（計(jì)算機(jī)軟件與理論專業(yè)論文）數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)軟件與理論 碩士生 胡波 指導(dǎo)教師 湯庸教授 摘要 隨著信息的爆炸性增長(zhǎng) 中小型企業(yè)也需要有存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展而價(jià)格成本相 對(duì)低廉的存儲(chǔ)解決方案來(lái)保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的j 下常運(yùn)行 避免自然災(zāi)害和人為災(zāi)難給 企業(yè)造成重大損失 本文結(jié)合中小企業(yè)數(shù)據(jù)備份現(xiàn)狀 在比較了各種存儲(chǔ)架構(gòu)和 方案的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)了一種新的存儲(chǔ)架構(gòu)并初步實(shí)現(xiàn)了相關(guān)系統(tǒng)功能 d a s 存儲(chǔ)架構(gòu)仍然是眾多中小企業(yè)的主流備份方案 其最大的缺點(diǎn)是容量的 可擴(kuò)展性 而n a s 是針對(duì)容量可擴(kuò)展性而提出的一種存儲(chǔ)架構(gòu) 本文正是在綜 合了這兩種架構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上 整合出了一種可以滿足中小企業(yè)在成本 容量擴(kuò) 展性 方便性甚至性能等各方面需求的存儲(chǔ)解決方案 通過(guò)研究當(dāng)前主流存儲(chǔ)發(fā)展方向 將流行的虛擬化技術(shù)和數(shù)據(jù)遷移技術(shù)引進(jìn) 到存儲(chǔ)解決方案中 使得用戶可以在不更改現(xiàn)有方案的基礎(chǔ)上輕松構(gòu)建數(shù)據(jù)分層 存儲(chǔ)解決方案 用戶只需添加一臺(tái)備份管理服務(wù)器 并在應(yīng)用服務(wù)器上安裝中間 件 普通用戶無(wú)需安裝客戶端 即可在任意地點(diǎn)實(shí)施數(shù)據(jù)的備份 虛擬化技術(shù)使 得用戶可以統(tǒng)一管理各種資源 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理 極大地方便了用戶 數(shù)據(jù) 遷移實(shí)現(xiàn)了分層存儲(chǔ) 在充分利用各種存儲(chǔ)資源的同時(shí)從另一個(gè)角度實(shí)現(xiàn)了容量 的可擴(kuò)展 應(yīng)用服務(wù)器保留有自己的存儲(chǔ)設(shè)備 這就不會(huì)導(dǎo)致由于引進(jìn)虛擬化技 術(shù)而使系統(tǒng)性能有明顯的下降 關(guān)鍵詞 備份 數(shù)據(jù)分層 虛擬化 數(shù)據(jù)遷移 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) r e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o no ft i e r e dd a t ab a c k u p c o m p u t e rs o 脅a r ea i l dt h e o 巧 n a m e h ub o s u p e r v i s o r p r o f e s s o rt 缸gy r o n g a b s t r a c t f o rm ee x p l o s i v ei n c r e a s eo fi n f o 冊(cè)a t i o n s m a l lc o m p a j l yn e e das t o r 雒r e r e s o l u t i o nt oe n s u r et h eb u s i n e s ss y s t e mc o u l dn l np r o p 礎(chǔ)yw r h e i lt h e r ei sa n u n e x p e c t e dd i s a s t 甌t h a tm e t h o dm u s tn o t t o oe x p 肌s i v e 觚dc o u l de x t e i l dm e v o l 啪ew h e l l e v e rw ew a i l t t h i sp a p c re x 鋤i n e dt l l ec u r r e n ts t o r a g ec o n d i t i o no f s m a l lc o m p a n ya 1 1 dt l l ep r e v a l e n ts t o r a g ea r c h i t e c t u r e a i l d 也e nd e s i g n e dan e w s t o r a g ea r c h i t e c t l l r es a t i s 匆 l er e q u i r e i i l e n t d i r e c ta t t a c h e ds t o m g em e m o di ss t i l lt 1 1 em a i nb a c k u pr e s o l u t i o no fs m a l l c o m p a n y a l t h o u g l li t h a sv o l 啪ep r o b l e m n e t w o 訂 a t t a c h e ds t o m g e h o w e v e r a p p e a r e dj u s t t or e s o l v e l a tp r o b l e m w bm e r g e dm et w oa r c h i t e c t u r e sa r e r e x a m i n e dt h e i rs t r o n g p o i n tt og e tar i 曲to b j e c tm a th a v e 仃a d e o f ro np r i c e v o l u m e c o n v e i l i e n c ea n ds oo n n i sp 印e rf i r s ti n 仃o d u c e dt h ed e v e l o p m e l l to fs t o r a g ei n d u s n y t 1 1 e 1 1a d d 錒o p r e v a l e i l tt e c h n 0 1 0 舀e s 一 r t u a l i z a t i o na n dd a t am i 黟a t i o nt om a tn e wa r c h i t e c t u r e a n dg e tm eo b j e c t 砸e r e dd a t ab a c k u pr e s 0 1 u t i o n a un e e df o ru s e rt os e tu pt i e r e d d a t ab a c k u ps y s t e mi sj u s tab a c k u pm a j l a g p l u sa 訂9 1 1 tm i d d l e w a r ef o re a c h a p p l i c a t i o ns e r v e r n oo t h e rc h a n g e sn e e d e dt oa n yo fm e ta r c m t e c t u r e r t u a l i z a t i o nm a k e st l l ed a t ac e n t r a l i z a t i o np o s s i b l e a n du s e rc o u l db a c l a l pa i l d m a n a g e 廿l es y s t e mw h e r e v e rm e yw a n t d a t am i 黟a t i o ne x t e i d st h ev o l 啪ea n d m a l e se a c hd e v i c ef h l l yu s e d f i n a l l y s i n c ee a c ha p p l i c a t i o ns e e rh a sm e i ro w n s t o r a g ed e v i c e v i r t u a l i z a t i o nw o u l dn o ta f r e c ts y s t e mp c r f o n n c ed i s t i n c n y k e y w o r d s b a c l u p d a t ah i c r a 洳y v i r t u a l i z a t i o n d a t am i g 陽(yáng)t i o n i i i 論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨(dú)立進(jìn)行研究 工作所取得的成果 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何其他個(gè)人 或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果 對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集 體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 學(xué)位論文作者簽名 1 桶韌留 日期 q 略年j 月易日 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解中山大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有權(quán)保留 