现代长理存储备份技术论文.doc

长沙理工大学存储技术基础课程论文备份技术应用现状调查学 院 城城南学院南学院 专 业 通信工程 班 级 通信1104班 学 号 学生姓名 liqing 指导教师 刘 青 课程成绩 完成日期 2013年6月22日 6 / 7备份技术应用现状调查 学生姓名：刘青青 指导老师：刘青 摘 要 计算机技术的发展产生了数据备份技术。数据存储备份是保证系统安全运行的有效手段,因而采用高效率、低成本的备份技术显得越来越重要。本文首先介绍数据备份的发展历程，然后论述数据备份技术的发展现状，包括数据备份的概念、基本内容、关键技术以及主要软件产品等方面，最后提出了数据存储备份技术的发展趋势。关键词 数据备份技术；作用；地位；现状；发展趋势1 引言近年来，随着计算机存储信息量的增长，数据存储、数据备份和灾难恢复日益成为引人关注的重要研究课题，尤其是数据备份占有重要地位，它已经成为计算机存储领域里一个相对独立的分支。Internet让用户始料未及的是信息的及时可用性，导致数据或文件不能被删除，大型的电子商务和存储在关系数据库中的数据也驱使数据存储的增长对更大的数据库、更大的文件系统、更长的文件名以及更长的路径名的需要也在成比例地增长着。为保护不断增长的数据，防止数据丢失，数据备份技术作为数据保护的重要方式，也得到了长足的发展，更加受到人们的重视。2 存储备份系统的基本构成一个好的数据存储备份系统应该具备以下一些基本要素；(1)保护性；全面保护用户的数据，在灾难发生时能快速可靠地进行数据恢复；(2)可管理性:这是存储备份中一个重要的因素。因为可管理性与存储备份的可靠性紧密相关。最佳的可管理性当然就是自动化存储备份方案,这不仅增加了数据的安全性和可靠性,而且在数据恢复时减少了以往十分繁琐的工作步骤,节约了大量的人力和时间；(3)可扩展性:存储备份最大的忌讳就是在存储备份过程中因介质容量不足而更换介质。因为这会降低存储备份数据的可靠性与完整性。因此,存储介质的容量在存储备份中具有压倒一切的重要性。3 数据备份常用技术数据备份技术有多种实现形式，从不同的角度可以对备份进行不同的分类。3.1 按数据备份技术的模式角度分类（1）逻辑备份。每个文件都是由不同的逻辑块组成。每一个逻辑的文件块存储在物理磁盘块上。该方法不需要将欲备份文件运行在归挡模式下，不但备份简单，而且可以不需要外部存储设备，包括导出 / 导入。这种方法包括读取一系列的数据日志，并写入文件中，这些日志的读取与其所处位置无关。（2）物理备份。该方法实现数据的完整恢复，但数据必须运行在归挡模式下（业务数据在非归挡模式下运行），且需要极大的外部存储设备，例如磁带库，具体包括冷备份和热备份。冷备份和热备份是物理备份(也称低级备份)，它涉及到组成数据库的文件，但不考虑逻辑内容。3.2 按数据备份技术的策略角度分类（1）完全备份。完全备份是指对整个系统(如组成服务器的所有卷)或用户指定的所有文件数据进行一次全面的备份。这是最基本也是最简单的备份方式，这种备份方式的好处就是很直观容易被人理解。如果在备份间隔期间出现数据丢失等问题，可以只使用一份备份文件快速地恢复所丢失的数据。但是它的不足之处也很明显，它需要备份所有的数据，并且每次备份的工作量也很大，需要大量的备份介质，如果完全备份进行的比较频繁，在备份文件中就有大量的数据是重复的。这些重复的数据占用了大量的存储空间，这对用户来说就意味着增加成本。而且如果需要备份的数据量相当大，备份数据时进行读写操作所需的时间也会较长。因此这种备份不能进行得太频繁，只能每隔一段时间才进行一次完整的备份。但是一旦发生数据丢失，只能使用上一次的备份数据恢复到前次备份时数据状况，这期间内更新的数据就有可能丢失。 (2) 增量备份。增量备份指备份自从上次备份操作以来新产生或更新的数据，其最大优点是没有重复的备份数据，节省空间，缩短备份时间。缺点在于当数据发生灾难时，恢复数据比较麻烦，必须具有上一次全备份和所有增量备份文件，并且它们必须沿着从全备份到依次增量备份的时间顺序逐个反推恢复，其中任何一个数据环节出了问题，都会导致整个后续数据的瘫痪，同时这也极大地延长了恢复时间。 (3)差分备份。数据管理人员在规定的时间进行一次系统完全备份，然后在接下来的时间里，再将当天所有与前一次不同的数据做备份。差分备份无需每天都做系统完全备份，备份所需时间短，节省空间，数据恢复也很方便。3.3 按数据备份技术的备份服务器在备份过程中是否可接收用户响应和数据更新角度分类（1）冷备份。冷备份是在欲备份数据运行完毕的情况下将关键性文件拷贝到另外的位置的一种做法。对于备份的信息而言，冷备份是最快和最安全的方法。（2）热备份。热备份是在欲备份数据运行的情况下，采用的一种数据的备份方式。由于是同步备份，热备份资源占用比较多，投资较大，但是它的恢复时间非常短。4 数据备份技术的发展4.1 因特网备份技术因特网备份技术一般包含外协、远程管理等更大型的服务包中,使用单位可以自动定期从组织内复制加密数据并将其存储在远离现场的安全地点。因特网备份的优势是基于因特网的备份是无缝运行的，并且不需要代表组织内部的IT人员进行干涉或监视。不需要监视磁带是否有质量问题或出现磁带老化的现象；从数据的风险方面来看，备份是在现场以外的地方进行，所以不用担心现场灾难对数据的破坏。因为数据不在磁带上，因此数据失窃的机率也相应减小。但从数据的可恢复能力方面来看，因特网备份还存在着一些不足。从因特网上备份恢复数据的时间要大于本地备份时间，这不仅仅是较慢的连接速度带来的结果，也是请求备份服务、确定数据位置以及初始化过程等在已经很慢的传输速率上增添的额外负载。