系統(tǒng)備份架構(gòu)詳解

1、 系統(tǒng)備份架構(gòu)詳解備份的發(fā)展 備份是指為防止系統(tǒng)出現(xiàn)操作失誤或系統(tǒng)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，而將全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)集合從應(yīng)用主機(jī)的硬盤或陣列復(fù)制到其它的存儲(chǔ)介質(zhì)的過程。在存儲(chǔ)備份技術(shù)的發(fā)展過程中，衍生了下面幾種主流的組網(wǎng)方式，包括Host、LAN、LAN-free、Server-free和Server-less。Host備份方式 最原始的備份技術(shù)是在生產(chǎn)服務(wù)器上將備份數(shù)據(jù)直接拷貝至備份介質(zhì)中，稱之為Host備份方式。 點(diǎn)評(píng):Host備份類似將C盤數(shù)據(jù)備份到D盤，該組網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度快，備份管理簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是不利于備份系統(tǒng)的共享，不適合于現(xiàn)在大型的數(shù)據(jù)備份要求。LAN備份方式 緊隨其后出現(xiàn)的是LAN備份方

2、式。在這種備份組網(wǎng)中，所有生產(chǎn)系統(tǒng)都需要安裝備份客戶端，并和備份服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接。備份服務(wù)器（也是主控服務(wù)器）控制整個(gè)系統(tǒng)的備份，數(shù)據(jù)備份時(shí)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絺浞萁橘|(zhì)中。 點(diǎn)評(píng):LAN備份組網(wǎng)解決了Host備份方式中的備份系統(tǒng)共享的問題，但是它對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸資源和備份服務(wù)器的資源依賴大，容易發(fā)生堵塞。LAN-free備份方式 針對(duì)這種情況，衍生出第三種組網(wǎng)：LAN-free備份組網(wǎng)。在LAN-free備份組網(wǎng)中，生產(chǎn)系統(tǒng)安裝有相關(guān)的備份客戶端（負(fù)責(zé)與備份服務(wù)器通信）和備份介質(zhì)管理軟件（負(fù)責(zé)管理和使用備份介質(zhì)）。備份時(shí)，備份服務(wù)器（主控服務(wù)器）只需要發(fā)送指令給生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將相關(guān)

3、的數(shù)據(jù)傳輸至備份介質(zhì)中。 點(diǎn)評(píng):相比于LAN備份，LAN-free備份徹底解放了網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)備份服務(wù)器的壓力也有所降低，但是對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的壓力依舊比較大。如果數(shù)據(jù)能夠不通過生產(chǎn)系統(tǒng)就直接傳遞到備份介質(zhì)上，LAN-free的問題不就可以解決了嗎？Server-free備份就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而出的。Server-free備份方式 使用Server-free備份方式時(shí)，一般會(huì)結(jié)合陣列的快照功能一起使用。備份的時(shí)候，先創(chuàng)建該時(shí)間點(diǎn)下生產(chǎn)數(shù)據(jù)的快照并將其映射給備份服務(wù)器，然后由備份服務(wù)器將該快照掛載起來，最后將快照數(shù)據(jù)拷貝至備份介質(zhì)。由于快照創(chuàng)建的時(shí)間非常短，所以這種組網(wǎng)下，備份窗口基本為零，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)

4、沒有任何壓力，所以稱為Server-free備份。 點(diǎn)評(píng):前面的幾種備份方式中，都有一個(gè)共性，就是都會(huì)占用生產(chǎn)服務(wù)器或者備份服務(wù)器的資源。那么有沒有一種技術(shù)，能否徹底解放服務(wù)器資源呢？這就是Server-less備份方式。Server-less備份方式 在Server-less備份模式下，數(shù)據(jù)在源存儲(chǔ)介質(zhì)和備份介質(zhì)之間直接傳輸，通常是存儲(chǔ)系統(tǒng)和磁帶庫之間。備份過程中，服務(wù)器只需要下發(fā)相應(yīng)的命令給源存儲(chǔ)介質(zhì)即可，不需要再緩存數(shù)據(jù)，可以明顯的降低對(duì)資源的占用。而且，由于存儲(chǔ)系統(tǒng)的資源配置一般都要高于服務(wù)器的資源配置，這種備份方式下的性能很高。 Server-less備份通常有下面2種實(shí)現(xiàn)方式。借助

