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数据备份与复制

原创 服务器/存储 作者:jelephant 时间:2014-01-20 19:41:50 0 删除 编辑

备份

数据备份(Backup)一般是指利用备份软件(如Veritas的NetBackup、CA的BrightStor等)把数据从磁盘备份到磁带进行离线保存(最新的备份技术也支持磁盘到磁盘的备份,也就是把磁盘作为备份数据的存放介质,以加快数据的备份和恢复速度)。备份数据的格式是磁带格式,不能被数据处理系统直接访问。在源数据被破坏或丢失时,备份数据必须由备份软件恢复成可用数据,才可让数据处理系统访问。相关问题:备份窗口恢复时间备份间隔数据的可恢复性介质的保管和运送备份的成本

数据备份(Backup):受备份策略、备份数据可恢复性等问题影响,不适合于在高等级的容灾方案(RPO小于24小时)作为构建备份数据系统主要的技术。但由于实施方便,成本低廉,适合于低等级的容灾方案中,也可作为高等级容灾方案的辅助技术。在应用停机的情况下进行数据备份就不存在数据一致性问题,当需要在线备份时,一般由备份软件来保证数据一致性。

相关备份技术

通常一套完整的备份系统包含备份软件、磁带机/磁带库、和备份服务器,具体的备份策略的制定、备份介质的管理以及一些扩展功能的实现,都是由备份软件来最终完成的。在备份服务器上安装备份软件的服务器端,在应用服务器端安装备份软件的客户端代理,如果是数据库应用还需要相应的数据库接口程序,客户端代理软件和服务器端软件协调工作,按照预先制定的备份策略自动或手动的将数据备份到磁带上。

LAN Free Backup顾名思义,就是指释放网络资源的数据备份方式。在SAN架构中,LAN Free Backup的实现机制一般如图所示


 

备份服务器向应用服务器发送指令和信息,指挥应用服务器将数据直接从磁盘阵列中备份到磁带库中。在这个过程中,庞大的备份数据流没有流经网络,为网络节约了宝贵的带宽资源。在NAS架构中,情形十分类似,磁带库直接连接在NAS文件服务器上,备份服务器通过NDMP协议,指挥NAS文件服务器将数据备份到磁带库中。细心观察之下会发现,这两种方式虽然都节约了网络资源,但却增加了服务器的工作负荷,缺点是价格非常昂贵,大多数备份软件的LAN Free功能选项都需要用户付出高昂的价格。

Serverless Backup技术是以全面的释放网络和服务器资源为目的的,技术核心就是在SAN的交换层实现数据的复制工作,这样备份数据不仅无需经过网络,而且也不必经过应用服务器的总线,完全的保证了网络和应用服务器的高效运行。但是现实情况却没有这么理想,Serverless Backup技术目前只能停留在纸面上,实际实施效果很差,完全不需要主机干预还不现实。

主流备份软件

备份软件厂商中头把交椅当属Veritas公司。这家公司经过近几年的发展和并购,在备份软件市场已经占据了四成左右的份额。其备份产品主要是两个系列——高端的NetBackup和低端的Backup Exec。其中NetBackup适用于中型和大型的存储系统,可以广泛的支持各种开放平台。NetBackup还支持复杂的网络备份方式和LAN Free的数据备份,其技术先进性是业界共同认可的。

Backup Exec是原Seagate Soft公司的产品,在Windows平台具有相当的普及率和认可度,微软公司不仅在公司内部全面采用这款产品进行数据保护,还将其简化版打包在Windows操作系统中,我们现在在Windows系统中使用的“备份”功能,就是OEMBackup Exec的简化版。2000年初,Veritas收购了Seagate Soft之后,在原来的基础上对这个产品进一步丰富和加强,现在,这款产品在低端市场的占用率已经稳稳的占据第一的位置。

