数据备份新趋势.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数据备份新趋势.精品文档.兰州职业技术学院论文数据备份新趋势专业：计算机网络技术系别：信 息 科 学 系班级：10计算机网络班姓名： 王 鹏 数据备份新趋势摘要“零敲碎打”式的传统数据管理方法已经不再能够满足大量数据的保护和恢复需求。对于企业而言，丢失宝贵的业务数据所带来的损失，为应对复杂数据保护和恢复所带来的人员和预算问题，加之海量数据的不断增长及遵从标准的严格性，这些都使得传统的备份和恢复方法“行将就木”。传统备份方法“大势已去”。目录第一章 影响数据完整性的因素11.1 系统硬件故障11.2 应用程序或操作系统出错21.3 人为错误21

2、.4 电脑病毒/黑客入侵21.5 自然灾害21.6 正常的停机2第二章 数据备份的原则32.1 稳定性32.2 全面性32.3 自动化32.4 高性能42.5 维持业务系统的有效性42.6 操作简单42.7 实时性42.8 容灾考虑4第三章 备份系统的组成53.1 自动化备份设备53.2 所需磁带介质数量63.3 备份窗口和带机数量的确定63.4 备份类型和选择73.4.1 全备份73.4.2 增量备份73.4.3 差分备份73.5 备份类型选择7第四章 备份系统的架构方式84.1 传统数据备份方式-LAN备份84.2 基于SAN（存储区域网络）架构的LAN-Free备份9第五章 备份的未来不

3、在于备份本身10第六章 种常见的网络存储技术比较及区别116.1 直接附加存储（DAS）116.2 网络附加存储（NAS）126.3 存储区域网（SAN）126.4 iSCSI13第七章 备份展望13第一章 影响数据完整性的因素1.1 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。1.2 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）。1.3 人为错

4、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，也会导致系统的无法访问。1.4 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）。1.5 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）。1.6 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。如何保护好计算机系统里存储的数据，保证系统稳定可靠地运行，并为业务系统提供快捷可靠的访问，是

5、系统建设中最重要的问题之一。数据的安全性保障包括多方面，如防病毒，系统入侵检测，硬件故障冗余，双机系统冗余、系统数据备份等，而数据备份是上述安全性保障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，是保证为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，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。第二章 数据备份的原则数据进行备份是为了保证数据的一致性和完整性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧。不同的应用环境要求不同的解决方案来适应，一般来说，一个完善的备份系统，需要满足以下原则：2.1 稳定性备份

6、产品的主要作用是为系统提供一个数据保护的方法，于是该产品本身的稳定性和可靠性就变成了最重要的一个方面。首先，备份软件一定要与操作系统100%的兼容，其次，当事故发生时，能够快速有效地恢复数据。2.2 全面性在复杂的计算机网络环境中，可能会包括了各种操作平台，如各种厂家的UNIX、NetWare、Windows NT、Linux、SCO、NCR等，并安装了各种应用系统，如ERP、数据库、群集系统等。选用的备份软件，要支持各种操作系统，数据库和典型应用。2.3 自动化很多系统由于工作性质，对何时备份、用多长时间备份都有一定的限制。在非工作时间系统负荷较轻，适于备份。可是这会增加系统管理员的负担，由

7、于精力状态等原因，还会给备份安全带来潜在的隐患。因此，备份方案应能提供定时的自动备份，并利用自动磁带库等技术进行自动更换磁带。在自动备份过程中，还要有日志记录功能，并在出现异常情况时自动报警。2.4 高性能随着业务的不断发展，数据越来越多，在休息时间来不及备份如此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。这就要求在设计备份时，尽量考虑到提高数据备份的速度，利用多种技术加快对数据的备份，充分利用通道的带宽和性能。2.5 维持业务系统的有效性实时备份对业务系统的性能将会产生一定的影响，有时会很大。如何采取有效的技术手段避免备份对服务器系统、数据库系统、网络系统的影响，将是非常重要的。例如使用先进的

