David Chapa
NetApp備份和恢復(fù)解決方案總監(jiān)
David 具有 20 多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，特別是數(shù)據(jù)可用性、數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)和業(yè)務(wù)恢復(fù)實(shí)踐。他是“實(shí)施備份和恢復(fù)：企業(yè)準(zhǔn)備指南”的合著者并被公認(rèn)為備份和恢復(fù)、災(zāi)難恢復(fù)和業(yè)務(wù)恢復(fù)實(shí)踐領(lǐng)域的權(quán)威。
在人們想到 NetApp 時(shí)，他們通常會(huì)聯(lián)想到“主存儲(chǔ)”。這雖然沒錯(cuò)，但 NetApp 其實(shí)還在世界各地設(shè)計(jì)和實(shí)施備份與恢復(fù)解決方案方面具有極為豐富的經(jīng)驗(yàn)，無論是大型數(shù)據(jù)中心，還是 IT 員工不多的小型遠(yuǎn)程辦公室都能做到盡善盡美。財(cái)富 100 強(qiáng)中超過 60% 的公司采用 NetApp 的方案進(jìn)行長期的數(shù)據(jù)保護(hù);我們已實(shí)施了數(shù)千次備份和還原安裝。NetApp 在幫助 IT 團(tuán)隊(duì)選擇和實(shí)施解決方案，解決數(shù)據(jù)保護(hù)難題方面經(jīng)驗(yàn)豐富。
本文將探討：
● 當(dāng)前的備份和恢復(fù)難題
● 解決這些難題的各種備份技術(shù)
● 特定解決方案的選擇時(shí)機(jī)
此次討論的關(guān)鍵是利用新興技術(shù)平衡成本約束與不斷追求更高性能的需要。我們將以討論備份的來源和恢復(fù)問題開始，探討一般類型的解決方案，介紹選擇標(biāo)準(zhǔn)，并提供特定 NetApp® 備份產(chǎn)品的有關(guān)信息，包括 NetApp 虛擬磁帶庫 (VTL) 解決方案和 NetApp SnapVault®。
利弊
傳統(tǒng)磁帶 熟悉操作與技術(shù) 越來越復(fù)雜，可靠性較差
過渡性磁盤可靠性和可恢復(fù)性獲得改善 不易配置，昂貴
虛擬磁帶 容易部署和擴(kuò)展，磁盤經(jīng)調(diào)整能實(shí)現(xiàn)較高的備份性能 依賴現(xiàn)有磁帶流程
基于復(fù)制的備份 備份更為頻繁，可長途復(fù)制，存儲(chǔ)高效 備份的不同方法
圖 1) 不同備份和恢復(fù)備選方案的利弊。
備份和恢復(fù)的傳統(tǒng)難題
大多數(shù)各個(gè)規(guī)模的組織都面臨這樣一組常見難題：
● 無法在提供的備份窗口內(nèi)完成每晚的備份
● 很難使恢復(fù)數(shù)據(jù)夠快
● 存在可靠性問題，導(dǎo)致還原失敗
在分支機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)程辦公室，這些問題會(huì)與其他問題糾纏不清:
● 通常無法完成備份
● 沒有可靠的場(chǎng)外災(zāi)難恢復(fù)
● 員工忙于應(yīng)付復(fù)雜的磁帶存儲(chǔ)或備份應(yīng)用程序
● 操作缺乏標(biāo)準(zhǔn)和一定的可見性
磁帶技術(shù)是造成備份窗口與恢復(fù)時(shí)間過長、可靠性較差，使傳統(tǒng)備份環(huán)境深受其害的主要原因：
● 僅僅是加載磁帶和定位磁帶頭以便開始讀/寫就需要 3 分鐘。這還是以假設(shè)磁帶庫中裝有合適的磁帶為前提得到的理想結(jié)果。
● 如果備份或還原范圍涉及多個(gè)磁帶，則每次更換磁帶時(shí)都會(huì)引起類似的延遲。
● 如果您無法使數(shù)據(jù)足夠快速地流入或流出磁帶驅(qū)動(dòng)器，這將極大降低速度，隨著反復(fù)地重新定位磁帶驅(qū)動(dòng)器，磁帶驅(qū)動(dòng)器會(huì)出現(xiàn)起停問題。大多數(shù)現(xiàn)代的磁帶驅(qū)動(dòng)器都有分步算法來限制這種情況的發(fā)生，但是延長備份窗口或減緩恢復(fù)的性能影響仍然存在。
恢復(fù)時(shí)，磁帶可靠性成為增加延遲和不確定性的重要問題。磁帶是被動(dòng)介質(zhì)。寫入磁帶后，它將存放在插槽中直到再次需要，缺乏任何有效的監(jiān)控來確保其保存完好。您無法在再次使用前檢測(cè)到可能的磁帶問題，如果下次用這樣的磁帶進(jìn)行還原，它可能將極大延長所需的還原時(shí)間 — 假設(shè)此還原還能全部完成。
磁盤是否是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇?
