虛擬磁帶庫(kù)將備份帶入智能化、高性能時(shí)代

虛擬磁帶庫(kù)將備份帶入智能化、高性能時(shí)代

虛擬磁帶庫(kù)（Virtual Tape Library，VTL），是近年來興起的眾多磁盤備份（Backup to Disk）解決方案中，最受矚目的一項(xiàng)，雖然VTL問世的時(shí)間不過兩年多，在國(guó)外卻是相當(dāng)熱門的產(chǎn)品。

      虛擬磁帶庫(kù)的概念非常簡(jiǎn)單，它本質(zhì)上是磁盤陣列硬件設(shè)備，但是在軟件功能上模擬磁帶備份的形式，因此對(duì)于存儲(chǔ)管理員來講，它就是一個(gè)磁帶庫(kù)，對(duì)它的管理如同管理一個(gè)物理磁帶庫(kù)一模一樣。

      可以說，虛擬磁帶庫(kù)已經(jīng)成為當(dāng)今存儲(chǔ)界最為熱門的話題之一，VTL的崛起，正在深刻地改變著傳統(tǒng)的備份市場(chǎng)格局和用戶的數(shù)據(jù)保護(hù)模式。進(jìn)入2005年，傳統(tǒng)機(jī)械磁帶庫(kù)廠家以及主要的存儲(chǔ)設(shè)備廠家紛紛推出虛擬磁帶庫(kù)作為高端產(chǎn)品系列，而國(guó)內(nèi)廠家也視虛擬磁帶庫(kù)為民族工業(yè)崛起的機(jī)會(huì)，開始開發(fā)虛擬磁帶庫(kù)產(chǎn)品，VTL成為市場(chǎng)主流的趨勢(shì)已非常明顯。

      一、入門篇：虛擬磁帶庫(kù)綜述

      虛擬磁帶庫(kù)就是在備份服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)端上體現(xiàn)為傳統(tǒng)磁帶庫(kù)的磁盤或磁盤陣列。我們將用磁盤為備份介質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且本身能夠仿真成物理磁帶庫(kù)的產(chǎn)品，稱之為虛擬磁帶庫(kù)。

      真正的虛擬磁帶庫(kù)，其使用方式與傳統(tǒng)磁帶庫(kù)幾乎相同，但由于采用磁盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，備份和恢復(fù)速度可達(dá)100MB/s以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前最快的磁帶機(jī)。同時(shí)，磁盤陣列的RAID保護(hù)技術(shù)使虛擬磁帶庫(kù)系統(tǒng)的可用性、可靠性均比普通磁帶庫(kù)高出若干量級(jí)。

      虛擬磁帶庫(kù)的概念早在10余年前即已被IBM，StorageTek等著名存儲(chǔ)廠商所采用。然而，受限于磁盤和虛擬磁帶技術(shù)的發(fā)展，以及廠家為了保護(hù)其既有模擬磁帶庫(kù)市場(chǎng)的考量，長(zhǎng)期以來虛擬磁帶庫(kù)以價(jià)格高昂著稱，使其通常作為大型磁帶庫(kù)的前端緩存使用，且依附于特定的主機(jī)系統(tǒng)（“封閉系統(tǒng)”），市場(chǎng)認(rèn)知度一直很低。而在近些年，磁盤技術(shù)快速發(fā)展，出現(xiàn)了多種類型磁盤（SCSI、FC、ATA、SATA），使單位容量磁盤存儲(chǔ)的價(jià)格急劇下降，進(jìn)而使磁盤陣列作為備份設(shè)備的應(yīng)用也愈加廣泛。

      傳統(tǒng)磁帶庫(kù)用戶面臨的困擾

      幾年前，越來越多的用戶意識(shí)到數(shù)據(jù)保護(hù)的重要性，紛紛采購(gòu)磁帶庫(kù)和數(shù)據(jù)備份管理軟件來搭建自己的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。通過磁帶庫(kù)、用戶可以進(jìn)行復(fù)雜周密的介質(zhì)管理，并利用備份軟件實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化。磁帶介質(zhì)還十分便于離線保存，可以定期從磁帶庫(kù)中取出，人工轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)異地容災(zāi)。但現(xiàn)在，這些用戶逐漸痛苦的意識(shí)到，自動(dòng)化的數(shù)據(jù)備份雖然提供了幫助，但也帶來了很多新的問題，而這些問題正在嚴(yán)重威脅到原來設(shè)計(jì)備份方案的可行性。

      讓用戶頭疼的問題

      1、可靠性

      磁帶庫(kù)的可靠性遠(yuǎn)不像磁帶庫(kù)廠商宣傳的那樣，平均無故障時(shí)間（MTBF-Mean Time Between Failure）、平均無故障換帶次數(shù)（MSBF-Mean Swap Between Failure）等關(guān)鍵指標(biāo)不能作為實(shí)際應(yīng)用的參考基準(zhǔn)，宣稱可以工作幾十萬小時(shí)的磁帶機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中往往一兩年就開始出現(xiàn)故障；磁帶庫(kù)機(jī)械臂故障的概率也很高，尤其是中端以下（包括中端）磁帶庫(kù)用戶，有相當(dāng)大比例的用戶至少經(jīng)歷過一次磁帶庫(kù)故障，導(dǎo)致備份的失敗。

