第八章网络存储备份技术及方案设计.

第八章网络存储备份技术及方案设计8.1网络存储技术概述8.1.1RAID技术冗余磁盘阵列(RedundantArrayofInexpensive/IndependentDisks,RAID)是由美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出的，也简称为“磁盘阵列”。RAID的优点是：（1）传输速率高。（2）容错功能。（3）RAID比起传统的大容量磁盘驱动器来，在同样的容量下，价格要低很多。1.RAID的级别（1）RAID0（2）RAID1（3）RAID2（4）RAID3（5）RAID5（6）多层级别RAID2.RAID系统的选型（1）硬件RAID和软件RAID（2）SCSIRAID和IDERAID（3）RAID卡和RAID控制器3.RAID系统的管理和维护（1）及时备份系统配置参数（2）及时检查运行日志文件（3）定期检查数据一致性8.1.2DAS、NAS、SAN技术1.直接附加存储直接附加存储（DirectAttachedStorage，DAS），也可称为服务器附加存储（Server-AttachedStorage，SAS）。图8.1基于DAS结构的存储备份2.网络附加存储网络附加存储（NetworkAttachedStorage,NAS）是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，它通过标准的网络拓扑结构连接到计算机网络上，利用现有的网络资源来接入专用的网络存储设备，因此也称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列系统。图8.2基于NAS结构的存储备份NAS的许多其他特性表现在以下几个方面。（1）将NAS设备连接到网络上非常方便。（2）由于NAS设备的安装、调试、使用和管理非常简单，因此对于选用NAS作为网络数据存储设备的企业用户来说，昂贵的设备管理与维护费用将不复存在。（3）NAS设备可以完全实现文件在不同操作系统平台下的共享，用户通过不同的网络协议可进入相同的文档，因此无需改造现有网络NAS设备就无缝混合应用在多种操作系统平台下，用户不必再为不同的操作系统购买各自的数据存储设备，从而大大节省了成本。（4）NAS设备采用集中式存储结构，摒弃了DAS的分散存储方式，网络管理员可以方便地管理数据和维护设备，同时NAS设备允许用户在网络上存取数据，有效改善了网络的性能。（5）NAS设备内置优化的独立存储操作系统，可以有效紧密地释放系统总线资源，全力支持I/O存储，因此NAS设备的效率较DAS设备高出60%以上。（6）NAS设备一般会提供错误恢复系统，并会通过E-mail系统将报警信息自动发给系统管理员，同时NAS设备会进行动态监测，并提供详细的日志报告，以求全面保护数据。3.存储区域网SAN存储区域网（StorageAreaNetworking，SAN）以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光纤通道直接连接，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。图8.3基于SAN结构的存储备份8.1.3存储技术的选择1.数据保护能力数据保护能力是指在存储设备的设计方面，对各种偶然性错误和意外情况的预期，以及采取的预防或补救措施。2.性能存储产品的性能评价是最容易的，因为这一指标可以被充分量化。3.容量4.连接性5.管理性管理性是任何产品的重要方面之一。6.附加功能8.2网络备份技术概述备份不等于简单的文件拷贝，也不等于文件的永久归档，备份有三个最主要的特点：1．备份最大的忌讳就是在备份过程中因介质容量不足而更换介质，因为这会降低备份数据的可靠性。相对于内存和磁盘存储介质昂贵的价格，通常配置价格相对低廉的大容量磁带存睹介质。2．备份的目的是为了防备万一发生的意外事故，如自然灾害、病毒侵入、人为的破坏等等。