您或許已經(jīng)相信，在整個(gè)數(shù)據(jù)保護(hù)策略中加入磁盤備份確實(shí)就能解決很多問題。磁盤解決方案提高了性能，并避免了磁帶固有的加載/卸載/查找延遲和起停問題。了解評(píng)估您的特定備份環(huán)境是否有必要采用磁盤的更多信息。
對(duì)于恢復(fù)，磁盤解決方案可在很大程度上避免可能會(huì)在被動(dòng)磁帶介質(zhì)上發(fā)生的可靠性問題。通過采用定期介質(zhì)掃描等技術(shù)，磁盤將獲得連續(xù)監(jiān)控。如果確實(shí)發(fā)生問題，您很有可能發(fā)現(xiàn)這是磁盤問題 — 該問題在您要還原此關(guān)鍵文件或服務(wù)器之前就已存在;RAID 保護(hù)使您能夠從介質(zhì)錯(cuò)誤中恢復(fù)，即使這些錯(cuò)誤在還原時(shí)發(fā)生也無妨。
自然而然，這將出現(xiàn)需要在性能與成本之間權(quán)衡的情況。1 TB 的磁帶確實(shí)仍然比 1 TB 的磁盤便宜。但是，確實(shí)有降低磁盤成本的辦法。許多解決方案包含壓縮技術(shù)，而最新的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)可以在很大程度上改變磁盤與磁帶備份在動(dòng)態(tài)成本方面的差距。
與在磁帶驅(qū)動(dòng)器上發(fā)現(xiàn)的技術(shù)類似，壓縮技術(shù)可以降低總體容量要求。重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)使用更為高級(jí)的算法，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的縮減程度。典型備份通常具有高水平的重復(fù)數(shù)據(jù)。在您每次執(zhí)行完整備份時(shí)，您備份的文件常常與先前備份的文件相同，總體而言，大多數(shù)文件幾乎未曾更改。即使增量備份也有可能包括很多自上次備份以來只是稍微更改的文件。如圖 2 所示，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 20:1 (95%) 的空間節(jié)省，與磁帶相比，極大降低了所需的磁盤量。
圖 2) 典型環(huán)境中經(jīng)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除處理的備份與傳統(tǒng)磁帶或磁盤備份的對(duì)比。
當(dāng)然，磁帶仍可以在數(shù)據(jù)保護(hù)策略中扮演重要的角色，只是范圍將比過去窄。如果您認(rèn)為大多數(shù)還原將在備份后的第一周內(nèi)進(jìn)行，那么您只需采用少量磁盤存儲(chǔ)來獲取磁盤的許多便利，同時(shí)仍繼續(xù)使用磁帶處理重要程度稍低的數(shù)據(jù)和場(chǎng)外存儲(chǔ)。
選擇基于磁盤的解決方案
對(duì)于基于磁盤的備份硬件，您有兩個(gè)選擇：
● 虛擬磁帶庫 (VTL) - VTL 雖然使用磁盤陣列，但可以模擬磁帶庫的特性
● 傳統(tǒng)磁盤陣列
VTL 的優(yōu)勢(shì)
VTL 具有以下優(yōu)勢(shì)：
● 適合您現(xiàn)有的備份基礎(chǔ)設(shè)施，無需重大更改，從而容易部署
● 消除了物理磁帶和磁帶庫有關(guān)的可靠性問題
● 經(jīng)過優(yōu)化，可獲得最大的備份性能
● 為物理磁帶提供了一個(gè)在必要時(shí)從場(chǎng)外發(fā)送數(shù)據(jù)的簡單途徑
傳統(tǒng)磁盤優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)磁盤解決方案(SAN 解決方案使用 LUN 或 NAS)還提供更高的可靠性和性能，但是沒有 VTL 這樣專業(yè)。傳統(tǒng)磁盤的潛在優(yōu)勢(shì)包括：
