)生影響。采用并發(fā)備份的產(chǎn)品有:Amanda公司的BackupManager。3.8存儲(chǔ)磁盤纖維的存儲(chǔ)分層存儲(chǔ)管理(HierarchicalStorageManagement,HSM)來(lái)源于最初的大型機(jī)的存儲(chǔ)管理方式,是基于策略的數(shù)據(jù)遷移的方法,它將不常訪問(wèn)的文件透明地遷移到更經(jīng)濟(jì)的存儲(chǔ)介質(zhì)中去,即將最常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤陣列中,偶爾使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤柜或磁光盤庫(kù)中,最不常用的數(shù)據(jù)保存在磁帶庫(kù)中,從而減少存儲(chǔ)的管理費(fèi)用。文件由HSM系統(tǒng)選擇進(jìn)行遷移,當(dāng)文件被正確拷貝后,一個(gè)與原文件相同名字的標(biāo)志文件被創(chuàng)建,但它只占用比原文件小得多的磁盤空間。以后,當(dāng)用戶訪問(wèn)這個(gè)標(biāo)志文件時(shí),HSM系統(tǒng)能將原始文件從正確的介質(zhì)上恢復(fù)過(guò)來(lái)。分層存儲(chǔ)管理以略微降低存取文件性能的方法來(lái)獲得更好的存儲(chǔ)管理性能。由于存儲(chǔ)在磁盤陣列上的數(shù)據(jù)大大減少,可以明顯地減少備份窗口的時(shí)間和加快恢復(fù)的進(jìn)程。分層存儲(chǔ)管理并不能替代備份/恢復(fù)過(guò)程,而是與備份/恢復(fù)技術(shù)相結(jié)合。為了提高性能,可以在備份的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移,在不影響備份性能的情況下,將數(shù)據(jù)遷移到第二層或第三層存儲(chǔ)設(shè)備中。同時(shí),還可以利用無(wú)服務(wù)器備份的方式,將第二層或第三層存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)備份到本地或異地備份設(shè)備中,以提高容災(zāi)備份的性能。其典型產(chǎn)品有:IBM公司的TivoliSpaceManager,SUN公司的SolsticeTMBackupTMandStorageManagement。3.9ip認(rèn)同協(xié)議在遠(yuǎn)程備份中,主要是基于SAN的遠(yuǎn)程備份,即通過(guò)光纖通道FC,把兩個(gè)SAN信息孤島連接起來(lái),一個(gè)SAN的存儲(chǔ)池作為主存儲(chǔ)池,另一個(gè)作為從存儲(chǔ)池,可通過(guò)FC協(xié)議將主存儲(chǔ)池中的數(shù)據(jù)備份到從存儲(chǔ)中,當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí),從存儲(chǔ)池可以代替主存儲(chǔ)池工作,保證系統(tǒng)繼續(xù)工作。這種遠(yuǎn)程備份方式存在一些缺陷:實(shí)現(xiàn)成本高,設(shè)備的互操作性差,跨越的地理距離短(10km)等,這些因素阻礙了它的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。目前,出現(xiàn)了多種基于IP的SAN互連技術(shù)協(xié)議,這些互連協(xié)議可以充分利用現(xiàn)有的TCP/IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行有效和高速的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)備份。即可利用這些互連協(xié)議,將一個(gè)SAN存儲(chǔ)池中信息通過(guò)現(xiàn)有的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程鏡像到另一個(gè)SAN的存儲(chǔ)池中,再利用快照技術(shù)將遠(yuǎn)程SAN存儲(chǔ)池中的數(shù)據(jù)備份到磁帶庫(kù)或光盤庫(kù)中。這種基于IP的SAN的遠(yuǎn)程容災(zāi)備份技術(shù),可以跨越LAN,MAN和WAN,其成本低,可擴(kuò)展性好,具有廣闊的發(fā)展前景。基于IP的SAN的互連協(xié)議包括:FCIP,iFCP,InfiniBand,iSCSI,mFCP。FCIP技術(shù)原理是將FC幀封裝到IP數(shù)據(jù)包中,再通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)FC的SAN;目的SAN接收到這個(gè)IP包后,將其解包使其恢復(fù)成封裝之前的FC幀,將FC幀轉(zhuǎn)變成塊數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的存儲(chǔ)池中。iFCP是將FC協(xié)議映射到TCP協(xié)議之上。與FCIP不同,FCIP是一種隧道(Tunneling)協(xié)議,除了將FC幀封裝成IP數(shù)據(jù)包以外,不對(duì)FC幀作任何處理。而iFCP則是一種網(wǎng)關(guān)協(xié)議,它對(duì)FC幀進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,重新用TCP/IP協(xié)議來(lái)表達(dá)FC幀,它必須對(duì)FC幀進(jìn)行更多的處理,如讀取FC幀的頭部,理解其地址,并用IP地址方式來(lái)表示,當(dāng)?shù)竭_(dá)目的SAN后,再進(jìn)行轉(zhuǎn)換恢復(fù)成以前的FC幀。mFCP(metropolitanFibreChannelProtocol),除了用UDP代替TCP外,mFCP與iFCP是相同的。iSCSI技術(shù)原理是將SCSI協(xié)議映射到TCP/IP之上,即將主機(jī)的SCSI命令封裝成TCP/IP數(shù)據(jù)包,在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸,到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后,再恢復(fù)成封裝前的SCSI命令,從而實(shí)現(xiàn)SCSI命令在IP網(wǎng)絡(luò)上的直接、透明傳輸。利用iSCSI技術(shù),可以將本地的塊數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程的SCSI盤、陣列、磁帶庫(kù)中。InfiniBand是一種可簡(jiǎn)化和加快服務(wù)器之間的連接,以及服務(wù)器與其他相關(guān)系統(tǒng)(諸如遠(yuǎn)程存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)之間連接的全新輸入/輸出(I/O)技術(shù)。它通過(guò)一套中心機(jī)構(gòu)(中心InfiniBand交換機(jī))在遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器等設(shè)備之間建立一個(gè)單一的連接鏈路,并由中心InfiniBand交換機(jī)來(lái)指揮流量。其結(jié)