（計算機軟件與理論專業(yè)論文）數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn).pdf

中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 計算機軟件與理論 碩士生 胡波 指導教師 湯庸教授 摘要 隨著信息的爆炸性增長 中小型企業(yè)也需要有存儲容量可擴展而價格成本相 對低廉的存儲解決方案來保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的j 下常運行 避免自然災害和人為災難給 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 在比較了各種存儲架構(gòu)和 方案的基礎(chǔ)上 設(shè)計了一種新的存儲架構(gòu)并初步實現(xiàn)了相關(guān)系統(tǒng)功能 d a s 存儲架構(gòu)仍然是眾多中小企業(yè)的主流備份方案 其最大的缺點是容量的 可擴展性 而n a s 是針對容量可擴展性而提出的一種存儲架構(gòu) 本文正是在綜 合了這兩種架構(gòu)特點的基礎(chǔ)上 整合出了一種可以滿足中小企業(yè)在成本 容量擴 展性 方便性甚至性能等各方面需求的存儲解決方案 通過研究當前主流存儲發(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 到存儲解決方案中 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 存儲解決方案 用戶只需添加一臺備份管理服務(wù)器 并在應用服務(wù)器上安裝中間 件 普通用戶無需安裝客戶端 即可在任意地點實施數(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) 遷移實現(xiàn)了分層存儲 在充分利用各種存儲資源的同時從另一個角度實現(xiàn)了容量 的可擴展 應用服務(wù)器保留有自己的存儲設(shè)備 這就不會導致由于引進虛擬化技 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 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(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 所呈交的學位論文 是本人在導師的指導下 獨立進行研究 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人 或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集 體 均已在文中以明確方式標明 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔 學位論文作者簽名 1 桶韌留 日期 q 略年j 月易日 學位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解中山大學有關(guān)保留 使用學位論文的規(guī)定 即 學校有權(quán)保留 學位論文并向國家主管部門或其指定機構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版 有權(quán)將學 位論文用于非贏利目的的少量復制并允許論文進入學校圖書館 院系資料室被查 閱 有權(quán)將學位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索 可以采用復印 縮印或其 他方法保存學位論文 學位論文作者簽名 咕龠私7 哆 日期 砂蝣3 月乃日 引鬲竹掃 僅碭 導師簽名 u 一尸 日期 幺年j 月君日 中山人學碩 卜論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 1 1 研究背景 第1 章緒論 當今企業(yè)每天都可能面對各種自然災害和人為災難 當這些災難降臨時 對 于企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)來說 哪怕是幾分鐘的業(yè)務(wù)中斷或者數(shù)據(jù)丟失所帶來的損失也 常常是難以估量的 在數(shù)據(jù)變得越來越舉足輕重的今天 一套穩(wěn)定的備份系統(tǒng)已 經(jīng)成為保障系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 對中小企業(yè)來說 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 對數(shù)據(jù)存儲的要求相比大型企業(yè)卻一點不低 1 2 他們的資金有限 因此要求存 儲產(chǎn)品有很高的性能價格比 他們的i t 經(jīng)驗不足 因此要求存儲產(chǎn)品要有簡便 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 因此要求存儲產(chǎn)品要有很 強安全性和可靠性 在企業(yè)紛紛壓縮預算開支 客戶對產(chǎn)品價格更為關(guān)注的時候 更高的擴展性 更低的t c o 更簡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)的存儲與大企業(yè)相比有本質(zhì)的不同 中小型企業(yè)由于財力的限 制以及對所需備份數(shù)據(jù)的特需要求 其存儲的需求與大企業(yè)相較有著明顯的差 別 中小企業(yè)的磁盤存儲主要是用于存儲電子郵件和數(shù)字內(nèi)容 而大型企業(yè)的磁 盤存儲主要是用于備份與恢復 中小企業(yè)最希望的是增加存儲容量 而大型企業(yè) 最希望的是改善災難恢復 有一個美國的小企業(yè)c e o 說 我想得到與企業(yè)級產(chǎn)品一樣的功能 但是我 不想付同樣的價錢 