學(xué)位論文并向國(guó)家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版 有權(quán)將學(xué) 位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館 院系資料室被查 閱 有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 可以采用復(fù)印 縮印或其 他方法保存學(xué)位論文 學(xué)位論文作者簽名 咕龠私7 哆 日期 砂蝣3 月乃日 引鬲竹掃 僅碭 導(dǎo)師簽名 u 一尸 日期 幺年j 月君日 中山人學(xué)碩 卜論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 1 1 研究背景 第1 章緒論 當(dāng)今企業(yè)每天都可能面對(duì)各種自然災(zāi)害和人為災(zāi)難 當(dāng)這些災(zāi)難降臨時(shí) 對(duì) 于企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō) 哪怕是幾分鐘的業(yè)務(wù)中斷或者數(shù)據(jù)丟失所帶來(lái)的損失也 常常是難以估量的 在數(shù)據(jù)變得越來(lái)越舉足輕重的今天 一套穩(wěn)定的備份系統(tǒng)已 經(jīng)成為保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 對(duì)中小企業(yè)來(lái)說(shuō) i t 系統(tǒng)首先必須是能夠節(jié)約成本的有效工具 將有限的 資金投入到實(shí)用 方便的系統(tǒng)功能上 中小企業(yè)用戶雖然企業(yè)規(guī)模較小 但用戶 對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求相比大型企業(yè)卻一點(diǎn)不低 1 2 他們的資金有限 因此要求存 儲(chǔ)產(chǎn)品有很高的性能價(jià)格比 他們的i t 經(jīng)驗(yàn)不足 因此要求存儲(chǔ)產(chǎn)品要有簡(jiǎn)便 的管理特性 他們的數(shù)據(jù)同樣掌握著企業(yè)的發(fā)展命脈 因此要求存儲(chǔ)產(chǎn)品要有很 強(qiáng)安全性和可靠性 在企業(yè)紛紛壓縮預(yù)算開支 客戶對(duì)產(chǎn)品價(jià)格更為關(guān)注的時(shí)候 更高的擴(kuò)展性 更低的t c o 更簡(jiǎn)便的管理以及完善的服務(wù) 是中小企業(yè)i t 系 統(tǒng)的命脈所在 然而中小企業(yè)的存儲(chǔ)與大企業(yè)相比有本質(zhì)的不同 中小型企業(yè)由于財(cái)力的限 制以及對(duì)所需備份數(shù)據(jù)的特需要求 其存儲(chǔ)的需求與大企業(yè)相較有著明顯的差 別 中小企業(yè)的磁盤存儲(chǔ)主要是用于存儲(chǔ)電子郵件和數(shù)字內(nèi)容 而大型企業(yè)的磁 盤存儲(chǔ)主要是用于備份與恢復(fù) 中小企業(yè)最希望的是增加存儲(chǔ)容量 而大型企業(yè) 最希望的是改善災(zāi)難恢復(fù) 有一個(gè)美國(guó)的小企業(yè)c e o 說(shuō) 我想得到與企業(yè)級(jí)產(chǎn)品一樣的功能 但是我 不想付同樣的價(jià)錢 如果只能選擇其一 我寧愿放棄功能 具體點(diǎn)來(lái)說(shuō) 操作簡(jiǎn) 單 使用方便 最好不需要i t 人員維護(hù) 即便它缺少一些高端產(chǎn)品的管理 快 照和復(fù)制功能 對(duì)我們小企業(yè)來(lái)說(shuō) 只要擁有海量存儲(chǔ)和備份功能 它足夠了 在有限的預(yù)算下 中小型企業(yè)通常無(wú)法一次性投入大量的資金來(lái)購(gòu)買一款能 夠滿足企業(yè)所有未來(lái)需求的存儲(chǔ)解決方案 所以 他們需要從小規(guī)模 簡(jiǎn)單易用 型的存儲(chǔ)系統(tǒng)開始 然后隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展 那些能夠使他們得以充分 利用原有資源和舊設(shè)備的模塊化存儲(chǔ)解決方案是他們的最佳選擇 很多廠商僅通 中山人學(xué)碩 t 論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 過(guò)削減其高端產(chǎn)品的某些功能并進(jìn)行重新打包提供給中小企業(yè)用戶 他們很快就 發(fā)現(xiàn)這種解決方案完全無(wú)法滿足這一類型客戶的要求 1 2 存儲(chǔ)行業(yè)的現(xiàn)狀 1 2 1 存儲(chǔ)行業(yè)現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)已經(jīng)成為信息生活中不可缺少的部分 現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的 數(shù)字化社會(huì) 數(shù)據(jù)是信息的符號(hào) 數(shù)據(jù)的價(jià)值取決于信息的價(jià)值 作為信息資源 的最終載體 存儲(chǔ)以其迅猛的發(fā)展成為亮點(diǎn) 存儲(chǔ)行業(yè)的增長(zhǎng)率一直保持在2 0 以上 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)i t 業(yè)的平均增長(zhǎng)率 據(jù)i d c 最新一期的報(bào)告顯示 存儲(chǔ)市場(chǎng)在2 0 0 7 年第四季度表現(xiàn)不錯(cuò) 3 l 而 且出現(xiàn)了近兩年來(lái)最佳的表現(xiàn) 在去年第四季度 全球外部磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的總體 市場(chǎng)收入較上年同期的5 3 億美元增長(zhǎng)了9 8 根據(jù)i d c 全球磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)季度 跟蹤報(bào)告顯示 之前最好的季度增長(zhǎng)已經(jīng)是兩年前的2 0 0 6 年第一季度的1 0 6 的增長(zhǎng)幅度了 盡管目前全球經(jīng)濟(jì)有著極大的不確定性 但是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)仍然是一個(gè)企業(yè)能 夠成功執(zhí)行企業(yè)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵組成部分 技術(shù)的進(jìn)步如i p 存儲(chǔ)以及虛擬化 數(shù)據(jù) 遷移等技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用 也極大地改善了存儲(chǔ)系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo) 使得存儲(chǔ)產(chǎn)品 的重要性有增無(wú)減 相關(guān)數(shù)據(jù)顯示 存儲(chǔ)系統(tǒng)市場(chǎng)正受益于各種各樣不同的存儲(chǔ) 需求 從簡(jiǎn)單的僅需要存儲(chǔ)的中小企業(yè) 到每天有大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的大企業(yè) 以及其他更多更先進(jìn)的存儲(chǔ)目標(biāo) 1 2 2 主流備份系統(tǒng) 隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)模的增大和安全要求的不斷提高 存儲(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用管理成本 也將大大超過(guò)設(shè)備本身 1v e r i t a s n e t b a c k u p 5 v 舐t a sn e t l 3 a c k u p6 5 為企業(yè)級(jí)用戶提供完整的高性能數(shù)據(jù)保護(hù)方案 它可 以進(jìn)行擴(kuò)展以保護(hù)龐大的u n w i i l d o w n u 和n e t 毗鵬環(huán)境 保障其關(guān) 鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)的高可用性以及系統(tǒng)的高性能 n e t b a c k u p 6 5 可以為遠(yuǎn)程辦公室到數(shù) 2 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 據(jù)中心乃至存儲(chǔ)庫(kù)提供全面防護(hù) 它提供單個(gè)控制臺(tái)來(lái)完成所有備份和恢復(fù)操 作 n e t b a c k u p6 5 的新功能包括廣泛的基于磁盤的備份功能 重復(fù)數(shù)據(jù)刪除 面向 v l w a r e 的粒度恢復(fù) 與智能備份設(shè)備和虛擬磁帶庫(kù)的深度集成 異構(gòu)快照 管理和創(chuàng)新的定價(jià)和授權(quán)計(jì)劃 n e t b a c k u p6 5 綜合磁盤管理功能優(yōu)化了基于磁盤的數(shù)據(jù)保護(hù)部署 從而提 高了備份操作 加速恢復(fù)并減少備份窗口 為用戶提供單一備份與面向v m w a r e 備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的文件級(jí)和圖形級(jí)粒度恢復(fù) 