David Chapa
NetApp備份和恢復解決方案總監
David 具有 20 多年的行業經驗，特別是數據可用性、數據災難恢復和業務恢復實踐。他是“實施備份和恢復：企業準備指南”的合著者并被公認為備份和恢復、災難恢復和業務恢復實踐領域的權威。
在人們想到 NetApp 時，他們通常會聯想到“主存儲”。這雖然沒錯，但 NetApp 其實還在世界各地設計和實施備份與恢復解決方案方面具有極為豐富的經驗，無論是大型數據中心，還是 IT 員工不多的小型遠程辦公室都能做到盡善盡美。財富 100 強中超過 60% 的公司采用 NetApp 的方案進行長期的數據保護;我們已實施了數千次備份和還原安裝。NetApp 在幫助 IT 團隊選擇和實施解決方案，解決數據保護難題方面經驗豐富。
本文將探討：
● 當前的備份和恢復難題
● 解決這些難題的各種備份技術
● 特定解決方案的選擇時機
此次討論的關鍵是利用新興技術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問題開始，探討一般類型的解決方案，介紹選擇標準，并提供特定 NetApp® 備份產品的有關信息，包括 NetApp 虛擬磁帶庫 (VTL) 解決方案和 NetApp SnapVault®。
利弊
傳統磁帶 熟悉操作與技術 越來越復雜，可靠性較差
過渡性磁盤可靠性和可恢復性獲得改善 不易配置，昂貴
虛擬磁帶 容易部署和擴展，磁盤經調整能實現較高的備份性能 依賴現有磁帶流程
基于復制的備份 備份更為頻繁，可長途復制，存儲高效 備份的不同方法
圖 1) 不同備份和恢復備選方案的利弊。
備份和恢復的傳統難題
大多數各個規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完成每晚的備份
● 很難使恢復數據夠快
● 存在可靠性問題，導致還原失敗
在分支機構和遠程辦公室，這些問題會與其他問題糾纏不清:
● 通常無法完成備份
● 沒有可靠的場外災難恢復
● 員工忙于應付復雜的磁帶存儲或備份應用程序
● 操作缺乏標準和一定的可見性
磁帶技術是造成備份窗口與恢復時間過長、可靠性較差，使傳統備份環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。這還是以假設磁帶庫中裝有合適的磁帶為前提得到的理想結果。
● 如果備份或還原范圍涉及多個磁帶，則每次更換磁帶時都會引起類似的延遲。
● 如果您無法使數據足夠快速地流入或流出磁帶驅動器，這將極大降低速度，隨著反復地重新定位磁帶驅動器，磁帶驅動器會出現起停問題。大多數現代的磁帶驅動器都有分步算法來限制這種情況的發生，但是延長備份窗口或減緩恢復的性能影響仍然存在。
恢復時，磁帶可靠性成為增加延遲和不確定性的重要問題。磁帶是被動介質。寫入磁帶后，它將存放在插槽中直到再次需要，缺乏任何有效的監控來確保其保存完好。您無法在再次使用前檢測到可能的磁帶問題，如果下次用這樣的磁帶進行還原，它可能將極大延長所需的還原時間 — 假設此還原還能全部完成。
磁盤是否是經濟實惠的選擇?