如果只能選擇其一 我寧愿放棄功能 具體點來說 操作簡 單 使用方便 最好不需要i t 人員維護 即便它缺少一些高端產(chǎn)品的管理 快 照和復制功能 對我們小企業(yè)來說 只要擁有海量存儲和備份功能 它足夠了 在有限的預算下 中小型企業(yè)通常無法一次性投入大量的資金來購買一款能 夠滿足企業(yè)所有未來需求的存儲解決方案 所以 他們需要從小規(guī)模 簡單易用 型的存儲系統(tǒng)開始 然后隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展來進行擴展 那些能夠使他們得以充分 利用原有資源和舊設(shè)備的模塊化存儲解決方案是他們的最佳選擇 很多廠商僅通 中山人學碩 t 論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 過削減其高端產(chǎn)品的某些功能并進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法滿足這一類型客戶的要求 1 2 存儲行業(yè)的現(xiàn)狀 1 2 1 存儲行業(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)代社會是一個以數(shù)據(jù)為中心的 數(shù)字化社會 數(shù)據(jù)是信息的符號 數(shù)據(jù)的價值取決于信息的價值 作為信息資源 的最終載體 存儲以其迅猛的發(fā)展成為亮點 存儲行業(yè)的增長率一直保持在2 0 以上 遠遠超過i t 業(yè)的平均增長率 據(jù)i d c 最新一期的報告顯示 存儲市場在2 0 0 7 年第四季度表現(xiàn)不錯 3 l 而 且出現(xiàn)了近兩年來最佳的表現(xiàn) 在去年第四季度 全球外部磁盤存儲系統(tǒng)的總體 市場收入較上年同期的5 3 億美元增長了9 8 根據(jù)i d c 全球磁盤存儲系統(tǒng)季度 跟蹤報告顯示 之前最好的季度增長已經(jīng)是兩年前的2 0 0 6 年第一季度的1 0 6 的增長幅度了 盡管目前全球經(jīng)濟有著極大的不確定性 但是數(shù)據(jù)的存儲仍然是一個企業(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)的進步如i p 存儲以及虛擬化 數(shù)據(jù) 遷移等技術(shù)的出現(xiàn)和應用 也極大地改善了存儲系統(tǒng)的相關(guān)指標 使得存儲產(chǎn)品 的重要性有增無減 相關(guān)數(shù)據(jù)顯示 存儲系統(tǒng)市場正受益于各種各樣不同的存儲 需求 從簡單的僅需要存儲的中小企業(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的存儲目標 1 2 2 主流備份系統(tǒng) 隨著數(shù)據(jù)存儲規(guī)模的增大和安全要求的不斷提高 存儲設(shè)備的應用管理成本 也將大大超過設(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)級用戶提供完整的高性能數(shù)據(jù)保護方案 它可 以進行擴展以保護龐大的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 可以為遠程辦公室到數(shù) 2 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 據(jù)中心乃至存儲庫提供全面防護 它提供單個控制臺來完成所有備份和恢復操 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 重復數(shù)據(jù)刪除 面向 v l w a r e 的粒度恢復 與智能備份設(shè)備和虛擬磁帶庫的深度集成 異構(gòu)快照 管理和創(chuàng)新的定價和授權(quán)計劃 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)保護部署 從而提 高了備份操作 加速恢復并減少備份窗口 為用戶提供單一備份與面向v m w a r e 備份重復數(shù)據(jù)刪除的文件級和圖形級粒度恢復 為虛擬環(huán)境 關(guān)鍵應用程序 數(shù) 據(jù)庫和服務(wù)器提供集成的數(shù)據(jù)保護和恢復能力 基于容量的定價模式提供更多選 擇和靈活性 這種以容量為依據(jù)的方法簡化使用n e t b a c k u p 中的全套數(shù)據(jù)保護 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?shù)谋Ｗo和恢復方 法 作為目前業(yè)界速度最快的數(shù)據(jù)保護解決方案 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 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)級管理軟件 如系統(tǒng)管理 安全管理 和存儲管理 t s m 能夠為用戶提供企業(yè)級的存儲數(shù)據(jù)管理解決方案 包括備份 歸檔 空間管理以及災難恢復管理等功能 t s m 不僅僅是一個數(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)備份與恢復管理 t s m 存儲管理軟件為用戶提供專業(yè)的數(shù)據(jù)備 份功能 能夠提供多種級別的數(shù)據(jù)備份 如文件系統(tǒng)備份 應用系統(tǒng)備份 數(shù)據(jù) 庫備份 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 提供獨立的歸檔策略 能夠為不同的數(shù)據(jù)對象指定不同的歸檔保存 時間 并能夠在歸檔時提供文件本地保留或從本地刪除的不同選擇 高效的分級 存儲功能 將磁帶等存儲設(shè)備作為文件系統(tǒng)的二級存儲 