服務器中存儲備份技術是什么

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一、存儲備份的意義

隨著信息技術的飛速發展，人們對計算機信息系統的依賴程度越來越強，如何有效地管理好計算機系統中的數字信息，已成為各單位非常關注的問題。

在有些單位的信息系統中管理的數據，其數據量大、來源廣、種類多、結構復雜、應用廣泛。其中很多數據是由幾代人積累起來的，有些數據的采集甚至付出了血的代價，所以數據是非常寶貴的財富。

信息化給人們帶來快捷的服務和方便的管理時，也給人們帶來數字信息丟失的風險。數據的丟失會中斷企業的正常運行，同時也會給企業造成巨大的經濟損失。數字信息丟失、破壞，就無異于丟掉了過去、失去了現在，甚至斷送了未來。數據丟失的主要原因可分為二大類，一類為存放數據的硬件設備出現故障，另一類是人為因素，如計算機犯罪、計算機病毒、軟件錯誤及人為的誤操作。其中，人為的誤操作是最常見的現象。

每一位計算機的使用者都會有這樣的經驗：一旦在操作過程中敲錯了一個鍵，幾個小時甚至幾天的工作成果便有可能付之東流。有些系統管理員在Unix系統root帳戶下出現的誤操作，則可能將整個系統中的數據破壞，造成災難性后果。據統計，80％以上的數據丟失是由人們的錯誤操作引起的。遺憾的是，這樣的錯誤操作對人類來說永遠無法避免。在網絡環境下，除了人為的錯誤操作之外，還有各種各樣的病毒感染、系統故障、線路故障等，使數字信息的安全無法得到保障。因此，數據的存儲、備份成為保證數據安全的重要措施。

二、存儲備份在信息系統中的地位

存儲備份(也稱為數據備份)是容災的基礎，一切容災系統的建立都是以數據備份為基礎的。而建立容災系統的最終目的不是備份，而是快速恢復數據。

存儲備份分為兩大類，一種是離線備份(Offline)，如LAN-free、Server-free，即把存儲服務器中的數據備份到磁帶庫中。采用這種備份方式，數據恢復的時間要比在線方式長，但它的投資較小，只要有存儲備份設備和存儲備份軟件即可；另一種是在線備份(on-line)，如數據復制。數據復制實際上就是一種同步的數據備份，其數據恢復的時間非常短，短則幾秒、幾分鐘不等。數據復制是一個高級的同步過程，可使數據全整的保存，達到一點都不丟失的狀態。在現在的大部份用戶中，絕大部份用戶使用數據離線備份即可。只有其業務需要連續性的關鍵業務用戶(如銀行、電信等)，才會使用在線備份。

存儲備份系統一般使用磁帶庫設備和存儲備份軟件，它是整個容災體系中重要的后備支撐。當數據受到破壞，存儲備份系統的任務就是把由數據丟失而造成的災難降到最低，并在最短的時間內將系統中丟失和破壞的數據全部恢復，使系統能正常運行。

三、存儲備份技術的結構選擇

目前，存儲數據的方式常見的有三種：

1．DAS(Direct-Attached Storage) 即直接連接存儲技術，此為以主機為中心的傳統存儲方式，現在在各大銀行的中心業務系統中常能見到這種方式。

2．NAS (Network Attached Storage) 即網絡附加存儲方式，此為以專業的網絡文件存儲及文件備份為中心的方式，是現在以文件存儲為主的一種存儲方式。

3．SAN(Stroage Area Network) 即存儲局域網，指獨立于異構計算網絡系統之外幾乎擁有無限存儲容量的高速網絡。其采用高速的光纖通道作為傳輸媒介，1)XFCP+SCSI協議作為存儲訪問協議，將存儲子系統網絡化、開放化、虛擬化、智能化，實現真正的高速、安全、共享存儲，是今后主流存儲模式。

在SAN的結構中，為了保護投資，首推OpenSAN的結構，在國土資源部機關搭建的存儲局域網即為Open SAN結構。

Open SAN的概念即不管主機平臺使用什么樣的主機系統，是IBM服務器、SUN服務器、HP服務器、COMAPQ服務器還是其它服務器，如果SAN的架構都能接受這些主機系統，SAN結構對任何一家廠商的產品都能提供無縫連接，這樣SAN的架構就是Open(開放的) (如圖1所示)。

