第3章 数据存储技术基础

1、第3章 数据存储技术基础随着企业网络规模的不断增大和企业网络应用的频繁，企业信息数据量也越来越多，而且企业对这些数据的依赖性也越来越大。目前，数据存储已不再是作为服务器系统的附属功能而存在，已形成了自成体系的庞大行业系统，其重要性也日渐提高。本章将介绍以下几个方面的内容：l 近线存储；l NetApp的近线存储方案；l SAN方案；l NAS和SAN的融合；l HP NAS与SAN整合方案；l NetApp统一存储方案。3.1 数据存储概述数据存储已经渗透到企业运作的各个领域，企业依靠这些存储的数据进行决策，成为企业信息系统的重中之重。那么到底什么是数据存储，数据存储的意义又是什么呢？3.1.

2、1 什么是数据存储数据存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。总的来讲可以包含两个方面的含义：一方面它是数据临时或长期驻留的物理媒介；另一方面，它是保证数据完整安全存放的方式或行为。数据存储就是把这两个方面结合起来，向客户提供一套数据存放解决方案。说到存储介质，实际上它的范围非常广，小到计算机系统中的几百KB的ROM芯片，大到上百GB，甚至TB级的磁盘阵列系统都可以用来保存数据，又都可以称为存储。可以说存储无处不在、无处不有。存储按照使用的方式和存储规模，又有移动存储设备（比如U盘、PCMCIA硬盘和外置USB移动硬盘）和非移动存储设备

3、之分。企业中存储数据的绝大多数设备都是非移动存储设备，如内置磁盘、磁盘阵列、磁带机、磁带库、光盘库等。而数据的存储媒介依据不同用途可以有多种选择，按照存储介质和存储技术划分，主要有磁盘、磁带和光盘等三大类。虽然只读存储的光盘单位容量成本最低，但由于可使用性不强，所以其应用范围远没有磁带和磁盘库。总体来说磁带的单位成本适中，磁盘的最高且存取性能最好。在存储技术领域，没有惟一的标准。无论何种存储方式，对存储系统而言，其体系架构都基本上是一样的（其实其他设备也差不多），都是由三个层次决定的：主机I/O连接、连接数据线和存储设备接口。与其他任何数据通信一样，它同样涉及I/O总线、传输控制协议、介质接口

4、和嵌入式控制器四个方面。I/O总线也就是目前常见的几种，如PCI、PCI-X等；随着数据存储技术的发展，目前在数据存储中所涉及的传输控制协议就比较多了，几乎是全面覆盖当前所有的主流协议（有的还未正式批准发布），如TCP/IP、Ethernet、iSCSI、InfiniBand、SCSI、Fibre channel、FCIP和IFCP等；在存储设备接口方面也是多种多样，除了常见的三种磁盘接口（ATA、SATA、SCSI）外，新的一些接口类型也是层出不穷，如FC（光纤通道）、SAS（串行SCSI）、ESCON（企业级系统连接）、N-Port（节点端口）和NL-Port（节点环路端口）等。不仅各种存

5、储协议和存储接口在推陈出新，而且在存储设备与服务器的连接方面也出现了三种完全不同的方式：（1）存储设备与服务器直接相连，又称为DAS；（2）存储设备直接联入现有的TCP/IP的网络中，这种设备称为NAS；（3）将各种存储设备集中起来形成一个存储网络，通过光纤进行连接，以便数据的快速集中连接与管理，这样的网络称为SAN。总的来看，存储技术正推陈出新，老技术不断升级，新技术层出不穷。这些技术，从网络存储功能的存储（Storing）、连接（Wiring）和文件组织（Filing）三个方面，影响着网络存储的架构、性能和成本。iSCSI、SATA、SAS等新技术的出现，以及FC、Ethernet、SCS

6、I的升级换代，都会给存储产品带来比较大的变化，目的是提高性能，降低成本，减少投资，简化用户存储网络的管理和维护。3.1.2 数据存储方式的发展说到数据存储，最先想到的就是PC机上的那块硬盘了。因为在PC机中的数据基本上都是存储在这块磁盘中，它的好坏直接影响着电脑的正常使用和数据保存得是否完好，甚至影响着人们工作和生活的正常进行，还有可能影响着未来的命运。而对于企业用户来说，其服务器中的数据比起个人用户PC磁盘中的数据又不知要重要多少倍，因为它不再是关系着某个人的命运，还关系着成百上千，甚至几十、上百万员工的命运。有的企业就是因为服务器中长期积累下来的商务数据丢失，无法恢复而关门大吉，所造成的损

7、失是无法估量的。1SCSI拓展存储技术发展之路以上提到的仅是PC机中的数据存储，在网络系统的服务器中，最开始也是以PC机中单或多磁盘方式直接连接在服务器主板、SCSI或RAID控制卡的磁盘控制器上，这就是DAS（直接连接存储）方式。该保存方式与PC机没什么两样，不同的只是所采用的磁盘接口是传输速率更高的SCSI接口（而不是PC机中常见的IDE接口），数量上也更多些，因为要存储更多的数据。这种存储方式在相当长一段时间满足了不断增长的数据存储和安全需求，但随着网络规模的不断增大，网络系统和应用日趋复杂化，网络数据量也飞速增长，这种DAS存储方式无论在存储容量，还是在存储性能上都不能满足用户不断增长

