备份基础

一为何要构建备份系统1 几种数据保护方式的比较随着客户的数据量的不断增加，数据安全也就越来越成为一个非常重要的问题，对于数据保护有许多种方式，以下以表格方式进行比较：从上表可以看出，备份和CDP（连续数据保护）对数据保护范围最广，从恢复时间和恢复点上来说CDP比备份的时间要短，但是，备份对于保护数据的保留时间要远远高于CDP，这对于想长时间对保护数据进行保留的客户是非常重要的！因此，数据备份是数据保护最基本、最必要的方法！2 备份的必要性上边提到数据保护包括多方面，如硬件故障冗余，双机系统冗余、系统数据备份、CDP等，而数据备份是上述数据保护最核心也是最重要的保障手段，因为它直接对用户的各种数据进行备份，从而达到数据保护的作用，所以对数据做好保护是至关重要的，是保证使用单位提供正常服务的最后一道防线，当各种影响数据安全的情况发生时，能以最短的时间恢复受损的数据。

对数据作备份就像给人买保险一样，当没有灾难发生时，您是不会感受到它的好处的。

对数据的保护，有多种方法，包括备份和数据容灾。

目前用得最多、最有效的手段是数据备份。

而备份的方法也很多，有手工备份、自动备份等。

不同的备份方法，其效果不同，主要表现在性能、自动化程度、对现有系统应用的影响程度、管理、可扩展性等方面。

为此，我们首先分析以下可能会导致业务系统中断的原因：1) 系统硬件故障如数据/系统磁盘的损坏将导致数据不能访问，并进而可能导致应用进程终止或系统停机，甚至系统不能重启动；网卡的损坏可使终端用户无法访问系统服务；CPU或内存的失效则会导致系统的死机；2) 应用程序或操作系统出错由于操作系统或应用程序中可能存在不完善的地方，当碰到某种激发事件时，应用程序非正常终止或系统崩溃(只能通过改善程序或系统来解决)；3) 人为错误一些人工的误操作，如删除系统或应用文件，终止系统或应用服务进程，也会导致系统服务的无法访问；4) 电脑病毒/黑客入侵由于目前的大多数计算机系统均连接在网络上，若缺少有效的防范机制，很容易遭受病毒的感染或黑客的入侵，轻者数据被损坏，重者系统瘫痪(只能通过加强管理杜绝)；5) 自然灾害由于一些意外的不可抗拒的因素，如雷击、火灾、洪灾等导致的计算机系统破坏，将会使一般系统的恢复非常困难和耗时，导致业务系统长时间的中断(通过容灾系统来解决)。

6) 正常的停机主要指计划内的系统升级、安装软件、系统备份等过程。

由上可见，影响系统正常运行的因素有很多，因为在系统中断时能够在最短的时间内恢复数据是最重要的，所以需要采用一套自动集中的数据离线备份系统对相应主机中的数据进行保护。

而如果采用传统的数据备份思路，对数据的备份不考虑性能、自动化程度、对现有系统应用的影响程度、管理、可扩展性等方面的因素。

随着数据量的不断增大，数据维护的复杂程度不断提高，备份对业务系统的影响越来越大，并且系统管理人员很难管理备份介质。

当对同一个数据库的容量超过一盘磁带的容量时，如果采用手动备份就变成了一个极其复杂，效率极低、风险很大的工作了。

同时，由于其自动化程度低，出错的可能性也越来越大，所以现有的备份手段已经不能保证快速、有效的保护数据，并且直接影响到业务系统的正常运行。

所以，必须要采用自动备份方式，同时结合目前主流的备份技术及架构方式。

二如何构建备份系统构建一个备份系统需要从多方面进行考虑，除了根据用户的数据量之外还要考虑到用户的投资情况。

通常来讲一个备份系统主要由备份架构、备份设备及备份软件（在通过备份软件构建备份系统及配置备份任务时还需要考虑到备份策略的配置）这三个方面构成，因此我们在为用户构建备份系统时需要从这3个方面去考虑。

而备份架构是最至关重要的，因为一个合理的备份架构可以使一个备份系统达到最佳的性价比，并且备份设备和备份软件在一定程度上需要根据用户所定的备份架构来选择。

1 备份架构构建一个备份系统需要建立一个合适的备份架构，目前主流的备份结构分为LAN备份、LAN-Free备份和Server-Free备份。

这三种架构各有优缺点，采用何种备份架构除了考虑到备份系统的性能还要考虑用户的投资情况。

通常情况，LAN 备份架构的投资最少，整个备份系统基本上可以用现有网络环境搭建；LAN-Free 备份和Server-Free备份从备份系统性能上都要优于LAN备份结构，但是需要较大的投资；以下对这三种备份架构进行详细阐述：1）LAN备份传统的备份方式系统管理员将磁带机/库连接在本地备份服务器上，只对本地网络内的数据进行系统备份。

在这种方案中，磁带机/库只由本地服务器进行备份操作，欲备份的数据全部通过网络传输到备份服务器，再经由备份服务器备份到磁带机/库中，随着欲每台主机上数据量的不断增大，备份数据在网络上的传输势必给网络造成很大压力，影响正常的业务应用系统在网络上的传输。

通过调整备份窗口，可解决部分问题，但随着备份主机数量不断增多，备份窗口的调整经常发生重叠，最终导致数据备份时间与正常的业务应用处理时间重叠，从而备份数据占用网络带宽，严重影响业务应用系统的响应时间。