Legato公司是备份领域内仅次于Veritas公司的主要厂商。作为专业的备份软件厂商,Legato公司拥有着比Veritas公司更久的历史,这使其具有了相当的竞争优势,一些大型应用的产品中涉及到备份的部分都会率先考虑与Legato的接口问题。而且,像Oracle等一些数据库应用干脆内置集成了Legato公司的备份引擎。这些因素使得Legato公司成为了高端备份软件领域中的一面旗帜。在高端市场这一领域,Legato公司与Veritas公司一样具有极强的技术和市场实力,两家公司在高端市场的争夺一直难分伯仲。

Legato公司的备份软件产品以NetWorker系列为主线,与NetBackup一样,NetWorker也是适用于大型的复杂网络环境,具有各种先进的备份技术机制,广泛的支持各种开放系统平台。值得一提的是, NetWorker中的Cellestra技术第一个在产品上实现了Serverless Backup的思想。仅就备份技术的先进性而言,Legato公司是有实力可以挑战任何强大对手的。

除了VeritasLegato这备份领域的两大巨头之外,IBM Tivoli也是重要角色之一。其Tivoli Storage Manager产品是高端备份产品中的有力竞争者。与VeritasNetBackupLegatoNetWorker相比,Tivoli Storage Manager更多的适用于IBM主机为主的系统平台,但其强大的网络备份功能觉对可以胜任任何大规模的海量存储系统的备份需要。

CA公司是软件领域的一个巨无霸企业,虽然主要精力没有放在存储技术方面,但其原来的备份软件ARCServe仍然在低端市场具有相当广泛的影响力。近年来,随着存储市场的发展,CA公司重新调整策略,并购了一些备份软件厂商,整合之后今年推出了新一代备份产品——BrightStor,这款产品的定位直指中高端市场,看来CA公司誓要在高端市场与VeritasLegato一决雌雄。

介质

备份设备的生产厂家很多,每个厂家都有着较长的产品线,由于篇幅所限,我们不可能一一列举。这里主要介绍那些国际知名的、国内有影响力的带机和带库原厂商及其主打产品。

目前,带机正在朝快的数据传输速度和高的单盘磁带存储容量方向发展,具有主流驱动技术的带机厂商包括QuantumExabyteSony等。

Quantum带机在中档产品中占据了市场大部分份额,但其中很大一部分走了OEM的销售渠道。其自动加载机SuperLoader可将多个备份目标集中到一个共享的自动系统中,降低处理成本,而基于磁盘(备份介质是磁盘)又具有磁带海量特性的近线备份设备DX30可显著缩短备份与恢复时间

Exabyte的磁带驱动技术包括8mm MammothVXA技术,VXA定位低端的新的磁带技术,它以包的格式读写数据,并可对磁带上的数据记录区进行无空隙扫描,具有高质量、高可靠性、低成本等性能特点其中VXA1带机专为苹果机设计的存储方案;VXA2同样具有较高的性价比,并具有12MB/s传输速率及160GB容量,与VXA1向下兼容。

这里我们有必要讲一讲Sony的基于AIT技术的带机产品:AIT1AIT2AIT3,其中AIT3高性能和大容量的新存储方案,容量(未压缩)为100GB,速率为12MB/s,而且能够与AIT1AIT2完全读和写逆向兼容,并具有分层磁头、创新性的磁带内存储器(MIC) 驱动器接口系统等多项专利技术,提高磁轨密度和存储速度。

磁带库厂商相对品牌较多,用户的选择空间也更大一些。目前主流的磁带库厂商主要有STKQuantumExabyteIBM等。

在带库厂商中,市场份额最大的当属美国存储技术公司(StorageTekSTK)。STK目前最主要的产品线是L系列,包括L20L40L80L180L700L5500,从最小20磁带槽位到最大5500磁带槽位。在其入门级产品上,支持LTODLTSuperDLT等开放技术,只有在高端产品上才同时支持其自身拥有的98409940驱动技术。

Quantum拥有DLTSuperDLT技术,其用户基础和发展前景都很好。其P系列的主打产品P4000P7000分别可以支持几百槽位和十几个驱动器,适合于企业级用户;M系列是模块化的产品,可根据用户系统需求的增长灵活扩展带库的容量和性能,M1500可从20槽位扩展到200槽位,M2500则可从100槽位扩展到300槽位,非常适合于那些快速发展的中小企业。美中不足的是,ATL对超大容量的解决方案不是非常理想,在这一部分市场上的竞争力较弱。