8、SAN LAN-Free或者SnapMirror to Tape等技术2.6 操作简单数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作管理人员也处于不同的层次。这就需要一个直观的、操作简单的在任何操作系统平台下都统一的图形化用户界面，缩短操作人员的学习时间，减轻操作人员的工作压力，使备份工作得以轻松地设置和完成。2.7 实时性部分关键性的业务是需要24小时不间断运行的，在备份的时候，有一些文件可能仍然处于打开的状态。那么在进行备份的时候，要采取措施，实时地查看文件大小、进行事务跟踪，以保证正确地备份系统中的所有文件。2.8 容灾考虑将本地的数据远程的复制一份，存放在远离数据中心的地方，以防数据中心发

9、生不可预测的灾难。自动实现异地容灾备份管理。第三章 备份系统的组成备份管理是备份过程中非常重要的一环，在管理上的混乱必然会降低备份的可靠性。备份的管理是一个全面的概念，它不仅仅包括制度的制定和磁带的管理。事实上，备份管理在决定引进备份技术的那一刻就开始了。它包括对备份技术的选择、备份设备的选择、介质的选择、软件的选择、备份及恢复方案的制定以及备份制度的确立等。最理想的备份是完全不需要人工介入的，为了降低人为错误的发生，用户可以考虑采用自动化备份解决方案。备份自动化解决方案正是为解决传统备份方案中的不足而设计的，它能够提供无人值守的自动化备份，而无需网络管理员进行任何干涉。3.1 自动化备份设备

10、自动化备份设备包括目前流行的自动加载磁带机（Autoloader）、磁带库（Tape Library）和磁盘库。自动加载磁带机是存储自动化的一种基本形式。如其名所示，它自动将一些数量磁带顺序加载入一台单机，而不具备磁带库所具有的磁带随机访问性。虽然自动磁带加载机没有磁带库的智能机械臂，但确实能提供无人值守备份并减少人员成本。同时，由于其扩展性能非常有限，如驱动器通常只能有一个、 大，对可靠性及备份性能要求不高的应用系统中。磁带库是指在一个封闭的机柜中，集成有一台至N台磁带机并包括若干盘磁带，由一个机械手臂实现自动装填磁带的功能。它的操作是自动完成和无需人为干涉的。磁带库提供真正的自动“无人”存

11、储管理，叠加的单机是无法具备的。磁带库将整个数据管理程序自动化。磁盘库是以磁盘阵列为基础的备份设备，因为磁盘是随机读写设备，虽然目前磁带机的读写性能比以前几代有了显著提高，但其顺序读写的固有特性仍限制了其在某些应用系统中的表现，不能满足某些应用系统数据量大而备份恢复窗口小的需求。磁盘阵的使用方式目前分为两种：盘阵本身集成了虚拟软件，可将磁盘库模拟成各种磁带库，从使用者的角度来看，它就是一台磁带库，但由于该种方式在传统盘阵管理软件上的基础上，集成了虚拟化软件，而备份软件也需对盘阵的虚拟容量收取采购成本，从而增高了用户的采购成本；盘阵本身还是传统的盘阵，由备份软件将磁盘阵列虚拟成磁带库，该虚拟化技

12、术是基于裸设备级的，避免了磁盘阵列上创建文件系统带来的性能影响，从而降低了采购成本。3.2 所需磁带介质数量介质是数据的负载物，它的质量一定要有保证，使用质量不过关的介质无疑是拿自己的数据冒险。根据实际使用中的经验，备份磁带库中后备存储容量应为实际数据容量的2到3倍。备份过程中要用到大量的存储介质，备份介质的保留时间的长短将决定所需购置和维护的介质量。目前的备份策略都是基于多磁带轮换制，即保存有过时数据的介质可重新覆盖使用，轮换频率可根据备份类型和备份的窗口来确定。备份系统所需的介质数量可根据下述流程确定：确定介质容量（1）计算每个服务器上的数据做全备份所需的介质数量（2）计算每个服务器上的数