為虛擬環(huán)境 關(guān)鍵應(yīng)用程序 數(shù) 據(jù)庫(kù)和服務(wù)器提供集成的數(shù)據(jù)保護(hù)和恢復(fù)能力 基于容量的定價(jià)模式提供更多選 擇和靈活性 這種以容量為依據(jù)的方法簡(jiǎn)化使用n e t b a c k u p 中的全套數(shù)據(jù)保護(hù) 方法 使客戶能夠更加輕松地根據(jù)內(nèi)部策略或服務(wù)水平選用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和恢復(fù)方 法 作為目前業(yè)界速度最快的數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案 它不僅承襲了n e t b a c k u p 軟 件一貫的領(lǐng)先技術(shù) 能為各種復(fù)雜的i j l v 礬n d o w s l i n u x 和n e t w a r e 環(huán) 境提供完整的數(shù)據(jù)保護(hù) 而且其基于磁盤備份及合成備份的技術(shù)創(chuàng)新使之在功能 上也較以前版本有了更大的提升 2i b mt s m 6 t i v o l is t o r a g em a l l a g e r 簡(jiǎn)稱t s m 是i b mt i v 0 1 i 軟件家族中的旗艦產(chǎn)品之 一 t i v 0 1 i 軟件主要定位于為用戶提供企業(yè)級(jí)管理軟件 如系統(tǒng)管理 安全管理 和存儲(chǔ)管理 t s m 能夠?yàn)橛脩籼峁┢髽I(yè)級(jí)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理解決方案 包括備份 歸檔 空間管理以及災(zāi)難恢復(fù)管理等功能 t s m 不僅僅是一個(gè)數(shù)據(jù)備份軟件 它能夠提供以數(shù)據(jù)備份為主的更多的數(shù)據(jù)管理功能 從數(shù)據(jù)管理功能角度來(lái)看 t s m 主要包括以下四部分功能 集中的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)管理 t s m 存儲(chǔ)管理軟件為用戶提供專業(yè)的數(shù)據(jù)備 份功能 能夠提供多種級(jí)別的數(shù)據(jù)備份 如文件系統(tǒng)備份 應(yīng)用系統(tǒng)備份 數(shù)據(jù) 庫(kù)備份 郵件系統(tǒng)備份 操作系統(tǒng)備份等不同的備份類別 專業(yè)的數(shù)據(jù)歸檔管理 功能 t s m 提供獨(dú)立的歸檔策略 能夠?yàn)椴煌臄?shù)據(jù)對(duì)象指定不同的歸檔保存 時(shí)間 并能夠在歸檔時(shí)提供文件本地保留或從本地刪除的不同選擇 高效的分級(jí) 存儲(chǔ)功能 將磁帶等存儲(chǔ)設(shè)備作為文件系統(tǒng)的二級(jí)存儲(chǔ) 定制策略將訪問(wèn)較少的 文件從服務(wù)器的文件系統(tǒng)遷移到t s m 所管理的磁帶庫(kù)中 并在本地保留一個(gè)存 根文件 整個(gè)過(guò)程可以自動(dòng)完成 也可以手動(dòng)遷移 分級(jí)存儲(chǔ)功能能夠大大擴(kuò)展 3 中山大學(xué)碩士論文 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 硬盤的有效空間 流程化的災(zāi)難恢復(fù)管理 t s m 內(nèi)置一個(gè)災(zāi)難恢復(fù)管理模塊 d i 蝴 通過(guò)d i 蝴能夠?qū)?zāi)難恢復(fù)進(jìn)行規(guī)范的流程管理 包括離線磁帶的跟 蹤和回收 能夠?qū)Υ艓顟B(tài)進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置更新 并能夠?qū)φ麄€(gè)恢復(fù)流程提供所需 要的配置信息 t s m 軟件主要包含以下幾個(gè)模塊 t s mf o rd b 提供數(shù)據(jù)庫(kù)的在線備份功 能 包括o r a c l e s q ls e r v e r i n f o r n l i x 等數(shù)據(jù)庫(kù)的在線備份支持 t s mf o rm a i l 提供郵件系統(tǒng)的在線備份 支持d o m i n o e x c h a n g e 郵件系統(tǒng) t s mf o rs a n 提 供 闌 f r e e 備份方式支持 t s mf o ra d v a n t a g ec o p ys e r v i c e s 與磁盤陣列的 f l a s h c o p y 技術(shù)相結(jié)合 提供s e l e s s 備份方式支持 t s mf o rs y s t e mb a c l 唧 a i l dr e c o v e 巧提供a 操作系統(tǒng)的裸機(jī)備份與快速恢復(fù)功能支持 t s mf o rs p a c e m a n a g e m e n t 提供u 1 1 i x 與l i n u x 平臺(tái)的分級(jí)存儲(chǔ)功能支持 t s mh s m f o rw i n d o w s 提供w i n d o w s 平臺(tái)的分級(jí)存儲(chǔ)功能支持 3l e g a t on e t v r k e r 吲 l e g a t o 公司在被全球信息存儲(chǔ)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)廠商e m c 收購(gòu)以后 作為e m c 公 司的一個(gè)軟件部門來(lái)進(jìn)行運(yùn)作 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域 l e g a t o 公司提供了一些在業(yè) 界具有廣泛影響的領(lǐng)先技術(shù) 它的o p 嘶ef o m a t 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式標(biāo)準(zhǔn)成為國(guó)際 采用的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 使得不同平臺(tái)的存儲(chǔ)介質(zhì)可以通用 它為自己獨(dú)一無(wú)二的并行 流技術(shù)申請(qǐng)了專利 使存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器能最充分地發(fā)揮其最高速度 解決了大 數(shù)據(jù)量集中備份所需要的效率要求 它提供的s m a n m e d i a 專利技術(shù)成為各存儲(chǔ) 設(shè)備廠商檢測(cè)其產(chǎn)品自動(dòng)化程度和可靠性的工具 在分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理領(lǐng) 域 e m c 的n e t w 6 r k e r 產(chǎn)品一直穩(wěn)穩(wěn)地占有約2 3 的世界市場(chǎng) n e t w r o r k e r 提供了分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理解決方案 它通過(guò)在 網(wǎng)絡(luò)中選定一臺(tái)機(jī)器作為數(shù)據(jù)管理的備份服務(wù)器 在其它機(jī)器上安裝客戶端軟 件 從而將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)自動(dòng)地備份到與備份服務(wù)器相連的存儲(chǔ)設(shè)備上 并在 備份服務(wù)器上為各個(gè)備份客戶端建立相應(yīng)的備份數(shù)據(jù)的索引表 利用索引表自動(dòng) 驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全自動(dòng)恢復(fù) 由于n e t w b r k e r 提供了從小型辦公到高 要求的數(shù)據(jù)中心和大型復(fù)雜的計(jì)算機(jī)環(huán)境的完整數(shù)據(jù)保護(hù)方案 一些大型應(yīng)用的 產(chǎn)品中涉及到備份的部分都會(huì)率先考慮與n e t w b r k e r 的接口問(wèn)題 像o r a c l e 等 一些數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用則干脆內(nèi)置集成了l e g a t 0 公司的備份引擎 4b a k b o n en e t v a u l t 8 4 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) b a l b o n e 軟件公司備份和恢復(fù)軟件n e t 細(xì)l t 的模塊化設(shè)計(jì) 支持靈活的執(zhí) 行策略 充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源 提高了軟件性能 是一種真正可升級(jí)的 模塊化 的 高性能的備份和恢復(fù)存儲(chǔ)管理解決方案 n e t v a u l t b a c k u p8 o 提供了對(duì) l i l n l x w i n d o w s 和s o l 撕s 等平臺(tái)的廣泛支持 并繼續(xù)秉承其易用性 靈活性 和可擴(kuò)展性的特點(diǎn) n e t v i a u l t b a c k u p8 o 版本新增了實(shí)時(shí) 