8mm安百特(Exabyte)公司的独立技术,具有速度快、容量大、可靠性高、价廉、体积小等特点,主要用于带库,其8mm带库智能机械臂系统可任意存取磁带,采用模块化设计,产品线全,VXA自动化/驱动器产品系列AutoPak230/115/110VXA-1/1Mammoth Tape自动化/驱动器产品系列X200/80/430M/215M/EZ17M2/Mammoth/Eliant 820容量从单盘(非压缩)33GB整库12TB,涵盖由低到高的用户市场,可实现无人值守自动数据存储管理,用于服务器备份、网络备份、自动归档、分级存储管理及图形图等领域。

IBM,众所周知,生产和销售所有IT类产品,当然也包括带库产品。IBM的带库和带机产品大体可分2个系列:用于IBM环境的和用于开放环境的。如IBM34943575等带库只支持其专用的驱动器,开放性差,虽然这些带库产品也支持HPSUN等主流服务器平台,但实际上几乎只用在IBM环境中。随着SAN技术的普及,追求开放性和互联性成为存储行业的潮流。结合LTO驱动技术的投产,IBM为其开放存储系统解决方案推出了新的带库系列——35833584

备份技术新趋势

D2D2TDisk to Disk toTape的缩写,即数据备份从磁盘阵列到磁盘库到磁带的过程。传统的磁带

备份总是会带给用户以下苦恼:(图2

u 备份速度慢,备份窗口冗长

u 备份的根本目的在于恢复,而磁带的恢复速度很慢,对于TB级的数据恢复等待时间过长

u 磁带介质受灰尘、温度、湿度影响很大,难以保证已经离线保存的磁带在需要的时候可以正常工作

u 磁带库的机械手等物理设备的故障率和磨损率相对电子元件较高

相信长期从事磁带备份工作的管理员(尤其是大数据量关键应用的磁带备份)对以上几点都会深有感触,尤其是当在线数据受到破坏,需要依靠磁带备份来恢复正常生产的时候,大家都会为能否顺利恢复数据捏一把汗。

有什么办法可以解决磁带备份固有的劣势呢?随着磁盘容量的增长价格的下降,使用磁盘备份作为磁带备份的补充甚至替代都成为可能,当然磁带体积小,便于归档等特点是磁盘设备不具备的,因此D2D2T即磁盘到磁盘到磁带备份方式有效地中和了磁盘备份和磁带备份的优点,在线数据保存在高速磁盘阵列,备份数据首先保存在性价比较高的SATA磁盘阵列中,然后定期将磁盘备份的数据保存到磁带上,这样既缩短了备份窗口又增强了数据恢复的可靠性

 


 

复制

数据复制(Replication)是指利用复制软件(如EMCSRDFH3C同步异步镜像等)把数据从一个磁盘复制到另一个磁盘,生成一个数据副本。这个数据副本是数据处理系统直接可以访问的,不需要进行任何的数据恢复操作,这一点是复制与D2D备份的最大区别。

同步镜像:应用于最高等级的容灾方案(RPO等于0)中,需要关闭主机Cache来保证数据一致性。对于连接生产中心和灾备中心的链路带宽和QoS要求很高,一般采用光纤直连、波分设备来保证,方案部署成本很高。

异步镜像:应用于较高级别的容灾方案(RPO接近于0)中,无法有效保证数据一致性(关闭主机中的Cache和快照都不适合)。但对于连接生产中心和灾备中心的链路带宽和QoS要求一般,理论上带宽只要达到“日新增数据量/24×3600×8)”即可。

增量复制:应用于较高级别的容灾方案(RPO小于1小时)中,可以结合快照技术有效保证数据一致性。对于连接生产中心和灾备中心的链路带宽和QoS要求一般,理论上带宽只要达到“数据增量/复制间隔”即可。

 

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