定制策略將訪問較少的 文件從服務(wù)器的文件系統(tǒng)遷移到t s m 所管理的磁帶庫中 并在本地保留一個存 根文件 整個過程可以自動完成 也可以手動遷移 分級存儲功能能夠大大擴展 3 中山大學碩士論文 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 硬盤的有效空間 流程化的災難恢復管理 t s m 內(nèi)置一個災難恢復管理模塊 d i 蝴 通過d i 蝴能夠?qū)碾y恢復進行規(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)進行自動設(shè)置更新 并能夠?qū)φ麄€恢復流程提供所需 要的配置信息 t s m 軟件主要包含以下幾個模塊 t s mf o rd b 提供數(shù)據(jù)庫的在線備份功 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)的裸機備份與快速恢復功能支持 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 平臺的分級存儲功能支持 t s mh s m f o rw i n d o w s 提供w i n d o w s 平臺的分級存儲功能支持 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領(lǐng)域領(lǐng)導廠商e m c 收購以后 作為e m c 公 司的一個軟件部門來進行運作 在數(shù)據(jù)存儲領(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)存儲格式標準成為國際 采用的事實標準 使得不同平臺的存儲介質(zhì)可以通用 它為自己獨一無二的并行 流技術(shù)申請了專利 使存儲設(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 設(shè)備廠商檢測其產(chǎn)品自動化程度和可靠性的工具 在分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲管理領(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 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)存儲管理解決方案 它通過在 網(wǎng)絡(luò)中選定一臺機器作為數(shù)據(jù)管理的備份服務(wù)器 在其它機器上安裝客戶端軟 件 從而將整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)自動地備份到與備份服務(wù)器相連的存儲設(shè)備上 并在 備份服務(wù)器上為各個備份客戶端建立相應的備份數(shù)據(jù)的索引表 利用索引表自動 驅(qū)動存儲介質(zhì)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全自動恢復 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)中心和大型復雜的計算機環(huán)境的完整數(shù)據(jù)保護方案 一些大型應用的 產(chǎn)品中涉及到備份的部分都會率先考慮與n e t w b r k e r 的接口問題 像o r a c l e 等 一些數(shù)據(jù)庫應用則干脆內(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 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) b a l b o n e 軟件公司備份和恢復軟件n e t 細l t 的模塊化設(shè)計 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 是一種真正可升級的 模塊化 的 高性能的備份和恢復存儲管理解決方案 n e t v a u l t b a c k u p8 o 提供了對 l i l n l x w i n d o w s 和s o l 撕s 等平臺的廣泛支持 并繼續(xù)秉承其易用性 靈活性 和可擴展性的特點 n e t v i a u l t b a c k u p8 o 版本新增了實時 真正的持續(xù)數(shù)據(jù)保 護功能 增強了操作效率 降低了系統(tǒng)宕機時間 提高了數(shù)據(jù)的可獲取性和支持 業(yè)務(wù)持續(xù)增長的高安全性 n e t l u l t 產(chǎn)品線對任何規(guī)模的復雜異構(gòu)環(huán)境提供企業(yè) 級數(shù)據(jù)保護 能夠滿足目前和將來的數(shù)據(jù)保護需求 靈活的模塊化設(shè)計在降低了 配置成本和t c o 的同時 使得用戶在執(zhí)行n e t v a u l t 解決方案時可以充分利用其 當前的各種資源 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 有效地適應不斷增長的存儲數(shù) 據(jù) 添加了對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 增強的集中管理性能更有效的滿足業(yè)務(wù)目標 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提升安全性并遵循相應法規(guī) 使用加密拷貝來提高磁 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 采用了一個集中管理接口來將光纖通道f c 和i p 以及眾多的生產(chǎn)廠商和不同平臺 通過企業(yè)級存儲服務(wù)這樣一個綜合性的套件完 美的結(jié)合起來 將s a n 和n a s 集成到統(tǒng)一的平臺 從而提高了數(shù)據(jù)可用性 