真正的持續(xù)數(shù)據(jù)保 護(hù)功能 增強(qiáng)了操作效率 降低了系統(tǒng)宕機(jī)時(shí)間 提高了數(shù)據(jù)的可獲取性和支持 業(yè)務(wù)持續(xù)增長(zhǎng)的高安全性 n e t l u l t 產(chǎn)品線對(duì)任何規(guī)模的復(fù)雜異構(gòu)環(huán)境提供企業(yè) 級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù) 能夠滿足目前和將來(lái)的數(shù)據(jù)保護(hù)需求 靈活的模塊化設(shè)計(jì)在降低了 配置成本和t c o 的同時(shí) 使得用戶在執(zhí)行n e t v a u l t 解決方案時(shí)可以充分利用其 當(dāng)前的各種資源 n e t v a u l t b a c l 1 l p8 o 集成了共享虛擬帶庫(kù) 有效地適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)數(shù) 據(jù) 添加了對(duì)附加集群管理軟件的支持 如s u nc 1 u s t f u j i t s up r i m e c l u s t e r 和 s i i l a n t e c 矧t a sc 1 u s t e rm 鋤a g e r 增強(qiáng)的集中管理性能更有效的滿足業(yè)務(wù)目標(biāo) 新的8 o 版本增加支持了n e t a p p ss h a d o t l p e 和重啟備份 提升了安全性和一 致性 使用口令變化操作來(lái)提升安全性并遵循相應(yīng)法規(guī) 使用加密拷貝來(lái)提高磁 盤到磁盤的備份效率 5f a l c o n s t o ri p s t o r 9 f a l c o n s t o r 公司的i p s t o r 采用了一個(gè)集中管理接口來(lái)將光纖通道f c 和i p 以及眾多的生產(chǎn)廠商和不同平臺(tái) 通過(guò)企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)這樣一個(gè)綜合性的套件完 美的結(jié)合起來(lái) 將s a n 和n a s 集成到統(tǒng)一的平臺(tái) 從而提高了數(shù)據(jù)可用性 數(shù) 據(jù)恢復(fù)性 存儲(chǔ)容量的控制和性能的優(yōu)化 i p s t o r 是業(yè)界第一個(gè)集成并虛擬化存 儲(chǔ)資源 為基于i p 的s a n 和n a s 提供服務(wù)的開放式 高性能的軟件架構(gòu) 它在一個(gè)通用的管理界面上統(tǒng)一了s a n 和n a s 通過(guò)c s 和n f s 共享企 業(yè)文件 最大限度的利用存儲(chǔ)資源 將s a n 和n a s 合成一個(gè)公用的存儲(chǔ)池 從中分配磁盤塊 從而提供n a s 和s a n 設(shè)備為用戶使用 在企業(yè)中建立一個(gè) 基于策略的集中管理方案 這種統(tǒng)一的存儲(chǔ)解決方案同時(shí)大大簡(jiǎn)化了管理員的工作 因?yàn)樗瑫r(shí)為 s a n 和n a s 提供了諸如虛擬化 鏡像 快照 同步復(fù)制 備份和恢復(fù)等存儲(chǔ) 服務(wù) 由于是純軟件產(chǎn)品 他可輕松地整合至現(xiàn)有的i t 基礎(chǔ)架構(gòu) 充分保護(hù)用 戶的現(xiàn)有存儲(chǔ)投資 5 中山人學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 1 3 基于i p 的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 隨著網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域 網(wǎng)絡(luò)將原有的獨(dú) 立的數(shù)據(jù)孤島聯(lián)結(jié)在一起 不僅加速了數(shù)據(jù)的流動(dòng)性 也加速了數(shù)據(jù)的衍生 網(wǎng) 絡(luò)作為數(shù)據(jù)流動(dòng)的承載體 每一次網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的革新都伴隨著數(shù)據(jù)的暴發(fā)性增 長(zhǎng) 數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)和資源的充分利用 共享對(duì)網(wǎng)絡(luò)化和智能化的存儲(chǔ)方法提出了要 求 通過(guò)提高存儲(chǔ)自身的數(shù)據(jù)管理能力 獨(dú)立于主機(jī)系統(tǒng)之外 以網(wǎng)絡(luò)方式連接 主機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng) 以設(shè)備資源透明的方式為計(jì)算提供數(shù)據(jù)服務(wù) i p 存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì) 1 9 9 7 年f c 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)公布開始 以s a n 的建設(shè)為代表 i t 行業(yè)開始了計(jì) 算與存儲(chǔ)分離的探索 過(guò)去1 0 年在以f c 協(xié)議為主的s a n 存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)中 人 們逐漸發(fā)現(xiàn)f c 協(xié)議雖然基本解決了傳輸速度和擴(kuò)大容量的問(wèn)題 卻難以完全承 擔(dān)起存儲(chǔ)系統(tǒng)獨(dú)立化的重任 與此同時(shí) i p 和以太網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域突飛猛進(jìn) 已經(jīng)成為整個(gè)i t 行業(yè)中最成熟 最開放 發(fā)展最迅速 成本最低 管理最方便 的數(shù)據(jù)通訊方式 2 0 0 3 年 i b m 等公司共同發(fā)起的i s c s i h t e n l e ts c s i 協(xié)議 通過(guò)i e t f 組織的審議 公布為r f c 標(biāo)準(zhǔn) 從此拉開了i p 存儲(chǔ)廣泛應(yīng)用的序幕 由于f c 存在互操作性不便 價(jià)格昂貴 技術(shù)發(fā)展緩慢等等原因 而i p 在 局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上應(yīng)用廣泛并有良好的技術(shù)支持 i p 網(wǎng)絡(luò)也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù) 據(jù)塊級(jí)存儲(chǔ) 以i p 協(xié)議替代光纖通道協(xié)議 形成了基于i p 的s a n 存儲(chǔ) 基于 i p 的存儲(chǔ)網(wǎng)有很多優(yōu)勢(shì) 1 0 1 l 1 由于i p 及以太網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展普及 大大 降低用于建立和管理基于i p 的存儲(chǔ)網(wǎng)費(fèi)用 2 由于以太網(wǎng)的速度比光纖通道的 速度提升得快 目前萬(wàn)兆以太網(wǎng)已經(jīng)漸漸入主網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng) 2 0 0 6 年底i e e e8 0 2 3 h i 曲e rs p e e ds t u d yg r o u p 票選通過(guò)開始定制十萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 意味著十萬(wàn)兆以 太網(wǎng)即將誕生 3 i p 技術(shù)打破了距離限制 這對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù) 十分有利 4 光纖通道與口交換機(jī)間的互連可解決互操作性方面的問(wèn)題 2 2 2i p 存儲(chǔ)的發(fā)展 針對(duì)f c s a n 技術(shù)的局限性 i p 存儲(chǔ) s t o r a g e o v e r i p 得到了學(xué)術(shù)界和工 業(yè)界的眾多關(guān)注 其主要思想是通過(guò)i p 技術(shù)來(lái)構(gòu)建存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 其代表技術(shù) 有i s c s i f c i p i f c p m f c p 等 1 2 1 3 1 i s c s i i n t e m e ts c s i 定義的是s c s i 到t c p i p 的映射 即將主機(jī)的s c s i 6 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 命令封裝成口數(shù)據(jù)包 在i p 網(wǎng)絡(luò)上傳輸 到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后 再恢復(fù)成封裝前的 s c s i 命令 從而實(shí)現(xiàn)s c s i 命令在i p 網(wǎng)絡(luò)上的直接 透明傳輸 1 4 1 i e t f i n t e