資料存放區指南之儲存備份技術

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備份|資料   資料存放區備份技術一般包含硬體技術及軟體技術等,硬體技術主要是磁帶機技術,軟體技術主要是通用和專用備份軟體技術等。

  磁帶機技術:



  無論是硬碟技術,還是光碟片技術,都不適合用來進行資料存放區備份,只有磁帶機技術才真正適合資料存放區備份領域。事實上,磁帶機技術長期以來一直是首選的唯一的資料存放區備份技術,因為磁帶介質不僅能提供高容量、高可靠性以及可管理性,而且價格比光碟片、磁碟媒體便宜很多。

  作為一種備份裝置,磁帶機技術也在不斷髮展。當前市場上的磁帶機,按其記錄方式來分,可歸納為二大類:一類是資料流磁帶機,另一類是螺旋掃描磁帶機。

  資料流技術起源於類比音頻記錄技術,很類似於錄音機磁帶的原理。它是通過單個或多個靜態磁頭與高速運動的磁帶接觸來記錄資料。這種技術的缺點在於對磁帶的張力要求很高,耐用性較差。資料流磁帶機按磁帶的寬度分為QIC(Quarter-Inch-Cartridge,即1/4英寸)和1/2英寸兩種。1/2英寸磁帶機是多磁頭讀寫,其資料轉送率較高,容量較大。1/4英寸磁帶機是單磁頭讀寫,每記錄一軌後,都要通過跳軌來做反向記錄,記錄和檢索速度都比較慢。

  螺旋掃描技術起源於類比視頻記錄技術,很類似於錄影機磁帶原理。它和資料流技術正相反,磁帶是繞在磁鼓上,磁帶非常緩慢地移動,磁鼓則高速轉動,在磁鼓兩側的磁頭也高速掃描磁帶進行記錄。當它在一定時間內沒有收到移動磁帶的命令,就會放鬆磁帶並停止轉動磁鼓,以防止不必要的介質磨損和避免介質長期處於張力狀態。所以,該技術具有高可靠性、高速度、高容量的特點。

  IDC的調查報告表明,目前比較流行的磁帶機技術有DC2000/TraVan磁帶機、QICDC6000磁帶機、8mm磁帶機、DLT磁帶機、DAT磁帶機及Mammoth磁帶機等。下面分別給予簡單介紹。

QIC磁帶這是一種頻寬為1/4英寸,配有帶盒的盒式磁帶,也叫1/4英寸磁帶。它有兩種規格,即DC6000和DC2000/Travan。其中DC6000磁帶的磁碟機是5.25英寸,它使用非常簡單的驅動裝置進行縱向記錄,但是資料磁帶結構卻非常複雜並且價格昂貴。在容量1GB以上的市場中,它無法與4mm與8mm磁帶競爭。DC2000/Travan磁帶的磁碟機只有3.5英寸,磁碟機價格低,一般不具備硬體資料壓縮功能與即寫即讀功能,而且使用的介質造價也較高。這種產品對效能要求不高的案頭電腦使用者可能較合適,但使用者不多。

DLT技術DLT(Digital Linear Tape-數字線性磁帶)技術源於1/2英寸磁帶機。1/2英寸磁帶機技術出現很早,主要用於資料的即時採集,如程式控制交換器上話務資訊的記錄,地震裝置的震動訊號記錄等等。DLT磁帶由DEC和Quantum公司聯合開發。由於磁帶體積龐大,DCT磁帶機全部是5.25英寸全高格式。DLT產品由於高容量,主要定位於中、進階的伺服器市場與磁帶庫系統。DLT磁帶每盒容量高達35GB,單位容量成本較低。

4mm技術4mmDAT又稱數字音頻磁帶技術(Digital Audio Tape)。早期的DAT技術主要應用於聲音的記錄,後來隨著這種技術的不斷完善,又被應用在資料存放區領域裡。4mm的DAT經曆了DDS-1、DDS-2和DDS-3三種技術階段,容量跨度在1GB-12GB。4mmDAT由於小巧和適當的容量,在前幾年發展很快,在小型網路中應用較多。目前惠普已經推出了採用DDS-4標準、容量為40GB的磁帶機。

