专家观点：如何选择合适的备份技术

 David Chapa
NetApp备份和恢复解决方案总监

在人们想到 NetApp 时，他们通常会联想到“主存储”。这虽然没错，但 NetApp 其实还在世界各地设计和实施备份与恢复解决方案方面具有极为丰富的经验，无论是大型数据中心，还是 IT 员工不多的小型远程办公室都能做到尽善尽美。财富 100 强中超过 60% 的公司采用 NetApp 的方案进行长期的数据保护；我们已实施了数千次备份和还原安装。NetApp 在帮助 IT 团队选择和实施解决方案，解决数据保护难题方面经验丰富。
本文将探讨：
 l  当前的备份和恢复难题
l  解决这些难题的各种备份技术
l  特定解决方案的选择时机
 此次讨论的关键是利用新兴技术平衡成本约束与不断追求更高性能的需要。我们将以讨论备份的来源和恢复问题开始，探讨一般类型的解决方案，介绍选择标准，并提供特定 NetApp® 备份产品的有关信息，包括 NetApp 虚拟磁带库 (VTL) 解决方案和 NetApp SnapVault®。
 

 图 1) 不同备份和恢复备选方案的利弊。
 备份和恢复的传统难题
 大多数各个规模的组织都面临这样一组常见难题：
 l  无法在提供的备份窗口内完成每晚的备份
l  很难使恢复数据够快
l  存在可靠性问题，导致还原失败
 在分支机构和远程办公室，这些问题会与其他问题纠缠不清:
 l  通常无法完成备份
l  没有可靠的场外灾难恢复
l  员工忙于应付复杂的磁带存储或备份应用程序
l  操作缺乏标准和一定的可见性
 磁带技术是造成备份窗口与恢复时间过长、可靠性较差，使传统备份环境深受其害的主要原因：
 l  仅仅是加载磁带和定位磁带头以便开始读/写就需要 3 分钟。这还是以假设磁带库中装有合适的磁带为前提得到的理想结果。
l  如果备份或还原范围涉及多个磁带，则每次更换磁带时都会引起类似的延迟。
l  如果您无法使数据足够快速地流入或流出磁带驱动器，这将极大降低速度，随着反复地重新定位磁带驱动器，磁带驱动器会出现起停问题。大多数现代的磁带驱动器都有分步算法来限制这种情况的发生，但是延长备份窗口或减缓恢复的性能影响仍然存在。
 恢复时，磁带可靠性成为增加延迟和不确定性的重要问题。磁带是被动介质。写入磁带后，它将存放在插槽中直到再次需要，缺乏任何有效的监控来确保其保存完好。您无法在再次使用前检测到可能的磁带问题，如果下次用这样的磁带进行还原，它可能将极大延长所需的还原时间 — 假设此还原还能全部完成。
 磁盘是否是经济实惠的选择？
 您或许已经相信，在整个数据保护策略中加入磁盘备份确实就能解决很多问题。磁盘解决方案提高了性能，并避免了磁带固有的加载/卸载/查找延迟和起停问题。了解评估您的特定备份环境是否有必要采用磁盘的更多信息。
 对于恢复，磁盘解决方案可在很大程度上避免可能会在被动磁带介质上发生的可靠性问题。通过采用定期介质扫描等技术，磁盘将获得连续监控。如果确实发生问题，您很有可能发现这是磁盘问题 — 该问题在您要还原此关键文件或服务器之前就已存在；RAID 保护使您能够从介质错误中恢复，即使这些错误在还原时发生也无妨。
 自然而然，这将出现需要在性能与成本之间权衡的情况。1 TB 的磁带确实仍然比 1 TB 的磁盘便宜。但是，确实有降低磁盘成本的办法。许多解决方案包含压缩技术，而最新的重复数据删除技术可以在很大程度上改变磁盘与磁带备份在动态成本方面的差距。
 与在磁带驱动器上发现的技术类似，压缩技术可以降低总体容量要求。重复数据删除技术使用更为高级的算法，以进一步提高数据的缩减程度。典型备份通常具有高水平的重复数据。在您每次执行完整备份时，您备份的文件常常与先前备份的文件相同，总体而言，大多数文件几乎未曾更改。即使增量备份也有可能包括很多自上次备份以来只是稍微更改的文件。如图 2 所示，重复数据删除可以实现高达 20:1 (95%) 的空间节省，与磁带相比，极大降低了所需的磁盘量。