5、SCSI-3命令的實(shí)現(xiàn)方式，Extend Copy實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將存儲(chǔ)備份到磁帶中。借助NDMP實(shí)現(xiàn)方式，備份過程中，通過該協(xié)議把命令從服務(wù)器傳遞給NAS存儲(chǔ)設(shè)備，NAS存儲(chǔ)設(shè)備自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳遞給備份介質(zhì)。 點(diǎn)評(píng):借助SCSI-3命令的實(shí)現(xiàn)方式下，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備要求高，兼容性較差，而且由于其只能實(shí)現(xiàn)卷或者磁盤一級(jí)的備份和恢復(fù)，顆粒度太大，不夠靈活和使用，實(shí)際使用較少。 Server-less備份方式中，NDMP是基于TCP/IP的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，專為NAS環(huán)境中的備份而設(shè)計(jì)，是業(yè)界非常流行的一種備份實(shí)現(xiàn)方式，后面我們會(huì)有專題介紹該種備份技術(shù)。主流備份軟件介紹 EMC和Symantec針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景均提供

6、多款備份軟件。EMC的備份軟件主要是NetWorker和Avamar，前者是一個(gè)純軟件，后者提供一體機(jī)和獨(dú)立軟件(Avamar Virtual Edition)兩種方式。Symantec的備份軟件主要是NetBackup和Backup Exec，均為純軟件。Commvault和IBM都只提供了一款備份軟件，分別是Simpana和Tivoli Storage Manager（現(xiàn)更名為IBM Spectrum Protect），同樣都是純軟件方式。EMC備份軟件 NetWorker源于Legato公司。2003年EMC收購NetWorker后，馬上毫不猶豫地腰斬了自己原有的備份產(chǎn)品：EDM（EMC

7、 Data Manager），改由NetWorker取而代之，隨后NetWorker成為EMC核心的備份軟件。 NetWorker支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份和歸檔，支持NAS存儲(chǔ)的NDMP備份方式。在NetWorker的備份過程中，數(shù)據(jù)流從Client端傳遞到Storage Server、Storage Node端，Storage Server、Storage Node再將數(shù)據(jù)保存至備份介質(zhì)上。備份介質(zhì)可以是本地硬盤、外接存儲(chǔ)陣列、磁帶庫、網(wǎng)絡(luò)共享存儲(chǔ)等。Storage Server可以是NetWorker服務(wù)器，也可以是額外安裝的一臺(tái)NetWorker存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(即NetWorker Server也具備存

8、儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的功能)。 Avamar是2006年被EMC收購，它雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的備份功能，但是其功能側(cè)重于數(shù)據(jù)重刪。通常Avamar都是配合NetWorker完成源端重復(fù)數(shù)據(jù)的刪除功能（目標(biāo)端的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能主要是借助EMC Data Domain來完成）。 Avamar分為一體機(jī)和AVE虛擬化版本。對(duì)于一體機(jī)，其數(shù)據(jù)只能存放在自帶的Data Store節(jié)點(diǎn)上。AVE版本則支持使用第三方存儲(chǔ)設(shè)備作為備份介質(zhì)，包括SAN、NAS、DAS存儲(chǔ)設(shè)備等。AVE使用外部存儲(chǔ)的過程中，存儲(chǔ)空間直接添加給AVE所在VMware ESXi服務(wù)器，然后由ESXi服務(wù)器分配相應(yīng)的存儲(chǔ)資源給AVE系統(tǒng)作為備份空間。

9、Commvault備份軟件 Simpana提供了數(shù)據(jù)保護(hù)、歸檔、復(fù)制、資源管理和搜索模塊，這些模塊利用一套源代碼被無縫地結(jié)合在一起，并能共享相同的服務(wù)功能。 Simpana軟件各模塊分為三層體系，分別是主控服務(wù)器CommServe、介質(zhì)服務(wù)器Media Agent、客戶端服務(wù)器iDataAgent。各個(gè)模塊可以安裝在相同的計(jì)算機(jī)上，也可以安裝在不同的計(jì)算機(jī)上。備份過程中，iDataAgent負(fù)責(zé)將備份數(shù)據(jù)傳遞給Media Agent，Media Agent將數(shù)據(jù)存放到備份介質(zhì)上。備份介質(zhì)可以是本地硬盤、磁帶庫、網(wǎng)絡(luò)共享空間等。Symantec備份軟件 Symantec的備份軟件主要有2款：Ne