通过因特网备份，即使采用T1线路进行备份也需要花费大量的时间。虽然现在趋势正朝着更大带宽发展，但带宽的发展速度与企业数据的增长率已不可同步比拟。4.2 几种存储优化设计方案DAS(Direct Attached Storage-直接连接存储)：是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。DAS的适用环境为：(1)服务器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子)；(2)存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的/原始分区0)上时；(3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们需要直接连接到存储器上,群件应用和一些邮件服务也包括在内。当服务器在地理上比较分散，很难通过远程连接进行互联时，直接连接存储是比较好的解决方案，甚至可能是惟一的解决方案。利用直接连接存储的另一个原因也可能是企业决定继续保留已有的传输速率并不很高的网络系统。NAS(Network Attached Storage-网络连接存储):NAS将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网),连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法，它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。需要共享大型CAD文档的工程小组就是典型的例子。NAS产品包括存储器件和集成在一起的简易服务器，可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。集成在NAS设备中的简易服务器可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。SAN(Storage Area Network-存储区域网络)：通过光纤通道连接到一群计算机上。在该网络中提供了多主机连接。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制，以及目前小型计算机系统接口(SCSI)存储结构的布局限制。随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，这样不管数据置放在那里，服务器都可直接存取所需的数据。由于采用了光纤接口，SAN还具有更高的带宽。5备份与容灾集群的关系数据备份更多情况下是指数据从在线状态，剥离到离线状态的过程。这与服务器高可用集群技术以及远程容灾技术，在本质上有所区别见表（1）。虽然从目的上讲，这些技术都是为了消除或减弱意外事件给系统带来的严重影响，但是由于它们侧重的数据保护方向不同，实现的手段和产生的效果也不尽相同。群集和容灾技术的目的，是为了保证系统的可用性，也就是说，当意外发生时，系统所提供的服务和功能不会因此而间断。对数据而言，集群和容灾技术是保护系统的在线状态，保证数据可以随时被访问，而相对来说，备份技术的目的，是将整个系统的数据或状态保存下来，这种方式不仅可以挽回硬件设备损坏带来的损失，也可以挽回逻辑错误和人为恶意破坏的损失。然而数据备份技术并不保证系统的实时可用性，也就是说，一旦意外发生，备份技术只保证数据可以恢复，但是恢复过程需要一定的时间，在此期间，系统是不可用的。表（1）备份集群与容灾技术的比较比较项目比较主题数据备份技术高可用集群技术容灾技术防意外事件物理硬件故障是是是病毒发作是部分部分人为误操作是部分部分人为恶意破坏是否否自然灾害否否是保护对象数据和文件是是是应用和设置部分是是操作系统部分是是网络系统否否是供电系统否否是系统恢复系统连续性不保证保证保证数据损失有少量损失完全不损失完全不损失可恢复到时间点多个当前当前其他数据管理方式搬移到离线在线共享或同步在线同步使用系统规模任何系统规模中型或大型系统大型系统6数据备份技术的发展趋势为适应备份需求的变化，备份技术需要克服数据的分散给备份带来的困难；需要应付种类繁多的数据类型；需要大容量的存储介质并对存储介质进行更好的管理。与此同时，备份不能影响企业应用系统的可用性，应在业务少时备份。备份日志信息应能有效管理并在此基础上提供报表分析、警报发送等功能。备份操作应该简单易行，友好操作直观等。这些新的备份需求将引领着数据备份技术的新发展，由此产生以下几方面的发展趋势：（1）应全方位数据保护的要求，最新的备份技术将由主要致力于Files和Database的备份，逐渐扩展到WEB、OA、Boot、Partition、OS、Email、Application等领域，将整个企业或组织网络内的信息集成一体化全方位备份。（2）备份软件会朝着更加智能化的方向发展，比如备份策略更加人性化、智能化。手工恢复会进一步减少，自动恢复会不断增多。会出现邮件，短信通知备份报告或警报，移动监控备份操作。（3）与数据保护的其他方式结合更紧密，尤其是结合网络。硬件的集群化，走与SAN和NAS融合的道路。与此同时，因成本管理原因与容灾，镜象技术有融合发展的应用需求，这会提升并行备份。大容量存储等备份时间及空间上的性能。（4）备份技术会出现一些标准和规范，1997年成立的网络存储官方工业协会SNIA，在推动存储领域技术大发展的同时，必定为第二个最广