      磁帶遠(yuǎn)不像想象的那樣可靠。磁帶對(duì)電磁、溫度、濕度、灰塵等條件要求十分苛刻，雖然短時(shí)間內(nèi)不一定能發(fā)現(xiàn)問題，但往往進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的時(shí)候，意外地發(fā)現(xiàn)由于磁帶的損壞，不能恢復(fù)數(shù)據(jù)。

      2、性能

      目前磁帶機(jī)的技術(shù)發(fā)展迅速，開放市場(chǎng)上主流產(chǎn)品中已經(jīng)能夠提高單盤容量幾百GB的主流磁帶機(jī)，每秒的讀寫速度可達(dá)幾十MB。但磁帶技術(shù)的發(fā)展仍然沒有趕上數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著越來越多的業(yè)務(wù)要求7×24的工作時(shí)間，每個(gè)系統(tǒng)能留給備份的時(shí)間越來越少。如果能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多數(shù)據(jù)量的備份？用戶別無選擇，只能在磁帶庫(kù)中安裝更多的磁帶機(jī)。這意味著更多的支出、更高的故障率、當(dāng)磁帶技術(shù)更新的時(shí)候還意味著更大的投資浪費(fèi)。即使這樣，由于磁帶庫(kù)庫(kù)體設(shè)計(jì)的限制，能增加的磁帶機(jī)數(shù)量仍然有限。

      磁帶設(shè)備的性能瓶頸不僅僅來自于讀寫速度。磁帶加載所需要的時(shí)間有時(shí)候比讀寫的時(shí)間還要長(zhǎng)，即使是最新式的磁帶機(jī)在這一方面也沒有明顯的改進(jìn)。用戶要恢復(fù)的數(shù)據(jù)可能在多盤磁帶上，如果要進(jìn)行一次完整的系統(tǒng)恢復(fù)，由于頻繁的加載磁帶，恢復(fù)時(shí)間無法控制。

      3、可擴(kuò)展性

      數(shù)據(jù)量不斷增加，而磁帶庫(kù)擴(kuò)展的余地有限；

      如果一開始就采購(gòu)比較大型的磁帶庫(kù)，即使采用較低的初始配置，其價(jià)格仍然很高；

      4、投資回報(bào)率

      一方面磁帶插槽很快就不夠使用，另一方面幾乎絕大部分磁帶空間無法充分利用。由于備份管理上的要求，很多的磁帶只寫入了幾十GB甚至幾GB，卻由于保存周期以及磁帶分類管理等要求，不能寫入新的數(shù)據(jù)。這樣，一臺(tái)號(hào)稱幾十TB的磁帶庫(kù)，可能只能利用不到一半的空間就必須考慮擴(kuò)容了。

      由于磁帶庫(kù)技術(shù)比較封閉，大部分配件的維修、更換必須由磁帶庫(kù)原廠商工程師完成，這使得實(shí)際故障排除時(shí)間難以控制，而且成本很高。

      最終，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，用于數(shù)據(jù)保護(hù)的投資往往超出預(yù)算，最終的結(jié)果依舊不能讓人滿意或者不可預(yù)期；而備份系統(tǒng)本身反而增加了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。這已經(jīng)成為目前很多單位非?，F(xiàn)實(shí)的問題。

      5、虛擬磁帶庫(kù)：系統(tǒng)可用性較磁帶庫(kù)提高若干量級(jí)

      虛擬磁帶庫(kù)中，一般采用磁盤陣列作為后端存儲(chǔ)設(shè)備。磁盤陣列采用的RAID技術(shù)能夠保證當(dāng)盤陣中某一塊磁盤出現(xiàn)故障時(shí)，盤陣上的數(shù)據(jù)仍然可以正常讀寫。用戶可以在線更換損壞的磁盤，然后對(duì)盤陣邏輯卷進(jìn)行動(dòng)重建。用戶亦可設(shè)置在線熱備盤，在出現(xiàn)一塊磁盤（RAID6可以同時(shí)出現(xiàn)兩塊磁盤）損壞時(shí)，RAID控制器可以自動(dòng)隔離故障盤，并立即開始邏輯卷自動(dòng)重建，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線熱恢復(fù)。保持了設(shè)備的連續(xù)可用性。

      而磁帶庫(kù)的機(jī)械手、磁帶驅(qū)動(dòng)器和磁帶均為非封閉的精密部件，也不具備容錯(cuò)能力，很容易受灰塵、潮濕等環(huán)境因素的影響而導(dǎo)致故障。多個(gè)部件組合后整體系統(tǒng)的可用性將更低。

      可用性低也就使維護(hù)成本提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002 年在美國(guó)磁帶庫(kù)的平均年維護(hù)成本高達(dá)磁帶庫(kù)采購(gòu)成本的10～15％，尤其令用戶煩惱的是，磁帶庫(kù)修復(fù)必須由專業(yè)人員進(jìn)行。維修反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，常造成日常運(yùn)營(yíng)混亂。用戶常因此而被迫購(gòu)買冗余磁帶驅(qū)動(dòng)器 - 而驅(qū)動(dòng)器恰恰是模擬磁帶庫(kù)中的主要昂貴部件，進(jìn)一步加大了用戶的總體擁有成本。

      6、虛擬磁帶庫(kù)：備份可靠性較傳統(tǒng)模擬磁帶庫(kù)提高若干量級(jí)