  由於該磁帶儲存系統採用了螺旋掃描技術,使得該磁帶具有很高的儲存容量。DAT磁帶系統一般都採用了即寫即讀和壓縮技術,既提高了系統的可靠性和資料轉送率,又提高了儲存容量。DAT磁帶和磁碟機的生產廠商較多,使用者有較大的選擇機會,是一種很有前途的資料存放區備份產品。

8mm技術基於螺旋掃描記錄技術的8mm產品由Exabyte公司開發。由於8mm技術本身適合於大型存放區,在電腦資料比較少的早期,其應用面不是很廣,主要與大中小型電腦配套。隨著電腦網路中資料量呈幾何級數的增長,8mm技術越來越體現出其優勢,8mm產品的出貨量這幾年的快速增長也佐證了這一點。8mm技術有著廣闊的向上發展空間。並且,每一種新的、高端的8mm產品,都向下相容低端產品,保護了使用者原有的投資。

未來磁帶儲存新技術LTOLTO(Linear Tape Open—線性磁帶開放協議)技術是一種結合了線性多通道雙向磁帶格式的磁帶儲存新技術,其優點主要是將服務系統、硬體資料壓縮、最佳化磁軌面、高效錯誤修正技術和提高磁帶容量效能等結合於一體。由於LTO技術是一種“開放格式”技術,這就意味著使用者將可擁有多項產品和多規格儲存介質,尤其開放性可帶來更多的發明創新,減少新技術開發風險,從而達到使產品價格下降和使用者受益的目的,另外還可提高產品的相容性和延續性。LTO第四代標準的容量為800G,傳輸速度為80MB/s~160MB/s,這是目前任何一種磁帶機都無法比擬的。開發LTO的主要原因有以下幾點:一是建立一個開放的磁帶機產品標準;二是不斷改進磁帶機產品的可靠性;三是強化產品的可擴充性,適應資料量激增的現實需求;四是減少備份的時間,提高產品的效能。

  目前,LTO技術有兩種儲存格式,即高速開放磁帶格式Ultrium和快速存取開放磁帶格式Accelis,它們可分別滿足不同使用者對LTO儲存系統的要求,其中Ultrium磁帶格式除了具有高可靠性的LTO技術外,還具有大容量的特點,既可單獨操作,也可適應自動作業環境,非常適合備份、儲存和歸檔應用。Accelis磁帶格式則側重於快速資料存放區,Accelis磁帶格式能夠很好地適用於自動作業環境,可處理廣泛的線上資料和恢複應用。

備份軟體技術備份軟體技術在整個資料存放區備份過程中具有相當的重要性,因為它不僅關係到是否支援磁帶的各種先進功能,而且在很大程度上決定著備份的效率。有人認為,最好的備份軟體就是作業系統所提供的備份功能,諸如Unix的tar/cpio、WindowsNT的WindowsBackup、Netware的Sbackup等。其實不然,因為這些作業系統僅能提供一些基本的備份功能,缺乏專業備份軟體的高速度與高效能,目前比較流行的專業備份軟體有CA的ARCserve2000、VERITAS的BackupExce以及Legato的Networker等。大家知道,磁帶機對資料轉送速度有一定要求,若資料轉送率偏低,磁帶機就無法連續運轉。而專業備份軟體因能通過最佳化資料轉送率即可以自動以較高的傳輸率進行資料轉送,這不僅能縮短備份時間,提高資料存放區備份速度,而且對磁帶機裝置本身也有好處。另外,專業備份軟體還支援新磁帶機技術,如HP的TapeAlert技術,差不多所有主流專業備份軟體均提供支援。

DAS、NAS和SAN儲存模式DAS(Direct Attached Storage—直接連接儲存)是指將存放裝置通過SCSI介面或光纖通道直接連接到一台電腦上。DAS的適用環境為:1)伺服器在地理分布上很分散,通過SAN或NAS在它們之間進行互連非常困難時(商店或銀行的分支便是一個典型的例子);2)儲存系統必須被直接連接到應用伺服器(如Microsoft Cluster Server或某些資料庫使用的“原始分區”)上時;3)包括許多資料庫應用和應用伺服器在內的應用,它們需要直接連接到儲存空間上,群件應用和一些郵件服務也包括在內。

  當伺服器在地理上比較分散,很難通過遠端連線進行互連時,直接連接儲存是比較好的解決方案,甚至可能是唯一的解決方案。利用直接連接儲存的另一個原因也可能是企業決定繼續保留已有的傳輸速率並不很高的網路系統。