您或許已經相信，在整個數據保護策略中加入磁盤備份確實就能解決很多問題。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。了解評估您的特定備份環境是否有必要采用磁盤的更多信息。
對于恢復，磁盤解決方案可在很大程度上避免可能會在被動磁帶介質上發生的可靠性問題。通過采用定期介質掃描等技術，磁盤將獲得連續監控。如果確實發生問題，您很有可能發現這是磁盤問題 — 該問題在您要還原此關鍵文件或服務器之前就已存在;RAID 保護使您能夠從介質錯誤中恢復，即使這些錯誤在還原時發生也無妨。
自然而然，這將出現需要在性能與成本之間權衡的情況。1 TB 的磁帶確實仍然比 1 TB 的磁盤便宜。但是，確實有降低磁盤成本的辦法。許多解決方案包含壓縮技術，而最新的重復數據刪除技術可以在很大程度上改變磁盤與磁帶備份在動態成本方面的差距。
與在磁帶驅動器上發現的技術類似，壓縮技術可以降低總體容量要求。重復數據刪除技術使用更為高級的算法，以進一步提高數據的縮減程度。典型備份通常具有高水平的重復數據。在您每次執行完整備份時，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，重復數據刪除可以實現高達 20:1 (95%) 的空間節省，與磁帶相比，極大降低了所需的磁盤量。
圖 2) 典型環境中經重復數據刪除處理的備份與傳統磁帶或磁盤備份的對比。
當然，磁帶仍可以在數據保護策略中扮演重要的角色，只是范圍將比過去窄。如果您認為大多數還原將在備份后的第一周內進行，那么您只需采用少量磁盤存儲來獲取磁盤的許多便利，同時仍繼續使用磁帶處理重要程度稍低的數據和場外存儲。
選擇基于磁盤的解決方案
對于基于磁盤的備份硬件，您有兩個選擇：
● 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
● 傳統磁盤陣列
VTL 的優勢
VTL 具有以下優勢：
● 適合您現有的備份基礎設施，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的可靠性問題
● 經過優化，可獲得最大的備份性能
● 為物理磁帶提供了一個在必要時從場外發送數據的簡單途徑
傳統磁盤優勢
傳統磁盤解決方案(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。傳統磁盤的潛在優勢包括：
● 采用熟悉的方法和工具，標準的磁盤接口使其易于管理數據
● 可用于一般磁盤存儲和備份功能(取決于性能需求)
● 允許將基于復制的技術用于災難恢復和備份/恢復。
基于復制的備份和恢復
在 VTL 中也可以運用復制技術，但目前很少復制，這是為了保證備份應用程序目錄能反映備份映像和所有已復制副本最新的確切位置。隨著 VTL 供應商(以及廣大存儲供應商)為提供額外增值服務(例如 SnapVault for NetBackup™)而增加與備份應用程序的集成，我們期望在以后數年間保持在這個關鍵領域的領先地位。
對于磁盤陣列產品，最常用到針對災難恢復的復制技術。無論在陣列層還是操作系統層都可以進行復制，最終結果都是同步或接近同步的數據集副本，讓您可以從系統或站點層故障中恢復。盡管這不是真正的備份和恢復(真正的備份和恢復提供多個時間點映像進行恢復)，此類型的復制為一些特別機會敞開了大門。
具有復制功能的 Snapshot™ 技術集成使其能夠提供高速低耗的備份和恢復。實施方法各異，但是目標都是在陣列層或服務器層，從源系統將已更改的數據復制到目標系統，然后通過快照副本生成備份映像。這提供了三個主要優勢：
● 只需移動更少數據，因此備份和還原性能獲得提高
● 在每個備份中只存儲已更改塊(而不是整個文件)，因此容量利用量得以降低
● 只需傳輸有限的數據，因此 WAN 的備份更為高效
最終結果是高性能、低帶寬、極具空間效益的備份和恢復策略。磁帶集成或許也存在，這將取決于供應商。
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 存儲系統，以及我們基于復制的備份解決方案 NetApp SnapVault。
NetApp NearStore VTL
NearStore VTL 系列產品包括三種型號。我們的旗艦型號 — NearStore® VTL1400 — 提供高達 672TB(壓縮了 1,100TB)和 2.5GB/秒的持續寫入吞吐率。所有型號都具有以下特性：硬件壓縮、自我調整到更佳性能、為高效使用物理磁帶進行智能測定，以及為還原卷影磁帶，即使物理磁帶的存儲在場外進行也無妨。入門級系統可適當升級為高端型號。
NetApp FAS 存儲