8、的需求。人们常说的SCSI标准，是指SCSI协议集中的并行SCSI标准SPI（SCSI Parallel Interface）标准。SCSI技术的多任务处理、总线拓扑结构、多设备连接的特性，使得SCSI技术不仅可以应用在计算机内部SCSI设备和主机总线的连接上，还可以把外置存储系统通过SCSI电缆，连接在计算机I/O总线的SCSI控制器上。这就是存储主流模式DAS的由来。由此，SCSI技术开创了外置存储的新时代。为了适应串行通信技术，SCSI-3协议又增加了能满足特殊设备协议需要的命令集，使得SCSI协议既适应传统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通信需要，如“即插即用”、光纤通

9、道协议（FCP）、串行存储协议（SSP）、串行总线协议等。从1979年SCSI技术诞生以来，整个SCSI协议标准树越来越丰富，SCSI体系得到了空前的发展。一方面，SCSI协议的指令集在逐步丰富，另一方面，SCSI体系架构的应用模式，也已经从SPI（并行SCSI），往FC、iSCSI、InfiniBand方向发展。2网络存储的发展之路大家知道，信息技术基础设施的三个主要部分是计算机、网络和存储设备。在过去的几十年中，前两个部分已得到长足的发展。在计算机技术方面，仅CPU的主频目前就已近4GHz，前端总线频率也已突破1 GHz，各种总线技术也得到极大的发展；在网络方面，10 G以太网早已出现并得

10、到应用。但数据存储技术明显落后，尽管目前最快的SCSI接口速率达320 MB/s，但由于价格等原因还不能使它在服务器中得到普及，更别说在PC机中应用了。同时，与信息技术基础设施的其他两个部分相比，管理存储设备的方式也相对原始。在DAS时代，各存储体都是采取传统的直接连接方式连接在主机上的，各种存储请求都必须依靠主机进行，所以对主机性能影响越来越大。在当前的网络时代，人们希望有一种更先进的数据存储方式来解决以上存储容量扩展、存储性能的提高和对主机的影响等方面的问题。最近的一系列事件，包括2001年发生在美国的9.1l事件，使人们更加认清了这样一个事实，即存储是一种关键功能，因为公司的日常事务依赖

11、于公司收集和存储的数据。因此，在各存储设备厂家和标准委员会的共同努力下，一种基于网络的存储方式NAS（网络附加存储）诞生了。这种存储方式的关键设备就是NAS文件服务器，它负责整个网络数据存储的操作和管理，从而可以把数据存储任务从服务器主机中分离出来，减轻服务器的负荷。另外，它通过NAS服务器集中连接了所有存储设备，作为网络节点直接放在网络上，所以网络用户可以共享，管理员可以进行集中管理。由于它的高性能和强大的功能，在短时间内得到了广大存储设备商和用户的高度认可，飞速普及。网络附加存储相对传统的DAS来说有了本质上的飞跃，它把传统的数据存储独立起来，作为网络的一个部分，而不再依赖于主机。所以网络

12、附加存储中的数据是属于网络用户共享的，而不再隶属于某个主机。网络存储的发展将使有多个数据库的公司，例如销售、制造、支持和客户服务，能够更轻松地相互引用这些独立的数据源，更全面地了解他们的公司，从而改进公司的运营，提高员工的工作效率。同样，集中接入可以简化维护工作，从而帮助降低成本和简化对业务增长的管理。网络附加存储的目标是在一个整体存储方案中联合广泛的存储设备，包括磁盘驱动器、备份磁带驱动器、磁盘阵列、光盘库等所有存储设备。这样做的结果是公司能够集中管理和备份整个公司的存储资源，而不至于像在DAS时代那样，管理员需要四处搜索分散的存储资源。同时在数据安全性方面也更有保障，所有关键数据都可安全地

13、保存在多个位置，并且普遍强制实施高级别的安全技术，这样当网络性能受到影响时不会中断业务。但随着网络存储技术的发展和用户应用需求的提高，人们发现NAS也不是十全十美的，主要体现在它成本过高、存储性能有待提高。于是一种新型的存储技术SAN（存储区域网络）随即诞生了。这种存储方式当然要解决前者NAS存储方式的那些不足了。首先它去掉了NAS方式中价格昂贵的专门NAS服务器，取而代之的是相对廉价的SAN光纤交换机。其他存储设备与SAN交换机连接（有多种连接通道可选），形成一个SAN存储网络，然后再通过SAN交换机与企业以太网络以光纤通道连接。在SAN存储网络周围有了四通八达的光纤通道（FC），也就解决了

14、NAS中存储性能低下的问题。在SAN方案中，经常使用的光纤通道技术，可以使用光缆来连接存储设备，提供最远可达10公里的高速远程数据传输，比起NAS所用的受单段100米限制的传统以太网来说容易扩展得多。光纤通道是一项卓越的技术，它可以把高性能服务器互连到数据中心等封闭式网络中的存储设备。与DAS相比，以上两种网络存储方式使更多服务器处理功能可用于完成计算工作，因为它需要较少的服务器功能来处理简单的输入/输出（I/O）操作，从而使繁忙的服务器不会变成数据传输中的瓶颈。还有，在网络存储时代，一些智能功能，如数据迁移和虚拟化也正向网络转移，被网络存储所利用。最开始因为企业使用的是DAS存储方式，连接在