四、現有存儲備份方式的缺點

目前大多數用戶使用的計算機系統一般只用磁帶機對數據進行冷備份，這種方式在數據量不大，操作系統種類單一，服務器數量有限的情況下，不失為一種既經濟又簡明的備份手段。但隨著用戶業務量的不斷擴大，數據量呈幾何級數增長，越來越多的業務會分布在不同的服務器上，不同的服務器使用的操作系統平臺可能不同。這時，那種單機的人工冷備份方式越來越不能適應當今數據存儲備份的要求，它存在種種弊端：

·數據存儲管理工作難以制度化，數據丟失現象難以避免；

·數據分散在不同的服務器上、有應用不同，管理分散，安全性得不到保障；

·難以實現數據庫數據的高效在線備份；

·維護人員寸步難離，工作效率下降；

·如今用來存儲數據的介質越來越多，各種不同系統下存儲產生的軟盤、磁帶、光盤將給存儲介質的管理帶來很大的困難；

·歷史數據保留比較困難；

·如發生了來自非計算機系統因素的隱患，如火災、地震等災難后，信息系統的重建和數據恢復非常困難。

存儲備份工作有不同的要求，物理故障會造成系統無法運行，容易發現。在發生故障后，要求能夠迅速地恢復原有的業務系統；而邏輯故障不易發現，但只要有原始數據，同樣可以恢復，這就要求要長期進行歷史數據備份。因此擁有好的備份系統和備份方案，可以將災難的損失減少到最低程度。

五、先進的存儲備份管理系統

現在使用的先進的數據存儲備份管理系統是指在Open SAN結構環境下，通過專業的數據存儲備份管理軟件，使用存儲服務器、光纖交換機和存儲備份設備，來對存儲局域網上的數據進行集中管理，從而實現備份、文件歸檔、數據分級存儲以及災難恢復等功能的自動化。為在整個Open SAN存儲局域網系統內實現全自動的數據存儲管理，備份服務器、存儲備份管理軟件與智能存儲設備的有機結合是完成先進的存儲備份管理的基礎。

存儲局域網上，數據存儲備份管理系統的工作原理，是在開放式的存儲局域網上選擇一臺應用服務器，作為數據存儲備份管理用的主服務器，其上安裝數據存儲管理服務器端軟件，作為整個存儲局域網上的備份服務器。備份服務器連接到存儲局域網上的光纖交換機上。同時還應配置所需的大容量存儲服務器(磁盤陣列)設備和存儲設備(磁帶庫)，這些設備應連接到存儲局域網的光纖交換機上。在存儲局域網中其他需要進行數據備份管理的服務器上，應安裝備份客戶端軟件，通過存儲局域網將數據集中備份管理到備份服務器可管理的存儲設備上。

管理數據存儲備份系統的核心軟件是存儲備份管理軟件。通過存儲備份管理軟件的功能設置，可以建立起一個完善的存儲備份及數據恢復計劃策略，也可使所有的服務器備份都能按照使用者的設計進行備份管理。存儲備份軟件也可提供完善的災難恢復手段，能夠將備份設備硬件的優良特性完全發揮出來，使備份和災難恢復時間大大縮短，實現數據備份的全自動智能化管理。目前在數據存儲領域可以完成數據備份管理的軟件產品主要有IBM Tivoli TSM、 Legato NetWorker、Veritas NetBackup、CA ARCserver等。 圖2為典型的Open SAN架構上的存儲備份系統。

在Open SAN架構上存儲備份系統的目標應該是全方位、多層次的。首先，要使用硬件備份來防止硬件故障；如果由于軟件故障或人為誤操作造成了數據的邏輯損壞，則使用存儲備份系統和硬件容錯相結合的方式。這種結合方式構成了對系統的多級防護，不僅能夠有效地防止物理損壞，還能夠徹底防止邏輯損壞。

在系統安全建設中必不可少的一個環節就是數據的常規備份和歷史保存。考慮到生產本地環境安全性原因，常規數據備份一般要求一份數據至少應有兩個拷貝，一份放在生產中心以保證數據的正常恢復和數據查詢恢復，另一份則要移到異地保存，以保證在生產本地出現地震、火災等災難后最低限度的數據恢復。此外，更應建立歷史歸檔數據的異地存放制度，從而確保對歷史業務數據的可靠恢復與有效稽核的實現。

