【你的备份系统够现代化吗?】 现代化支付系统包括

　　新技术已从根本上改变了备份的性质,磁盘在其中扮演越来越重要的角色,而磁带则进一步转向后台。一直困扰数据中心备份的许多问题现在有了更新的技术解决方案,我们需要合理运用这些解决方案,并使其符合主存储策略。在采用新的方案之前,需要切实了解基于高速磁盘的新型解决方案、减少复制数据量的方案,以及实时数据保护技术具体是如何工作的。只有对这些了然于胸,才能开始运用这些新技术,解决每个数据中心都面临的数据保护问题。
　　
　　用磁盘做备份
　　
　　近年来,由于要备份的设备(磁盘)、传输备份的网络和接收备份的设备(磁带)之间存在着很大的速度差异,从而使磁盘到磁盘到磁带(D2D2T)策略日渐流行起来。15年前,磁盘驱动器的平均吞吐量是4Mbps到5Mbps,而当时最流行的磁带驱动器的速度才256KBps,所以,磁带驱动器成为了瓶颈。
　　到了今天,我们有了70MBps的磁盘驱动器,也有了120MBps的磁带驱动器。磁盘速度提高了15〜20倍,而磁带驱动器则提高了近500倍。因此,磁带已不再是瓶颈,可以形象地说,它都快“饿死”了。如果你了解大多数备份是增量备份,而连续数小时占用磁带驱动器,却仅仅传输了数GB的数据,那么对此你会有更深的体会。
　　D2D2T策略则解决了这个问题,办法是在要备份的碎片状的基于磁盘的文件系统和数据库数据与磁带驱动器之间设置一个高速缓冲区。该缓冲区是基于磁盘的存储系统,旨在收到慢速备份来的内容后,再把备份内容迅速提供给高速磁带驱动器。
　　一些用户,尤其是大企业用户,当前面临的挑战是,许多备份系统不知道如何共享大型磁盘系统,并用于备份。当然,他们可以备份到磁盘驱动器上,但如果需要在多台备份服务器之间共享该磁盘驱动器,那将会怎么样?许多备份产品还是做不到这点,尤其是与光纤通道相连的磁盘驱动器。而这时虚拟磁带库(VTL)应运而生了,它解决了这个共享问题。它把磁盘驱动器呈现为磁带库,而备份软件产品已经知道了如何共享磁带库,因此,就可以在多台服务器之间共享大型磁盘系统了。
　　此外,比较熟悉磁带接口的用户有一种非常简易的办法迁移备份至磁盘。要创建可以共享的磁盘目标,一个办法就是使用智能磁盘目标(Intelligent Disk Target,IDT)。IDT系统的厂商认为,最佳办法是使用NFS或CIFS协议,将磁盘系统呈现给备份系统。这些协议还允许在多台备份服务器之间轻松共享。
　　但VTL厂商和IDT厂商都面临一个根本的问题:磁盘的成本使得它们的系统仅仅作为缓冲设备(staging device)时才经济高效。用户把一个晚上备份的内容存储到磁盘上,然后迅速倒到磁带上。他们希望能把更多的备份内容存储到磁盘上,但这费用昂贵。而这时重复数据删除技术登场了。
　　
　　重复数据删除的魅力
　　
　　典型的备份从两个方面带来重复数据:重复的完全备份,以及同一文件多次变化后,重复的增量备份。重复数据删除系统可识别这两种情况,消除冗余文件,以减少存储备份数据所必需的磁盘数量――其缩减比为10:1或50:1,甚至减幅更明显,这取决于数据的冗余程度。
　　重复数据删除系统还能在子文件层面发挥作用。为此,它们识别与其他数据段冗余的数据段(数据段通常小于文件,但大于1个字节),并消除这些数据段。这项技术最明显的用途是,让用户可以从磁盘缓冲策略(用户只存储一个晚上的备份内容)改成磁盘备份策略(用户把所有现场备份内容都存储到磁盘上)。
　　重复数据删除技术主要有两种类型:
　　•目标重复数据删除系统将传统的备份内容发送到存储系统,然后存储系统对内容进行重复数据删除处理。它们通常用于大中型数据中心,可高速运行。