这些意外事故不可能每天都发生，因此我们使用备份数据的频率不是很高。从这个意义上来讲，对备份数据的存取速度并不是一个很重要的因素。我们没有必要为了追求一个并不重要的高速度而成倍地增加我们对备份的投资。3．可管理性是数据备份过程中一个很重要的因素，因为可管理性与备份的町靠性紧密相关。最佳的可管理性当然就是自动化备份方案。如果一种技术不能提供这种自动化方案，那么它就不能算是好的备份技术。选择一个适合于企业的备份系统不是一件容易的事情。从规划设计系统测试，直到备份计划的实施都需要系统管理员付出辛苦的努力。目前企业常用的备份方式有以下几种：●定期备份。即定期用磁带备份数据，界地存放，并在磁带存放地点配置一套完整的备用计算机设备、网络通信设备、电源设备。●远程磁带库、光盘库备份。.远程数据库备份。在与主数据库所在生产机相分离的备份机上建立主数据库的一个拷贝，通过通信线路将生产机的数据库日志传到备份机，使备份数据库与主数据库保持同步。.网络数据镜像。.远程镜像磁盘。一个企业究竟如何规划自己的备份系统，需要根据自己对系统的需求来考虑。一般现在专业的存储厂商都能够提供从磁带库备份到远程镜像磁盘一系列的技术和产品。比如专注于存储管理软件供应的Veritas公司，其不仅可以为用户提供先进的远程容灾方案，也能够为用户提供永久的磁带备份解决方案。如何设计一个理想的网络备份系统呢?理想的网络备份系统应该具备以下功能：.集中式管理网络。.全自动的备份。.数据库备份和恢复.归档管理8．3网络存储备份系统的主要技术8.3.1磁带备份技术无论是硬盘技术，还是光盘技术，都不适合用来进行数据存储备份，只有磁带机技术才真正适合数据存储备份领域。目前流行于IT市场的主要有4mm磁带机、8mm磁带机、DLT磁带机、DAT磁带机及LTO磁带机等几种。.DLT技术.4mm技术.8mm技术.LTO技术8．3．2备份软件技术1、基干主机的备份软件技术它支持同步和异步方式两种方式同步方式的过程如下：（1）接收写数据请求（2）将写入请求写到SRL，同时写入数据卷（3）发送到远端服务器（4）网络确认（5）写入到目标卷（6）数据写入确认异步方式的过程如下，(1)接收写数据清求；(2)将写入请求写到SRL，(3)向主机发出写完成信÷（4)写入数据卷，并发送给远端服务揣：5)网络确认；：6)数据写入到目标卷；：7)数据写入确认。由于这种软件备份技术需要占用主机资源，因此它存在许多局限性：.基于主机的复制操作，主机资源的占用(CPU，内存)；.基于TCP／IP的网络连接，降低网络的效率；.远程写入主机内存，远程的写确认不可信；.十分受限的“逆向”复制，应用系统回切困难；.十分受限的远程数据复用，远端资源浪费.基于独立主机的复制技术，数据中心环境难于管理和扩展，2、基于存储的数据备份技术由于基于主机备份技术的上述局限性，在一些关键业务应用环境中，为了保证数据备份(复制)的实时性和可靠性；通常采用基于存储的数据备份(复制)技术。SRDF软什提供：.运用虚拟专用网(VPN)和IP协议开展数据复制；.针对大型机、UNIX、WindowsNT和AS／400系统的惟一解决方案：.独立于主机进行在线、实时数据镜像，创建一个或多个本地或远程拷贝；.在几分钟之内实现业务数据可用，通过快速而简单的方式实现恢复：.避免出现计划内停机造成的十断，避免出现“隔夜积压”.通过多级传输能力和SRDFFarPoint实现晕高延伸距离性能和通信线路效率：.支持分散在各个地域的群集。8．4网络存储备份系统典型产品介绍8.5网络存储备份系统方案设计8.5.1存储系统方案设计原则（1）存储系统解决的是信息问题。（2）厂商的帮助有限。（3）从实际情况出发，明确需求，不能一味追求新技术。（4）考虑长远，打好基础。8.5.2存储系统方案设计要点1.需求分析（1）数据保护——系统运行的稳定安全性要求（2）数据管理（3）数据利用——大数据量和多用户并发的效率要求2.确定系统结构（1）数据保护能力就数据保护而言，SAN和NAS结构都具有非常好的数据保护能力。二者都可以提供冗余结构，实现高效率的数据备份和远程容灾。