綜上所述，理想的備份系統應該具備以下功能：

·集中式管理

存儲備份管理系統對整個存儲局域網的數據進行集中管理。利用集中式管理工具的幫助，系統管理員可對存儲局域網的備份策略進行統一管理，備份服務器可以監控所有機器的備份作業，修改備份策略，并可即時瀏覽所有目錄。所有數據可以備份到同備份服務器或應用服務器相連的任意一臺磁帶庫內。

·全自動備份

備份系統能根據用戶的實際需求，定義需要備份的數據，然后以圖形界面方式設置備份時間表，備份系統將自動啟動備份作業，無需人工干預。這個自動備份作業是可自定的，包括一次備份作業、每周的某幾日、每月的第幾天等。設定好計劃后，備份作業就會按計劃自動進行。

·數據庫備份和恢復

在許多人的觀念里，數據庫和文件還是一個概念。當然，如果你的數據庫系統是基于文件系統的，當然可以用備份文件的方法備份數據庫。但發展至今，數據庫系統已經相當復雜和龐大，再用文件的備份方式來備份數據庫已不適用。是否能夠將需要的數據從龐大的數據庫文件中抽取出來進行備份，是備份系統是否先進的標志之一。

·在線式索引

備份系統應為每天的備份在服務器中建立在線式的索引，當用戶需要恢復時，只需點取在線式索引中需要恢復的文件或數據，該系統就會自動進行文件的恢復。

·歸檔管理

用戶可以按項目、時間定期對所有數據進行有效的歸檔處理。提供統一的Open Tape Format數據存儲格式，從而保證所有的應用數據由一個統一的數據格式來作永久的保存，保證數據的永久可利用性。

·有效的媒體管理

備份系統對每一個用于作備份的磁帶自動加入一個電子標簽，同時在軟件中提供識別標簽的功能，如果磁帶外面的標簽脫落，只需執行這一功能，就會迅速知道該磁帶的內容。

·SPM分級存儲管理

所謂分級存儲管理系統是一套自動化的存儲管理設備，會自動判斷硬盤中資料的使用頻率，自動將不常用的資料移至速度較慢的光盤，而最不常用的資料則移到磁帶中。在線的資料經過一段時間的搬移后，即可達到最佳化。對遙感、GIS、全球定位系統等易產生大量數據的應用而言，資料多屬于極占空間的圖形影像。基于管理及成本的考慮，SPM (Storage Space Management，分級存儲管理)系統是一個合適的在線備份解決方案。它利用硬盤、可擦寫磁光盤、磁帶進行三層式存儲管理。

·系統災難恢復

網絡備份的最終目的是保障網絡系統的／頃利運行，所以優秀的網絡備份方案應能夠備份系統的關鍵數據。當網絡上的設備出現故障、或人為誤操作、應用軟件被損壞時，能夠迅速地恢復服務器中各應用軟件要調用的原始數據。從發現故障到完全恢復系統，理想的備份方案耗時不應超過半個工作日。

·滿足系統不斷增加的需求

備份軟件必須能支持多平臺系統，當存儲局域網上連接了其它的應用服務器時，對于網絡存儲管理系統來說，只需在其上安裝支持這種服務器的客戶端軟件即可將數據備份到磁帶庫中。

存儲備份系統的備份策略及災難恢復方式：備份策略：數據備份有全備份、增量備份、差分備份、按需備份等多種方式。全備份是備份系統中所有的數據；增量備份是只備份上次備份以后有變化的數據；差分備份是只備份上次完全備份以后有變化的數據；按需備份是根據臨時需要有選擇地進行數據備份。

全備份所需時間最長，但恢復時間最短，操作最方便，當系統中數據量不大時，采用全備份最可靠；但是隨著數據量的不斷增大，將無法每天做全備份，而只能在周末進行全備份，其它時間則采用所用時間更少的增量備份或采用介于兩者之間的差分備份。各種備份的數據量不同：全備份>差分備份>增量備份。在備份時要根據它們的特點靈活使用。

數據存儲基本策略的設定應按自己的實際情況設定，以下介紹的為常規方式如下設定：

數據庫全備份一般選擇在周五(或周六)自動進行；數據庫增量備份一般每晚作批前和批后，由Unix或其它主機系統執行，批處理由人觸發或由系統自動執行；文件全備份一般用于主機系統和其它服務器的數據備份，選擇在周日自動進行；文件增量備份一般在周一到周四(或周五)之間備份文件的增量；系統全備份一般在月初的周日備份系統及數據庫的全量；系統增量備份一般在其余的時間僅備份系統和數據庫配置的增量。