　　•源重复数据删除系统使用不同的备份软件,从一开始就消除冗余数据,旨在备份远程办事处和移动用户的数据。
　　
　　持续数据保护
　　
　　持续数据保护(CDP)是另一种日益流行的基于磁盘的备份技术。它好比多了撤消(Undo)按钮的复制技术。每当要备份的系统上有一块数据出现变化,它就转移到CDP系统。然而与复制不同的是,CDP把数据变化存储在日志中,那样你就能以一种非常精细的方式撤消这些变化。事实上,你可以把系统恢复到数据存储在CDP系统中的几乎任何一个时间点。
　　准CDP系统的工作方式与此很相似,只不过它拥有便于恢复的离散时间点。换一句话说,准CDP结合了快照和复制。通常而言,对要备份的系统拍快照,然后将该快照复制到保留备份的另一个系统上。为什么要在复制之前对源系统拍快照?因为通常只有在源端,才能让写到存储系统的应用程序暂时静止,那样的快照才是有用的快照。
　　
　　保护事务型系统
　　
　　磁盘到磁盘备份系统、重复数据删除和CDP的目的都是为了解决具体的问题。所以,不妨看一看当今数据中心面临的挑战,以便了解这些技术能起到怎样的帮助。
　　首先,第一个挑战来自大量事务处理系统不能容忍数据丢失。在大多数行业中,事务量每年都出现两位数的增长。这完全是计算的性质使然。同时,企业越来越担心数据丢失,这是由于重大的客户数据泄密事件给用户带来了一个又一个恶梦。
　　希望尽量减小风险的公司可视业务量和对停机的容忍程度,借助基于磁盘的内部系统作为主备份目标,而不是借助磁带。问题是,它们是不是使用传统备份软件来达到目的。
　　主目标由磁带改为磁盘,同时仍使用传统备份软件,更容易创建事务日志的备份。那样万一数据丢失,备份就很容易用来重建那些事务。此外,使用磁盘让这些事务日志备份可以复制到异地,而万一遇到灾难,就可以使用。
　　使用磁盘作为备份主目标还有助于完全恢复大型数据库,因为磁盘系统的总体性能很可能与你可能执行的恢复的恢复时间目标(RTO)相一致。
　　但只有从传统备份系统改用CDP或准CDP,才能起到磁盘在恢复系统中的真正作用。传统备份仍受到物理定律的制约。如果你有一个20TB大小的数据库要恢复,RTO为5小时,那么需要每小时能够恢复4TB以上的数据,这样用来重放适当数量的事务日志的时间就所剩无几了。CDP或准CDP系统可在停用期间提供已经恢复的映像,从而解决了这个问题。
　　CDP系统和准CDP系统都能向恢复服务器呈现要恢复系统的最近备份的读写映像。这包括向用于恢复情形的服务器或虚拟服务器呈现操作系统和应用程序最新版本的读写映像。实际上,一些CDP软件系统甚至使用增量恢复功能,及时保留VMware映像的最新版本,用于恢复。
　　公司在恢复情形下所能容忍的丢失业务数量将决定恢复点目标(RPO),它所能承受的停机时间将决定RTO。公司的RTO要求越高,越会选择CDP或准CDP;而RPO要求越高,越会选择CDP,而不是准CDP。许多准CDP系统并不比1小时的RPO做得更好,因为那常常是它们拍快照的频率。寻求1分钟RPO的客户通常只好选择并不依赖快照的真正的CDP解决方案。
　　
　　保护电子邮件系统
　　
　　我们要关注的下一个挑战是备份及恢复电子邮件系统。大多数现代化的电子邮件系统实际上是数据库系统,所以备份系统的工作方式大同小异。但电子邮件系统典型的恢复请求明显不同于数据库。数据库很少恢复;就算恢复时,它们也是完全恢复到出现故障的那个时间点。数据库很少部分恢复;也就是说,你很少恢复数据库中的某个表(数据库恢复机制甚至没有这项功能)。你惟一的选择通常是把整个数据库恢复到另一个位置,然后导出需要恢复的那个表。