● 采用熟悉的方法和工具，標(biāo)準(zhǔn)的磁盤接口使其易于管理數(shù)據(jù)
● 可用于一般磁盤存儲(chǔ)和備份功能(取決于性能需求)
● 允許將基于復(fù)制的技術(shù)用于災(zāi)難恢復(fù)和備份/恢復(fù)。
基于復(fù)制的備份和恢復(fù)
在 VTL 中也可以運(yùn)用復(fù)制技術(shù)，但目前很少復(fù)制，這是為了保證備份應(yīng)用程序目錄能反映備份映像和所有已復(fù)制副本最新的確切位置。隨著 VTL 供應(yīng)商(以及廣大存儲(chǔ)供應(yīng)商)為提供額外增值服務(wù)(例如 SnapVault for NetBackup™)而增加與備份應(yīng)用程序的集成，我們期望在以后數(shù)年間保持在這個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
對(duì)于磁盤陣列產(chǎn)品，最常用到針對(duì)災(zāi)難恢復(fù)的復(fù)制技術(shù)。無論在陣列層還是操作系統(tǒng)層都可以進(jìn)行復(fù)制，最終結(jié)果都是同步或接近同步的數(shù)據(jù)集副本，讓您可以從系統(tǒng)或站點(diǎn)層故障中恢復(fù)。盡管這不是真正的備份和恢復(fù)(真正的備份和恢復(fù)提供多個(gè)時(shí)間點(diǎn)映像進(jìn)行恢復(fù))，此類型的復(fù)制為一些特別機(jī)會(huì)敞開了大門。
具有復(fù)制功能的 Snapshot™ 技術(shù)集成使其能夠提供高速低耗的備份和恢復(fù)。實(shí)施方法各異，但是目標(biāo)都是在陣列層或服務(wù)器層，從源系統(tǒng)將已更改的數(shù)據(jù)復(fù)制到目標(biāo)系統(tǒng)，然后通過快照副本生成備份映像。這提供了三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：
● 只需移動(dòng)更少數(shù)據(jù)，因此備份和還原性能獲得提高
● 在每個(gè)備份中只存儲(chǔ)已更改塊(而不是整個(gè)文件)，因此容量利用量得以降低
● 只需傳輸有限的數(shù)據(jù)，因此 WAN 的備份更為高效
最終結(jié)果是高性能、低帶寬、極具空間效益的備份和恢復(fù)策略。磁帶集成或許也存在，這將取決于供應(yīng)商。
NetApp 解決方案
NetApp 提供全面的磁盤備份解決方案，其中包括兩種硬件選擇 - VTL 和 FAS 存儲(chǔ)系統(tǒng)，以及我們基于復(fù)制的備份解決方案 NetApp SnapVault。
NetApp NearStore VTL
NearStore VTL 系列產(chǎn)品包括三種型號(hào)。我們的旗艦型號(hào) — NearStore® VTL1400 — 提供高達(dá) 672TB(壓縮了 1,100TB)和 2.5GB/秒的持續(xù)寫入吞吐率。所有型號(hào)都具有以下特性：硬件壓縮、自我調(diào)整到更佳性能、為高效使用物理磁帶進(jìn)行智能測(cè)定，以及為還原卷影磁帶，即使物理磁帶的存儲(chǔ)在場(chǎng)外進(jìn)行也無妨。入門級(jí)系統(tǒng)可適當(dāng)升級(jí)為高端型號(hào)。
NetApp FAS 存儲(chǔ)
