数据存储指南 存储备份技术详解

数据存储指南 存储备份技术详解 

　数据存储备份技术一般包含硬件技术及软件技术等，硬件技术主要是磁带机技术，软件技术主要是通用和专用备份软件技术等。

　　磁带机技术:

　　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。事实上，磁带机技术长期以来一直是首选的唯一的数据存储备份技术，因为磁带介质不仅能提供高容量、高可靠性以及可管理性，而且价格比光盘、磁盘媒体便宜很多。

　　作为一种备份设备，磁带机技术也在不断发展。当前市场上的磁带机，按其记录方式来分，可归纳为二大类:一类是数据流磁带机，另一类是螺旋扫描磁带机。

　　数据流技术起源于模拟音频记录技术，很类似于录音机磁带的原理。它是通过单个或多个静态的磁头与高速运动的磁带接触来记录数据。这种技术的缺点在于对磁带的张力要求很高，耐用性较差。数据流磁带机按磁带的宽度分为QIC(Quarter-Inch-Cartridge，即1/4英寸)和1/2英寸两种。1/2英寸磁带机是多磁头读写，其数据传输率较高，容量较大。1/4英寸磁带机是单磁头读写，每记录一轨后，都要通过跳轨来做反向记录，记录和检索速度都比较慢。

　　螺旋扫描技术起源于模拟视频记录技术，很类似于录像机磁带原理。它和数据流技术正相反，磁带是绕在磁鼓上，磁带非常缓慢地移动，磁鼓则高速转动，在磁鼓两侧的磁头也高速扫描磁带进行记录。当它在一定时间内没有收到移动磁带的命令，就会放松磁带并停止转动磁鼓，以防止不必要的介质磨损和避免介质长期处于张力状态。所以，该技术具有高可靠性、高速度、高容量的特点。

　　IDC的调查报告表明，目前比较流行的磁带机技术有DC2000/TraVan磁带机、QICDC6000磁带机、8mm磁带机、DLT磁带机、DAT磁带机及Mammoth磁带机等。下面分别给予简单介绍。

　　QIC磁带

　　这是一种带宽为1/4英寸，配有带盒的盒式磁带，也叫1/4英寸磁带。它有两种规格，即DC6000和DC2000/Travan。其中DC6000磁带的驱动器是5.25英寸，它使用非常简单的驱动装置进行纵向记录，但是数据磁带结构却非常复杂并且价格昂贵。在容量1GB以上的市场中，它无法与4mm与8mm磁带竞争。DC2000/Travan磁带的驱动器只有3.5英寸，驱动器价格低，一般不具备硬件数据压缩功能与即写即读功能，而且使用的介质造价也较高。这种产品对性能要求不高的桌面计算机用户可能较合适，但用户不多。

　　DLT技术

　　DLT(Digital Linear Tape-数字线性磁带)技术源于1/2英寸磁带机。1/2英寸磁带机技术出现很早，主要用于数据的实时采集，如程控交换机上话务信息的记录，地震设备的震动信号记录等等。DLT磁带由DEC和Quantum公司联合开发。由于磁带体积庞大，DCT磁带机全部是5.25英寸全高格式。DLT产品由于高容量，主要定位于中、高级的服务器市场与磁带库系统。DLT磁带每盒容量高达35GB，单位容量成本较低。

　　4mm技术

　　4mmDAT又称数字音频磁带技术(Digital Audio Tape)。早期的DAT技术主要应用于声音的记录，后来随着这种技术的不断完善，又被应用在数据存储领域里。4mm的DAT经历了DDS-1、DDS-2和DDS-3三种技术阶段，容量跨度在1GB-12GB。4mmDAT由于小巧和适当的容量，在前几年发展很快，在小型网络中应用较多。目前惠普已经推出了采用DDS-4标准、容量为40GB的磁带机。

　　由于该磁带存储系统采用了螺旋扫描技术，使得该磁带具有很高的存储容量。DAT磁带系统一般都采用了即写即读和压缩技术，既提高了系统的可靠性和数据传输率，又提高了存储容量。DAT磁带和驱动器的生产厂商较多，用户有较大的选择机会，是一种很有前途的数据存储备份产品。

　　8mm技术

　　基于螺旋扫描记录技术的8mm产品由Exabyte公司开发。由于8mm技术本身适合于大容量存储，在计算机数据比较少的早期，其应用面不是很广，主要与大中小型计算机配套。随着计算机网络中数据量呈几何级数的增长，8mm技术越来越体现出其优势，8mm产品的出货量这几年的快速增长也佐证了这一点。8mm技术有着广阔的向上发展空间。并且，每一种新的、高端的8mm产品，都向下兼容低端产品，保护了用户原有的投资。