15、各主机上的数据都只能是一个个数据“孤岛”，无法形成紧密的联系，也就无法有任何智能化的可能。随着技术的发展，SAN网络存储方式也得到发展，不再局限于企业局域网中，而是可通过全球最大、最廉价的广域网互联网进行存储，这就是互联网协议（IP）存储。它所依赖的就是新型的iSCSI、IFCP等IP存储协议。这种通过互联网所进行的SAN存储，使企业内更多的服务器能够接入这些SAN存储网络中，使企业能够更有效地使用他们的存储资源。这些IP SAN存储将允许企业工作组和中小型企业来构建基于低成本、为大家所熟悉的IP协议的存储网络，而无需太专业的光通道技术。3.2 三种数据存储形式为了减少企业对存储的整体投入，通

16、常对不同的数据采取不同的存储方式，因此在一个较大的存储系统中的存储设备可分成三种角色：在线存储（OnStore，又称联机存储）、近线存储（NearStore）和离线存储（OffStore，又称脱机存储）。通常将不经常访问的数据存放在离线存储的设备上（比如，磁带库），将要求传输速度快或经常访问的数据存放在在线存储的设备上（比如，磁盘阵列）。传统的数据存储一般也只需这两种存储方式。而近线存储则是一种全新的存储方式，它可以用若即若离来形容，它既不是把所存储的数据保持在在线状态，又不是像离线存储那样把数据存储在离线媒介上，而是以在线连接方式一直保持在线连接，但又不影响系统，只是在需要时激活。3.2.1

17、 三种数据存储形式概述在线存储又称工作级的存储，存储设备和所存储的数据时刻保持“在线”状态，是可随意读取的，可满足计算平台对数据访问的速度要求。如PC机中常用的磁盘基本上都是采用这种存储形式的。一般在线存储设备为磁盘和磁盘阵列等磁盘设备，价格相对昂贵，但性能最好。离线存储主要用于对在线存储的数据进行备份，以防范可能发生的数据灾难，因此又称之为备份级的存储。离线海量存储的典型设备就是磁带或磁带库，价格相对低廉。离线存储介质上的数据在读写时是顺序进行的。当需要读取数据时，需要把带子卷到头，再进行定位。当需要对已写入的数据进行修改时，所有的数据都需要全部进行改写。因此，离线海量存储的访问是慢速度、低

18、效率的。所谓近线存储，就是指将那些并不是经常用到，或者说数据的访问量并不大的数据存放在性能较低的存储设备上。对这些设备的要求是寻址迅速、传输率高。因此，近线存储对性能的要求相对来说并不高，但由于不常用的数据要占总数据量的大多数，这也就意味着近线存储设备首先要保证的是容量。有些行业的应用就非常需要这样一种存储方式，如医疗PACS（Picture Archiving and Communication System，医疗影像存储与传输系统）、数字图书馆和电视媒体等，需要对大量数据进行数字化保存。而由于在这类应用中很多数据在平时很少访问，因此无需进行在线存储，但如果采用离线存储，又不能实现快速的随机

19、访问，所以此类应用通常采用近线存储结构，对于不常用数据采用磁带或光盘作为存储介质，通过完善的联机索引机制以及磁盘缓存机制，使磁带或光盘中的数据在访问时可以获得接近在线数据访问的性能。3.2.2 近线存储的优点在线存储最适合于需要连续即时访问数据的应用程序，例如数据库。离线存储适用于需要频率不高的串行访问的应用程序，例如，用于长期存储的备份。近线存储应用程序与离线存储相比需要进行更快的随机访问，但不需要具备联机存储的连续即时访问性能。近线存储必须采用不同的实现技术来克服离线存储的缺点。最早的近线存储技术采用光盘来实现，但这种方法并不彻底，其读写机制还存在着许多问题。紧接着近线存储技术采用ATA磁

20、盘来充当存储介质，这样就可以有效地降低存储产品的成本，同时又保留了磁盘随机访问的特点，大大加快了读写的速度，达到了保证数据能够被及时访问的目的。保存在近线存储上的数据通常不需要被频繁访问，而且访问也不需要迅速得到响应，但是和磁带进行比较，访问的速度还是有很大提高的。在近线存储中，另一个重要问题就是如何把分布式的数据集中整合到统一存储内，因此近线存储的架构以NAS为宜。通过以太网，各种分布的数据可以方便地备份或转移到近线存储，这样无需额外的服务器进行管理，同时避免了复杂昂贵的SAN存储投资。在此领域，Network Appliance公司的近线存储产品NearStore是佼佼者，可同时支持NAS

21、和SAN的接入方式，满足用户的不同的需求。近线存储的优势主要体现在以下几个方面。（1）同时具有在线和离线存储的双重优点近线存储上的存储设备虽然不常在线（类似离线存储），但它时刻处于在线待机状态，一有需要，可随时调用（类似于在线存储），而且它不影响在线系统运行。因为比在线存储所需求的性能低些，比离线存储又具有更强的数据调用能力。人们知道，磁带设备对数据进行顺序访问，这意味着从磁带设备中访问小文件将需要大量时间，即使磁带已经准备就位且已经装入磁带机，仅为了访问一个文件，磁带机就必须对磁带进行多次定位。近线存储使用磁盘阵列，对数据进行随机访问，这与优化的WAFL（Write Anywhere Fil