13、据做增量备份所需的介质数量（3）根据每种介质的保留时间或轮换频率即可计算出所需的介质数目3.3 备份窗口和带机数量的确定备份窗口的确定方法所谓备份窗口，是指完成一次备份所需的时间，对于基于SAN架构的LAN-Free备份方式，这主要取决于每次备份的数据量和磁带机备份的速度。理论上，备份的间隔越短越好，但每次备份总需一定的时间，而且备份总会或多或少地影响系统的正常处理性能。因而，对一些关键数据，可预先定义备份窗口大小，再根据备份数据量计算所需的备份速度，若备份速度不能满足要求，则可考虑使用更快速的带库或增加带库上的驱动器数据。初期由于数据量较小，而且考虑业务需求，即对于做一次全备份的时间并没有很

14、严格的规定，备份窗口可以较大，可以先配置较少的数量的带机，随着备份数据量的增大，可逐步增加磁带机的数量，从而提高备份速度，缩小备份窗口。备份系统所需的备份窗口与磁带机数量间的关系可根据下述流程确定：（1）确定备份数据量及数据压缩比（2）根据控制器类型推算出单驱动器的备份速度（3）确定必需的备份窗口（4）计算出单驱动器所需备份时间（5）确定所需的驱动器数目3.4 备份类型和选择备份类型主要有三种：3.4.1 全备份每次备份定义的所有数据，优点是恢复快，缺点是备份数据量大，数据多时可能做一次全备份需很长时间。3.4.2 增量备份备份自上一次备份以来更新的所有数据，其优点是每次备份的数据量少，缺点是

15、恢复时需要全备份及多份增量备份。3.4.3 差分备份备份自上一次全备份以来更新的所有数据，其优缺点介于以上两者之间3.5 备份类型选择对于操作系统和应用程序代码，可在每次系统更新或安装新软件时做一次全备份；对于一些日常数据更新量大，但总体数据量不是非常大的关键应用数据，可每天在用户使用量较小的时候安排全备份；对于日常更新量相对于总体数据量较小，而总体数据量非常大的关键应用数据，可每隔一个月或一周安排本次全备份，再此基础上，每隔一个较短的时间间隔做增量备份。据量激增给IT环境带来的超负荷处理挑战，其效率的不足使其“吃力”表现愈加明显。海量数据卷导致备份时间延长，企业往往不得不采用人工或复杂的快照

16、和脚本方法，这使得恢复操作极其复杂、耗时：陈旧的备份方法、笨拙的人工方式，漫长的等待。具体而言，传统备份方法的诸多问题体现在：大多数企业在其所分配的备份时间中无法完成完全或者增量备份；而主要应用程序的磁带备份连续写入方式需要更高的网络和处理器能力以及更多的时间，而这往往又不可行；另外，传统的保护模式制约服务器虚拟化项目和云技术的启动及实施；边缘数据无法得到系统保护；耗费时间“堆砌”在一起的大量单点产品导致管理备份活动极其困难；数据恢复既缓慢又不细化，缺乏确定性；无法实现完全的分层存储。更让人崩溃的是，传统的备份方法不能全局性地解决冗余数据激增的问题，这一问题会导致对网络、存储和管理资源的过度消

17、耗。除非企业能够负担得起，否则，传统的复制方法既复杂又耗费资源，或者需要特定设备。这些都限制了企业恢复和使用受保护数据的能力，增加了数据恢复和查找所需的时间。最后，传统的备份解决方案往往基于一系列松散集成的工具，需要编写脚本和专门的管理平台，绝不是理想之选。第四章 备份系统的架构方式4.1 传统数据备份方式-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

18、必给网络造成很大压力，影响正常应用系统在网络上的传输业务。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。4.2 基于SAN（存储区域网络）架构的LAN-Free备份SAN存储区域网基于高速光纤通道（Fibre Channel）技术， 在服务器之间以及服务器和存储设备之间建立了高速的数据传输链路。在SAN内进行大量数据的传输、复制，备份时不再占用宝贵的LAN资源，使得LAN的带宽得到极大的释放，服务器能以更高的效率为前端网络客户机提供服务。SAN

19、技术在保证高速数据传输的同时，又不占用LAN资源，极大增强了传统的TCP/IP网络带宽使用效率，可谓一举两得。SAN的结构决定了备份数据的源设备和目的设备都存在于一个高速SAN网中，并可被所有SAN内的服务器共享。与传统的主机备份或网络备份方式相比，LANfree备份在速度、可靠性、备份效率、LAN带宽释放等方面显示了无可比拟的优势。LANfree备份全面支持文件级的数据备份和数据库级的全程或增量备份，这种备份服务可由服务器直接发起，也可由客户机通过服务器发起。在多服务器，多存储设备，大容量数据频繁备份的应用需求环境中，SAN的LANfree备份更显示出其强大的功能。LANfree备份的技术关