　　未来磁带存储新技术LTO

　　LTO(Linear Tape Open—线性磁带开放协议)技术是一种结合了线性多通道双向磁带格式的磁带存储新技术，其优点主要是将服务系统、硬件数据压缩、优化磁道面、高效纠错技术和提高磁带容量性能等结合于一体。由于LTO技术是一种“开放格式”技术，这就意味着用户将可拥有多项产品和多规格存储介质，尤其开放性可带来更多的发明创新，减少新技术开发风险，从而达到使产品价格下降和用户受益的目的，另外还可提高产品的兼容性和延续性。LTO第四代标准的容量为800G，传输速度为80MB/s～160MB/s，这是目前任何一种磁带机都无法比拟的。开发LTO的主要原因有以下几点:一是建立一个开放的磁带机产品标准;二是不断改进磁带机产品的可靠性;三是增强产品的可扩展性，适应数据量激增的现实需求;四是减少备份的时间，提高产品的性能。

　　目前，LTO技术有两种存储格式，即高速开放磁带格式Ultrium和快速访问开放磁带格式Accelis，它们可分别满足不同用户对LTO存储系统的要求，其中Ultrium磁带格式除了具有高可靠性的LTO技术外，还具有大容量的特点，既可单独操作，也可适应自动操作环境，非常适合备份、存储和归档应用。Accelis磁带格式则侧重于快速数据存储，Accelis磁带格式能够很好地适用于自动操作环境，可处理广泛的在线数据和恢复应用。

　　备份软件技术

　　备份软件技术在整个数据存储备份过程中具有相当的重要性，因为它不仅关系到是否支持磁带的各种先进功能，而且在很大程度上决定着备份的效率。有人认为，最好的备份软件就是操作系统所提供的备份功能，诸如Unix的tar/cpio、WindowsNT的WindowsBackup、Netware的Sbackup等。其实不然，因为这些操作系统仅能提供一些基本的备份功能，缺乏专业备份软件的高速度与高性能，目前比较流行的专业备份软件有CA的ARCserve2000、VERITAS的BackupExce以及Legato的Networker等。

      大家知道，磁带机对数据传输速度有一定要求，若数据传输率偏低，磁带机就无法连续运转。而专业备份软件因能通过优化数据传输率即可以自动以较高的传输率进行数据传输，这不仅能缩短备份时间，提高数据存储备份速度，而且对磁带机设备本身也有好处。另外，专业备份软件还支持新磁带机技术，如HP的TapeAlert技术，差不多所有主流专业备份软件均提供支持。

　　DAS、NAS和SAN存储模式

　　DAS(Direct Attached Storage—直接连接存储)是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。DAS的适用环境为:1)服务器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);2)存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”)上时;3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们需要直接连接到存储器上，群件应用和一些邮件服务也包括在内。

　　当服务器在地理上比较分散，很难通过远程连接进行互连时，直接连接存储是比较好的解决方案，甚至可能是唯一的解决方案。利用直接连接存储的另一个原因也可能是企业决定继续保留已有的传输速率并不很高的网络系统。

　　NAS和SAN的出现响应了三种重要的发展趋势:网络正成为主要的信息处理模式;需要存储的数据大量增加;数据作为取得竞争优势的战略性资产其重要性在增加。

　　NAS(Network Attached Storage—网络连接存储)即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)，连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法，它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。需要共享大型CAD文档的工程小组就是典型的例子。

　　NAS产品包括存储器件(例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和集成在一起的简易服务器，可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。简易服务器经优化设计，可以完成一系列简化的功能，例如文档存储及服务、电子邮件、互联网缓存等等。集成在NAS设备中的简易服务器可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。

　　这种方法从两方面改善了数据的可用性。第一，即使相应的应用服务器不再工作了，仍然可以读出数据。第二，简易服务器本身不会崩溃，因为它避免了引起服务器崩溃的首要原因，即应用软件引起的问题。

　　NAS产品具有几个引人注意的优点。首先，NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台，用户通过网络支持协议可进入相同的文档，因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内。其次，NAS设备的物理位置同样是灵活的。它们可放置在工作组内，靠近数据中心的应用服务器，或者也可放在其他地点，通过物理链路与网络连接起来。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。

　　NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题，即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同，NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外，还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。

　　SAN(存储区域网络)通过光纤通道连接到一群计算机上。在该网络中提供了多主机连接，但并非通过标准的网络拓扑。

　　SAN则专注于企业级存储的特有问题。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制，以及目前小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案，这是因为SAN便于集成，能改善数据可用性及网络性能，而且还可以减轻管理作业。

　　SAN解决方案的优点有以下几个方面:

　　SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法，并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是，随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。

　　SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，这样不管数据置放在那里，服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口，SAN还具有更高的带宽。

　　因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能，所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化，特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点，光纤接口提供了10公里的连接长度，这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。

　　SAN主要用于存储量大的工作环境，如ISP、银行等，但现在由于需求量不大、成本高、标准尚未确定等问题影响了SAN的市场，不过，随着这些用户业务量的增大，SAN也有着广泛的应用前景。