      備份本身不是目的，必須能夠保障數(shù)據(jù)恢復(fù)，備份才有意義。而備份介質(zhì)的可靠性決定了備份數(shù)據(jù)的可靠性。磁盤是密封結(jié)構(gòu)，而磁帶則暴露在空氣中，易受粉塵、濕度、磁粉、粘連、霉點(diǎn)等因素的影響，出現(xiàn)讀寫錯(cuò)誤。所以磁盤的MTBF（平均無故障間隔）一般為磁帶的5倍以上。顯而易見，采用受RAID保護(hù)的磁盤陣列系統(tǒng)存放備份數(shù)據(jù)，比只用單盤磁帶存放數(shù)據(jù)的可靠性要高得多。

      為了提高磁帶存儲(chǔ)的可靠性，很多用戶采用磁帶復(fù)制方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙備份，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)將造成額外的運(yùn)營(yíng)成本。

      二、趨勢(shì)篇：未來屬于IHPV

      1、虛擬磁帶庫(kù)的三種主要實(shí)現(xiàn)方式

      目前市場(chǎng)上的虛擬磁帶庫(kù)依照架構(gòu)不同，大概可以分為三種類型：備份軟件型（D2D）、應(yīng)用服務(wù)器型（VTL Appliance）、智能化專用型（Intelligent High Preformance VTL）

      備份軟件型虛擬磁帶庫(kù)（第Ⅰ代D2D）

      將磁帶庫(kù)模擬軟件直接安裝在備份服務(wù)器上，把備份服務(wù)器的某些文件系統(tǒng)分區(qū)模擬成磁帶庫(kù)，從而使備份軟件以磁帶庫(kù)方式使用磁盤文件系統(tǒng)。

      此類方案下的備份磁盤暴露于主機(jī)的操作系統(tǒng)，本質(zhì)上依然“在線” 。在用戶看來，依然在線的數(shù)據(jù)一定是不安全的。舉例來說，如果備份服務(wù)器不幸被病毒感染，該病毒完全可能在損毀在線磁盤上數(shù)據(jù)的同時(shí)，損毀備份盤陣上的數(shù)據(jù)。

      另外，此類方案占用主機(jī)資源，性能受限。

      這種方案多由備份管理軟件作為一個(gè)功能模塊提供，價(jià)格比較低廉。但由于受制于文件系統(tǒng)，使其應(yīng)用場(chǎng)合、I/O性能及數(shù)據(jù)安全性具有一定局限。

      因此，此類方案主要用于備份緩存 - 也即先備份到磁盤，然后在服務(wù)器不忙時(shí)再將備份轉(zhuǎn)移到物理磁帶庫(kù)上。

      應(yīng)用服務(wù)器級(jí)虛擬磁帶庫(kù)方案（第Ⅱ代 ）

      該方案實(shí)際上是另外一種虛擬磁帶庫(kù)的軟件實(shí)現(xiàn)方案：通過把虛擬磁帶庫(kù)管理軟件安裝在一***立的專用服務(wù)器（一般是PC服務(wù)器）內(nèi)，而將該服務(wù)器及所連接的磁盤存儲(chǔ)設(shè)備模擬成磁帶庫(kù)。

      這種方式下，備份服務(wù)器或其它應(yīng)用主機(jī)通過FC或SCSI與專用的服務(wù)器連接，此時(shí)專用服務(wù)器及所連接的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)一起體現(xiàn)為虛擬磁帶庫(kù)（虛擬磁帶庫(kù)）。

      與備份軟件型虛擬磁帶庫(kù)方案不同點(diǎn)是，備份服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器把專用服務(wù)器及其磁盤陣列當(dāng)作了一臺(tái)磁帶庫(kù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備與主機(jī)設(shè)備的物理和邏輯上的分離。主機(jī)對(duì)這種方案下的虛擬磁帶庫(kù)的讀寫方式是數(shù)據(jù)塊級(jí)（Block-Level）讀寫，比備份軟件類型的讀寫速度快，并且不會(huì)從主機(jī)方對(duì)備份數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤刪除操作，主機(jī)上的病毒也不會(huì)影響備份數(shù)據(jù)。

      此類方案下，虛擬磁帶介質(zhì) ?C 磁盤邏輯卷， 不再是操作系統(tǒng)格式化的扇區(qū)，而是和磁帶一樣的裸介質(zhì)（“raw disk”）；其上備份數(shù)據(jù)也是按順序Byte to Byte存放的，在物理層上實(shí)現(xiàn)了磁盤讀寫的線性化，避免了文件系統(tǒng)的碎塊問題，充分利用了磁盤設(shè)備的高速I/O性能。

      這種方案的不足是需要利用一臺(tái)具有一定擴(kuò)充能力的PC服務(wù)器作為虛擬磁帶庫(kù)管理器，系統(tǒng)優(yōu)化性略低，另外控制器部分采用PC服務(wù)器結(jié)構(gòu)，不夠精簡(jiǎn)，另外PC服務(wù)器以及其連接的磁盤陣列管理不統(tǒng)一，不是一體化結(jié)構(gòu)，還容易產(chǎn)生PC服務(wù)器和后端存儲(chǔ)的不兼容問題。

