革命性的第三代備份技術(2008年的文章)

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http://www.ciw.com.cn/Storage/tech/20080721151219.shtml

目前，人們多使用磁帶與磁盤備份系統(tǒng)，但兩者均有這樣那樣的問題�，F(xiàn)代的IT管理者需要第三代備份技術，它應當既具備磁帶的經(jīng)濟性，也應當具備磁盤的可用性和速度，同時能夠克服磁帶和傳統(tǒng)磁盤存儲陣列固有的缺陷。
一直以來，人們普遍采用以磁帶備份為主的第一代備份技術來保護數(shù)據(jù)；隨著磁盤價格的下降，以及經(jīng)濟的基于SATA的磁盤陣列的出現(xiàn)，逐漸有更多的人在成本上能夠接受采用磁盤存儲和網(wǎng)絡復制的數(shù)據(jù)保護方案。我們這里稱之為第二代備份技術。
但磁帶與磁盤備份系統(tǒng)均有這樣那樣的問題，現(xiàn)代的IT管理者需要第三代備份技術，既要求真正的、基于磁盤的解決方案,能夠保存許多版本的備份拷貝，讓數(shù)據(jù)恢復操作能夠利用到磁盤隨機讀寫的能力，同時還能夠實現(xiàn)自動化的遠程異地數(shù)據(jù)傳輸(即所謂的網(wǎng)絡倉庫)。在實現(xiàn)上述所有功能的同時,還要確保其費用不能高于基于磁帶的方案。最為重要的是，該解決方案能夠實現(xiàn)的數(shù)據(jù)的可靠性和完整性更高。

第一代備份技術：磁帶備份
磁帶一直以來就是存儲備份數(shù)據(jù)的事實上的標準介質，并用于災難恢復、異地復制數(shù)據(jù)的傳輸。隨著容量和性能的提高，磁帶能夠以很低的成本保存數(shù)據(jù)的多個拷貝或版本。
可惜磁帶也有一些缺點——磁帶是為備份，而不是為恢復定制優(yōu)化的。
隨著磁帶驅動器速度的增加，需要在備份時增加分級（或中轉）設備以維持持續(xù)磁帶驅動器中的數(shù)據(jù)流，因為這樣可以防止由于磁帶反復開始、停止和重定位而導致的“shoe shine”問題。由于增量備份不能夠產生維持數(shù)據(jù)流所需的足夠量數(shù)據(jù)，所以增量備份往往讓問題更加復雜。所以為了維持磁帶驅動器的數(shù)據(jù)流，一般需要采用多路復用（multiplexing）技術，就是將來自多個客戶端的并發(fā)備份數(shù)據(jù)流合在一起。
通過增加磁帶驅動器的利用率，復用技術提高了備份性能，但反過來會降低恢復的性能。因為要從備份的鏡像中一邊查找恢復的數(shù)據(jù)，一邊跳過那些其他客戶端產生的數(shù)據(jù)，需要更多的時間。
不過，磁帶技術最大的問題不在這里，而在于數(shù)據(jù)完整性的不確知性。因為備份可能成功完成了，但除非真正恢復數(shù)據(jù)，要檢驗所有磁帶上的數(shù)據(jù)幾乎是不可能的。一盤出現(xiàn)問題的磁帶可能會導致恢復操作的失敗，甚至會影響整個一套磁帶介質的可用性，而這在沒有做真的恢復操作前往往是發(fā)現(xiàn)不到的。