20、键在于备份设备（如磁带库）如何能够被SAN中的多个服务器共享。具体地说就是磁带库机械手的共享管理与备份作业的控制策略。基于SAN技术实现LANfree备份时，也同传统的网络数据备份一样需要有备份服务器，但SAN中的备份服务器的主要工作已经不再是简单地通过网络（LAN）得到数据，直接完成备份作业，而是管理SAN中被共享的备份设备，接受其它服务器或客户机的备份请求，按优先级将所有的备份作业进行排队管理，控制备份数据在SAN中传输。因此，根据不同的服务器平台，选择合适的SAN备份软件并进行合理配置，确定高效安全的备份管理机制，对于更好的进行数据备份具有重要的实际意义。第五章 备份的未来不在于备份本身

21、据预测，到2014年至少30%的企业将因成本、复杂性和性能等因素带来的困境而变更其备份解决方案供应商。到2015年，至少10%的大型企业将放弃传统备份/恢复软件，转而采用快照和复制技术。如今，备份解决方案面临诸多挑战。首要的一些问题都是与现已部署的备份系统的成本、性能和复杂性相关。多数备份应用程序针对过时的IT环境和使用案例进行设计和优化。备份挑战给企业带来的困难使企业更愿意借助现代化的数据管理手段来进行高效的数据备份和数据恢复，更愿意考虑新的数据保护技术和厂商。如今，对越来越多的企业而言，快照和复制正成为可接受的替代传统备份软件的方式，这种趋势仍将继续。许多存储系统快照部署未与其他的管理模块

22、相结合，因而缺乏一些对备份应用而言“本该有”的基本特性。正如我们目前所知，备份软件不可能完全消失。不过，在企业的数据恢复战略中它可能被“降级”到次要地位，就如同快照和文件共享一样。备份市场趋势上述所有内容都为备份市场带来了一些非常有趣的趋势，其中一些与多年前的假设迥然不同：备份解决方案的增加和现有技术的扩展：企业长久以来就期待减少备份解决方案数量（一家企业通常有三四个，但已减至一两个）的愿望又开始再度“膨胀”。因为数据中心现在可广泛选择投入在数据保护方面的预算用途：各种备份软件、基于磁盘的设备、CDP和基于服务器的复制、存储阵列快照和复制许可、云服务等。这与上个世纪90年代非常相似，那时企业认

23、为通用备份应用程序没有根据客户需求得到优化从而支持 Microsoft NT 和 Windows,而今天我们看到，企业为数据中心购买专门为虚拟机进行备份的工具，来扩充其用于物理机的标准备份软件，同时还看到SharePoint和其他为应用程序备份的解决方案也在部署中。备份应用程序不断替换市场越来越倾向于转换备份解决方案供应商或者放弃备份/恢复软件，转而采用快照和复制技术，这种势头还将加快。缩短备份数据保留期限：对许多企业而言，随着备份保留期限的缩短，选择新的备份解决方案会更容易些。在以往，备份会保存多年；不过，从2009年开始，保留期限已开始下降。备份现代化：企业对当前解决方案和在很多情况下无法

24、再正确保护日益增多的应用程序的恢复感到失望时，增加的数据量或高度虚拟化的环境促使备份现代化浪潮在全球澎湃，现在，很多企业都认为必须替换原有备份系统才能满足不断增多的可用性要求。部署新技术和新厂商的产品：这些部署通常会催生具备规避高风险能力的备份和恢复团队，此类团队会更主动地评估新产品和技术，并迅速将其投入生产。有时，这些新的解决方案是来自客户群和公司历史有限的初创型厂商（与备份市场份额领军者相比）。一个很有说服力的例子是：在生产环境中部署重复数据删除的趋势发展迅猛。虽然中型企业表现得更加积极，但这一趋势同样适用于大型企业。第六章 种常见的网络存储技术比较及区别对于大中型商业企业，SAN和iSC