22、e Layout，随意写文件风格）文件系统设计一起确保了向磁盘中写数据时各块放置在一起，从而采用较强的预读功能，大大提高了数据读取性能。因此，文件访问实际上是即时完成的，从而大大缩短了恢复时间。（2）成本较低近线存储可以采用价格相对低廉的磁盘设备，如IDE、SATA接口的磁盘或磁盘阵列，较传统的在线存储方式更经济。这种较低的总拥有成本（TCO）源于易于使用、管理开销减少、用户等待时间缩短和介质成本降低。（3）可在各种应用程序间共享磁带设备每次只能由一种应用程序使用，而且磁带设备要在不同的应用程序和服务器问共享，通常需要特殊的软件或硬件才能实现。因近线存储使用的是与在线存储类似的设备，所以可由任

23、意数目的节点同时执行多种存储操作，例如，企业备份和恢复、复制等。（4）功能灵活多样磁带设备通常只用于一个目的，例如，将数据的备份副本写入磁带供将来使用。而近线存储系统不仅可用于备份和恢复，还可用于数据存档、数据复制和其他数据存储。（5）易于集成到其他存储应用程序中近线存储是基于开放式标准构建的，能无缝集成到现有的网络基础设施上去，不需要存储应用程序采用专有的应用编程接口（API）。3 3 NetApp的NearStore近线存储方案为了使各位对近线存储这种方式及主要应用有个具体的认识，本节要向大家介绍全球著名的近线存储方案商Network Appliance公司的NearStore近线存储方案

24、。通过对这个方案的学习，读者就可全面理解近线存储的优点和主要应用。NearStore近线存储方案，将广受好评的Data ONTAP操作系统，与一组基于相对经济的ATA接口的磁盘驱动器结合在一起。Data ONTAP系统提供了获得专利的WAFL（Write Anywhere File Layout）文件系统和集成Snapshot等功能。由于采用了基于ATA的磁盘驱动器，比现有的其他厂商的近线存储解决方案具有更快的访问速度和可靠性，从而能够满足客户的需求。这大大降低了应用程序服务的备份和恢复时间。其体系结构如图3-1所示。图3-1 NearStore近线存储体系结构Network Applianc

25、e的NearStore与来自业界领先合作伙伴产品的结合，为各种企业难题提供了解决方案。其中包括企业数据备份和恢复、移动和台式计算机的数据保护、电子邮件和数据存档、分层存储管理（HSM）和灾难恢复。3.3.1 NearStore的优点在传统情况下，近线存储用户采用光盘驱动器或磁带机进行企业数据保护和管理。Network Appliance的NearStore近线存储方案能克服这些传统存储设备的局限性，从而满足客户的需求。主要表现在如下几个方面。（1）NearStore可提供更快的随机数据访问快速恢复信息的能力对企业来说十分关键。磁带设备对数据进行顺序访问，这意味着从磁带设备中访问小文件将需要大量

26、时间，即使磁带已经准备就位且已经装入磁带机。仅为了访问一个文件，磁带机就必须对磁带进行多次定位。NearStore使用硬盘阵列，对数据进行随机访问。这与优化的WAFL文件系统设计一起确保了向磁盘中写数据时各块放置在一起，从而采用较强的预读功能，大大提高了数据读取性能。因此，文件访问实际上是即时完成的，从而大大缩短了恢复时间。（2）NearStore成本较低NearStore较低的总拥有成本使其成为一种比传统的近线存储形式（如光盘驱动器和磁带机）更经济的存储解决方案。这种较低的总拥有成本（TCO）源于易于使用、管理开销减少、用户等待时间缩短和介质成本降低。（3）NearStore降低了对介质处理

27、的需求传统近线存储中所使用的磁带设备必须手动或自动装载磁带，而NearStore采用的是ATA接口磁盘，整个存储容量都是连续可用的。（4）NearStore可满足场外存储需求NearStore可通过TCP/IP连接到存储服务器，因此，它可与生产数据位于不同的建筑物中。保存在NearStore中的备份或存档数据将满足场外进行灾难恢复时的存储需求。（5）NearStore易于集成到其他存储应用程序中NearStore是基于开放式标准构建的，能无缝集成到现有的网络基础设施中。它不要求存储应用程序采用专有的应用编程接口（API）。NearStore对存储服务器来说就像一个极大的文件系统，这意味着能以多

28、种方式对其进行使用。（6）NearStore可在各种应用程序问共享磁带设备每次只能由一种应用程序使用，要在不同的应用程序和服务器间共享，通常需要特殊的软件和硬件才能实现。而NearStore实际上可由任意数目的节点用其同时执行多科存储操作，例如，企业备份和恢复、复制等。（7）NearStore具有多功能的特点磁带设备通常只用于一个目的，例如，将数据的备份副本写入磁带供将来使用。而根据需要，同样的NearStore系统不仅可用于备份和恢复，还可用于数据存档、数据复制和其他数据存储。（8）NearStore比直接连接的磁盘更灵活为不同的存储应用预测和添加一定数量的直接连接存储（DAS）可能比较困难

29、，而NearStore易于扩展且可根据需要将附加的单元添加到网络中。添加更多的存储操作对于正在运行的应用程序来说是透明且非破坏性的，因为它无需对服务器的底板和其他卡作任何修改。（9）NearStore采用RAID保护措施与传统的近线存储解决方案不同，NearStore为所保存的数据提供集成的RAID保护，这意味着更高的可靠性及防止出现单磁盘故障的能力。NearStore中的数据还通过块级校验和得到保护，以防出现介质错误。（10）NearStore易于维护光盘驱动器和磁带设备经常需要替换和维修。而NearStore对所采用的ATA磁盘不需要进行以上大量的维护工作，具有更高的数据可用性。（11）N