　　另一方面,电子邮件系统常常需要恢复某个表、甚至该表中某一行。换句话说,它们常常被要求恢复某个用户的邮箱、文件夹,甚至某一封电子邮件。可奇怪的是,在近10年的头5年,要以这种精细程度恢复的惟一方法与恢复数据库的方法如出一辙:把整个电子邮件应用系统恢复到另一个地方,然后拖放那些需要备份到相应服务器上的邮箱、文件夹或电子邮件。
　　Exchange中出现恢复存储组改变了这一切。有了恢复组,管理员就能单单恢复含有受影响的用户或电子邮件的存储组,然后拖放需要备份的对象。不过为了充分利用这项功能,必须确保Exchange管理员一开始就把服务器分成多个存储组。
　　电子邮件方面的其他进步包括一些备份软件能够从Exchange Information Store备份中提取用户级信息。这是使用基于磁盘备份的另一个好处。把所有电子邮件备份都放到磁盘上,让备份软件可以对备份的部分内容执行自己的查询和提取操作,便于快速恢复用户和文件夹。
　　遗憾的是,电子邮件备份和恢复领域的这些进步不可能对你的电子发现有所帮助。众所周知,现在公司经常接到电子发现方面的请求,这是诉讼或政府调查的一部分。大多数备份软件无力满足这种请求。如果想使你的备份系统现代化,以满足电子发现要求,最佳办法就是不让备份系统用于发现,而安装电子邮件归档系统。这种系统大大简化了从电子邮件系统提取各种信息的工作。如果你被要求恢复很久以来满足诸多搜索标准的电子邮件,则会觉得更方便了。
　　
　　利用加密减小风险
　　
　　虽然加密不是什么新技术,但针对大容量备份系统的高速加密却是新技术。如今的备份加密系统其加密速度与备份目标的运行速度一样快,包含各种密钥管理系统,以满足许多不同环境的需要。
　　大家都听说过没有加密的备份磁带丢失或被偷的不幸遭遇。尽管这个问题一直存在,但现在更严重,因为政府法规不许你隐瞒这类事件。按照法律,一旦客户的数据丢失,必须通知客户,但如果数据已经过加密,就可以不通知。
　　对策很简单:加密磁带,或者不把磁带发送到任何地方。现在有许多加密方案,包括备份软件加密、SAN设备加密和磁带驱动器加密。用户可以从中选择一种方案,那样就算磁带被偷或丢失,里面的数据也无法读取,你也没必要通知任何人(大多数现行的法律是这么规定的)。
　　另外,如果重复数据删除和复制技术已落实到位,你可以根本不用运送磁带。只要备份到重复数据删除系统上,然后通过高速连接复制到异地的另一个重复数据删除系统。现在,已经有现场备份和异地备份,但没有用到磁带上。如果你想备份到磁带上,就可以在异地这么做,那样根本不用运送磁带。磁带可以锁在磁带库、上锁的机架、上锁的数据中心或上锁的大楼里面。
　　
　　保护虚拟化环境
　　
　　虚拟服务器在恢复情形下大有帮助。它们大大简化了在恢复站点创建与数据中心的计算功能相匹配的一组恢复服务器。恢复服务器也许不一样快,但它们会有同样的操作系统,而且它们至少有同样的硬件,这解决了恢复问题的一个重要方面。
　　备份是另一回事,因为你面临物理定律的制约。如果你把20台物理服务器合并成一台物理服务器,上面运行多个虚拟机,那么虽然一切运行良好,但需要备份时会出现问题――这时,虚拟机共享相同的物理存储系统成了明显的难题。
　　VMware整合备份(VCB)是应对这个问题的第一个“解决方案”,但其实根本解决不了问题。VCB也许稍稍加快了备份速度,但成本很高,还需要另一台物理服务器以及缓冲存储,才能建立映像级备份。
　　为了使备份基础架构现代化以便支持虚拟环境,运行VMware的系统应升级到vSphere,并寻找支持其vStorage API的备份产品。那样就不必为了获得增量备份而需要物理代理服务器、缓冲区、分成两步的备份、分成两步的恢复和完全备份。可以使用一个虚拟机作为代理服务器,不需要缓冲磁盘,就能获得跟踪变更数据块的机制,这让备份应用软件可以向虚拟机询问上一次备份以来哪些数据块有变化。
　　