數(shù) 據(jù)恢復性 存儲容量的控制和性能的優(yōu)化 i p s t o r 是業(yè)界第一個集成并虛擬化存 儲資源 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) 它在一個通用的管理界面上統(tǒng)一了s a n 和n a s 通過c s 和n f s 共享企 業(yè)文件 最大限度的利用存儲資源 將s a n 和n a s 合成一個公用的存儲池 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 基于策略的集中管理方案 這種統(tǒng)一的存儲解決方案同時大大簡化了管理員的工作 因為它同時為 s a n 和n a s 提供了諸如虛擬化 鏡像 快照 同步復制 備份和恢復等存儲 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) 充分保護用 戶的現(xiàn)有存儲投資 5 中山人學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 1 3 基于i p 的存儲網(wǎng)絡(luò) 隨著網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲入人類社會的各個領(lǐng)域 網(wǎng)絡(luò)將原有的獨 立的數(shù)據(jù)孤島聯(lián)結(jié)在一起 不僅加速了數(shù)據(jù)的流動性 也加速了數(shù)據(jù)的衍生 網(wǎng) 絡(luò)作為數(shù)據(jù)流動的承載體 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 數(shù)據(jù)的增長和資源的充分利用 共享對網(wǎng)絡(luò)化和智能化的存儲方法提出了要 求 通過提高存儲自身的數(shù)據(jù)管理能力 獨立于主機系統(tǒng)之外 以網(wǎng)絡(luò)方式連接 主機和存儲系統(tǒng) 以設(shè)備資源透明的方式為計算提供數(shù)據(jù)服務(wù) i p 存儲的優(yōu)勢 1 9 9 7 年f c 協(xié)議的標準公布開始 以s a n 的建設(shè)為代表 i t 行業(yè)開始了計 算與存儲分離的探索 過去1 0 年在以f c 協(xié)議為主的s a n 存儲系統(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大容量的問題 卻難以完全承 擔起存儲系統(tǒng)獨立化的重任 與此同時 i p 和以太網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域突飛猛進 已經(jīng)成為整個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i e t f 組織的審議 公布為r f c 標準 從此拉開了i p 存儲廣泛應用的序幕 由于f c 存在互操作性不便 價格昂貴 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)上應用廣泛并有良好的技術(shù)支持 i p 網(wǎng)絡(luò)也可實現(xiàn)遠距離的數(shù) 據(jù)塊級存儲 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 基于 i p 的存儲網(wǎng)有很多優(yōu)勢 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 的存儲網(wǎng)費用 2 由于以太網(wǎng)的速度比光纖通道的 速度提升得快 目前萬兆以太網(wǎng)已經(jīng)漸漸入主網(wǎng)絡(luò)市場 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 票選通過開始定制十萬兆以太網(wǎng)標準 意味著十萬兆以 太網(wǎng)即將誕生 3 i p 技術(shù)打破了距離限制 這對企業(yè)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和災難恢復 十分有利 4 光纖通道與口交換機間的互連可解決互操作性方面的問題 2 2 2i p 存儲的發(fā)展 針對f c s a n 技術(shù)的局限性 i p 存儲 s t o r a g e o v e r i p 得到了學術(shù)界和工 業(yè)界的眾多關(guān)注 其主要思想是通過i p 技術(shù)來構(gòu)建存儲網(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 即將主機的s c s i 6 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 命令封裝成口數(shù)據(jù)包 在i p 網(wǎng)絡(luò)上傳輸 到達目的節(jié)點后 再恢復成封裝前的 s c s i 命令 從而實現(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 國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 通過了i s c s i 協(xié)議標準 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)實現(xiàn)的s a n 比采用f c 光纖通道 技術(shù)實現(xiàn)的s a n 具有更高的投資收益比例 一般可以 達到高出5 1 0 倍 因為i s c s i 技術(shù)基于完全成熟的以太網(wǎng)標準 可以與傳統(tǒng)以 太網(wǎng)絡(luò)共用管理平臺和管理人員 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f c s a