30、earStore功能十分强大NearStore与其他Network Appliance系统和Data ONTAP在同一操作系统上运行。该技术已经在企业网络中使用了10多年，非常有弹性。此外，功能强大的备份和灾难恢复工具（如 SnapMirror和SnapVault）在NearStore中同样可用。3.3.2 NearStore方案的主要应用NearStore独有的性能使其适用于下述各种应用领域。本小节只介绍这些应用领域，从下一小节开始将具体介绍应用到各领域的解决方案。（1）企业备份与恢复分段企业数据量是日益增加的，而备份时间却在不断减少。解决该问题的方法之一就是将数据分段备份到NearStor

31、e，以进行更快的备份和恢复，然后，NearStore中的数据可克隆或复制到位于单独网络上的磁带中。此外，企业还可联机保存数周至数月的信息，以供快速恢复。Network Appliance及其合作伙伴已共同认证NearStore具有领先的企业备份软件解决方案，其中包括Computer Associates公司的BrightStor Enterprise Backup，Legato Systems公司的NetWorker以及Veritas Software公司的NetBackup。Network Appliance公司的SnapVault产品在NetApp存储、开放式系统和NearStore间提供

32、异步的、块或文件级的增量备份和恢复解决方案。（2）移动和台式机备份移动计算机的保护是一个十分重要的问题，因为当今膝上型电脑在业界的应用不断增长，且大部分数据都保存在膝上型电脑和台式机中。为了向这类设备提供数据保护机制，Network Appliance和Connected公司共同认证NearStore可用于Connected TLM。（3）电子邮件存档企业中的电子邮件数量持续增加，且电子邮件的应用对大多数公司来说已经越来越重要。为避免电子邮件服务器有限的存储容量所带来的问题，其中一个解决方案就是采用基于规则的方式在NearStore中进行电子邮件存档。Network Appliance与IXO

33、S共同认证NearStore可用于支持Microsoft Exchange及Lotus Notes为电子邮件应用程序提供存档的IXOS产品。（4）项目和数据存档许多企业客户的某些数据不需要经常访问，但是必须无限期地保留。基于规则的项目和数据存档产品可以将数据从NetApp服务器或其他直接连接的驱动器迁移到NearStore中。存档产品会在已迁移文件的位置留下一个链接或快捷方式。Network Appliance公司和Enigma Data Systems公司共同认证NearStore可使用SmartMove来提供该解决方案。（5）分层存储管理/存储合并分层存储管理产品解决的问题与项目存档产品相

34、似。它们也可以根据用户定义的规则将数据迁移到NearStore中。一个主要的不同就是许多分层存储管理产品还提供其他复杂的存储管理功能，如异构存储间的虚拟存储合并。Network Appliance公司和Legato Systems公司共同认证NearStore可使用DX-2000和DX-UL来提供这些功能。（6）采用镜像进行灾难恢复灾难恢复是当前许多企业客户面临的一个问题。NearStore可用做数据镜像的目标，企业可以使用这种方法以更低的成本复制更多的数据，可用于远程灾难恢复。当主服务器发生故障时，客户可使用NearStore上的镜像副本进行替换。Network Appliance公司和Le

35、gato Systems公司共同认证NearStore可使用RepliStor来提供Windows环境下的解决方案。对于UNIX平台，可用rsync提供镜像功能。采用SnapMirror软件解决方案，NearStore还能作为NetApp主存储子系统的目标设备。（7）数据仓库数据仓库是NearStore的一个新兴应用领域。在这里，数据库中不常访问的条目将存储在近线或备用存储中，而活动数据则存储在主存储中。正在开发新的数据仓库应用程序的企业既可利用NetApp服务器又可利用NearStore应用程序来满足这些需求。（8）文档管理NearStore可用做文档存储库的目标。Network Appli

36、ance公司正在与诸如Documentum和Filenet之类的公司合作，旨在为这些环境提供认证的解决方案。3.3.3 企业备份与恢复分段在上一小节中简单地介绍了Network Appliance公司的NearStore近线存储方案的一些主要应用领域，本小节要针对一些重点应用全面介绍其具体的解决方案配置。企业备份和恢复对于当今的企业来说不仅仅是指灾难恢复。能否快速恢复被破坏的文件或文件系统（包括数据库文件）对当今的企业来说至关重要。当今IT环境下的许多现实的恢复不是“全系统灾难恢复”，而是部分文件系统甚至单个文件的恢复，以便让关键的应用程序快速地恢复联机。在NearStore的企业备份和恢复方

37、案中可以有两种不同的实现方式：（1）用虚拟磁带进行企业备份与恢复；（2）通过SnapVault软件进行备份和快速恢复。虚拟磁带备份和恢复方案如图3-2所示。图中的备份服务器是指安排和管理备份的服务器。磁带库可直接连接到备份服务器上，也可以连接到另一个介质服务器上。在如图3-2所示的虚拟磁带备份和恢复方案中，备份数据在NearStore中进行分段。在这种情况下，NearStore卷就是备份服务器上以CIFS或NFS方式安装的卷。备份服务器可将其用做记录备份映像的存储库。启动备份操作时，数据将从备份客户端流向备份服务器，备份服务器将这些数据作为映像写入NearStore卷。图3-2 用虚拟磁带进行