图8.4SAN中的LANFree备份方案图8.5基于NDMP的NAS备份方案（2）数据管理能力NAS优势主要在于安装配置的方便和快捷。（3）数据利用方面图8.6LUNMasking技术实现基于主机的数据隔离图8.7NAS中实现基于用户的访问管理3.产品选型确定了存储系统的基本结构后，下面就可进行产品选型。存储产品的评价基本可以集中在容错能力、性能、容量、连接性、管理性和附加功能这几个方面。（1）容错能力容错能力是指在存储设备的设计方面，对各种偶然性错误和意外情况的预期，以及采取的预防或补救措施。（2）性能性能指数主要有两个：带宽和IOPs（每秒I/O次数）。（3）容量（4）连接性（5）管理性（6）附加功能比较常见的附加功能主要有以下几种：数据快照功能，LUNMasking功能，异地数据复制功能等。4.选择备份管理软件所谓数据备份，就是使用较低廉的存储介质，定期将系统业务数据备份下来，以保证数据意外丢失时能尽快恢复，将用户的损失降到最低点。5.备份策略及数据恢复选择了存储备份软件、存储备份技术（包括存储备份硬件及存储备份介质）后，首先需要确定数据备份的策略。备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。（1）完全备份（FullBackup）（2）增量备份(IncrementalBackup)（3）差分备份(DifferentialBackup)6.项目实施过程应注意的问题（1）统计备份客户机信息（2）做好培训工作（3）制定备份策略（4）日常维护有关问题8.1网络存储技术目前的网络存储技术有SAN、NAS和iSCSI。SANNASiSCSISAN主要是基于光纤通道的、面向数据块的存储，可以看成是传统总线的扩展。NAS是在TCP/IP协议基础上提供文件的存取服务。iSCSI则是前面两种技术在TCP/IP网络上的融合，通过把面向数据块的SCSI(小型计算机系统接口)协议封装在TCP/IP包中，以便在TCP/IP网络上传送8.1.1传统存储技术DAS（DirectAttachedStorage，译为“直接附加存储”或“直接连接存储”），又称SAS（ServerAttachedStorage，服务器附加存储）。DAS将存储设备直接与服务器相连，完全以服务器（或主机）为中心，作为服务器的组成部分。用于DAS的存储设备可以是磁盘、磁带、磁盘阵列或磁带库，最典型的DAS设备是各类磁盘阵列。DAS存储模式如图8.1所示。图8.1DAS存储模式8.1.1传统存储技术DAS特别适合于对存储容量要求不高、服务器的数量很少的中小型局域网，其主要的优点在于存储容量扩展的实施非常简单，投入的成本少而见效快。具体地讲，DAS问题主要有以下几点：（1）容易形成服务器到存储设备的瓶颈。（2）影响数据的可用性。（3）存储设备分散，不便于管理监控。（4）容易造成存储空间浪费。（5）对重要的数据进行备份时将会极大地占用网络的带宽。8.1.2网络附加存储技术1.NAS的组成NAS（NetworkAttachedStorage，译为“网络附加存储”或“网络连接存储”）的意思是连接在网上的存储设备。NAS设备直接连接到TCP/IP网络（可以是LAN或WAN）上，在功能上完全独立于网络服务器。如图8.2所示。图8.2NAS存储模式8.1.2网络附加存储技术2.NAS的特性（1）易于安装。（2）易于部署。（3）方便使用和管理。（4）整体性能高。（5）跨平台使用。（6）提高数据可用性。（7）性能价格比优异。•NAS产品是真正即插即用的产品，内置专门用于数据存储的简化操作系统和网络协议，可以直接挂接到网络上。•用户可根据需要来确定NAS的物理位置，一般将其放置在访问频率最高的地方，以进一步缩短用户的访问时间并提高网络吞吐量。•客户不需安装任何额外软件，NAS服务器的设置、升级及管理均可通过Web浏览器远程实现。NAS服务器与网络直连，当增加或移去NAS设备时不会中断网络的运行。•无需应用服务器的干预，NAS设备允许用户在网络上存取数据；这样既可减小CPU的开销，也能显著改善网络的性能