n 跨域距離有限等缺點 f c i p 可以為兩個f c 存儲 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 再通過口 網(wǎng)絡(luò)傳輸 到達目的s a n 之后 再解封裝 恢復封裝前的f c 幀 這樣使得多 個s a n 看起來像一個規(guī)模更大的s a n 從而突破單個s a n 地理范圍的限制 l5 1 由于其專用性的特點 使得這種技術(shù)實現(xiàn)起來成本較高 缺乏通用性 而且數(shù)據(jù) 的轉(zhuǎn)換會帶來較大的延遲對性能造成一定影響 f c i p 協(xié)議最大的優(yōu)勢在于 可以將現(xiàn)有孤立的網(wǎng)絡(luò)連接起來 但是錯誤恢 復也是該協(xié)議不得不提的問題 對于嵌入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別這些數(shù)據(jù) 這使得一些很好的管理控制機制無法應用于 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)維護人 員 幾乎不可能對包含存儲隧道的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 進行單一界面的統(tǒng)一集中化管理 目前的f c i p 存儲隧道產(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 存儲隧道技術(shù) 借用了一些i p 網(wǎng)絡(luò)的成熟性優(yōu) 勢 但是并沒有擺脫復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 包括交換機和路 由器等 來代替基于f c 的互聯(lián)設(shè)備構(gòu)建一個基于口的存儲網(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 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 用于長距離傳輸 2 2 3i p s a n 面臨的問題 7 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究 i 實現(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 因為雖然口s a n 有諸多的優(yōu)勢 但它的劣勢也不可回避 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)過了i s c s i 協(xié)議的 打包拆包過程 在傳輸效率上與f c 相比還是有欠缺的 標準的以太網(wǎng)技術(shù)在流 控 q o s 容錯等方面有突出的表現(xiàn) 但是也正因為這些造成了網(wǎng)絡(luò)性能的下降 另外 用戶對i p 存儲技術(shù)的認知度還不夠 i p 存儲并不是在現(xiàn)有的i p 網(wǎng)絡(luò)上連 接一個帶網(wǎng)卡的存儲設(shè)備那樣簡單 同樣需要一些專門的驅(qū)動和設(shè)備 最后是安 全問題 對于用戶來講 存儲設(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 安全問題將變得異常突出 雖然仍然存在問題 但i ps a n 不可阻擋地在朝前邁進 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 和目標驗證來防止未經(jīng)授權(quán)的訪問 并限制只允許可信賴的節(jié)點訪問 s s l 也可以作為補充提供安全保證 無論未來會是光纖通道 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)簡單化 1 4 研究目的與意義 本文以中山大學國家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 作項目 p d m 數(shù)據(jù)管理器 為基礎(chǔ) 同時結(jié)合考慮中小企業(yè)數(shù)據(jù)備份具體要求 簡單 方便 低成本 以及企業(yè)數(shù)據(jù)的增長對存儲容量可擴展性需求的客觀事實 提出了一個面向中小型企業(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設(shè)備 與其 相對應的 企業(yè)的數(shù)據(jù)也可以按重要性或訪問的頻率分成不同的級別 將處于不 同重要性層次的數(shù)據(jù)存儲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 又不會對業(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 其次 考慮到當前數(shù)據(jù)的迅速增長 新的存儲系統(tǒng)架構(gòu)也應能適應對存儲容 量擴展的需求 數(shù)據(jù)遷移技術(shù)讓用戶得以實現(xiàn)分層存儲的同時 也為系統(tǒng)存儲容 量的擴展提供了可能 數(shù)據(jù)的分層存儲和容量的動態(tài)擴展對用戶來說是完全透明 8 中山大學碩士論文 數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 的 數(shù)據(jù)遷移技術(shù)的提出主要是針對數(shù)據(jù)的價值變化而言 用戶數(shù)據(jù)的價值可能 會隨著時間的變化而發(fā)生變化 進而要求改變數(shù)據(jù)所處的位置 如某些數(shù)據(jù)頻繁 訪問 而某些數(shù)據(jù)在生成后就基本上不會再被使用 最后 為方便系統(tǒng)的實施 我們采用虛擬化技術(shù)融合了d a s 和n a s 兩種現(xiàn)有的存儲架構(gòu) 虛擬化技術(shù)的應 