NetApp FAS 存儲(chǔ)系統(tǒng)在單個(gè)陣列中支持高性能的光纖通道和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 SATA 磁盤，允許您在單個(gè)系統(tǒng)中混合主存儲(chǔ)和二級(jí)存儲(chǔ)，也可以專門創(chuàng)建僅限 SATA 的系統(tǒng)來支持備份。憑借 FAS 存儲(chǔ)系統(tǒng)，您可以立即利用 NetApp Data ONTAP® 操作環(huán)境的所有公認(rèn)的一流特性來保護(hù)和管理備份，從而獲得優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，這些特性包括 NetApp RAID-DP®、Snapshot、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和 FlexShare™。
SnapVault
NetApp SnapVault 系列是基于復(fù)制的備份和恢復(fù)解決方案，設(shè)計(jì)用來加強(qiáng)和簡化數(shù)據(jù)保護(hù)，特別適用于遠(yuǎn)程辦公室。SnapVault 利用 NetApp Snapshot 技術(shù)在塊級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)的備份和還原。SnapVault 僅識(shí)別系統(tǒng)中已更改的塊并將這些塊(而不是已更改的文件)復(fù)制到二級(jí)存儲(chǔ)。這將限定備份和恢復(fù)操作中的數(shù)據(jù)傳輸量以及備份所需的存儲(chǔ)容量，從而可提高性能，允許您根據(jù)需要更為頻繁地備份。據(jù)客戶報(bào)表統(tǒng)計(jì)，備份和還原時(shí)間可平均縮減 95%。此方法還使客戶可選擇直接從遠(yuǎn)程站點(diǎn)備份到核心數(shù)據(jù)中心，這是因?yàn)樗鑲魉偷臄?shù)據(jù)量十分有限。
為了保證 Oracle®、Microsoft® Exchange、SQL Server™ 等重要數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序的備份和還原的一致性，不妨將 SnapVault 與 NetApp SnapManager® 產(chǎn)品套件結(jié)合使用。
對(duì)于非 NetApp 存儲(chǔ)，Open Systems SnapVault 使您可以集成獨(dú)立服務(wù)器和分散的存儲(chǔ)系統(tǒng)，同時(shí)提供 SnapVault 的許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本期中的姊妹篇探討了專門保護(hù) VMware® 環(huán)境的 Open Systems SnapVault。
如果您錯(cuò)過了 Tech OnTap 中以前的 SnapVault 報(bào)道，不妨參閱以下著重介紹客戶部署案例研究的最新文章：
● Experts OnTap 特性詳細(xì)介紹了一個(gè) IT 團(tuán)隊(duì)如何評(píng)估自己的備份選擇，包括 NetApp 專家關(guān)于 SnapVault 的深入訪談。
● 客戶編寫的案例研究介紹了 Agilent Technologies 使用 SnapVault 遷移到基于磁盤備份的經(jīng)驗(yàn)。
圖 3) SnapVault 基于磁盤的備份與磁帶的對(duì)比。
進(jìn)行合適的選擇
在可用的備份技術(shù)中做出選擇似乎令人難以取舍，實(shí)際上，我們提供一些簡易指南來引導(dǎo)您選中合適的解決方案。在最高層上可能比較容易選擇目標(biāo)環(huán)境 — 不論該環(huán)境是數(shù)據(jù)中心，還是遠(yuǎn)程辦公室。