  NAS和SAN的出現響應了三種重要的發展趨勢:網路正成為主要的資訊處理模式;需要儲存的資料大量增加;資料作為取得競爭優勢的戰略性資產其重要性在增加。

  NAS(Network Attached Storage—網路連接儲存裝置)即將存放裝置通過標準的網路拓撲結構(例如乙太網路),串連到一群電腦上。NAS是組件級的儲存方法,它的重點在於協助工作群組和部門級機構解決迅速增加儲存容量的需求。需要共用大型CAD文檔的工程小組就是典型的例子。

  NAS產品包括儲存空間件(例如硬碟陣列、CD或DVD磁碟機、磁帶磁碟機或可移動的儲存介質)和整合在一起的簡易伺服器,可用於實現涉及檔案存取及管理的所有功能。簡易伺服器經最佳化設計,可以完成一系列簡化的功能,例如文檔儲存及服務、電子郵件、互連網緩衝等等。整合在NAS裝置中的簡易伺服器可以將有關儲存的功能與應用伺服器執行的其他功能分隔開。

  這種方法從兩方面改善了資料的可用性。第一,即使相應的應用伺服器不再工作了,仍然可以讀出資料。第二,簡易伺服器本身不會崩潰,因為它避免了引起伺服器崩潰的首要原因,即應用軟體引起的問題。

  NAS產品具有幾個引人注意的優點。首先,NAS產品是真正隨插即用的產品。NAS裝置一般支援多電腦平台,使用者通過網路支援協議可進入相同的文檔,因而NAS裝置無需改造即可用於混合Unix/WindowsNT區域網路內。其次,NAS裝置的物理位置同樣是靈活的。它們可放置在工作群組內,靠近資料中心的應用伺服器,或者也可放在其他地點,通過物理鏈路與網路連接起來。無需應用伺服器的幹預,NAS裝置允許使用者在網路上存取資料,這樣既可減小CPU的開銷,也能顯著改善網路的效能。

  NAS沒有解決與檔案伺服器相關的一個關鍵性問題,即備份過程中的頻寬消耗。與將備份資料流從LAN中轉移出去的儲存地區網(SAN)不同,NAS仍使用網路進行備份和恢複。NAS 的一個缺點是它將儲存事務由並行SCSI串連轉移到了網路上。這就是說LAN除了必須處理正常的終端使用者傳輸串流外,還必須處理包括備份操作的儲存磁碟請求。

  SAN(存放區域網路)通過光纖通道串連到一群電腦上。在該網路中提供了多主機串連,但並非通過標準的網路拓撲。

  SAN則專註於企業級儲存的特有問題。當前企業儲存區方案所遇到問題的兩個根源是:資料與應用系統緊密結合所產生的結構性限制,以及目前小型電腦系統介面(SCSI)標準的限制。大多數分析都認為SAN是未來企業級的儲存方案,這是因為SAN便於整合,能改善資料可用性及網路效能,而且還可以減輕管理作業。

  SAN解決方案的優點有以下幾個方面:

  SAN提供了一種與現有LAN串連的簡易方法,並且通過同一物理通道支援廣泛使用的SCSI和IP協議。SAN不受現今主流的、基於SCSI儲存結構的布局限制。特別重要的是,隨著儲存容量的爆炸性增長,SAN允許企業獨立地增加它們的儲存容量。

  SAN的結構允許任何伺服器串連到任何存放裝置陣列,這樣不管資料置放在那裡,伺服器都可直接存取所需的資料。因為採用了光纖介面,SAN還具有更高的頻寬。

  因為SAN解決方案是從準系統剝離出儲存功能,所以運行備份操作就無需考慮它們對網路總體效能的影響。SAN方案也使得管理及集中控制實現簡化,特別是對於全部存放裝置都叢集在一起的時候。最後一點,光纖介面提供了10公裡的串連長度,這使得實現物理上分離的、不在機房的儲存變得非常容易。

  SAN主要用於儲存量大的工作環境,如ISP、銀行等,但現在由於需求量不大、成本高、標準尚未確定等問題影響了SAN的市場,不過,隨著這些使用者業務量的增大,SAN也有著廣泛的應用前景。  

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