用使得數(shù)據(jù)實現(xiàn)集中管理的同時大大的方便了用戶 數(shù)據(jù)遷移實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在不同 級別設(shè)備上的存儲 而虛擬化則實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的集中管理 從而分層的備份系統(tǒng) 將滿足用戶對低成本 容量可擴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 系統(tǒng)架構(gòu)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)備份知識 并對融合了d a s 和n a s 兩種存儲結(jié)構(gòu)而得 到的新架構(gòu)進行了相關(guān)說明 第三章在對數(shù)據(jù)的分層進行了適當分析后 主要介 紹了虛擬化和數(shù)據(jù)遷移技術(shù) 以及分層存儲與其二者間的關(guān)系 第四章主要是對 系統(tǒng)的相關(guān)分析設(shè)計 分模塊介紹了相關(guān)功能 第五章主要對實現(xiàn)系統(tǒng)時采用的 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了相關(guān)說明 并對測試結(jié)果進行了適當分析 第六章對全文進 行了總結(jié) 9 中山人學碩 j 二論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 第2 章存儲系統(tǒng)相關(guān)分析 企業(yè)數(shù)據(jù)的急劇增長 使得數(shù)據(jù)的存儲 管理 維護變得越來越復雜 進而 也推動了各種存儲設(shè)備和存儲結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展 如何有效的管理 利用設(shè)備 并 在需要時經(jīng)濟方便地擴充存儲容量 是推動存儲技術(shù)發(fā)展的源動力 面對高速膨 脹的數(shù)據(jù)存儲需求 存儲技術(shù)已由傳統(tǒng)的直接連接存儲 d a s 發(fā)展到已被普遍 接受的網(wǎng)絡(luò)存儲 n a s i s c s i 和s a n 等 2 1 三種典型存儲體系結(jié)構(gòu) 存儲是備份的基礎(chǔ) 按照存儲設(shè)備的連接方式 有以下三種存儲結(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 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 和s a n s t o r a g ea r e an e t w o r k 存儲區(qū)域網(wǎng) 直聯(lián)存儲和存儲區(qū)域網(wǎng) 都是數(shù)據(jù)塊級的存儲系統(tǒng) 不過直聯(lián)存儲與存儲設(shè)備是通過計算機總線連接 而 存儲區(qū)域網(wǎng)是通過存儲網(wǎng)絡(luò)連接存儲設(shè)備 附網(wǎng)存儲提供給用戶的是文件級的存 儲系統(tǒng) 2 1 1 直聯(lián)存儲d a s d a s 將存儲設(shè)備直接與服務(wù)器相連 以服務(wù)器 主機 為中心 存儲設(shè)備 可以是磁盤 磁帶 磁盤陣列或磁帶庫 在這種方式中 存儲設(shè)備是通過d e s c s i 等i o 總線直接到服務(wù)器 i o 請求也是通過服務(wù)器發(fā)送到存儲設(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服務(wù)器都還是 在采用這種拓撲結(jié)構(gòu) 如圖2 1 郵件服務(wù)器 圖2 1d a s 存儲結(jié)構(gòu) 1 0 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 由于存儲系統(tǒng)附屬于服務(wù)器 受服務(wù)器總線技術(shù)的限制 并且當客戶連接數(shù) 增多時 服務(wù)器將成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸 這種直連式存儲結(jié)構(gòu)也導致容量的 擴展性問題 缺乏動態(tài)可擴展性 傳統(tǒng)上為其擴充存儲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)動器接口已滿 如u l t r as c s i 3 最多 可以接1 5 個磁盤 就只有考慮另外購買一臺昂貴的服務(wù)器來擴容 由于數(shù)據(jù) 存儲在多個獨立服務(wù)器上 每個服務(wù)器又都帶有各自的存儲系統(tǒng) 數(shù)據(jù)就被人為 的分割成獨立的部分存在 不能提供跨平臺文件共享 相同的數(shù)據(jù)可能在不同的 服務(wù)器中保留有多個副本 極大地浪費了存儲空間 此外 為每臺服務(wù)器進行單 獨的數(shù)據(jù)維護需要管理員耗費大量的時間 d a s 存儲體系結(jié)構(gòu)適用于沒有大型數(shù)據(jù)庫應用的情形 例如個人級的網(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 有復雜的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)保存時間一般比較長 而且停機進行數(shù)據(jù)備份完全是 可以允許的 然而由于數(shù)據(jù)的迅速增長使得d a s 存儲體系結(jié)構(gòu)越來越不適應現(xiàn)代存儲 應用的發(fā)展 也無法滿足企業(yè)的各種各樣的存儲需求 如何確保數(shù)據(jù)的一致性 安全性和可靠性 如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的集中訪問 