幾種常見網(wǎng)絡(luò)存儲備份方式淺析

韓冰心　彭濤

摘 要：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息爆炸性的增長，使網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)變得越來越重要，已成為Internet及其相關(guān)行業(yè)進一步發(fā)展的關(guān)鍵。本論文主要講述了常用離線存儲備份技術(shù)的結(jié)構(gòu)選擇、技術(shù)演進、常用實施方案及各種方案的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：存儲備份；NAS存儲；SAN存儲；LAN-free備份；Server-Less備份

1 引言

信息是一個企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心動力之一，信息的可靠存儲是一個企業(yè)得以正常運作和發(fā)展壯大的根本所在。信息化給人們帶來快捷的服務(wù)和方便的管理時，也給人們帶來數(shù)字信息丟失的風(fēng)險。數(shù)據(jù)的丟失會中斷企業(yè)的正常運行，同時也會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，數(shù)據(jù)的存儲、備份成為保證數(shù)據(jù)安全的重要措施。

存儲備份（也稱為數(shù)據(jù)備份）是容災(zāi)的基礎(chǔ)，一切容災(zāi)系統(tǒng)的建立都是以數(shù)據(jù)備份為基礎(chǔ)的。而建立容災(zāi)系統(tǒng)的最終目的不是備份，而是快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。存儲備份系統(tǒng)一般使用磁帶庫設(shè)備和存儲備份軟件，它是整個容災(zāi)體系中重要的后備支撐。當(dāng)數(shù)據(jù)受到破壞，存儲備份系統(tǒng)的任務(wù)就是把由數(shù)據(jù)丟失而造成的災(zāi)難降到最低，并在最短的時間內(nèi)將系統(tǒng)中丟失和破壞的數(shù)據(jù)全部恢復(fù)，使系統(tǒng)能正常運行。

存儲備份分為兩大類，一種是離線備份（Offline），如LAN-free、Server-free，即把存儲服務(wù)器中的數(shù)據(jù)備份到磁帶庫中。采用這種備份方式，數(shù)據(jù)恢復(fù)的時間要比在線方式長，但它的投資較小，只要有存儲備份設(shè)備和存儲備份軟件即可；另一種是在線備份（on-line），如數(shù)據(jù)復(fù)制。數(shù)據(jù)復(fù)制實際上就是一種同步的數(shù)據(jù)備份，其數(shù)據(jù)恢復(fù)的時間非常短，短則幾秒、幾分鐘不等。數(shù)據(jù)復(fù)制是一個高級的同步過程，可使數(shù)據(jù)全整的保存，達到一點都不丟失的狀態(tài)。在現(xiàn)在的大部份用戶中，絕大部份用戶使用數(shù)據(jù)離線備份即可。只有其業(yè)務(wù)需要連續(xù)性的關(guān)鍵業(yè)務(wù)用戶，才會使用在線備份。本文主要闡述離線備份技術(shù)的實施手段和優(yōu)缺點。

2 存儲技術(shù)的結(jié)構(gòu)選擇

目前，存儲數(shù)據(jù)的方式常見的有三種：

2.1 DAS

DAS（Direct Attached Storage）即直接連接存儲技術(shù)，是指將存儲設(shè)備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到服務(wù)器上的方式。這種連接方式主要應(yīng)用于單機或兩臺主機的集群環(huán)境中，現(xiàn)在在各大銀行的中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中常能見到這種方式。

2.2 NAS

NAS（Network Attached Storage）即網(wǎng)絡(luò)附加存儲方式，將存儲設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)例如（以太網(wǎng)），連接到一群計算機上，提供數(shù)據(jù)和文件服務(wù)。NAS服務(wù)器一般由存儲硬件、操作系統(tǒng)以及其上的文件系統(tǒng)等幾個部分組成。此為以專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)文件存儲及文件備份為中心的方式，是現(xiàn)在以文件存儲為主的一種存儲方式。

2.3 SAN

SAN（Storage Area Network）即存儲局域網(wǎng)，是指存儲設(shè)備相互連接且與一臺服務(wù)器或一個服務(wù)器群相連的網(wǎng)絡(luò)，通常有FC-SAN和IP-SAN兩種架構(gòu)。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是一種專用的，集中式管理的并且是具有安全性的信息系統(tǒng)構(gòu)架，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器和存儲設(shè)備之間的任意互聯(lián)。SAN是一個由多廠商存儲設(shè)備，存儲管理軟件，應(yīng)用服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備構(gòu)成的高速的存儲網(wǎng)絡(luò)，它能夠輔助用戶更有效地利用其業(yè)務(wù)信息。