n l e t e n 百n e e r i n g 佻kf o r c e 國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 通過(guò)了i s c s i 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 并發(fā)布 了i s c s i 協(xié)議的i 心c r e q u e s t f o rc o m m e n t s 草案 采用i s c s i 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的s a n 比采用f c 光纖通道 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的s a n 具有更高的投資收益比例 一般可以 達(dá)到高出5 1 0 倍 因?yàn)閕 s c s i 技術(shù)基于完全成熟的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 可以與傳統(tǒng)以 太網(wǎng)絡(luò)共用管理平臺(tái)和管理人員 f c i p f i b r ec h 鋤e lo v e ri p 技術(shù)是2 0 0 0 年由c i s c o 等提出 f c 口是一種隧 道技術(shù) 主要是針對(duì)f c s a n 跨域距離有限等缺點(diǎn) f c i p 可以為兩個(gè)f c 存儲(chǔ) 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)孤島之間提供口連接 f c i p 將f c 幀封裝到i p 數(shù)據(jù)包中 再通過(guò)口 網(wǎng)絡(luò)傳輸 到達(dá)目的s a n 之后 再解封裝 恢復(fù)封裝前的f c 幀 這樣使得多 個(gè)s a n 看起來(lái)像一個(gè)規(guī)模更大的s a n 從而突破單個(gè)s a n 地理范圍的限制 l5 1 由于其專用性的特點(diǎn) 使得這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本較高 缺乏通用性 而且數(shù)據(jù) 的轉(zhuǎn)換會(huì)帶來(lái)較大的延遲對(duì)性能造成一定影響 f c i p 協(xié)議最大的優(yōu)勢(shì)在于 可以將現(xiàn)有孤立的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái) 但是錯(cuò)誤恢 復(fù)也是該協(xié)議不得不提的問(wèn)題 對(duì)于嵌入i p 數(shù)據(jù)包中的光纖通道協(xié)議幀 i p 網(wǎng) 絡(luò)智能管理工具不能識(shí)別這些數(shù)據(jù) 這使得一些很好的管理控制機(jī)制無(wú)法應(yīng)用于 這種技術(shù) 如目錄服務(wù) 流量監(jiān)控 q o s 等 因此 企業(yè)i t 部門的系統(tǒng)維護(hù)人 員 幾乎不可能對(duì)包含存儲(chǔ)隧道的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 進(jìn)行單一界面的統(tǒng)一集中化管理 目前的f c i p 存儲(chǔ)隧道產(chǎn)品還有待完善 與光纖通道s a n 相比 只能提供很小 的數(shù)據(jù)傳輸帶寬 總之 f c i p 存儲(chǔ)隧道技術(shù) 借用了一些i p 網(wǎng)絡(luò)的成熟性優(yōu) 勢(shì) 但是并沒有擺脫復(fù)雜而昂貴的光纖通道產(chǎn)品 i f c p 1 6 被定義為網(wǎng)關(guān)對(duì)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議 目的是更好的利用現(xiàn)有硬件投資 在 i f c p 協(xié)議中 f c p 協(xié)議映射到t c p i p 協(xié)議 因此i f c p 的i p 包可以像其他 i p 包一樣在網(wǎng)絡(luò)中路由 其目的是利用基于口的互聯(lián)設(shè)備 包括交換機(jī)和路 由器等 來(lái)代替基于f c 的互聯(lián)設(shè)備構(gòu)建一個(gè)基于口的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) n 1 f c p 除了用u d p 代替t c p 外 m f c p 和i f c p 是相同的 切 p 是無(wú) 連接的 其可靠性更低 但其效率更高 1 1 1 f c p 主要用于數(shù)據(jù)中心 i f c p 主要 用于長(zhǎng)距離傳輸 2 2 3i p s a n 面臨的問(wèn)題 7 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究 i 實(shí)現(xiàn) 從目前情況看 i ps a n 在與基于光纖通道的f cs a n 的交鋒中仍處于一些 劣勢(shì) 因?yàn)殡m然口s a n 有諸多的優(yōu)勢(shì) 但它的劣勢(shì)也不可回避 首先是t c p 協(xié)議的冗余性 t c p i p 傳輸效率不高 又經(jīng)過(guò)了i s c s i 協(xié)議的 打包拆包過(guò)程 在傳輸效率上與f c 相比還是有欠缺的 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)在流 控 q o s 容錯(cuò)等方面有突出的表現(xiàn) 但是也正因?yàn)檫@些造成了網(wǎng)絡(luò)性能的下降 另外 用戶對(duì)i p 存儲(chǔ)技術(shù)的認(rèn)知度還不夠 i p 存儲(chǔ)并不是在現(xiàn)有的i p 網(wǎng)絡(luò)上連 接一個(gè)帶網(wǎng)卡的存儲(chǔ)設(shè)備那樣簡(jiǎn)單 同樣需要一些專門的驅(qū)動(dòng)和設(shè)備 最后是安 全問(wèn)題 對(duì)于用戶來(lái)講 存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)安全和保密性是最為關(guān)心的 一旦把 這些數(shù)據(jù)放置在i p 網(wǎng)絡(luò)上 安全問(wèn)題將變得異常突出 雖然仍然存在問(wèn)題 但i ps a n 不可阻擋地在朝前邁進(jìn) 在設(shè)備方面 a d a p t e c 等傳統(tǒng)光纖通道適配器廠商都發(fā)布了i s c s ih b a 在安全方面 i s c s i 規(guī)范包含 了i i l i t i a t o r 和目標(biāo)驗(yàn)證來(lái)防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn) 并限制只允許可信賴的節(jié)點(diǎn)訪問(wèn) s s l 也可以作為補(bǔ)充提供安全保證 無(wú)論未來(lái)會(huì)是光纖通道 i s c s i 或者兩者結(jié)合的一種情況 所有存儲(chǔ)系統(tǒng)客 戶的共同需求都是相同的 降低成本 管理方式流水化 系統(tǒng)簡(jiǎn)單化 1 4 研究目的與意義 本文以中山大學(xué)國(guó)家1 i n u x 技術(shù)推廣中心與廣州銘源電子科技有限公司的合 作項(xiàng)目 p d m 數(shù)據(jù)管理器 為基礎(chǔ) 同時(shí)結(jié)合考慮中小企業(yè)數(shù)據(jù)備份具體要求 簡(jiǎn)單 方便 低成本 以及企業(yè)數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)對(duì)存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展性需求的客觀事實(shí) 提出了一個(gè)面向中小型企業(yè)的數(shù)據(jù)分層備份系統(tǒng) 首先 從成本的角度 中小企業(yè)擁有各種不同速度和性能的存儲(chǔ)設(shè)備 與其 相對(duì)應(yīng)的 企業(yè)的數(shù)據(jù)也可以按重要性或訪問(wèn)的頻率分成不同的級(jí)別 將處于不 同重要性層次的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同速度和性能的設(shè)備上 以有效的利用企業(yè)現(xiàn)有資 源 節(jié)省企業(yè)成本 又不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)產(chǎn)生較大的影響 從服務(wù)的角度 不同的用戶 群體對(duì)服務(wù)需求的層次要求也不盡相同 這也要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的分層存 儲(chǔ) 其次 考慮到當(dāng)前數(shù)據(jù)的迅速增長(zhǎng) 新的存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)也應(yīng)能適應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)容 量擴(kuò)展的需求 數(shù)據(jù)遷移技術(shù)讓用戶得以實(shí)現(xiàn)分層存儲(chǔ)的同時(shí) 也為系統(tǒng)存儲(chǔ)容 量的擴(kuò)展提供了可能 數(shù)據(jù)的分層存儲(chǔ)和容量的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是完全透明 