如何實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)存 儲和管理 面對這些問題 傳統(tǒng)的d a s 存儲架構(gòu) 已經(jīng)無能為力 網(wǎng)絡(luò)存儲架 構(gòu)順應這一需求而產(chǎn)生 它將訪問模式由傳統(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 導致網(wǎng)絡(luò)存儲 n a s 和s a n 的蓬勃發(fā)展 2 1 2 附網(wǎng)存儲n a s 附網(wǎng)存儲 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)上的存儲設(shè)備 存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會 s n 認 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服務(wù)的存儲設(shè)備 2 與d a s 存儲系統(tǒng)架構(gòu)相比 附網(wǎng)存儲 如圖2 2 采用t c p i p 網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù) 交換 各種產(chǎn)品只要滿足協(xié)議標準就能夠?qū)崿F(xiàn)互連 很容易實現(xiàn)異構(gòu)平臺下的文 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)架對兼容性問 題的困擾 有效保障原有設(shè)備的同時 又具有較好的擴展性 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 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(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)核來處理網(wǎng)絡(luò)的i o 請求 由于 數(shù)據(jù)不再通過服務(wù)器內(nèi)存轉(zhuǎn)發(fā) 而直接在客戶機和存儲設(shè)備間傳送 服務(wù)器僅起 到控制管理的作用 因而不僅響應速度快 而且數(shù)據(jù)傳輸速率也很高 目前十萬 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 存儲的性能 n a s 在解決 足夠的存儲和擴展空間的同時 還提供極高的性價比 這都是d a s 和s a n 所無 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 存儲結(jié)構(gòu) n a s 實際上是一個帶有瘦服務(wù)器的存儲設(shè)備 它舍棄了通用服務(wù)器的大多 數(shù)計算功能 將硬件和軟件有機地集成在一起 通過優(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 是一種配有大量的存儲能力 僅僅作為專用i o 文件服務(wù)器來使用的瘦服務(wù)器 2 3 1 在n a s 結(jié)構(gòu)中 存儲系統(tǒng)直接通過網(wǎng)絡(luò)接 口與網(wǎng)絡(luò)直接相連 由用戶通過網(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n a s 設(shè)備發(fā)出文件i o 請 求 對于收到的每一個文件請求都會被封裝成網(wǎng)絡(luò)報文的形式并傳送到相應的網(wǎng) 絡(luò)層 報文組裝成完整的n f s 或c i f s 請求之后 請求會傳送給相應的n f s c i f s 驅(qū)動程序 在提交給文件系統(tǒng)之后 文件系統(tǒng)會根據(jù)該請求通過磁盤驅(qū)動程序讀 取對應的文件 磁盤驅(qū)動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) 動程序 這些驅(qū)動程序隨之將數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層再創(chuàng)建必要的報文 將 報文通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回去 文件系統(tǒng)的通用性使得n a s 獨立于操作系統(tǒng)實現(xiàn)了跨 平臺的使用 可以直接將其掛接到網(wǎng)絡(luò)上 實現(xiàn)即插即用 如圖2 3 為n a s 收 到文件請求后獲取文件的內(nèi)部流程 不可否認 n a s 體系結(jié)構(gòu)也存在一些不可忽視的缺點 n a s 的數(shù)據(jù)傳送 機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)備份過程中將會消耗大量的帶 1 2 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 寬 使其無法完成大容量的存儲備份應用 這影響了它在企業(yè)級存儲中的地位 另一方面 文件i o 的速度要遠低于塊存儲的速度 這些特點注定了n a s 存儲 技術(shù)是解決存儲容量不足問題的好方案 而在存儲超大容量的信息時難有滿意的 性能 2 1 3 存儲區(qū)域網(wǎng)s a n 設(shè)備驅(qū)動程序 t n a s 文件系統(tǒng) t n f s c i f s 驅(qū)動程序 毒t t c p i p 數(shù)據(jù)請求 圖2 3n a s 中數(shù)據(jù)請求流程 存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會s n i a 