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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 1
系统硬件故障 1
应用程序或操作系统出错 2
人为错误 2
电脑病毒/*** 2
自然灾害 2
正常的停机 2
第二章数据备份的原则 3
稳定性 3
全面性 3
自动化 3
高性能 4
维持业务系统的有效性 4
操作简单 4
实时性 4
容灾考虑 4
第三章备份系统的组成 5
自动化备份设备 5
所需磁带介质数量 6
备份窗口和带机数量的确定 6
备份类型和选择 7
全备份 7
增量备份 7
差分备份 7
备份类型选择 7
第四章备份系统的架构方式 8
传统数据备份方式-LAN备份 8
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 11
直接附加存储DAS 11
网络附加存储NAS 12
存储区域网SAN 12
iSCSI 13
第七章备份展望 13
第一章影响数据完整性的因素
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;
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;
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,也会导致系统的无法访问;
电脑病毒/***
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;
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;
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:
稳定性
备份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;
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、WindowsNT、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;
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;
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;
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SANLAN-Free或者SnapMirrortoTape等技术
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****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;
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;
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;
自动化备份设备
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TapeLibrary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;
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
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
备份类型和选择
备份类型主要有三种:
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;
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,缺点是恢复时需要全备份及多份增量备份;
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
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;