8 中山大學(xué)碩士論文 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 的 數(shù)據(jù)遷移技術(shù)的提出主要是針對(duì)數(shù)據(jù)的價(jià)值變化而言 用戶數(shù)據(jù)的價(jià)值可能 會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化 進(jìn)而要求改變數(shù)據(jù)所處的位置 如某些數(shù)據(jù)頻繁 訪問(wèn) 而某些數(shù)據(jù)在生成后就基本上不會(huì)再被使用 最后 為方便系統(tǒng)的實(shí)施 我們采用虛擬化技術(shù)融合了d a s 和n a s 兩種現(xiàn)有的存儲(chǔ)架構(gòu) 虛擬化技術(shù)的應(yīng) 用使得數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中管理的同時(shí)大大的方便了用戶 數(shù)據(jù)遷移實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在不同 級(jí)別設(shè)備上的存儲(chǔ) 而虛擬化則實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的集中管理 從而分層的備份系統(tǒng) 將滿足用戶對(duì)低成本 容量可擴(kuò)展以及方便性等各方面的要求 本文第一章主要介紹了相關(guān)背景以及研究的目的 第二章介紹了流行的存儲(chǔ) 系統(tǒng)架構(gòu)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)備份知識(shí) 并對(duì)融合了d a s 和n a s 兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)而得 到的新架構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)說(shuō)明 第三章在對(duì)數(shù)據(jù)的分層進(jìn)行了適當(dāng)分析后 主要介 紹了虛擬化和數(shù)據(jù)遷移技術(shù) 以及分層存儲(chǔ)與其二者間的關(guān)系 第四章主要是對(duì) 系統(tǒng)的相關(guān)分析設(shè)計(jì) 分模塊介紹了相關(guān)功能 第五章主要對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)采用的 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)說(shuō)明 并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了適當(dāng)分析 第六章對(duì)全文進(jìn) 行了總結(jié) 9 中山人學(xué)碩 j 二論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 第2 章存儲(chǔ)系統(tǒng)相關(guān)分析 企業(yè)數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng) 使得數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 管理 維護(hù)變得越來(lái)越復(fù)雜 進(jìn)而 也推動(dòng)了各種存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展 如何有效的管理 利用設(shè)備 并 在需要時(shí)經(jīng)濟(jì)方便地?cái)U(kuò)充存儲(chǔ)容量 是推動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力 面對(duì)高速膨 脹的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求 存儲(chǔ)技術(shù)已由傳統(tǒng)的直接連接存儲(chǔ) d a s 發(fā)展到已被普遍 接受的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) n a s i s c s i 和s a n 等 2 1 三種典型存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)是備份的基礎(chǔ) 按照存儲(chǔ)設(shè)備的連接方式 有以下三種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 2 0 d a s d i r e c ta t t a c h e ds t o r a g e 直連存儲(chǔ) n a s n e t l o r ka t t a c h e ds t o m g e 附 網(wǎng)存儲(chǔ) 和s a n s t o r a g ea r e an e t w o r k 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng) 直聯(lián)存儲(chǔ)和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng) 都是數(shù)據(jù)塊級(jí)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 不過(guò)直聯(lián)存儲(chǔ)與存儲(chǔ)設(shè)備是通過(guò)計(jì)算機(jī)總線連接 而 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)是通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)設(shè)備 附網(wǎng)存儲(chǔ)提供給用戶的是文件級(jí)的存 儲(chǔ)系統(tǒng) 2 1 1 直聯(lián)存儲(chǔ)d a s d a s 將存儲(chǔ)設(shè)備直接與服務(wù)器相連 以服務(wù)器 主機(jī) 為中心 存儲(chǔ)設(shè)備 可以是磁盤 磁帶 磁盤陣列或磁帶庫(kù) 在這種方式中 存儲(chǔ)設(shè)備是通過(guò)d e s c s i 等i o 總線直接到服務(wù)器 i o 請(qǐng)求也是通過(guò)服務(wù)器發(fā)送到存儲(chǔ)設(shè)備 d a s 是比較常用的結(jié)構(gòu) 許多中小企業(yè)和部門配置的文件和存儲(chǔ)服務(wù)器都還是 在采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 如圖2 1 郵件服務(wù)器 圖2 1d a s 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 1 0 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 由于存儲(chǔ)系統(tǒng)附屬于服務(wù)器 受服務(wù)器總線技術(shù)的限制 并且當(dāng)客戶連接數(shù) 增多時(shí) 服務(wù)器將成為整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸 這種直連式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致容量的 擴(kuò)展性問(wèn)題 缺乏動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性 傳統(tǒng)上為其擴(kuò)充存儲(chǔ)容量的方法是增加新的 更快速的磁盤 如果服務(wù)器上可供掛接的驅(qū)動(dòng)器接口已滿 如u l t r as c s i 3 最多 可以接1 5 個(gè)磁盤 就只有考慮另外購(gòu)買一臺(tái)昂貴的服務(wù)器來(lái)擴(kuò)容 由于數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)在多個(gè)獨(dú)立服務(wù)器上 每個(gè)服務(wù)器又都帶有各自的存儲(chǔ)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)就被人為 的分割成獨(dú)立的部分存在 不能提供跨平臺(tái)文件共享 相同的數(shù)據(jù)可能在不同的 服務(wù)器中保留有多個(gè)副本 極大地浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間 此外 為每臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行單 獨(dú)的數(shù)據(jù)維護(hù)需要管理員耗費(fèi)大量的時(shí)間 d a s 存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)適用于沒有大型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的情形 例如個(gè)人級(jí)的網(wǎng)站 小型醫(yī)療系統(tǒng) 小型檔案系統(tǒng)等 這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)基本上都是以文件形式存在 沒 有復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)保存時(shí)間一般比較長(zhǎng) 