但是，由于整个备份网络是利用现有备份网络，无需为备份网络增加新的投资所以这种备份架构对于小型的备份网络非常合适。

以下是LAN备份的拓扑图。

2）LAN-Free备份为彻底解决传统备份方式需要占用 LAN 带宽问题，基于 SAN 的备份是一种很好的技术方案。

LAN-Free 和 Server-Free 的备份系统是建立在 SAN （存储区域网）的基础上的两种具有代表性的解决方案。

它们采用一种全新的体系结构，将磁带库和磁盘阵列各自作为独立的光纤结点，多台主机共享磁带库备份时，数据流不再经过网络而直接从磁盘阵列传到磁带库内，是一种无需占用网络带宽的解决方案。

如上图所示，所谓LAN-free，是指数据无需通过局域网而直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。

由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信任务，而无需承担数据传输的任务。

实现了控制流和数据流分离的目的。

目前，LAN-free有多种实施方式。

通常，用户都需要为每台服务器配备光纤通道适配器，适配器负责把这些服务器连接到与一台或多台磁带机(或磁带库)相连的SAN上。

同时，还需要为服务器配备特定的管理软件，通过它，系统能够把块格式的数据从服务器内存、经SAN传输到磁带机或磁带库中。

还有一种常用的LAN-free实施办法，在这种结构中，主备份服务器上的管理软件可以启动其他服务器的数据备份操作。

块格式的数据从磁盘阵列通过SAN传输到临时存储数据的备份服务器的内存中，之后再经SAN传输到磁带机或磁带库中。

尽管LAN-free技术与LAN技术相比有很多有优点，但LAN-free技术也存在明显不足。

首先，它仍然让服务器参与了将备份数据从一个存储设备转移到另一个存储设备的过程，在一定程度上占用了服务器宝贵的CPU处理时间和服务器内存。

另外，LAN-free技术的恢复能力很一般，它非常依赖用户的应用。

许多产品并不支持文件级或目录级恢复，整体的映像级恢复就变得较为常见。

映像级恢复就是把整个映像从磁带拷回到磁盘上，如果我们需要快速恢复系统中某些少量文件，整个操作将变得非常麻烦。

此外，不同厂商实施的LAN-free机制各不相同，这还会导致备份过程所需的系统之间出现兼容性问题。

LAN-free 的实施比较复杂，而且往往需要大笔软、硬件采购费。

因此，LAN-Free 优点是数据备份统一管理、备份速度快、网络传输压力小、磁带库资源共享；缺点是少量文件恢复操作繁琐，并且技术实施复杂，投资较高。

3）Server-Free备份另外一种减少对系统资源消耗的办法是采用无服务器(Serverless)备份技术。

它是LAN-free的一种延伸，可使数据能够在SAN结构中的两个存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁带库之间。

如图4所示，这种方案的主要优点之一是不需要在服务器中缓存数据，显著减少对主机CPU的占用，提高操作系统工作效率，帮助企业完成更多的工作。

与LAN-free一样，无服务器备份也有几种实施方式。

通常情况下，备份数据通过名为数据移动器的设备从磁盘阵列传输到磁带库上。

该设备可能是光纤通道交换机、存储路由器、智能磁带或磁盘设备或者是服务器。

数据移动器执行的命令其实是把数据从一个存储设备传输到另一个设备。

实施这个过程的一种方法是借助于SCSI-3的扩展拷贝命令，它使服务器能够发送命令给存储设备，指示后者把数据直接传输到另一个设备，不必通过服务器内存。

数据移动器收到扩展拷贝命令后，执行相应功能。

另一种实施方法就是利用网络数据管理协议(NDMP)。

这种协议实际上为服务器、备份和恢复应用及备份设备等部件之间的通信充当一种接口。

在实施过程中，NDMP把命令从服务器传输到备份应用中，而与NDMP兼容的备份软件会开始实际的数据传输工作，且数据的传输并不通过服务器内存。

NDMP的目的在于方便异构环境下的备份和恢复过程，并增强不同厂商的备份和恢复管理软件以及存储硬件之间的兼容性。

无服务器备份与LAN-free备份有着诸多相似的优点。

如果是无服务器备份，源设备、目的设备以及SAN设备是数据通道的主要部件。

虽然服务器仍然需要参与备份过程，但负担已大大减轻，因为它的作用基本上类似交通警察，只用于指挥，不用于装载和运输，不是主要的备份数据通道。

无服务器备份技术具有缩短备份及恢复所用时间的优点。

因为备份过程在专用高速存储网络上进行，而且决定吞吐量的是存储设备的速度，而不是服务器的处理能力，所以系统性能将大为提升。

此外，如果采用无服务器备份技术，数据可以数据流的形式传输给多个磁带库或磁盘阵列。

至于缺点，虽然服务器的负担大为减轻，但仍需要备份应用软件(以及其主机服务器)来控制备份过程。

元数据必须记录在备份软件的数据库上，这仍需要占用CPU资源。

与LAN-free一样，无服务器备份可能会导致上面提到的同样类型的兼容性问题。

而且，无服务器备份可能难度大、成本高。

最后，如果无服务器备份的应用要更广泛，恢复功能方面还有待更大改进。

因此，Server-Free 优点是数据备份和恢复时间短，网络传输压力小，便于同意管理和备份资源共享；其缺点是需要特定的备份应用软件进行管理，厂商的类型兼容性问题需要统一，并且实施起来与LAN-Free一样比较复杂，成本也较高，适用于大中型企业进行海量数据备份管理。

2 备份设备2.1 主流备份设备介绍备份设备是保存备份数据的硬件设备，目前市场上主流的备份设备主要有：磁盘、磁带库及虚拟磁带库等。