對存儲區(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 在主機與存儲設(shè)備之間以及各存儲設(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 存儲設(shè)備和主機 或者說s a n 是一種利用f i b r e c h a n n e l 等專用存儲協(xié)議連接起來的可以在存儲資源和服務(wù)器之間建立直接的 數(shù)據(jù)連接的高速計算機網(wǎng)絡(luò) 2 4 1 s a n 采用可擴展的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接服務(wù)器和 存儲設(shè)備 所有的存儲設(shè)備都可以在全部的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間作為對等資源共享 如圖2 4s a n 存儲結(jié)構(gòu)示意圖 流媒體服務(wù)器 圖2 4s a n 存儲結(jié)構(gòu) 1 3 中山大學碩士論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(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 2 5 首先 在一些關(guān)鍵應用中 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 可以實現(xiàn)遠程災難恢復 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 通過整合各種不同的存儲 設(shè)備形成一個統(tǒng)一的存儲池 存儲設(shè)備和服務(wù)器都可以很方便的添加到網(wǎng)絡(luò)中 去 存儲容量可以很容易地擴充 第五 存儲設(shè)備與服務(wù)器分離 存儲設(shè)備上的 數(shù)據(jù)容易被其它服務(wù)器共享 存儲設(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 遷移都是通過存儲區(qū)域網(wǎng)本身來完成 不占用l a n 帶寬真正 實現(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 管理也復雜 且其技術(shù)尚未完全成熟 兼容性和互操作性等問題還 未有效解決 s a n 系統(tǒng)的互操作性問題一直是困擾其發(fā)展的重要問題 不同廠 家的存儲設(shè)備很難互聯(lián)到一個統(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 中存儲資源的共享一般指的是不同平臺下的存儲空間的共享 而不是數(shù)據(jù) 文件的共享 構(gòu)建和維護s a n 需要有經(jīng)驗豐富的 并接受過專業(yè)訓練的管理人 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)的普及應用和推 廣 也限制了其在中小型企業(yè)中的應用 2 2 分層存儲系統(tǒng)架構(gòu) 盡管s a n 有著諸多優(yōu)勢 但是調(diào)查顯示許多中小企業(yè)和部門當前所采用的 存儲架構(gòu)主要還是d a s 拓撲結(jié)構(gòu) d a s 自身存在的缺陷意味著它無法滿足隨著 企業(yè)規(guī)模的擴大數(shù)據(jù)迅速增加 而對存儲容量的擴展提出的需求 數(shù)據(jù)的增長將 會成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸 考慮到n a s 存儲架構(gòu)正是為解決存儲容量動態(tài)擴展的 問題而做出的改進 為進一步降低企業(yè)存儲成本 充分利用已有的設(shè)備資源 本 文將對這兩種存儲架構(gòu)進行適當?shù)恼?在保證低成本的同時使得存儲容量能夠 根據(jù)企業(yè)的需要隨時進行擴展 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 人學碩 j 論文數(shù)據(jù)分層備份的研究與實現(xiàn) 分層存儲系統(tǒng)架構(gòu) 磁帶機 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) 應用 服務(wù)器或者數(shù)撓 庫服務(wù)器等仍然直接與存儲介質(zhì) 目連 與傳統(tǒng)d a s 結(jié)構(gòu)不同的 是 我們在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中增加了n a s 部件來實現(xiàn)存儲容量的擴展 同時為了方便 用 管理企業(yè)資源 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理 我們在原有的剛絡(luò)中添加了一臺專用 的備份管理服務(wù)器 用于處理所有的數(shù)據(jù)備份請求 并管理氽業(yè)各種存儲資源和 備份數(shù)據(jù) 用 的任何數(shù)據(jù)備份i o 請求一般均會提交給存儲管理服務(wù)器 存儲 管理服務(wù)器驗證用 1 的權(quán)限 查詢核心數(shù)據(jù)庫 確定用戶請求數(shù)據(jù)所在的設(shè)備位 置后 管理服務(wù)器會將陔請求重定陽給相應的n a s 部件 相對而言 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)備問直接傳輸 無需通過存儲管理服務(wù)器中轉(zhuǎn) 系統(tǒng)用戶包括普通用戶和駐留在應用服務(wù)器上的備份中間件代理 普通用 通過終端界面實施數(shù)據(jù)備份與恢復 管理員還可以通過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