 图 2) 典型环境中经重复数据删除处理的备份与传统磁带或磁盘备份的对比。
 当然，磁带仍可以在数据保护策略中扮演重要的角色，只是范围将比过去窄。如果您认为大多数还原将在备份后的第一周内进行，那么您只需采用少量磁盘存储来获取磁盘的许多便利，同时仍继续使用磁带处理重要程度稍低的数据和场外存储。
 选择基于磁盘的解决方案
 对于基于磁盘的备份硬件，您有两个选择：
 
l  虚拟磁带库 (VTL) – VTL 虽然使用磁盘阵列，但可以模拟磁带库的特性
l  传统磁盘阵列
 VTL 的优势
VTL 具有以下优势：
 l  适合您现有的备份基础设施，无需重大更改，从而容易部署
l  消除了物理磁带和磁带库有关的可靠性问题
l  经过优化，可获得最大的备份性能
l  为物理磁带提供了一个在必要时从场外发送数据的简单途径
 传统磁盘优势
传统磁盘解决方案（SAN 解决方案使用 LUN 或 NAS）还提供更高的可靠性和性能，但是没有 VTL 这样专业。传统磁盘的潜在优势包括：
 l  采用熟悉的方法和工具，标准的磁盘接口使其易于管理数据
l  可用于一般磁盘存储和备份功能（取决于性能需求）
l  允许将基于复制的技术用于灾难恢复和备份/恢复。
 基于复制的备份和恢复
 在 VTL 中也可以运用复制技术，但目前很少复制，这是为了保证备份应用程序目录能反映备份映像和所有已复制副本最新的确切位置。随着 VTL 供应商（以及广大存储供应商）为提供额外增值服务（例如 SnapVault for NetBackup™）而增加与备份应用程序的集成，我们期望在以后数年间保持在这个关键领域的领先地位。
 对于磁盘阵列产品，最常用到针对灾难恢复的复制技术。无论在阵列层还是操作系统层都可以进行复制，最终结果都是同步或接近同步的数据集副本，让您可以从系统或站点层故障中恢复。尽管这不是真正的备份和恢复（真正的备份和恢复提供多个时间点映像进行恢复），此类型的复制为一些特别机会敞开了大门。
 具有复制功能的 Snapshot™ 技术集成使其能够提供高速低耗的备份和恢复。实施方法各异，但是目标都是在阵列层或服务器层，从源系统将已更改的数据复制到目标系统，然后通过快照副本生成备份映像。这提供了三个主要优势：
 l  只需移动更少数据，因此备份和还原性能获得提高
l  在每个备份中只存储已更改块（而不是整个文件），因此容量利用量得以降低
l  只需传输有限的数据，因此 WAN 的备份更为高效
 最终结果是高性能、低带宽、极具空间效益的备份和恢复策略。磁带集成或许也存在，这将取决于供应商。
 NetApp 解决方案
 NetApp 提供全面的磁盘备份解决方案，其中包括两种硬件选择 – VTL 和 FAS 存储系统，以及我们基于复制的备份解决方案 NetApp SnapVault。
 NetApp NearStore VTL
NearStore VTL 系列产品包括三种型号。我们的旗舰型号 — NearStore® VTL1400 — 提供高达 672TB（压缩了 1,100TB）和 2.5GB/秒的持续写入吞吐率。所有型号都具有以下特性：硬件压缩、自我调整到更佳性能、为高效使用物理磁带进行智能测定，以及为还原卷影磁带，即使物理磁带的存储在场外进行也无妨。入门级系统可适当升级为高端型号。
 NetApp FAS 存储
NetApp FAS 存储系统在单个阵列中支持高性能的光纤通道和经济实惠的 SATA 磁盘，允许您在单个系统中混合主存储和二级存储，也可以专门创建仅限 SATA 的系统来支持备份。凭借 FAS 存储系统，您可以立即利用 NetApp Data ONTAP® 操作环境的所有公认的一流特性来保护和管理备份，从而获得优质的服务，这些特性包括 NetApp RAID-DP®、Snapshot、重复数据删除和 FlexShare™。
 SnapVault
NetApp SnapVault 系列是基于复制的备份和恢复解决方案，设计用来加强和简化数据保护，特别适用于远程办公室。SnapVault 利用 NetApp Snapshot 技术在块级进行系统的备份和还原。SnapVault 仅识别系统中已更改的块并将这些块（而不是已更改的文件）复制到二级存储。这将限定备份和恢复操作中的数据传输量以及备份所需的存储容量，从而可提高性能，允许您根据需要更为频繁地备份。据客户报表统计，备份和还原时间可平均缩减 95%。此方法还使客户可选择直接从远程站点备份到核心数据中心，这是因为所需传送的数据量十分有限。
 为了保证 Oracle®、Microsoft® Exchange、SQL Server™ 等重要数据库和应用程序的备份和还原的一致性，不妨将 SnapVault 与 NetApp SnapManager® 产品套件结合使用。
 对于非 NetApp 存储，Open Systems SnapVault 使您可以集成独立服务器和分散的存储系统，同时提供 SnapVault 的许多独特优势。本期中的姊妹篇探讨了专门保护 VMware® 环境的 Open Systems SnapVault。
 如果您错过了 Tech OnTap 中以前的 SnapVault 报道，不妨参阅以下着重介绍客户部署案例研究的最新文章：
l  Experts OnTap 特性详细介绍了一个 IT 团队如何评估自己的备份选择，包括 NetApp 专家关于 SnapVault 的深入访谈。
l  客户编写的案例研究介绍了 Agilent Technologies 使用 SnapVault 迁移到基于磁盘备份的经验。
 
