數據存儲的容災

容災分為數據容災和應用容災。數據容災可以保證數據不丟失，但不能保證服務不中斷；應用容災則更上一層樓，它在異地建立一套與本地數據系統相當的冗余系統，當災難出現后，遠程系統可以迅速承接本地應用系統的業務，保證服務不中斷。在實際應用中，數據容災依靠備份技術實現；應用容災則必須依靠遠程鏡像技術和集群技術。在這里我們主要討論的是數據容災，也就是數據備份。

數據備份就是將數據復制到獨立于工作磁盤的存儲介質上面，從而保證數據的安全。從備份方式上面說有離線備份和在線備份，從備份等級上面說有完全備份和增量備份，從備份途徑上說有LAN-Free和無服務器備份；從存儲介質上面區分有磁盤和磁帶。

離線備份可以說是備份的初級方式，但是由于目前企業環境不允許長時間停機甚至不允許停機，留給備份的時間越來越短，因此在一些關鍵系統中都是采用的在線備份的方式。快照技術將時間引入了數據存儲，用戶在使用當前數據的同時，也可以看到以前某個時間點的數據，并能通過它很方便地實現在線備份。

完全備份顧名思義很好理解，就是把整個數據無論新舊完全備份一次。而增量備份只是備份上一次修改以后的數據。增量備份包含有差別備份和累計備份：差別備份是從上次備份后修改過的文件的拷貝；累積備份是指自上一個完全備份后被修改的全部文件拷貝。如果企業數據量很龐大，完成完全備份的時間會很長，因此企業常常將兩種備份方式結合使用。

目前數據備份主要方式有：LAN備份、LANFree備份和SANServer-Free備份三種。LAN備份針對所有存儲類型都可以使用，LANFree備份和SANServer-Free備份只能針對SAN架構的存儲。

基于LAN備份傳統備份需要在每臺主機上安裝磁帶機備份本機系統，采用LAN備份策略，在數據量不是很大時候，可采用集中備份。一臺中央備份服務器將會安裝在LAN中，然后將應用服務器和工作站配置為備份服務器的客戶端。中央備份服務器接受運行在客戶機上的備份代理程序的請求，將數據通過LAN傳遞到它所管理的、與其連接的本地磁帶機資源上。這一方式提供了一種集中的、易于管理的備份方案，并通過在網絡中共享磁帶機資源提高了效率。

LAN-Free備份由于數據通過LAN傳播，當需要備份的數據量較大，備份時間窗口緊張時，網絡容易發生堵塞。在SAN環境下，可采用存儲網絡的LAN-Free備份，需要備份的服務器通過SAN連接到磁帶機上，在LAN-Free備份客戶端軟件的觸發下，讀取需要備份的數據，通過SAN備份到共享的磁帶機。這種獨立網絡不僅可以使LAN流量得以轉移，而且它的運轉所需的CPU資源低于LAN方式，這是因為光纖通道連接不需要經過服務器的TCP/IP棧，而且某些層的錯誤檢查可以由光纖通道內部的硬件完成。

SANServer-Free備份LANFree備份對需要占用備份主機的CPU資源，如果備份過程能夠在SAN內部完成，而大量數據流無需流過服務器，則可以極大降低備份操作對生產系統的影響。SANServer-Free備份就是這樣的技術。

備份的物理設備有磁盤和磁帶兩種。磁盤備份速度快，恢復速度也快，但是備份容量沒有磁帶大且單位價格高；而磁帶備份容量大、單位容量便宜，但是備份和恢復的時間消耗較長，企業可以靈活根據自己的數據量和預算情況靈活選擇備份設備。不過隨著SATA磁盤的出現情況有所變化，SATA磁盤的單位價格已經大大降低，磁盤有取代磁帶的趨勢，廠家推出的產品有VTL（VirtualTapeLib虛擬磁帶庫），設備備份和恢復速度很快，其價格又接近于傳統的磁帶庫。

目前有些廠家推出了將磁盤和磁帶結合的產品，利用高速磁盤作為緩沖器，先將備份數據寫入磁盤，然后再寫入磁帶，這個就是D2D2T（DISKTODISKTOTAPE）。

 

存儲系統的發展趨勢

現代數據存儲系統已經發展成為一套復雜的、集成程度很高的專用系統，然而隨著這樣存儲系統的發展，復雜的系統結構帶來了很多諸如管理復雜、價格昂貴、各存儲廠家不好整合的種種問題。目前存儲系統廠商也看到了存儲系統存在的這些問題，并著手去解決這些問題。我們下面就一一的介紹存儲系統的這些主要新趨勢。