第二代備份技術：磁盤備份
磁盤存儲在很多地方優(yōu)于磁帶存儲。第一，與磁帶驅動器不同，磁盤陣列不需要維持一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流。即使像增量備份這種小數(shù)據(jù)量操作也不會產生“shoe shine”效應。
第二，磁盤陣列可簡化和加速整個備份過程，因為磁盤陣列技術可以讓管理員減少單位時間內全備份的次數(shù)。當使用磁帶技術時，為了簡化恢復，不管備份窗口日漸縮小，依然需要做經(jīng)常性的全備份以最小化恢復所需的磁帶數(shù)。增量備份會增加恢復時所必需的磁帶數(shù)，這就會延長恢復的時間，同時增加由于某盤磁帶不可恢復所帶來的風險。使用磁盤，管理員就可以縮小備份窗口。
使用磁盤既簡化了異地拷貝的恢復，又提高了它的效益。磁盤到磁帶的數(shù)據(jù)倉庫技術直接將每個客戶端的所有恢復拷貝組織在一起，可以加快恢復速度。另外，磁盤到磁帶的拷貝比磁帶到磁帶的拷貝更為靈活。在做磁帶到磁帶的拷貝時，其他備份或恢復操作無法使用正在拷貝的主和克隆磁帶驅動器；磁盤到磁帶則相反，可以同時接受并發(fā)的訪問，在把數(shù)據(jù)拷貝到磁帶上的同時可繼續(xù)做備份和恢復。
最重要的是，在恢復的可靠性和性能上磁盤的優(yōu)越性很強。磁盤特有的技術（比如RAID）使得磁盤的可靠性更加優(yōu)于磁帶。如前所述，恢復時所需的一系列磁帶中的一盤磁帶出現(xiàn)問題，會導致整個恢復操作的失敗。而使用RAID技術，即使一塊硬盤出現(xiàn)故障，恢復操作依然可以順利完成。（盡管RAID技術在可靠性上明顯優(yōu)于磁帶，但依然不能解決所有問題，這個我們會在后面討論。）
作為隨機訪問設備，使用磁盤可以提高單個文件的恢復速度。硬盤的平均訪問時間是按毫秒單位計量；而磁帶這種順序訪問設備的平均訪問時間一般在27秒～73秒的范圍內。如果恢復時需要從磁帶上讀取數(shù)據(jù)，加載和卸載操作會延長訪問數(shù)據(jù)的時間。
盡管優(yōu)勢多多，但采用標準磁盤作為備份設備的最大的局限依然是成本問題。盡管磁盤的價格大幅下降，磁帶依然是最經(jīng)濟的選擇。假設要保存四個星期的每星期一次全備份、每天一次增量備份的數(shù)據(jù)，如果增量備份的數(shù)據(jù)量是原有數(shù)據(jù)量的5％，那么就需要5倍于原有數(shù)據(jù)量的備份數(shù)據(jù)容量。每GB數(shù)據(jù)10～20美元的SATA RAID陣列的成本，依然高于每GB數(shù)據(jù)1到5美元的磁帶成本。

第三代備份技術：具備五大特性
第三代備份技術應當既具備磁帶的經(jīng)濟性，也應當具備磁盤的可用性和速度，同時能夠克服磁帶和傳統(tǒng)磁盤存儲陣列固有的缺陷。第三代備份技術應當具備如下特性：
經(jīng)濟性。該解決方案的成本應不高于磁帶自動化的方案。用戶不希望花更多的錢，而需要讓已經(jīng)購買的方案更貨真價實。同時，該方案還必須能夠保存數(shù)星期、數(shù)月的數(shù)據(jù)，這樣才可以從磁盤完成所有的恢復。
高性能。日漸縮減的備份窗口和不斷增長的數(shù)據(jù)量，要求高性能的備份。同時，日常運維數(shù)據(jù)不斷增長的重要性又需要高性能的恢復。備份存儲解決方案必須滿足這兩方面對性能的要求。磁帶技術能夠滿足備份性能的要求，但付出的代價是恢復的性能很低。
數(shù)據(jù)完整性。數(shù)據(jù)備份的目的是數(shù)據(jù)恢復。用戶如何知道剛做的備份是可用的呢？盡管備份成功完成，關鍵是需要能夠驗證備份的結果是可恢復的。由于大量恢復操作都有失敗的教訓，顯然，將備份成功視作數(shù)據(jù)就一定可恢復是完全不正確的。而且要保證恢復的成功，備份存儲解決方案要比傳統(tǒng)RAID和文件系統(tǒng)具有更高級別的硬件和軟件保護能力。最后，備份是數(shù)據(jù)保存的最終方式。理想的備份存儲解決方案必須提供可驗證的可恢復性和高彈性的存儲。
低影響力。很少有人能夠負擔得起拋棄現(xiàn)有系統(tǒng)、重建新系統(tǒng)的成本。所以備份方案必須具備的特性是，易于使用和易于集成到現(xiàn)有標準備份/恢復環(huán)境。Gartner報告顯示，備份和恢復系統(tǒng)占整個存儲系統(tǒng)的總體擁有成本的30％左右�，F(xiàn)在與以前不同，要求IT部門能夠做到花費少、事要做得多。優(yōu)化的備份存儲解決方案必須簡化備份和恢復的過程，并能夠支持標準接口，讓IT部門充分利用現(xiàn)有的投資。
自動的異地復制。災難恢復是數(shù)據(jù)保護架構必不可少的一部分。數(shù)據(jù)保護不能作事后諸葛亮。備份應當能夠通過廣域網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)倉庫，否則用戶就不得不再制作磁帶，并用車輛運輸出去。而這會導致數(shù)據(jù)丟失和隱私性的破壞。廣域網(wǎng)的復制策略要有高效益，就要使用最低的帶寬在網(wǎng)絡上遷移備份數(shù)據(jù)，而同時又能夠完成其他諸如備份、恢復或克隆等操作。

文/北京威視數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司 龔偉兵 侯海波 于震

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備份是it需要很大的工作量