      智能化專用型虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備方案（第Ⅲ代 Intelligent High Preformance VTL）

      小知識(shí)：ARM（Advanced RISC Machines）嵌入式處理器是一種高性能、低功耗的RISC芯片。它由英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)，世界上幾乎所有的主要半導(dǎo)體廠商都生產(chǎn)給予ARM體系結(jié)構(gòu)的通用芯片，或者在其專用芯片中嵌入ARM的相關(guān)技術(shù)。

      目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常說的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75%以上的市場(chǎng)份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各方面。

      ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)晶片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事晶片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的晶片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器晶片進(jìn)入市場(chǎng)。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，因此既使得ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消費(fèi)者所接受，更具有競(jìng)爭(zhēng)力

      就存儲(chǔ)市場(chǎng)而言：我們熟知的主流的磁盤陣列就是采用ARM結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)作為核心的，最早的磁盤陣列形態(tài)是PC服務(wù)器+JBOD磁盤柜，隨著市場(chǎng)和技術(shù)的不斷發(fā)展，這種老式的設(shè)備在可靠性、性能上都無法與采用ARM結(jié)構(gòu)的主流磁盤陣列相比，因此，市場(chǎng)上已經(jīng)很難看到這種早期形態(tài)的磁盤陣列產(chǎn)品了。

      就虛擬磁帶庫(kù)這種應(yīng)用來說，它的發(fā)展趨勢(shì)肯定也會(huì)和磁盤陣列一樣，因此，基于ARM結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)，統(tǒng)一化管理，成為智能化專用型虛擬磁帶庫(kù)IHPV（Intelligent High Preformance VTL）的基本特征，它將磁帶庫(kù)模擬管理軟件固化在特別設(shè)計(jì)的ARM結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，就形成了專用的虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備，這種設(shè)備可以配置一定數(shù)量和類型的主機(jī)接口和后端存儲(chǔ)磁盤陣列接口，有的專用虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備還配置了歸檔磁帶庫(kù)接口。專用的虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)與不同于PC服務(wù)器，其性能、可靠性比第Ⅱ代應(yīng)用服務(wù)器型虛擬磁帶庫(kù)有了非常大的提升。在設(shè)計(jì)上采用了精簡(jiǎn)的硬件模塊和精簡(jiǎn)的操作系統(tǒng)內(nèi)核（一般為Linux內(nèi)核），并且充分考慮了與主機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備的連接能力。

      專用的虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備標(biāo)志著虛擬磁帶庫(kù)技術(shù)終于突破了操作系統(tǒng)和PC服務(wù)器架構(gòu)的限制，使虛擬磁帶庫(kù)真正成為了一種獨(dú)立的外設(shè)，并且真正將虛擬磁帶庫(kù)控制系統(tǒng)和磁盤存儲(chǔ)陣列統(tǒng)一管理起來，的其使用方式也更接近普通磁帶庫(kù)，而其優(yōu)越性能也體現(xiàn)得更加充分。

      專用虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備方案具有如下特點(diǎn)：

      設(shè)備一體化、管理統(tǒng)一化；

      性能大幅提高----可支持接近磁盤陣列極限速度的備份/恢復(fù)速度；

      免疫病毒----數(shù)據(jù)安全性等同普通磁帶庫(kù)；

      避免磁盤碎片----保障性能持續(xù)性；

      兼容性好----標(biāo)準(zhǔn)FC、SCSI或iSCSI接口設(shè)備，兼容流行的主機(jī)設(shè)備和操作系統(tǒng)。

      實(shí)用性好----與現(xiàn)有磁帶庫(kù)應(yīng)用方式一致，不用更改現(xiàn)有存儲(chǔ)應(yīng)用軟件的管理策略，保護(hù)用戶投資。

      IHPV：Intelligent High Preformance Virtual Tape Library 智能化的高性能虛擬磁帶庫(kù)

      更高性能、更安全、更智能

      ◆ 通過全中文GUI界面對(duì)VTL設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立、統(tǒng)一的管理；

       虛擬磁帶庫(kù)是一個(gè)獨(dú)立、統(tǒng)一的設(shè)備，對(duì)設(shè)備統(tǒng)一的管理是最基本的需求；

       中文界面提高了易用性，大大節(jié)省管理成本；

      ◆ 具備專業(yè)化的VTL控制引擎，采用ARM結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，非PC服務(wù)器架構(gòu)；

       使用專用的IO處理器，具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理能力；

       設(shè)備精簡(jiǎn)、更穩(wěn)定、更可靠；

       故障點(diǎn)少，易維護(hù)；

      ◆ 配置2~4Gb/s 光纖通道、Ultra160/320 SCSI或iSCSI主機(jī)接口和2~4Gb/s光纖通道；

       提供快速、靈活的部署；

      ◆ 提供硬件壓縮實(shí)現(xiàn)方式，并提供數(shù)據(jù)加密：

       極大提高了備份系統(tǒng)的性能和可靠性；

       保護(hù)企業(yè)核心機(jī)密的安全；

      ◆ 可隨時(shí)恢復(fù)并查看備份數(shù)據(jù)：

       掌握備份數(shù)據(jù)的可用性，提前預(yù)知災(zāi)難；

      ◆ 提供設(shè)備利舊的接口：

       可接入用戶原有的磁盤系統(tǒng)，使其繼續(xù)發(fā)揮效能；

      ◆ 按需自動(dòng)歸檔：

       離線管理方便，節(jié)省存儲(chǔ)空間，節(jié)省購(gòu)買備份軟件對(duì)歸檔磁帶庫(kù)的支持權(quán)限；

      ◆ 無限的磁帶槽和驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)充能力，容量可擴(kuò)展百TB以上：