NetApp FAS 存儲系統在單個陣列中支持高性能的光纖通道和經濟實惠的 SATA 磁盤，允許您在單個系統中混合主存儲和二級存儲，也可以專門創建僅限 SATA 的系統來支持備份。憑借 FAS 存儲系統，您可以立即利用 NetApp Data ONTAP® 操作環境的所有公認的一流特性來保護和管理備份，從而獲得優質的服務，這些特性包括 NetApp RAID-DP®、Snapshot、重復數據刪除和 FlexShare™。
SnapVault
NetApp SnapVault 系列是基于復制的備份和恢復解決方案，設計用來加強和簡化數據保護，特別適用于遠程辦公室。SnapVault 利用 NetApp Snapshot 技術在塊級進行系統的備份和還原。SnapVault 僅識別系統中已更改的塊并將這些塊(而不是已更改的文件)復制到二級存儲。這將限定備份和恢復操作中的數據傳輸量以及備份所需的存儲容量，從而可提高性能，允許您根據需要更為頻繁地備份。據客戶報表統計，備份和還原時間可平均縮減 95%。此方法還使客戶可選擇直接從遠程站點備份到核心數據中心，這是因為所需傳送的數據量十分有限。
為了保證 Oracle®、Microsoft® Exchange、SQL Server™ 等重要數據庫和應用程序的備份和還原的一致性，不妨將 SnapVault 與 NetApp SnapManager® 產品套件結合使用。
對于非 NetApp 存儲，Open Systems SnapVault 使您可以集成獨立服務器和分散的存儲系統，同時提供 SnapVault 的許多獨特優勢。本期中的姊妹篇探討了專門保護 VMware® 環境的 Open Systems SnapVault。
如果您錯過了 Tech OnTap 中以前的 SnapVault 報道，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 特性詳細介紹了一個 IT 團隊如何評估自己的備份選擇，包括 NetApp 專家關于 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驗。
圖 3) SnapVault 基于磁盤的備份與磁帶的對比。
進行合適的選擇
在可用的備份技術中做出選擇似乎令人難以取舍，實際上，我們提供一些簡易指南來引導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環境 — 不論該環境是數據中心，還是遠程辦公室。
數據中心通常配有專業的 IT 員工，他們具有一定的備份和還原知識。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計了最佳實踐。此外，可能強制場外磁帶存儲必須遵從法規遵從指南。大多數數據中心由業務部門的需求驅動，要求：
最佳實踐的集成和將數據遷移到磁帶的簡便方式
滿足還原時間和備份窗口要求的可擴展性能
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 特別為備份進行調整并可提供傳統的磁帶接口，它將高性能、高可擴展性和廣泛集成融入了現有的最佳實踐。不僅如此，無論通過備份應用程序的操作，還是通過增值技術，VTL 都實現了在場外長期保存磁帶的簡單途徑。
您可能還要評估傳統的磁盤解決方案，這將取決于提供的增值服務。對于成本敏感的環境，重復數據刪除和專門針對備份應用程序的數據縮減等產品技術都極具吸引力，但是請務必了解它們的性能。如果出色的 VTL 調整和接口技術不是同樣重要，則這可能是合適的途徑。但我們再次提醒您應確保自己了解任意解決方案的所有性能、成本和擴展能力。
在遠程辦公室，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據保護，并且主要目標是盡可能降低復雜性，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，減低介質管理的復雜性和成本。您不僅應注意到磁盤解決方案的簡單，而且還應發現其節省成本的特性，例如重復數據刪除技術。
此外，辦公室可能要增加具有基于復制的數據保護的磁盤備份，以限制對備份應用程序的依賴。盡管備份應用程序提供更深入和更豐富的特性集，但是這些應用程序要求掌握較高水平的知識并提供超過實際需要的功能 — 特別是在可以將場外磁帶錄制和目錄編制等操作整合到數據中心時。通過使遠程辦公室擺脫備份應用程序并在數據中心開展長期的數據保留工作，您可以極大降低數據保護復雜性以及數據丟失和法規違反的概率。此外，基于復制的數據保護可以進一步減少容量需求并通過使用塊級增量(其中只移動和存儲已更改的塊)來加快備份。對于大多數高效的解決方案，您應考慮采用將數據從邊遠位置備份到核心位置的基于復制的數據保護。
如果您認為基于磁盤的備份太貴，而一直對此猶豫不決，那么現在可能到了重新考慮的時機。最新的重復數據刪除技術可以在很大程度上降低磁盤與磁帶之間的成本差距，此外，復雜性的下降也可以降低管理成本。