25、SI是较好的选择。如果希望使用存储的服务器相对比较集中，且对系统性能要求极高，可考虑采用SAN方案;对于希望使用存储的服务器相对比较分散，又对性能要求不是很高的，可以考虑采用iSCSI方案。“目前高端服务器使用的专业网络存储技术大概分为四种，有DAS、NAS、SAN、iscsl,它们可以使用RAID阵列提供高效的安全存储空间。 6.1 直接附加存储（DAS） “直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低，配置简单，使用过程和使用本机硬盘并无太大差别，对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口，因此对于小型企业很有吸引力。DAS也存在诸多问题：（1）服

26、务器本身容易成为系统瓶颈；（2）服务器发生故障，数据不可访问；（3）对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。同时多台服务器使用DAS时，存储空间不能在服务器之间动态分配，可能造成相当的资源浪费；（4）数据备份操作复杂。 6.2 网络附加存储（NAS） “NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上，网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统，易于安装和部署，管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据，因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用

27、统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统，对硬件要求很低，软件成本也不高，甚至可以使用免费的LINUX解决方案，成本只比直接附加存储略高。NAS存在的主要问题是：（1）由于存储数据通过普通数据网络传输，因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能；（2）由于存储数据通过普通数据网络传输，因此容易产生数据泄漏等安全问题；（3）存储只能以文件方式访问，而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块，因此会在某些情况下严重影响系统效率，比如大型数据库就不能使用NAS。 6.3 存储区域网（SAN） “SAN实际是一种专门为存储

28、建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率，同时SAN网络独立于数据网络存在，因此存取速度很快，另外SAN一般采用高端的RAID阵列，使SAN的性能在几种专业网络存储技术中傲视群雄。SAN由于其基础是一个专用网络，因此扩展性很强，不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机，SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新兴的存储方式，是未来存储技术的发展方向。SAN存在的缺点：（1）价格昂贵。不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的，就连

29、服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的；（2）需要单独建立光纤网络，异地扩展比较困难； 6.4 iSCSI “使用专门的存储区域网成本很高，而利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN相似的功能可以大大的降低成本，同时提高系统的灵活性。iSCSI就是这样一种技术，它利用普通的TCP/IP网来传输本来用存储区域网来传输的SCSI数据块。iSCSI的成本相对SAN来说要低不少。随着千兆网的普及，万兆网也逐渐的进入主流，使iSCSI的速度相对SAN来说并没有太大的劣势。iSCSI目前存在的主要问题是：（1）新兴的技术，提供完整解决方案的厂商较少，对管理者技术要求高；（2）通

30、过普通网卡存取iSCSI数据时，解码成SCSI需要CPU进行运算，增加了系统性能开销，如果采用专门的iSCSI网卡虽然可以减少系统性能开销，但会大大增加成本；（3）使用数据网络进行存取，存取速度冗余受网络运行状况的影响。 第七章 备份展望对于备份技术的不断发展以及未来的数据管理需求，作为全球领先的数据管理解决方案供应商，为企业客户带来如下的现代化数据备份管理方式：借助现存的IT资产降低存储及管理成本，并且提高其效率，放缓更高的存储投资和网络升级，使更多的存储选择成为可能，例如更加具有成本效益的DAS, SAN和NAS磁盘层，磁带，及以云对象为基础的存储。通过消除手工录入和程序写入来简化数据管理的复杂性，自动完成发现、部署和保护工作，实施策略性的数据保护和管理。借助应用程序、快照和贯穿于所有存储层的数据索引，轻松管理异构硬件和高度虚拟化环境中的数据保护、恢复。运用快照、全球化和嵌入式重复数据删除和高效的目录索引加速数据保护。确保数据在可能实现的最佳方式下被保护和管理，从而满足企业管理、规划和监督需要，这也是集成了归档、易发现和数据保护方式，从而实现无缝覆盖分布于广泛环境的客户系统，远程办公室和核心数据中心。依靠自动提示、安全、标准和定制化的搜索选项，同时操作简单的存储资源管理报告使企业的动态环境更加容易理解，并且数据和信息更加便于管理。