數據恢復操作通常可以分為三類。第一類是全盤恢復，第二類是個別文件恢復以及重定向恢復。全盤恢復一般應用在服務器發生意外災難導致數據全部丟失、系統崩潰或是有計劃的系統升級、系統重組等，也稱為系統恢復。個別文件恢復要比全盤恢復常見得多，利用網絡備份系統的恢復功能，我們很容易恢復受損的個別文件。只需瀏覽備份數據庫或目錄，找到該文件，觸動恢復功能，軟件將自動驅動存儲設備，加載相應的存儲媒體，然后恢復指定文件。重定向恢復是將備份的文件恢復到另一個不同的位置或系統上去，而不是進行備份操作時當時所在的位置。重定向恢復可以是整個系統恢復也可以是個別文件恢復。重定向恢復時需要慎重考慮，要確保系統或文件恢復后的可用性。

六、存儲備份軟件Tivoli TSM

Tivoli Storage Manager是一個功能強大的全面的存儲管理軟件，可以處理分布式環境中存儲管理所帶來的復雜問題。它可以保護并管理小到用戶終端大到企業級服務器上的所有數據。支持多達39種以上不同的操作系統，并且都具有方便的圖形用戶界面。Tivoli Storage Manager存儲管理軟件全面兼容上百種存儲設備，支持局域網(LAN)，廣域網(WAN)、和存儲局域網(SAN)，也可為主要群件、企業資源規劃(ERP)應用和數據庫產品定制備份方案。

Tivoli存儲管理軟件的特點是：

完全增量備份策略只備份新的文檔和被修改的文件，節省了時間和磁盤空間。這種完全增量備份策略是利用Tivoli Storage Manager內特有的關系數據庫跟蹤數據，不論其被存儲在任何位置，采用一步到位的方法備份數據和恢復數據。這種方法避免了其他存儲管理軟件產品中所必需的全量—差分恢復過程的缺點。

磁帶資源共享允許多臺Tivoli存儲管理服務器使用同一磁帶庫和驅動器，提高了磁帶硬件設備的利用率。

無網絡快速恢復支持利用磁帶或光驅進行快速的客戶端數據恢復功能。通過不利用網絡和中心服務資源的方式減少了恢復的時間。

無局域網(LAN-free)數據傳輸能發揮存儲局域網的高效率，將數據備份傳送由使用普通通訊網絡轉變為使用專用的數據網絡或存儲局域網(SAN)，從而減少備份對企業IP通訊的帶寬占用。

動態的多線程傳輸是允許多個客戶端同時在同一臺Tivoli存儲管理服務器上進行數據的讀寫傳輸。這一新的特性使得備份性能比原來的單線程通道下提高了三倍。之所以能得到這么高的速度是由于Tivoli存儲管理軟件數據的傳輸進程在有限的系統資源上進行了最大優化。

靈活的差分傳輸技術在于數據在企業內部的傳輸過程中傳輸方式是可以變化的。根據數據的大小和網絡的特點，數據的傳輸能夠以字節級數據塊級或文件級進行。這一新型的專利技術支持局域網(LAN)、廣域網(WAN)、存儲局域網(SAN)，撥號上網等各種連通方式。靈活的差分傳輸技術主要是針對移動計算機用戶和那些需要壓縮通過網絡傳輸數據的用戶而設計的。

企業級管理是對于實施多個Tivoli StorageManager，可以實現簡化的中央控制，并且無須犧牲網絡的性能。這使得本地的附屬存儲設備利用最少的網絡資源實現高速的備份性能。

Tivoli存儲備份管理軟件可以和其他若干可選擇的附件集成在一起構成一個強有力的集成存儲管理解決方案。附件中包括Tivoli災難恢復管理模塊、Tivoli空間管理模塊、用于存儲管理分析的Tivoli決策支持模塊、以及用于數據庫、應用軟件和群件的Tivoli數據在線保護模塊。

Tivoli Storage Manager服務器運行的平臺有：微軟Windows NT 4．0、Windows 2000；IBM AS／400；IBM AIX、Sun Solaris；IBM OS／390、IBM VM／ESA。

支持的客戶端環境有：Microsoft Windows2000、Microsoft Windows 95、Microsoft Windows98、Microsoft Windows NT、Digital Tru64 UNIX(原Digital UNIX)、 Microsoft Windows NT DECAlpha、Linux(r)、Apple Macintosh、OS／390 UNIXSystem Service、HP-UX、IBM AIX、IBM AS／400等近30種。

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