10、tBackup（簡(jiǎn)稱NBU）和Backup Exec（簡(jiǎn)稱BE）。 BE主要針對(duì)Windows平臺(tái)，屬于Symantec的低端產(chǎn)品。BE的備份服務(wù)器只能裝在Windows平臺(tái)上。BE的客戶端支持Windows和Linux平臺(tái)。但是當(dāng)涉及數(shù)據(jù)庫備份恢復(fù)時(shí)，除了Oracle Database外，其他數(shù)據(jù)庫BE只支持Windows平臺(tái)下的數(shù)據(jù)庫代理。備份方式中，BE支持文件備份，支持LAN-FREE等備份方式。BE面對(duì)的主要是中小客戶，價(jià)格相對(duì)比較便宜。 BE的軟件模塊分為2層，分別是BE備份服務(wù)器和代理。備份過程中，數(shù)據(jù)從Agents傳遞給備份服務(wù)器，備份服務(wù)器將數(shù)據(jù)存放到備份介質(zhì)上。 NBU是一

11、個(gè)跨平臺(tái)的產(chǎn)品，可用于復(fù)雜的異構(gòu)平臺(tái)，屬于Symantec的高端產(chǎn)品，備份服務(wù)器可以裝在各種主流平臺(tái)如Windows、Linux、各種Unix等，幾乎支持市面所有常見的各種平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫的備份。Unix和Linux除了支持文件備份還支持各種數(shù)據(jù)庫的在線備份，支持的功能全面，數(shù)據(jù)庫種類廣泛，支持LAN-FREE和SAN-FREE備份方式。NBU支持備份和歸檔，相對(duì)價(jià)格較貴些。 NBU軟件各模塊分為三層體系，分別是Clients/Agents、Master Server和Media Servers。備份過程中，數(shù)據(jù)從Clients/Agents傳遞給Media Servers，Media Serve

12、rs將數(shù)據(jù)存放到備份介質(zhì)上。IBM備份軟件 IBM的備份軟件簡(jiǎn)稱為TSM（Tivoli Storage Manager，現(xiàn)在更名為IBM Spectrum Protect）。TSM能夠?yàn)橛脩籼峁┢髽I(yè)級(jí)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理解決方案，包括備份、歸檔、空間管理以及災(zāi)難恢復(fù)管理等功能。 TSM和BE相似，也分為Agent和備份服務(wù)器。備份過程中，數(shù)據(jù)從Agents傳遞給備份服務(wù)器，備份服務(wù)器將數(shù)據(jù)存放到備份介質(zhì)上。 前面我們分析了一下業(yè)界主流備份軟件的模塊組件并分享了華為存儲(chǔ)和主流備份軟件之間的配置實(shí)踐。接下來，我們比較一下這些備份軟件之間的一些優(yōu)劣勢(shì)。備份軟件功能分析備份歸檔功能 備份是將數(shù)據(jù)備份到存儲(chǔ)介

13、質(zhì)中，用于數(shù)據(jù)的恢復(fù)，可以保存多個(gè)歷史版本。歸檔是將不常用、不需要長期保留在生產(chǎn)環(huán)境上的數(shù)據(jù)遷移到更廉價(jià)的存儲(chǔ)介質(zhì)上，用于數(shù)據(jù)檢索發(fā)現(xiàn)。 Symantec BE備份軟件本身僅提供備份的功能，如果需要提供歸檔功能，則需要集成Symantec的另外一款軟件Enterprise Vault。NetWorker、Simpana、NBU、TSM均內(nèi)置了備份和歸檔的功能。數(shù)據(jù)重刪 備份過程中，備份的數(shù)據(jù)存在大量的冗余數(shù)據(jù)。為了節(jié)省更多的空間，數(shù)據(jù)重刪成為備份的一個(gè)核心技術(shù)點(diǎn)。它是通過查找不同文件中的不同位置的數(shù)據(jù)塊，將重復(fù)的數(shù)據(jù)塊通過指示符取代來實(shí)現(xiàn)。 EMC NetWorker本身并不具備重刪功能。如果

14、需要提供該項(xiàng)功能則需要集成EMC Avamar或者是EMC Data Domain組件。Simpana、BE、NBU、TSM均內(nèi)置了該功能。NDMP備份 NetWorker、Simpana、BE、NBU、TSM均支持該項(xiàng)功能，而且均提供了通用NAS NDMP配置，并沒有限定NAS設(shè)備的廠商型號(hào)。操作系統(tǒng)兼容性 TSM、Simpana、NBU對(duì)備份軟件特性支持均很全面，NetWorker次之，BE最少。易維護(hù)性 TSM的安裝配置過程比較復(fù)雜，不容易操作。其他備份軟件的易用性要好很多?？傮w來看，各大備份軟件在功能上的差異其實(shí)并不大，部分缺失的功能均有其它相應(yīng)的產(chǎn)品可以補(bǔ)充。在客戶定位上，Syman