38、企业备份和恢复分段方案体系结构NearStore并不全盘否定将有关将数据记录到磁带上，以长期保留或取消创建磁带映像的建议。完成向NearStore的备份后，备份服务器会周期性地将映像传送到磁带上。根据备份应用程序的不同，将该过程称做克隆或复制。将映像传送到磁带后，可将它们立即从NearStore系统中删除，也可以将它们保留到某个时间为止。图3-3所示的为SnapVault软件备份和快速恢复方案。它允许用户将多个时间点的数据集副本收集到NearStore系统的一个只读的目标卷中。SnapVault软件通过定期将所选数据集从多个主系统备份到中央联机存储库上通用的快照，大大加强了数据保护力度，从而实

39、现了快速的无磁带恢复，并降低了管理备份的成本。定期备份通过用户定义的快照时间表实施，对时间表可在主存储系统中进行维护（如有必要，也可在辅助存储系统中进行维护）。数周甚至数月的备份都可保持联机状态，并且适当的时间表还能进一步减少备份过程管理所需的资源。图3-3 SnapVault进行企业备份和恢复分段方案体系结构每一个SnapVault存储主系统都含有需要保护的数据集，该数据集是包含名为配额树（qtrees）数据集的卷的快照。在开放的系统环境中，主系统中保留的数据集是被称做主目录的目录。在两种环境下，选中待备份的数据集，并将该数据集中已更改的文件备份到辅助存储系统中。SnapVault辅助系统根

40、据指定的时间表为每个目标卷创建并维护快照。在创建每个计划的快照之前，辅助系统会从主系统中传送新的和已更改的数据，来更新目标卷中的每个配额树。如果多个系统都在进行备份，传输将保持同步，以便所有的传输都能同时完成以确保各配额树共享一个快照，从而在辅助系统上保留快照用于存档。在NearStore上将映像保留一段时间的好处是：大多数的恢复都是针对几天前意外删除的数据。这些数据现在可以近乎即时地从NearStore中恢复出来。实际上，许多企业在NearStore上保留数周乃至数月的信息，以便能快速地对数据进行恢复。3.3.4 移动和台式机备份移动办公人员的不断增加使得当今许多公司所使用的膝上型电脑的数量

41、大增。由于膝上型电脑比其他台式机更容易丢失、被盗或损坏，因此保护这些设备是一项十分重要的任务。对台式机的保护同样重要，因为系统会受到病毒或硬件故障的影响而导致效率方面的损失。为解决这些问题，一类新的企业备份软件应运而生。这些应用程序将Windows膝上型电脑和台式机的数据备份到企业数据中心（通常备份代理驻留在客户端膝上型电脑中）。当代理检测到与中心备份服务器的实时连接时，它将根据预设的用户定义时间安排进行数据备份。从这点来看，它与传统企业备份的区别就在于它是由客户端启动的，而不是由服务器启动的。其他功能和优势还包括增量备份和数据压缩。这些十分重要。因为许多膝上型电脑和台式机仍然通过速度较慢的拨

42、号连接接入Internet。一个好的移动备份代理能够确保发送到中心备份服务器的数据，不会超过Internet数据链接的容量。移动和台式机备份方案的体系结构如图3-4所示。图3-4 移动和台式机备份方案体系结构如图3-4所示，备份数据在NearStore中进行分段。在移动备份服务器上，NearStore卷通过CIFS或NFS进行安装。备份映像接下来将被送至磁带或者保留在NearStore中（如果备份时间表和容量限制允许客户这么做）。对于这种应用，部署NearStore的关键优势是性能的改善要优于部署其他传统的解决方案，如光盘驱动器或磁带设备。由于许多拨号用户常常开着膝上型电脑，但只在需要使用In

43、ternet时才与之建立连接，因此可用的备份时间很短。此外，速度较慢的备份会使膝上型电脑的响应系统陷于瘫痪，使其变得毫无用处，在处理过程中使用户大为不快。NearStore极大的简便性和可靠性，以及低于主存储解决方案的每MB成本还使得总拥有成本得以降低。膝上型电脑备份数据中心存储库的另一优势在于，如今，如果膝上型电脑丢失、损坏或出现故障，其重建将十分容易。将NearStore部署为中心存储库能确保这些重建更快地完成从而提高生产率和缩短宕机时间。3.3.5 项目和数据存档除了上述特定应用程序的存档软件之外，业务中还需要对项目数据进行存档的方案。项目数据是指给定任务所特有的一组文件。对每个公司来说

44、，项目的定义可能各不相同。对于芯片设计公司而言，项目可能包括与某个旧微处理器相关的设计/文档。对于汽车公司，它们可能是与某个特定汽车模型相关的CAD文件。对于软件开发公司，它们可能是指其软件的某个较旧版本的开发树。对于抵押银行，它们可能是指与某个已完成还贷的客户相关的记录。在上述所有情况下，都需要对数据进行访问，但这种访问并不频繁。在理想的情况下，项目应移至辅助存储，但用户需要偶尔访问项目这一事实，又要求比传统辅助存储快得多的响应速度。基于项目的存档应用程序，是以规则的定义和应用为基础的。这些规则（或过滤器）根据文件的大小、新旧程度、所有权关系或类型（jpg、mpg等）确定。过滤器可以小时或天