3 備份方式的技術(shù)演進

3.1 本機備份

在傳統(tǒng)的備份模式下，每臺主機都配備專用的存儲磁盤或磁帶系統(tǒng)，主機中的數(shù)據(jù)必須備份到位于本地的專用磁帶設(shè)備或盤陣中。這樣，即使一臺磁帶機（或磁帶庫）處于空閑狀態(tài)，另一臺主機也不能使用他進行備份工作，磁帶資源利用率較低。另外，不同的操作系統(tǒng)平臺使用的備份恢復(fù)程式一般也不相同，這使得備份工作和對資源的總體管理變得更加復(fù)雜。

3.2 網(wǎng)絡(luò)備份

后來，產(chǎn)生一種克服專用磁帶系統(tǒng)利用率低的改進辦法：即磁帶資源由一個主備份/恢復(fù)服務(wù)器控制，而備份和恢復(fù)進程由一些管理軟件來控制。主備份服務(wù)器接收其他服務(wù)器通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)，并將其存入公用磁盤或磁帶系統(tǒng)中。

3.3 先進備份方式

隨著信息量呈爆炸性增長，大量的系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過用戶網(wǎng)絡(luò)進行備份，使網(wǎng)絡(luò)帶寬成為難以逾越的瓶頸。有沒有一種更先進的解決方案，在備份的時候盡可能減小對系統(tǒng)資源的消耗，同時又確保系統(tǒng)的高可用性和靈活性呢？

3.3.1 LAN-free備份

辦法之一是采用LAN-free。所謂LAN-free，是指數(shù)據(jù)不經(jīng)過局域網(wǎng)直接進行備份，即用戶只需將磁帶機或磁帶庫等備份設(shè)備連接到SAN中，各服務(wù)器就可把需要備份的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到共享的備份設(shè)備上，不必再經(jīng)過局域網(wǎng)鏈路。由于服務(wù)器到共享存儲設(shè)備的大量數(shù)據(jù)傳輸是通過SAN網(wǎng)絡(luò)進行的，局域網(wǎng)只承擔(dān)各服務(wù)器之間的通信（而不是數(shù)據(jù)傳輸）任務(wù)。

3.3.1.1 LAN-free備份常用實施方式

通常，用戶都需要為每臺服務(wù)器配備光纖通道適配器，適配器負(fù)責(zé)把這些服務(wù)器連接到和一臺或多臺磁帶機（或磁帶庫）相連的SAN上。同時，還需要為服務(wù)器配備特定的管理軟件，通過它，系統(tǒng)能夠把塊格式的數(shù)據(jù)從服務(wù)器內(nèi)存、經(jīng)SAN傳輸?shù)酱艓C或磁帶庫中。

更有一種常用的LAN-free實施辦法，在這種結(jié)構(gòu)中，主備份服務(wù)器上的管理軟件能夠啟動其他服務(wù)器的數(shù)據(jù)備份操作。塊格式的數(shù)據(jù)從磁盤陣列通過SAN傳輸?shù)脚R時存儲數(shù)據(jù)的備份服務(wù)器的內(nèi)存中，之后再經(jīng)SAN傳輸?shù)酱艓C或磁帶庫中。

3.3.1.2 LAN-free備份不足

LAN-free技術(shù)也存在明顯不足。首先，他仍舊讓服務(wù)器參與了將備份數(shù)據(jù)從一個存儲設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一個存儲設(shè)備的過程，在一定程度上占用了寶貴的CPU處理時間和服務(wù)器內(nèi)存。更有一個問題是，LAN-free技術(shù)的恢復(fù)能力差強人意，他很依賴用戶的應(yīng)用。許多產(chǎn)品并不支持文檔級或目錄級恢復(fù)，映像級恢復(fù)就變得較為常見。映像級恢復(fù)就是把整個映像從磁帶拷回到磁盤上，假如您需要快速恢復(fù)某一個文檔，整個操作將變得很麻煩。此外，不同廠商實施的LAN-free機制各不相同，這還會導(dǎo)致備份過程所需的系統(tǒng)之間出現(xiàn)兼容性問題。