       應(yīng)對(duì)未來需求的挑戰(zhàn)；

      ◆ 支持企業(yè)級(jí)光纖磁盤陣列的Multipath功能，可實(shí)現(xiàn)多路徑冗余及負(fù)載均衡：

       追求高性能，滿足企業(yè)級(jí)高端客戶需求；

      三、技術(shù)篇：虛擬磁帶庫(kù)的疑惑

      誤區(qū)1：磁盤陣列做備份設(shè)備（D2D）比虛擬磁帶庫(kù)好嗎？

      解答：虛擬磁帶庫(kù)≠磁盤陣列+備份軟件

      利用磁盤進(jìn)行備份（D2D）

      出于以上提到的問題，有些用戶的咨詢專家開始傾向使用磁盤陣列作為備份設(shè)備。隨著SATA技術(shù)的興起，大容量磁盤的價(jià)格進(jìn)一步下降，性能價(jià)格比更好，使很多人開始關(guān)注這種做法。利用磁盤作為備份設(shè)備的解決方案應(yīng)運(yùn)而生，這個(gè)解決方案目前有幾種流行的實(shí)現(xiàn)方式：

      最初大家的普遍做法，也就是采用標(biāo)準(zhǔn)的光纖通道或者SCSI磁盤陣列，安裝容量大價(jià)格低的SATA硬盤，直接連接到備份服務(wù)器上，利用服務(wù)器把磁盤陣列格式化成一個(gè)文件系統(tǒng)；

      隨著NAS技術(shù)的興起，也有的用戶利用NAS上的存儲(chǔ)空間進(jìn)行備份；

      目前一些備份軟件所具備的磁盤備份功能。

      這一類解決方案的特點(diǎn)是：利用磁盤作為存儲(chǔ)設(shè)備，磁盤被格式化成文件系統(tǒng)。這種方式相對(duì)于磁帶庫(kù)來說解決了很多問題：

      不再受磁帶庫(kù)設(shè)備和介質(zhì)可靠性方面的困擾；

      規(guī)避了磁帶加載卸載對(duì)備份性能的影響，其持續(xù)讀寫性能達(dá)到或超過了中端磁帶庫(kù)；

      提高了設(shè)備空間利用率；

      磁盤陣列設(shè)備在用戶環(huán)境中很常見，一般的系統(tǒng)管理員不需要過多的專業(yè)知識(shí)都可以自行維護(hù)，降低了維護(hù)成本。

      而且，通?？雌饋硗顿Y比較低，用戶只需要購(gòu)買一臺(tái)磁盤陣列就可以了。

      然而，在實(shí)際應(yīng)用中，用戶逐漸發(fā)現(xiàn)，這種最簡(jiǎn)單的基于磁盤陣列的解決方案并不是完美的。

      讓用戶頭疼的問題

      1、共享

      如果在一個(gè)有多臺(tái)服務(wù)器的環(huán)境中要實(shí)現(xiàn)LAN-FREE備份，配置的復(fù)雜性和成本都會(huì)迅速提高。

      一般來說，實(shí)現(xiàn)備份到磁盤，都要在這臺(tái)磁盤陣列上建立一個(gè)文件系統(tǒng)，才能夠被備份軟件識(shí)別。而一般的文件系統(tǒng)都不能被多服務(wù)器共享，只有磁帶庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)共享。

      這就是說，如果想像使用傳統(tǒng)磁帶庫(kù)一樣，通過SAN實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器共同使用一個(gè)磁盤陣列，必須要在磁盤陣列上建立多個(gè)邏輯設(shè)備，然后將每個(gè)邏輯設(shè)備分配給每抬服務(wù)器。

      這就帶來了管理上的一系列問題：

      如何決定為每臺(tái)服務(wù)器分配多少塊磁盤？

      一旦分配的空間太少，如何進(jìn)行在先擴(kuò)展？

      一旦分配的空間太多，如何縮減？

      這一功能是否需要昂貴的卷管理軟件工具來實(shí)現(xiàn)？

      2、安全性

      這種簡(jiǎn)單的基于磁盤陣列的存儲(chǔ)設(shè)備是以文件系統(tǒng)的方式出現(xiàn)的服務(wù)器上的，這個(gè)文件系統(tǒng)可以由任意工具來操作，也可以被任何人訪問。一個(gè)有意無意的“DEL“就可以毀掉所有備份數(shù)據(jù)?？傊臀募到y(tǒng)上的其他文件一樣脆弱，這意味著很多危險(xiǎn)：

      會(huì)不會(huì)由系統(tǒng)管理員的誤操作或者其他人的惡意刪除導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失？

      會(huì)不會(huì)被人將數(shù)據(jù)非法拷貝走，到其他計(jì)算機(jī)上恢復(fù)，導(dǎo)致關(guān)鍵機(jī)密的泄露？

      會(huì)不會(huì)被病毒感染，導(dǎo)致備份數(shù)據(jù)無法恢復(fù)？

      3、性能

      首先，文件系統(tǒng)本身就可能是性能瓶頸，尤其在多任務(wù)、多進(jìn)程的時(shí)候，文件系統(tǒng)很有可能成為整個(gè)備份系統(tǒng)的瓶頸。