15、tec做的好些，針對(duì)不同級(jí)別的客戶提供不同類型的軟件，產(chǎn)品售價(jià)上靈活很多，而其他廠商都是一刀切。兼容性覆蓋上，BE做的少些，這應(yīng)該跟其定位的客戶群相關(guān)。操作性上，TSM最不容易上手。NAS備份和NDMP技術(shù) NDMP最初由NetApp和Legato Systems公司（2003年被EMC收購）聯(lián)合開發(fā)設(shè)計(jì)，于1996年提出了V1版本，后續(xù)不斷發(fā)展，最新版本為V5，但是得到廣泛應(yīng)用是V4版本。目前，基本上主流的NAS存儲(chǔ)廠商都支持NDMP備份協(xié)議。很多客戶在購買NAS存儲(chǔ)的時(shí)候，也都會(huì)要求NAS存儲(chǔ)支持NDMP協(xié)議。傳統(tǒng)的NAS存儲(chǔ)備份如何實(shí)現(xiàn) 在了解NDMP備份之前，我們首先看看傳統(tǒng)的NAS存

16、儲(chǔ)備份方式是如何實(shí)現(xiàn)的。由于NAS設(shè)備是個(gè)封閉的存儲(chǔ)系統(tǒng)，一般很難在NAS設(shè)備上安裝備份軟件的Client Agent(只能安裝在生產(chǎn)系統(tǒng)上)，所以傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)備份都是先通過CIFS或者NFS共享協(xié)議從NAS設(shè)備中將需要備份的數(shù)據(jù)讀出，然后再通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳送到備份服務(wù)器上備份。 點(diǎn)評(píng)：傳統(tǒng)的這種備份方式缺點(diǎn)就是會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)資源及生產(chǎn)系統(tǒng)、備份服務(wù)器的資源，性能偏低，很難滿足大數(shù)據(jù)量的備份。那么NDMP具體是實(shí)現(xiàn)什么功能呢 NDMP是一個(gè)專門為NAS設(shè)備的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)的協(xié)議。簡(jiǎn)單來講，它可以讓NAS設(shè)備直接向其所連接的磁帶設(shè)備或者位于網(wǎng)絡(luò)上的備份服務(wù)器發(fā)送需要備份的數(shù)據(jù)，這個(gè)過程不需要任何

17、備份Client Agent的參與。NDMP通常有2類組網(wǎng)方式，2-way和3-way。2-way組網(wǎng) 2-way組網(wǎng)方式中，備份介質(zhì)不再與備份服務(wù)器連接，而是直接與NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)連接。備份服務(wù)器執(zhí)行備份操作的時(shí)候，通過以太網(wǎng)將備份命令傳遞給NAS存儲(chǔ)，NAS存儲(chǔ)直接將數(shù)據(jù)備份到與其連接的磁帶庫上。 點(diǎn)評(píng)：從上圖中可以發(fā)現(xiàn)，NDMP 2-way這種備份方式下，數(shù)據(jù)流直接傳遞到備份介質(zhì)上，大大提升了傳輸性能，同時(shí)減少了服務(wù)器資源的占用。但是由于磁帶庫是連接給NAS存儲(chǔ)的，所以磁帶庫只能給這一臺(tái)NAS存儲(chǔ)做備份。 實(shí)際應(yīng)用中，磁帶庫的價(jià)格是非常昂貴的，為了可以讓不同的NAS存儲(chǔ)共享磁帶設(shè)備，NDMP同時(shí)還支持3-way這種備份方式。3-way組網(wǎng) 3-way備份方式下，NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)可以通過專用備份網(wǎng)絡(luò)傳遞備份數(shù)據(jù)到連接了磁帶庫的NAS存儲(chǔ)上，由該NAS存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)備份到磁帶庫中去。3-way備份方式實(shí)現(xiàn)了多個(gè)NAS存儲(chǔ)之間共享磁帶庫的目的，但是由于其數(shù)據(jù)需要在NAS存儲(chǔ)之間傳遞，性能受限于備份網(wǎng)絡(luò)的帶寬。 點(diǎn)評(píng)：2-way和3-way組網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)都是從NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)上備份到磁帶庫中，