而且停機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份完全是 可以允許的 然而由于數(shù)據(jù)的迅速增長(zhǎng)使得d a s 存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代存儲(chǔ) 應(yīng)用的發(fā)展 也無(wú)法滿足企業(yè)的各種各樣的存儲(chǔ)需求 如何確保數(shù)據(jù)的一致性 安全性和可靠性 如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的集中訪問(wèn) 如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)和管理 面對(duì)這些問(wèn)題 傳統(tǒng)的d a s 存儲(chǔ)架構(gòu) 已經(jīng)無(wú)能為力 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架 構(gòu)順應(yīng)這一需求而產(chǎn)生 它將訪問(wèn)模式由傳統(tǒng)的以服務(wù)器為中心轉(zhuǎn)化為以數(shù)據(jù)和 網(wǎng)絡(luò)為中心 導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) n a s 和s a n 的蓬勃發(fā)展 2 1 2 附網(wǎng)存儲(chǔ)n a s 附網(wǎng)存儲(chǔ) n e 帆o r ka t t a c h e ds t o r a g e n a s 是一種可以直接連接數(shù)據(jù)到任 何網(wǎng)絡(luò)上的存儲(chǔ)設(shè)備 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(huì) s n 認(rèn) 定義為 n a s 是可以直接聯(lián)到 網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供文件級(jí)服務(wù)的存儲(chǔ)設(shè)備 2 與d a s 存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)相比 附網(wǎng)存儲(chǔ) 如圖2 2 采用t c p i p 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù) 交換 各種產(chǎn)品只要滿足協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)就能夠?qū)崿F(xiàn)互連 很容易實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)下的文 件共享 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的采用也使n a s 擺脫了服務(wù)器和異構(gòu)化構(gòu)架對(duì)兼容性問(wèn) 題的困擾 有效保障原有設(shè)備的同時(shí) 又具有較好的擴(kuò)展性 為提高n a s 設(shè)備 與網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率 n a s 部件一般都專門優(yōu)化了系統(tǒng)硬件和軟件體系 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu) 采用多線程 多任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)內(nèi)核來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)的i o 請(qǐng)求 由于 數(shù)據(jù)不再通過(guò)服務(wù)器內(nèi)存轉(zhuǎn)發(fā) 而直接在客戶機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備間傳送 服務(wù)器僅起 到控制管理的作用 因而不僅響應(yīng)速度快 而且數(shù)據(jù)傳輸速率也很高 目前十萬(wàn) 兆以太網(wǎng) 1 0 0 0 0 0 m b p s 的出現(xiàn) 也大大提高了n a s 存儲(chǔ)的性能 n a s 在解決 足夠的存儲(chǔ)和擴(kuò)展空間的同時(shí) 還提供極高的性價(jià)比 這都是d a s 和s a n 所無(wú) 法比擬的 因而其成為多數(shù)企業(yè) 尤其是中小型企業(yè)的最佳選擇 站 圖2 2n a s 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) n a s 實(shí)際上是一個(gè)帶有瘦服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備 它舍棄了通用服務(wù)器的大多 數(shù)計(jì)算功能 將硬件和軟件有機(jī)地集成在一起 通過(guò)優(yōu)化i o 性能 將數(shù)據(jù)處理 從總線i o 瓶頸中解放出來(lái) 是一種配有大量的存儲(chǔ)能力 僅僅作為專用i o 文件服務(wù)器來(lái)使用的瘦服務(wù)器 2 3 1 在n a s 結(jié)構(gòu)中 存儲(chǔ)系統(tǒng)直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接 口與網(wǎng)絡(luò)直接相連 由用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和文件存取協(xié)議 例如n f s 附e t w o r kf i l e s y s t e m c i f s c o 舢 i l o ni n t e m e tf i l es y s t e m 等對(duì)n a s 設(shè)備發(fā)出文件i o 請(qǐng) 求 對(duì)于收到的每一個(gè)文件請(qǐng)求都會(huì)被封裝成網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的形式并傳送到相應(yīng)的網(wǎng) 絡(luò)層 報(bào)文組裝成完整的n f s 或c i f s 請(qǐng)求之后 請(qǐng)求會(huì)傳送給相應(yīng)的n f s c i f s 驅(qū)動(dòng)程序 在提交給文件系統(tǒng)之后 文件系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該請(qǐng)求通過(guò)磁盤驅(qū)動(dòng)程序讀 取對(duì)應(yīng)的文件 磁盤驅(qū)動(dòng)程序再將文件傳回文件系統(tǒng) 再接著傳給n f s c i f s 驅(qū) 動(dòng)程序 這些驅(qū)動(dòng)程序隨之將數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層再創(chuàng)建必要的報(bào)文 將 報(bào)文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回去 文件系統(tǒng)的通用性使得n a s 獨(dú)立于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了跨 平臺(tái)的使用 可以直接將其掛接到網(wǎng)絡(luò)上 實(shí)現(xiàn)即插即用 如圖2 3 為n a s 收 到文件請(qǐng)求后獲取文件的內(nèi)部流程 不可否認(rèn) n a s 體系結(jié)構(gòu)也存在一些不可忽視的缺點(diǎn) n a s 的數(shù)據(jù)傳送 機(jī)制必不可少的具有巨大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開銷 在數(shù)據(jù)備份過(guò)程中將會(huì)消耗大量的帶 1 2 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 寬 使其無(wú)法完成大容量的存儲(chǔ)備份應(yīng)用 這影響了它在企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)中的地位 另一方面 文件i o 的速度要遠(yuǎn)低于塊存儲(chǔ)的速度 這些特點(diǎn)注定了n a s 存儲(chǔ) 技術(shù)是解決存儲(chǔ)容量不足問(wèn)題的好方案 而在存儲(chǔ)超大容量的信息時(shí)難有滿意的 性能 2 1 3 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)s a n 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 t n a s 文件系統(tǒng) t n f s c i f s 驅(qū)動(dòng)程序 毒t t c p i p 數(shù)據(jù)請(qǐng)求 圖2 3n a s 中數(shù)據(jù)請(qǐng)求流程 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(huì)s n i a 對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)s a n s t o r a g e 心e an e t l o r k 的 定義是 