45、为周期运行，也可手动调用。项目和数据存档方案的体系结构如图3-5所示。图3-5 项目和数据存档方案体系结构在图3-5中，源卷与NearStore目标卷一样，都是在存档服务器上以CIFS或NFS方式安装的卷。当过滤器在源卷上找到一个匹配文件时，就会将该文件复制、移动或迁移到NearStore卷上。迁移时会创建一个从源卷位置指向NearStore卷位置的符号链接或CIFS快捷方式。不管在哪种情况下，文件或目录（文件夹）的迁移都是无缝的，且对用户透明。客户应用程序访问数据的方式与迁移前完全相同，无需为了支持数据向NearStore的迁移而进行任何修改。当与项目存档应用程序配合使用时，NearStor

46、e可以有效增加可用的存储量，并使存储管理更加简便，从而降低总拥有成本。3.3.6 HSM（存储合并）分层存储管理（HSM）产品已经存在了几十年。HSM产品又被称做“存储合并”产品。通过与来自Network Appliance公司合作伙伴的产品的集成，NearStore使HSM变得更为简便、可靠和易于维护。HSM能解决的特定问题与存档产品能解决的问题类似。同时，HSM产品也是以规则的定义和应用为基础的。这些规则（或策略）可能包括目录（文件夹）名、文件名、文件类型、属性或新旧程度。HSM存储方案的体系结构如图3-6所示。图3-6 HSM存储方案体系结构大多数HSM应用程序的源卷必须为本地磁盘提供基

47、于块的界面，不能以CIFS或NFS方式进行安装。NearStore目标卷可以是HSM服务器上以CIFS或NFS方式安装的卷。根据上述策略，文件可在源卷和NearStore卷间进行复制。管理员还可定义清除规则，从而将源卷上的文件变为一个指针，指向其在NearStore上的对应文件。根据操作系统的不同，在简单情况下指针可以为符号链接或CIFS快捷方式，在复杂情况下则可以为源文件系统中的占位程序。清除规则可由磁盘容量标志触发，或者由磁盘扫描过程触发。此外，客户还可使用删除规则将文件从源和NearStore卷中删除。HSM可能与3.3.5节介绍的项目存档模式看起来非常相似。在很多方面确实如此。但是，还

48、是有些细微的区别值得注意。（1）许多HSM产品需要指向源卷的基于块的界面，可以为本地磁盘，也可以为指向NetAppFiler卷的基于块的界面。而大多数存档产品不需要这个界面，而是通过以CIFS或NFS方式安装的源卷进行工作。（2）通常，存档产品按“时间点复制”的模式工作，将存在于某个特定时间点的数据取出，并将其复制、移动或迁移到目标卷中去。而HSM产品则通常按照连续方式工作。如果文件与预先定义的规则或策略相匹配，即可立刻进行迁移。（3）存档产品需要由管理员或由按时间表运行的操作系统（例如：cron）调用。HSM产品则采用服务或守护程序，它们能随时监听请求、截取请求并采取行动。（4）一些HSM产

49、品还提供复杂的存储虚拟技术，从而客户可将所有可用的存储看做一巨大的磁盘。存档应用程序则不具备该功能。3.3.7 采用镜像进行远程灾难恢复传统的灾难恢复系统涉及创建本地磁带备份、复制这些磁带并将副本送到场外，这样的系统需要许多人为操作，因此很容易受人为错误的影响。由NearStore系统提供的一个更好的解决方案是在场外放置一个NearStore，WAN链接会将生产数据中心和位于场外的NearStore连接起来，然后，可在两个位置间建立生产数据的镜像。通过备份NearStore，可在场外创建和保存磁带副本。如果遇到灾难性事件，可将磁带或者NearStore本身运到生产数据中心。采用镜像进行远程灾难

50、恢复方案的体系结构如图3-7所示。图3-7 采用镜像进行远程灾难恢复方案体系结构大多数镜像产品截取或捕捉对主系统中数据所做的修改，并将其传输到辅助系统中。所传输的这些更改可以基于文件，也可以基于块。另一种达到该目的的方法是确保对源文件所执行的操作能在目标文件中进行重复。尽管将该过程称为复制，但最终结果是相同的。源卷的镜像副本保留在目标或目的卷中。与HSM的情况相似，大多数镜像解决方案的源卷需要是本地磁盘，或者可提供块级的界面。它们不能以CIFS或NFS方式进行安装。在有些情况下，镜像应用程序还要求目标卷也为本地磁盘或块级的界面。一个值得注意的特例是名为Rsync的开放式源产品，它允许在镜像服务

51、器上按NFS方式安装源卷。Rsync只传输文件的不同之处，并有选择性地对传输数据进行压缩和加密。NearStore目标卷为镜像服务器上以CIFS或NFS方式安装的卷。目标镜像服务器位于场外。可以将NearStore作为目标设备，拥有镜像目标的优点如下所述。l 镜像应用程序可以对文件的更改进行分批处理，并将其通过WAN链接发送出去。如果没有目标镜像服务器，源服务器就只是将文件操作通过WAN发送到NearStore，因此无需占用所有带宽。l 镜像服务器可对通过WAN链接的数据进行加密和压缩。如果只将源写入NearStore，上述功能就无法实现。3.4 SAN方案推介为了方便读者组建符合自己企业应用