 图 3) SnapVault 基于磁盘的备份与磁带的对比。
 进行合适的选择
在可用的备份技术中做出选择似乎令人难以取舍，实际上，我们提供一些简易指南来引导您选中合适的解决方案。在最高层上可能比较容易选择目标环境 — 不论该环境是数据中心，还是远程办公室。
 数据中心通常配有专业的 IT 员工，他们具有一定的备份和还原知识。磁带无疑还一直保持着一定水平的使用，管理员为这些磁带的使用设计了最佳实践。此外，可能强制场外磁带存储必须遵从法规遵从指南。大多数数据中心由业务部门的需求驱动，要求：
 最佳实践的集成和将数据迁移到磁带的简便方式
满足还原时间和备份窗口要求的可扩展性能
保证备份和还原完成的可靠性
VTL 是满足这些要求的最佳选择。VTL 特别为备份进行调整并可提供传统的磁带接口，它将高性能、高可扩展性和广泛集成融入了现有的最佳实践。不仅如此，无论通过备份应用程序的操作，还是通过增值技术，VTL 都实现了在场外长期保存磁带的简单途径。
 
 您可能还要评估传统的磁盘解决方案，这将取决于提供的增值服务。对于成本敏感的环境，重复数据删除和专门针对备份应用程序的数据缩减等产品技术都极具吸引力，但是请务必了解它们的性能。如果出色的 VTL 调整和接口技术不是同样重要，则这可能是合适的途径。但我们再次提醒您应确保自己了解任意解决方案的所有性能、成本和扩展能力。
 
 在远程办公室，情况稍有不同。通常这里只有不多的员工或没有员工从事数据保护，并且主要目标是尽可能降低复杂性，从而能方便地开始备份。首先，这意味着移除或极大地限制磁带以减少配置和管理开销，减低介质管理的复杂性和成本。您不仅应注意到磁盘解决方案的简单，而且还应发现其节省成本的特性，例如重复数据删除技术。
 此外，办公室可能要增加具有基于复制的数据保护的磁盘备份，以限制对备份应用程序的依赖。尽管备份应用程序提供更深入和更丰富的特性集，但是这些应用程序要求掌握较高水平的知识并提供超过实际需要的功能 — 特别是在可以将场外磁带录制和目录编制等操作整合到数据中心时。通过使远程办公室摆脱备份应用程序并在数据中心开展长期的数据保留工作，您可以极大降低数据保护复杂性以及数据丢失和法规违反的概率。此外，基于复制的数据保护可以进一步减少容量需求并通过使用块级增量（其中只移动和存储已更改的块）来加快备份。对于大多数高效的解决方案，您应考虑采用将数据从边远位置备份到核心位置的基于复制的数据保护。
 如果您认为基于磁盘的备份太贵，而一直对此犹豫不决，那么现在可能到了重新考虑的时机。最新的重复数据删除技术可以在很大程度上降低磁盘与磁带之间的成本差距，此外，复杂性的下降也可以降低管理成本。
NetApp 提供全面的定制软硬件，几乎能帮助您解决任何备份问题。如果从未认为 NetApp 是备份供应商 — 不妨再次掂量！