　　备份并非易事
　　
　　管理备份基础架构的最大挑战之一就是,谁也不想揽这份活。在大公司里,备份管理员岗位的人员变动频繁,往往由初级员工担任。在小公司里,备份基础架构常常被忽略。这两种情况的结果是一样的:糟糕的备份。
　　解决这个问题的一个办法是云备份服务或托管备份服务,即把这项不受欢迎的IT任务外包给擅长这一行的公司,就不用再操心了。
　　云备份服务可充分利用本文提到的许多技术,并让客户可以在不必自行管理的情况下使用服务。客户只需在要备份的系统上安装一个软件,其余的工作就交给云备份服务去完成。但与任何备份系统一样,要确保有办法来核实备份没有出现异常。
　　单调乏味的备份跟IT的其他管理一样,但又不仅仅如此,除非出了岔子,否则根本没人说起备份。如果认真规划、认真执行,那么备份基础架构现代化可以大大减轻管理人员的工作。不过,在进行这些改进时,要牢记备份行业的这句格言:什么都要测试,什么都不要轻信。
　　
　　D2D2T的特点与应用
　　
　　由于用户的IT需求在不断发展,备份窗口也在不断缩减,于是D2D2T(磁盘到磁盘到磁带)的备份方式应运而生。通过D2D2T备份方式,数据从FC磁盘先以磁盘镜像的形式备份到ATA/SATA盘,以提高运行效率,有效地缩短备份窗口,待备份窗口关闭后再由ATA/SATA盘自动将数据复制到自动磁带库上。通过建立这样一个备份流程,不但可以实现较高的备份效率,在恢复时还具有更好的灵活性。
　　D2D2T方式具有以下特点:
　　1. 更短的备份时间和更高的应用可用性。FC磁盘到ATA/SATA磁盘的备份速度远远高于到自动磁带库的速度。一旦数据安全地存储到磁盘上,应用就会从备份中解脱出来,之后数据可以被自动地转移到磁带库上,以提供如传统备份中数据可以被长期保存的优势。
　　2. 更快的恢复时间和灵活性。过去,磁带是恢复数据的惟一手段,这需要花费较长的时间。而将数据以磁盘镜像的形式备份到ATA/SATA盘,能够显著加快恢复时间。因为数据是以联机的形式存储的,可以立即查找和检索,也可以根据运行速度和时间限制实现恢复。
　　3. 更加简便的备份/恢复管理。存储管理软件功能可以用于创建作为恢复原始数据的卷级拷贝或克隆,磁盘到磁盘的备份软件包提供了更强的智能和文件级的信息,以支持简化管理和加快恢复。
　　4. 优越的开放性。搭建这样的应用具有相当的开放性,用户能够根据其预算及具体技术需求,比较并选择不同的设备,甚至可以考虑利用现有的存储设备嵌入到D2D2T的解决方案中。这不但为客户提供了一个降低成本的机会,也提高了其现有设备的利用率,挖掘出现有系统更多的潜在能量。
　　D2D2T技术一般在以下情况下使用:
　　首先,如果有大量慢服务器需要通过网络备份,同时,希望发生灾难时尽快恢复。传统的慢服务器备份速度很慢,且需要顺序备份和恢复,因此,传统方式肯定无法满足要求,而采用一些备份软件则可以实现服务器的多路复用备份,可满足备份速度要求,但依然无法满足对恢复时间的要求。在这种情况下,可采用D2D2T形式,大量的慢服务器可并行工作,并利用廉价磁盘直接恢复。
　　第二种情况是客户有大量小文件需要备份。如果要做整个磁盘备份,可以通过D2T技术满足客户需求,但如果需要逐个备份与恢复,由于磁带逐个备份的速度非常慢,而磁盘基于文件格式,则能直接备份过来。因此,采用D2D2T备份可以全面满足用户需求。
　　第三种情况,如果需要持续备份,不能有任何时间间歇,而基于磁带的备份是基于时间段的,无法持续进行。因此,这种备份需要使用D2D实现持续备份,然后再将廉价磁盘上的备份数据备份到磁带上。
　　第四种情况,如果备份时不能影响应用服务器的性能,或要减少备份对应用服务器性能的影响,那么采用D2D2T方式则是不错的选择。