      文件系統(tǒng)難以解決磁盤碎片的問題，磁盤碎片會(huì)導(dǎo)致文件系統(tǒng)的性能逐漸下降，而且，當(dāng)數(shù)據(jù)量比較大的時(shí)候，磁盤碎片的問題很難以解決。

      4、功能

      備份管理軟件是設(shè)計(jì)為磁帶庫(kù)使用的，雖然目前絕大部分備份軟件都支持使用文件系統(tǒng)作為備份設(shè)備，但與使用磁帶時(shí)的功能有一些差別。這些差別會(huì)導(dǎo)致一些嚴(yán)重的問題：

      一些主流的備份軟件在備份數(shù)據(jù)超過保存期限時(shí)，如果使用磁帶介質(zhì)，可以方便的進(jìn)行介質(zhì)回收。而如果使用文件系統(tǒng)，則無法自動(dòng)回收這部分磁盤空間。系統(tǒng)管理員必須手動(dòng)的用操作系統(tǒng)命令刪除相應(yīng)的文件。但這一工作是高風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)槲募到y(tǒng)是不能區(qū)分文件是否超出的了保存期限；

      當(dāng)備份系統(tǒng)因?yàn)槟撤N原因丟失了介質(zhì)索引的時(shí)候，一般都可以利用重新掃描磁帶重建索引。但如果采用磁盤作為備份設(shè)備，備份系統(tǒng)無法對(duì)其進(jìn)行掃描。這樣，很有可能所有的數(shù)據(jù)仍然在存放在磁盤陣列上，但卻無法恢復(fù)。

      放在磁盤陣列上的備份數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行介質(zhì)復(fù)制，將備份數(shù)據(jù)拷貝到磁帶上，進(jìn)行離線保存。這樣，就失去了磁帶因此帶來的靈活性，如：離線保存、數(shù)據(jù)移植、異地容災(zāi)等。

      根據(jù)以上的分析，這種簡(jiǎn)單的利用磁盤陣列直接當(dāng)備份設(shè)備的做法，雖然解決了來自磁帶庫(kù)的問題，但也產(chǎn)生了磁帶庫(kù)設(shè)備沒有的新問題，而且難以解決。因?yàn)?，到目前為止，很少有人采用這種辦法進(jìn)行備份。

      誤區(qū)2：虛擬磁帶庫(kù)類型都差不多，只要不是D2D就好？

      解答：虛擬磁帶庫(kù)≠磁盤陣列+VTL應(yīng)用服務(wù)器+VTL管理軟件

      IT市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)告訴我們：功能比較專一的設(shè)備，正向?qū)Ｓ没⒁惑w化、精簡(jiǎn)化、獨(dú)立化邁進(jìn)。拿我們熟知的存儲(chǔ)市場(chǎng)來看，當(dāng)前主流的磁盤陣列是采用ARM結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)作為核心的獨(dú)立、統(tǒng)一、一體化的專用存儲(chǔ)設(shè)備，這種主流的設(shè)備形態(tài)，也是在存儲(chǔ)市場(chǎng)不斷的發(fā)展演化中形成的，其實(shí)最早的磁盤陣列形態(tài)是PC服務(wù)器+JBOD磁盤柜，這種技術(shù)甚至在2000年前占據(jù)了相當(dāng)大的存儲(chǔ)市場(chǎng)。而在今天，這種老式的設(shè)備在可靠性、性能上都無法與采用ARM結(jié)構(gòu)的主流磁盤陣列相比，眾多的存儲(chǔ)廠商也認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問題，紛紛推出基于ARM結(jié)構(gòu)的、獨(dú)立服務(wù)器管理、一體化的磁盤陣列產(chǎn)品，因此，市場(chǎng)上已經(jīng)很難看到這種早期形態(tài)的磁盤陣列產(chǎn)品了。

      再看IT其他領(lǐng)域：硬盤錄象機(jī)、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備等等，幾乎在市場(chǎng)剛開始有需求的時(shí)候，能見到的產(chǎn)品全是PC服務(wù)器+應(yīng)用軟件，以達(dá)到某項(xiàng)專用功能的目的，隨著市場(chǎng)與技術(shù)的深入發(fā)展，幾年之后，專用型的獨(dú)立設(shè)備替代了以前的應(yīng)用服務(wù)器方式，成為主流的設(shè)備形態(tài)。

      由此可見：統(tǒng)一化管理、獨(dú)立的、一體化的專用設(shè)備形態(tài)，是在市場(chǎng)與技術(shù)發(fā)展的背景下的大趨勢(shì)，VTL也不例外，市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)導(dǎo)致一種精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的、基于ARM嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的高性能VTL設(shè)備會(huì)成為主流，這是毋庸質(zhì)疑的。