數(shù)據(jù)中心通常配有專業(yè)的 IT 員工，他們具有一定的備份和還原知識(shí)。磁帶無疑還一直保持著一定水平的使用，管理員為這些磁帶的使用設(shè)計(jì)了最佳實(shí)踐。此外，可能強(qiáng)制場(chǎng)外磁帶存儲(chǔ)必須遵從法規(guī)遵從指南。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心由業(yè)務(wù)部門的需求驅(qū)動(dòng)，要求：
最佳實(shí)踐的集成和將數(shù)據(jù)遷移到磁帶的簡便方式
滿足還原時(shí)間和備份窗口要求的可擴(kuò)展性能
保證備份和還原完成的可靠性
VTL 是滿足這些要求的最佳選擇。VTL 特別為備份進(jìn)行調(diào)整并可提供傳統(tǒng)的磁帶接口，它將高性能、高可擴(kuò)展性和廣泛集成融入了現(xiàn)有的最佳實(shí)踐。不僅如此，無論通過備份應(yīng)用程序的操作，還是通過增值技術(shù)，VTL 都實(shí)現(xiàn)了在場(chǎng)外長期保存磁帶的簡單途徑。
您可能還要評(píng)估傳統(tǒng)的磁盤解決方案，這將取決于提供的增值服務(wù)。對(duì)于成本敏感的環(huán)境，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和專門針對(duì)備份應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)縮減等產(chǎn)品技術(shù)都極具吸引力，但是請(qǐng)務(wù)必了解它們的性能。如果出色的 VTL 調(diào)整和接口技術(shù)不是同樣重要，則這可能是合適的途徑。但我們?cè)俅翁嵝涯鷳?yīng)確保自己了解任意解決方案的所有性能、成本和擴(kuò)展能力。
在遠(yuǎn)程辦公室，情況稍有不同。通常這里只有不多的員工或沒有員工從事數(shù)據(jù)保護(hù)，并且主要目標(biāo)是盡可能降低復(fù)雜性，從而能方便地開始備份。首先，這意味著移除或極大地限制磁帶以減少配置和管理開銷，減低介質(zhì)管理的復(fù)雜性和成本。您不僅應(yīng)注意到磁盤解決方案的簡單，而且還應(yīng)發(fā)現(xiàn)其節(jié)省成本的特性，例如重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)。
此外，辦公室可能要增加具有基于復(fù)制的數(shù)據(jù)保護(hù)的磁盤備份，以限制對(duì)備份應(yīng)用程序的依賴。盡管備份應(yīng)用程序提供更深入和更豐富的特性集，但是這些應(yīng)用程序要求掌握較高水平的知識(shí)并提供超過實(shí)際需要的功能 — 特別是在可以將場(chǎng)外磁帶錄制和目錄編制等操作整合到數(shù)據(jù)中心時(shí)。通過使遠(yuǎn)程辦公室擺脫備份應(yīng)用程序并在數(shù)據(jù)中心開展長期的數(shù)據(jù)保留工作，您可以極大降低數(shù)據(jù)保護(hù)復(fù)雜性以及數(shù)據(jù)丟失和法規(guī)違反的概率。此外，基于復(fù)制的數(shù)據(jù)保護(hù)可以進(jìn)一步減少容量需求并通過使用塊級(jí)增量(其中只移動(dòng)和存儲(chǔ)已更改的塊)來加快備份。對(duì)于大多數(shù)高效的解決方案，您應(yīng)考慮采用將數(shù)據(jù)從邊遠(yuǎn)位置備份到核心位置的基于復(fù)制的數(shù)據(jù)保護(hù)。
如果您認(rèn)為基于磁盤的備份太貴，而一直對(duì)此猶豫不決，那么現(xiàn)在可能到了重新考慮的時(shí)機(jī)。最新的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)可以在很大程度上降低磁盤與磁帶之間的成本差距，此外，復(fù)雜性的下降也可以降低管理成本。