3.3.2 Server-Less備份

辦法之二就是采用Server-Less。顧名思義Server-Less就是繞過服務(wù)器的備份，具體地說就是在執(zhí)行備份操作時，備份數(shù)據(jù)是直接從磁盤上寫入到磁帶中，在整個過程中對LAN網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)器毫無影響。這使得網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載和應(yīng)用服務(wù)器真正從備份中解放出來。這種方案的主要長處之一是無需在服務(wù)器中緩存數(shù)據(jù)，顯著減少對主機CPU的占用，提高操作系統(tǒng)工作效率，幫助企業(yè)完成更多的工作。

3.3.2.1 Server-Less備份常用實施方式

通常情況下，備份數(shù)據(jù)通過名為數(shù)據(jù)移動器的設(shè)備從磁盤陣列傳輸?shù)酱艓焐?。該設(shè)備可能是光纖通道交換機、存儲路由器、智能磁帶或磁盤設(shè)備或是服務(wù)器。數(shù)據(jù)移動器執(zhí)行的命令其實是把數(shù)據(jù)從一個存儲設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備。實施這個過程的一種方法是借助于SCSI-3的擴展拷貝命令，他使服務(wù)器能夠發(fā)送命令給存儲設(shè)備，指示后者把數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備，不必通過服務(wù)器內(nèi)存。數(shù)據(jù)移動器收到擴展拷貝命令后，執(zhí)行相應(yīng)功能。

另一種方法就是利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理協(xié)議（NDMP）。這種協(xié)議實際上為服務(wù)器、備份和恢復(fù)應(yīng)用及備份設(shè)備等部件之間的通信充當(dāng)一種接口。在實施過程中，NDMP把命令從服務(wù)器傳輸?shù)絺浞輵?yīng)用中，而和NDMP兼容的備份軟件會開始實際的數(shù)據(jù)傳輸工作，且數(shù)據(jù)的傳輸并不通過服務(wù)器內(nèi)存。NDMP的目的在于方便異構(gòu)環(huán)境下的備份和恢復(fù)過程，并增強不同廠商的備份和恢復(fù)管理軟件連同存儲硬件之間的兼容性。

3.3.2.2 Server-Less備份的優(yōu)勢

由于服務(wù)器瓶頸已不存在，備份將更快。

專用的備份服務(wù)器被省略。

兼做備份及文件的服務(wù)器能將全部的能力用于業(yè)務(wù)處理。

由于數(shù)據(jù)被直接送到磁帶設(shè)備而不受服務(wù)器性能的限制，磁帶機的速度被發(fā)揮到最佳。

能在任何時候進行備份并不會對用戶網(wǎng)絡(luò)造成影響，真正實現(xiàn)7×24小時全天候備份。

無服務(wù)器備份的好處在數(shù)據(jù)恢復(fù)時得到體現(xiàn)。由于網(wǎng)絡(luò)“快照”執(zhí)行起來更方便，所以備份磁帶能包含最新的數(shù)據(jù)，這樣恢復(fù)得也就更快，要做的工作也就更少。

3.3.2.3 Server-Less備份的不足

雖然服務(wù)器的負(fù)擔(dān)大為減輕，但仍需要備份應(yīng)用軟件（連同其主機服務(wù)器）來控制備份過程。元數(shù)據(jù)必須記錄在備份軟件的數(shù)據(jù)庫上，這仍需要占用CPU資源。和LAN-free相同，無服務(wù)器備份可能會導(dǎo)致同樣類型的兼容性問題。而且，無服務(wù)器備份可能難度大、成本高。最后，假如無服務(wù)器備份的應(yīng)用要更廣泛，恢復(fù)功能方面更有待更大改進。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)的重要性越來越得到人們的廣泛認(rèn)同。未來網(wǎng)絡(luò)的核心將是數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)化存儲正是數(shù)據(jù)存儲的一個發(fā)展方向。這里我們簡要的介紹了幾種當(dāng)前比較流行的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)及備份技術(shù)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)還在不斷的快速發(fā)展，SAN和NAS的融合、統(tǒng)一虛擬存儲技術(shù)是未來發(fā)展的兩個趨勢。

[參考文獻]

[1]江小云.淺談存儲技術(shù)的發(fā)展歷程[J].中國科技信息，2005，（15）.

[2]周可，黃永峰，張江陵.網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)研究[J].電子計算機與外部設(shè)備，2005，24（2）.

[3]范濤.網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].福建電腦，2008，（6）.