      那么從用戶使用角度看呢：用戶購(gòu)買VTL就是為了得到更安全的數(shù)據(jù)保護(hù)，如果設(shè)備本身有安全隱患，那與用戶建立備份系統(tǒng)的目的是背道而弛了。備份系統(tǒng)往往是整個(gè)安全系統(tǒng)中最后一道防線，一旦數(shù)據(jù)丟失則是不可逆的。而事實(shí)證明，相當(dāng)多的案例中，就是因?yàn)椴少?gòu)了設(shè)計(jì)上存在一定缺陷的設(shè)備，系統(tǒng)出現(xiàn)了不可挽回的損失。

      那么，有人就要問：既然用戶需要統(tǒng)一化管理、獨(dú)立的、一體化的專用設(shè)備，在市場(chǎng)發(fā)展看這也會(huì)是一種主流設(shè)備，為什么，在市場(chǎng)需求形成的初級(jí)階段，大多數(shù)廠家提供的都是應(yīng)用服務(wù)器級(jí)別的產(chǎn)品呢？像VTL這樣應(yīng)用在數(shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域的設(shè)備，似乎不應(yīng)該由大量的初級(jí)產(chǎn)品充斥市場(chǎng)啊。

      一個(gè)專用VTL產(chǎn)品的研發(fā)，要經(jīng)過軟件和硬件2大難關(guān)，沒有足夠的時(shí)間、資金和技術(shù)實(shí)力，加上相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)存儲(chǔ)備份核心技術(shù)的理解與經(jīng)驗(yàn)的積累。是很難推出一款真正滿足主流用戶需求的，經(jīng)的起市場(chǎng)考驗(yàn)的產(chǎn)品的。

      如上原因：目前許多VTL的廠商，都是采用拿來主義，將多家廠商的設(shè)備拼湊在一起，組成VTL產(chǎn)品。VTL設(shè)備的核心是VTL管理單元的控制板，單獨(dú)設(shè)計(jì)研發(fā)專用的嵌入式控制板的門檻很高，涉及到資金、工期、技術(shù)實(shí)力、工廠等許多環(huán)節(jié)，從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)要走很長(zhǎng)的路。因此大部分VTL廠商是采用一款PC服務(wù)器做為VTL管理控制單元，其主板是X86架構(gòu)的，由于PC服務(wù)器幾乎沒做任何改動(dòng)，里面的總線布局雜亂，甚至光驅(qū)和軟驅(qū)還在，各種各樣的電子元?dú)饧粔蚝?jiǎn)化。直接影響到VTL的性能，不僅容易產(chǎn)生磁盤碎片，更會(huì)使VTL的穩(wěn)定性變的很差。因?yàn)榇蠹叶贾溃憾嘤嗟牟考蕉?，引發(fā)VTL當(dāng)機(jī)的幾率就越大。

      專業(yè)化的產(chǎn)品應(yīng)該有專業(yè)的控制核心，現(xiàn)在沒有人會(huì)接受PC服務(wù)器+JBOD構(gòu)成磁盤陣列，為什么要接受PC服務(wù)器+磁盤陣列構(gòu)成VTL呢？大家都知道用PC服務(wù)器+軟件+磁盤陣列構(gòu)成的產(chǎn)品形態(tài)是比較初級(jí)的產(chǎn)品，肯定會(huì)過時(shí)的，難道我們一定要先走一段彎路嗎？

      舉例說明，某VTL產(chǎn)品的組成部分可能包括：

      VTL= 應(yīng)用服務(wù)器+磁盤陣列+軟件

      應(yīng)用服務(wù)器=VTL主機(jī)機(jī)箱+ PC架構(gòu)主板 + CPU + 硬盤 + 光驅(qū) + 軟驅(qū) + 內(nèi)存 + HBA卡+ RAID卡。。。。

      除此之外，還有很多部件非VTL專用，而像這種VTL產(chǎn)品的組合，首先是性能低、其次是可靠性低，然后是管理成本高。非專業(yè)的電路設(shè)計(jì)以及復(fù)雜的電子元?dú)饧?，使VTL變的不穩(wěn)定，而且可維護(hù)性大大降低，一旦發(fā)生硬件故障，管理員很難在短期內(nèi)判斷究竟是哪里出的問題。查找并排除硬件故障變的像維護(hù)PC那樣的枯燥和沒有章法。

      四、應(yīng)用篇：虛擬磁帶庫(kù)提供數(shù)據(jù)保護(hù)與災(zāi)難恢復(fù)

      某重型車輛制造廠，作為國(guó)家重點(diǎn)扶持的特型車輛生產(chǎn)研制機(jī)構(gòu)，每年承擔(dān)著大量的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)任務(wù)。IT信息系統(tǒng)如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形圖象設(shè)計(jì)內(nèi)容、ERP服務(wù)器、CRM服務(wù)器、Web服務(wù)器,郵件服務(wù)器等存放有大量重要的信息數(shù)據(jù)，這些信息數(shù)據(jù)被企業(yè)視為生命。一旦遭到破壞而丟失，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)力，造成無法挽回的后果。目前企業(yè)內(nèi)部采用物理磁帶庫(kù)作為備份設(shè)備，每天進(jìn)行自動(dòng)備份預(yù)防災(zāi)難的發(fā)生，但隨著企業(yè)業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)，過快的信息量增長(zhǎng)已經(jīng)是數(shù)據(jù)中心的備份系統(tǒng)不堪重負(fù)。因此，要求數(shù)據(jù)中心盡快升級(jí)存儲(chǔ)備份系統(tǒng)，以適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要。