52、目标的SAN存储方案，下面推介著名的存储厂商HP的SAN方案。3.4.1 HP存储效率SAN方案惠普的SAN解决方案旨在为不同的商业平台提供SAN存储方案。惠普的设计专家制定了一个强大的战略，帮助IT管理员将原有系统集成到新的存储区域网络中。该解决方案蓝图有机地将配置SAN的最佳实践指导原则，与有助于根据您独特的业务需要综合考虑定制的架构结合在一起。在这套方案中根据不同的应用目标，HP开发了两套SAN方案，它们分别是存储效率方案和高可用性方案。1存储效率入门级SAN方案所谓存储效率方案就是存储方案主要侧重于存储效率的考量，追求最高性价比。存储效率SAN方案有入门级和企业级两种版本，旨在帮助公司

53、集中控制存储资源，优化运行时间，提高容量使用率；降低管理成本（用同样或更少的人员管理更多的容量）；提供高级别的总存储池，简化资源规划；降低局域网的拥塞程度；避免灾难。入门级SAN方案的结构如图3-8所示。图3-8 入门级存储效率SAN方案如图3-8所示的入门级SAN方案适用于小规模的企业存储网络（5台以内服务器主机），所用的设备基本上是HP早期的一些产品，当然也可根据需要采用HP新的入门级替代产品。在这一方案中，SAN网络与现有以太网企业网络的连接是通过SAN光纤交换机这个桥梁进行的，企业网络中的服务器主机可直接与SAN交换机的光纤端口连接。存储设备直接通过SAN交换机的光纤端口与SAN交换机

54、连接，形成SAN存储网络。企业原有以太局域网通过SAN交换机的级联端口连接。这样可确保主机和存储设备之间通过SAN交换机的通信的高性能。在网络设施方面，我们主要关注两个部分：SAN基础平台和存储设备。在SAN基础平台部分中，HP在此方案中采用的是8口的hp fc entry switch 8b入门级光纤交换机。该交换机可以低成本、高效率地实现服务器与存储设备问的l Gb/s和2 Gb/s的连接。当然也可以用其他入门级的光纤通道交换机连接。存储设备采用的是HP的hp surestore disk array va7100型的磁盘阵列和hp surestore tape library 1/20型

55、的磁带库。va7100磁盘阵列的基本磁盘容量配置达546GB，具有支持2 100 Mb/s速率的光纤通道接口。1/20型的磁带库的最大支持存储容量为800GB。2存储效率企业级SAN方案HP的存储效率企业级SAN方案如图3-9所示。图3-9 企业级存储效率SAN方案在如图3-9所示的存储效率企业级SAN方案中，其网络连接方式与入门级的差不多，只是网络规模大了，所需的SAN交换机多了，所用的存储设备更加高档了。此方案中所选用的设备也主要是较早时期的HP产品，也可根据具体需要用HP的最新升级产品替代。在这一方案中，主要关注SAN平台和存储设备两部分。在SAN交换机方面，因为是属于存储效率类型，讲究

56、的是存储效率，所以选用的仍是相对经济的16口SAN光纤交换机hp fc 16b。因为网络规模大了，所以可能需要用几台这样的光纤交换机级联。hp fc 16b光纤交换机是一款16端口自动检测光纤通道（FC）结构交换机，它在一个1U的机柜系统中提供1Gb/s和2 Gb/s的连接。在存储设备方面，则采用了更为复杂的磁盘阵列hp surestore disk array xp512和hp surestore tape library 10/180磁带库产品。它们具有容量更大、扩展性更高、速度更快的特点，性能得到了大幅度的提高，而且结构更紧凑，占用空间更小，是异构环境应用的理想选择。xp512磁盘阵列可

57、以在一刻也不停机的情况下，从4个磁盘驱动器扩展到512个磁盘驱动器。它能够跨越多个大型主机和混合的UNIX、HP MPE、多厂商的Windows NT、Windows 2000以及其他开放系统的平台，快速、方便而且安全地提供对数据进行访问的能力，为存储设备的整合、OLTP、数据仓库、企业备份与恢复以及灾难恢复提供了一个强有力的多平台解决方案。广泛的微软认证确保了在Windows NT和Windows 2000环境中的兼容性和正常运行时间，配合数据管理软件可轻松实现备份的目的。xp512磁盘阵列可支持最高达24TB的存储容量，每个系统可提供的最多主机接口数高达32个，通道接口类型包括ESCON、

58、FWD SCSI（通过桥接的SCSI接口）和FC。HP Surestore Tape Library 10/180是适合企业IT环境的可扩展磁带存储的解决方案。可选择的高性能驱动器有HP Ultrium（傲群）230、DLT 8000或者HP9840，组成的最大本机存储容量可达17.4TB。它存储效率高，运行平稳，每小时可以进行多达450次磁带交换，多独立电缆通道将I/O瓶颈效应减至最低。它还支持主流的备份和存储管理应用软件，并支持热插拔驱动器、电源和风扇。在更换上述硬件时，它不会中断服务，并可提供关键任务应用环境所需要的质量、可靠性和集成。3.4.2 HP高可用性SAN方案高可用性SAN方案讲究的是存储系统的高性能和高稳定性。它也分入门级和企业级两种版本。高可用性SAN方案可实现下列功能：（1）消除与直连存储（DAS）有关的单点故障；（2）提供负载均衡功能，确保关键数据传输；（3）实现存储设备和主机的不间断扩展。1高可用性入门级SAN方案HP高可用性入门级SAN方案如图3-10所示。图3-10 高可用性入门级SAN方案在如图3-10所示的高可用性入门级SAN方案中，采用的SAN交换机也为前面