 

1.數據存儲的結構化趨勢（虛擬化存儲、異構、INfiniband）

 

數據存儲的結構隨著存儲系統的發展越來越復雜，現代的數據存儲系統包含了網絡設備、存儲管理設備、存儲設備等多種設備，然而由于沒有類似網絡的標準分層，各家廠商產品以及解決方案之間的兼容的情況不是很好。例如當一家企業購買了某種磁盤陣列產品之后，隨著企業的發展需要更加完備的存儲方案，然后該企業IT經理卻沮喪的發現，新購買的NAS存儲或SAN存儲很難和原來的磁盤陣列整合在一起，企業不得不放棄以前的磁盤陣列產品，造成IT投資的浪費。

實際上數據存儲的結構化也順帶解決了存儲設備的異構問題，由于存儲設備的不斷發展。各種存儲方案、存儲產品、存儲網絡設備、存儲接口的互操作性是個難題，有時候甚至是一個“不可能的任務”。存儲系統如果能夠提出一個類似網絡分層的統一標準，這些問題將將得到解決。

現在廠商已經推出了一些部分解決問題的方案和概念，比如虛擬化存儲和Infiniband。前者能夠解決存儲設備的異構問題，使得用戶不必關心底層各種各樣的存儲設備，只需要虛擬化存儲系統在后臺解決系統的異構問題；Infiniband用來解決SAN的某些問題，是一種I/O總線技術。它將存儲系統劃分為Infiniband交換機、計算節點、I/O節點、存儲節點，結構化的存儲分層思想十分明顯。不過由于只是在SAN之內解決問題，對存儲系統的結構化沒什么幫助。

 

2.虛擬化存儲

由于目前存儲系統已經日益的復雜和龐大，管理的難度已經大大增加。為了簡化存儲設備的安裝和配置，有效的利用不同廠家、不同型號的存儲設備形成一個統一的存儲設備，則必須采用虛擬化存儲技術。

虛擬存儲是介于物理存儲設備和用戶之間的一個中間層，它屏蔽了具體物理存儲設備的物理特性，呈現給用戶的是邏輯設備。它所帶來的最大好處是提供了一種簡單有效的管理手段：在已經建立好的存儲池上，用戶可以方便地劃分虛擬存儲空間，當需要增加新的物理存儲設備時，用戶無需停止服務來對整個存儲系統進行重新配置，只需要對存儲系統進行簡單的配置更改，就可以使新的存儲設備加入到存儲系統中。

虛擬化存儲技術其實在很多廠家的產品中已經得到應用。比如NAS產品將磁盤陣列的細節隱蔽起來而只向客戶端提供一個網絡硬盤設備就是一種虛擬存儲的應用，只不過我們這里所說的虛擬存儲的概念對于后端傳輸網絡、物理存儲設備的異構特點包容更好。

在典型的網絡存儲設備的結構中，包含了前端主機、后端存儲設備以及連接前后端的網絡。在這樣的結構中我們可以在任意一層中實現虛擬存儲，因此虛擬存儲包括如下三種：基于服務器的虛擬存儲、基于存儲設備的虛擬存儲以及基于網絡的虛擬存儲。

 

基于服務器的虛擬存儲虛擬化層以軟件模塊的形式嵌入到應用服務器的操作系統中。基于服務器的虛擬存儲有以下特點：

首先基于服務器的虛擬存儲的應用環境主要針對是服務器數量較少且以服務器為中心的環境。

其次是基于服務器的虛擬存儲由于虛擬軟件運行在服務器上，其虛擬軟件必然占用服務器的CPU、內存等資源來實現各種功能，給服務器帶來額外開銷。由于和服務器操作系統緊密相關，在存儲系統的異構上面不可能做的很好。

再次就是由于不需要額外再添加任何硬件，也不影響現有的存儲系統的架構，因此基于服務器的虛擬存儲是最容易實現而且成本最低的。

基于存儲設備的虛擬化是將虛擬化層放在存儲設備的適配器或控制器上。基于存儲設備的虛擬存儲有如下特點：

首先基于存儲設備的虛擬存儲的應用環境主要針對異構存儲設備，適用于以存儲設備為中心的環境。

其次由于國際上沒有統一標準，各家廠家對于存儲設備的虛擬化基本上處于各自都有自己一套方法的狀態，因此各廠家的產品很難在同一環境下整合，削弱了系統的靈活性。

再次由于在存儲設備上實現的虛擬化，對用戶和管理人員是透明的，使用管理起來比較方便。