      在線數(shù)據(jù)擴(kuò)容，增加高效的大容量磁盤系統(tǒng)，并在盤陣中實(shí)現(xiàn)快照，鏡像；

      第二.對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù),郵件服務(wù)器等里面的重要數(shù)據(jù)做到自動(dòng)的、快速的備份；

      第三.由于企業(yè)數(shù)據(jù)中心備份窗口有限，因此對(duì)備份設(shè)備的讀寫速度和可靠性有著極高的要求，決定選用虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備。

      數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用環(huán)境

      （1）3套小型機(jī)

      Sun 890（Solaris）：核心業(yè)務(wù)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)（3套）

      （2）2套應(yīng)用服務(wù)器 （SGI圖形圖象處理）

      （3）7套Windows2K服務(wù)器 （郵件服務(wù)器、WEB服務(wù)器）

      備份服務(wù)器：Windows2K系統(tǒng)

      備份系統(tǒng)示意圖

      備份方案及特點(diǎn)：

      針對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器建立存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN）；

      建立網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。

      新增EMC存儲(chǔ)設(shè)備，提高在線數(shù)據(jù)處理能力

      新增SureSave VTL作為備份設(shè)備，將原有物理磁帶庫(kù)做為歷史數(shù)據(jù)歸檔使用。

      新增EMC存儲(chǔ)設(shè)備作為虛擬磁帶庫(kù)的后端存儲(chǔ)設(shè)備。

      主要存儲(chǔ)備份設(shè)備和軟件推薦如下：

      光纖磁盤陣列-EMC CX300

      磁帶庫(kù)----SureSave 虛擬磁帶庫(kù)

      備份管理軟件----BakBone NetVault 7.3

      光纖交換機(jī)---- EMC

      存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)由兩臺(tái)32口光纖交換機(jī)構(gòu)成，并構(gòu)成冗余鏈路；

      光纖磁盤陣列通過冗余控制器分別連接到兩臺(tái)交換機(jī)；

      通過EMC強(qiáng)大的快照、鏡像功能，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)的容災(zāi)、提高在線數(shù)據(jù)的快速處理能力。

      選用擴(kuò)充能力強(qiáng)的存儲(chǔ)設(shè)備，在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及近線數(shù)據(jù)備份均選用EMC CX系列磁盤系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)存放中心，以適應(yīng)未來5年內(nèi)的容量擴(kuò)充需求。

      SureSave 虛擬磁帶庫(kù)連接在一臺(tái)FC光纖交換機(jī)上，由于可靠性高速度快，可以進(jìn)行主要的備份任務(wù)。而原有物理磁帶庫(kù)可以做長(zhǎng)久的離線保存應(yīng)用。

      采用此方案的優(yōu)勢(shì)：

      新系統(tǒng)的在線存儲(chǔ)與近線備份數(shù)據(jù)處理反應(yīng)能力大大加強(qiáng)，備份窗口大幅縮減。

      通過快照、鏡像功能，使在線存儲(chǔ)數(shù)據(jù)安全性更高。

      充分考慮了未來5年內(nèi)企業(yè)數(shù)據(jù)容量的升級(jí)。

      采用高效的虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備，系統(tǒng)人員業(yè)務(wù)知識(shí)連續(xù)，使虛擬磁帶庫(kù)備份效率高、介質(zhì)冗余、機(jī)械故障率低的特點(diǎn)得到發(fā)揮，大大降低了系統(tǒng)管理員的工作量。將每年維護(hù)備份系統(tǒng)的費(fèi)用集中使用在購(gòu)買高端存儲(chǔ)設(shè)備上，用戶獲得了很大的收益。

      SURESAVE虛擬磁帶庫(kù)特有的支持高端存儲(chǔ)設(shè)備的多路徑冗余功能，使備份性能進(jìn)一步提高，而獨(dú)有的中文GUI界面，使管理更加便捷。

      五、選購(gòu)篇：IHPV不一定曲高和寡

      虛擬磁帶庫(kù)產(chǎn)品的采購(gòu)建議

      虛擬磁帶庫(kù)在中國(guó)市場(chǎng)上銷售的時(shí)間雖然不長(zhǎng)，產(chǎn)品種類卻相當(dāng)?shù)亩?，有意添加虛擬磁帶庫(kù)設(shè)備VTL的企業(yè)，應(yīng)從備份數(shù)據(jù)量、產(chǎn)品性能、廠家服務(wù)水平、自身人力資源、投資預(yù)算等多方面加以考慮。

      備份數(shù)據(jù)量在10TB以上并在未來持續(xù)增長(zhǎng)的大型企業(yè)，應(yīng)以技術(shù)力量雄厚的廠商為首選，以高性能的IHPV引擎，配上高階的光纖磁盤陣列作為后端存儲(chǔ)，雖然價(jià)格較高，但是效能和可靠度相當(dāng)高，容量的延展性也比較大，而且管理還是統(tǒng)一化的。如果備份數(shù)據(jù)量在2TB以上，建議采用一體化的IHPV解決方案，這類型產(chǎn)品的價(jià)格約在10萬至30萬元之間，傳輸接口除了光纖信道之外，也支持SCSI或iSCSI接口，方便快速、靈活的部署，設(shè)備統(tǒng)一化管理也提高了易用性，降低了管理維護(hù)成本。