在主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間以及各存儲(chǔ)設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò) 它包括通 訊構(gòu)架 管理層 連接設(shè)備 存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī) 或者說(shuō)s a n 是一種利用f i b r e c h a n n e l 等專用存儲(chǔ)協(xié)議連接起來(lái)的可以在存儲(chǔ)資源和服務(wù)器之間建立直接的 數(shù)據(jù)連接的高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 2 4 1 s a n 采用可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接服務(wù)器和 存儲(chǔ)設(shè)備 所有的存儲(chǔ)設(shè)備都可以在全部的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間作為對(duì)等資源共享 如圖2 4s a n 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖 流媒體服務(wù)器 圖2 4s a n 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 1 3 中山大學(xué)碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 根據(jù)所采用的傳輸協(xié)議以及傳輸介質(zhì)的不同 s a n 有很多種實(shí)現(xiàn)方式 主 要有f c s a n 和i p s a n 兩種 f c s a n 采用高速的光纖通道構(gòu)架存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 并用f c p f i b r ec h a n n e lp r o t o c 0 1 協(xié)議傳輸s c s i 命令和數(shù)據(jù) s a n 的體系 結(jié)構(gòu)和以光纖通道交換機(jī)和光纖通道協(xié)議為主要特征的本質(zhì)決定了它的諸多優(yōu) 點(diǎn) 2 5 首先 在一些關(guān)鍵應(yīng)用中 可以有效地傳送爆發(fā)性的塊數(shù)據(jù) s a n 的性 能以及可靠性能夠得到充分發(fā)揮 其次 s a n 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程災(zāi)難恢復(fù) 第三 目前光纖通道可提供4 g b p s 帶寬的高速存取 第四 通過(guò)整合各種不同的存儲(chǔ) 設(shè)備形成一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)池 存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器都可以很方便的添加到網(wǎng)絡(luò)中 去 存儲(chǔ)容量可以很容易地?cái)U(kuò)充 第五 存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器分離 存儲(chǔ)設(shè)備上的 數(shù)據(jù)容易被其它服務(wù)器共享 存儲(chǔ)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)遷移也變得很容易 第六 數(shù) 據(jù)的備份 恢復(fù) 遷移都是通過(guò)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)本身來(lái)完成 不占用l a n 帶寬真正 實(shí)現(xiàn)了l a n f r e e s e r v e r f r e eb a c k u p s a n 性能高 但是其成本也高 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)采用的光纖通道網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 都非常昂貴 管理也復(fù)雜 且其技術(shù)尚未完全成熟 兼容性和互操作性等問(wèn)題還 未有效解決 s a n 系統(tǒng)的互操作性問(wèn)題一直是困擾其發(fā)展的重要問(wèn)題 不同廠 家的存儲(chǔ)設(shè)備很難互聯(lián)到一個(gè)統(tǒng)一的s a n 中 在異構(gòu)環(huán)境下的文件共享很難 s a n 中存儲(chǔ)資源的共享一般指的是不同平臺(tái)下的存儲(chǔ)空間的共享 而不是數(shù)據(jù) 文件的共享 構(gòu)建和維護(hù)s a n 需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的 并接受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的管理人 員 大大增加了企業(yè)成本 這都在一定程度上阻礙了s a n 技術(shù)的普及應(yīng)用和推 廣 也限制了其在中小型企業(yè)中的應(yīng)用 2 2 分層存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu) 盡管s a n 有著諸多優(yōu)勢(shì) 但是調(diào)查顯示許多中小企業(yè)和部門當(dāng)前所采用的 存儲(chǔ)架構(gòu)主要還是d a s 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) d a s 自身存在的缺陷意味著它無(wú)法滿足隨著 企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大數(shù)據(jù)迅速增加 而對(duì)存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展提出的需求 數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)將 會(huì)成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸 考慮到n a s 存儲(chǔ)架構(gòu)正是為解決存儲(chǔ)容量動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的 問(wèn)題而做出的改進(jìn) 為進(jìn)一步降低企業(yè)存儲(chǔ)成本 充分利用已有的設(shè)備資源 本 文將對(duì)這兩種存儲(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?在保證低成本的同時(shí)使得存儲(chǔ)容量能夠 根據(jù)企業(yè)的需要隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展 如圖2 5 為d a s 與n a s 兩種體系架構(gòu)整合后的 1 4 中 i j 人學(xué)碩 j 論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實(shí)現(xiàn) 分層存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu) 磁帶機(jī) 圖2 5 分層系統(tǒng)架構(gòu) 在圖2 5 所示的體系結(jié)構(gòu)中 保留了現(xiàn)今中小企業(yè)流行的d a s 架構(gòu) 應(yīng)用 服務(wù)器或者數(shù)撓 庫(kù)服務(wù)器等仍然直接與存儲(chǔ)介質(zhì) 目連 與傳統(tǒng)d a s 結(jié)構(gòu)不同的 是 我們?cè)谄髽I(yè)網(wǎng)絡(luò)中增加了n a s 部件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展 同時(shí)為了方便 用 管理企業(yè)資源 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理 我們?cè)谠械膭偨j(luò)中添加了一臺(tái)專用 的備份管理服務(wù)器 用于處理所有的數(shù)據(jù)備份請(qǐng)求 并管理氽業(yè)各種存儲(chǔ)資源和 備份數(shù)據(jù) 用 的任何數(shù)據(jù)備份i o 請(qǐng)求一般均會(huì)提交給存儲(chǔ)管理服務(wù)器 存儲(chǔ) 管理服務(wù)器驗(yàn)證用 1 的權(quán)限 查詢核心數(shù)據(jù)庫(kù) 確定用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)所在的設(shè)備位 置后 管理服務(wù)器會(huì)將陔請(qǐng)求重定陽(yáng)給相應(yīng)的n a s 部件 相對(duì)而言 普通用戶 的數(shù)據(jù)備份量一般比較少 因而允許數(shù)據(jù)通過(guò)管理服務(wù)器的中轉(zhuǎn) 而數(shù)據(jù)的遷移 則在用戶客戶端和n a s 設(shè)備問(wèn)直接傳輸 無(wú)需通過(guò)存儲(chǔ)管理服務(wù)器中轉(zhuǎn) 系統(tǒng)用戶包括普通用戶和駐留在應(yīng)用服務(wù)器上的備份中間件代理 普通用 通過(guò)終端界面實(shí)施數(shù)據(jù)備份與恢復(fù) 管理員還可以通過(guò)類似的界面管理企業(yè)的各 種資源以及相關(guān)備份任務(wù) 用戶