磁带备份基础

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1、认识磁带库及基本性能早期的磁带库主要用于离线存储，但随着市场应用环境的变化及新数据存储 的需求，磁带库逐渐成为存储领域最重要的设备之一。磁带库凭借可靠的数据存 储能力及海量的备份能力，从早期独立的备份设备成长为存储备份的主力。磁带 库自动、高速备份和恢复SAN和NAS磁盘阵列中数据的作用已不可替代。对于海 量多媒体数据的应用环境，现代磁带技术在多媒体数据归档、长期保存应用环境 中的可靠性、成熟度和性价比已经得到公认。磁带库的机械手机械手是磁带库中的核心部件，是决定磁带库性能、稳定性的关键，也是磁 带库中最昂贵的部件之一。各厂商在机械手的设计上各有千秋，其中StorageTek 公司采用获得专利

2、的圆柱设计，极具特色，在减少机械手移动距离、提高磁带库 总体性能的同时提高了整个磁带库系统的可靠性。其他大多数厂商采用的则是X 轴- Y轴的方式。磁带库分区所谓磁带库分区就是将磁带库中的磁带驱动器和插槽分配给不同的平台，这 些驱动器及插槽只能被分配的主机使用。但机械臂可以控制所有的驱动器及插 槽，并被所有的主机控制。控制顺序遵循先来先控制的原则。磁带库分区的前提 条件是此磁带机是多通道结构。磁带库连接当一个磁带库的容量、性能达不到用户的需求时，可以将数个甚至数十个磁 带库连接起来，从而可以形成一个超大规模的磁带库系统。一个磁带库中的磁带 可以自动地传送给其他的磁带库，在磁带库之间进行磁带交换时

3、需要使用机械装 置来完成。广泛兼容的连接性广泛的连接方式可以使得磁带库能够灵活地应用于各类存储环境，磁带库一 般支持SCSI、FC交换网络和FC环路网络，今后还将支持以千兆以太网为基础的 iSCSI等存储网络协议，以及类似InfiniBand等新兴存储总线技术。多类型磁带机支持毫无疑问，磁带机是磁带库中最核心、最关键的部件，经过数十年的发展， 如今的磁带机技术各具特点，为用户的不同存储需求提供了不同的选择。大型机自动磁带库一般采用专有磁带技术（STK9840、9940、IBM3590、3592 等），然而，在大型机磁带库中有时也会出现混装多厂商磁带机的情况。目前， 开放系统磁带库大都能够同时支

4、持主流磁带机技术（DLT一数字线性磁带、LTO 线性磁带开放协议、DAT数字影像磁带及A99v先进智能磁带等），并且可 以在同一个磁带库中进行混装。海纳百川的容量一个磁带库的总容量大小是由最大槽数和每盘磁带容量共同决定的（非压缩 总容量=每盘磁带非压缩容量乂最大槽数）。通常，磁带库按照容量大小分成三 个级别：初级、中级和高级。其中，初级磁带库的容量在几百GB至几TB，中级 磁带库的容量在几TB至几十TB,而高级磁带库的容量在几十TB至几百TB甚至 更高。当然这只是较为粗略的划分，随着磁带技术的发展，尤其是每盘磁带存储 容量的逐渐攀升，磁带库容量也会相应发生变化。稳步提高的性能由磁带机与磁带库共

5、同决定，包括机械手的磁带装载时间以及磁带机性能。 随着磁带机技术的不断发展，磁带传输速率得到很大提升，磁带库厂商对机械手 的不断改进缩小了磁带的平均装载时间，再加上与存储软件的更好配合，所有这 些都使得磁带库性能稳步提高。逐渐进步的可靠性硬件冗余技术充分应用到了磁带库中，包括冗余电源、冗余风扇等，从去年 开始，有些厂商为了获得更高的可靠性而采用了冗余的机械手设计。另外，多磁带机之间可以做冗余，RA99v（Redundant Array of InexpensiveTape）是相对硬盘的RAID而来，它主要是将多个相同的磁带机做成一个阵列， 方面可以提高备份的性能，另一方面又可以提高磁带的容错性

6、。磁带座备份工作原理图睡技术君称技术类型特点及优势备将客户机IBM 3590l 3592 STK 034。大型机密带技术大型机/带技术FG交嫌DLTs SDLTLTO虹AIT. SkIT开成系统磁 开放系统磁带升放系统开放系统版带技术 技术践带技术带技木主要为大型机遍亲王要为大型机磁带技术成熟，.是较新的勰带 库提供高性能、高库提供高性能、高尤E是皿瑚机技术，但是 可集牲.尤其是可案性，明40例有大重装机拥有多个主箭 北肱同时艳跟了蒿重提供快速访间.用户.用户 存储厂商的大 性能与高存偷容量9剪。的重提供高存的熟墨程度力推筋，且产 的特点储容崖娘高 品可靠性较蒿简单易存储容爨巨 麻价格大，是各

7、奏 嗥是A.技术中存幽 门皴别的容量度尢的 上隹技术一种磁带库的分类从应用的角度，磁带库大体上可以分为两类：大型机自动磁带库和开放系统 磁带库。前者使用专有技术的磁带机，后者大多使用开放式磁带机，也有为了提 高整体磁带库性能而采用专有技术磁带机和开放式磁带机混装的情况。大型机磁带库之间与其服务的大型机直接连接，而开放系统磁带库既可以直 接与服务器连接，也可以连接到存储区域网（SAN）之中。在一个典型的SAN中， 磁带库是必不可少的设备，如下图所示。JBOD. JRAIDFCSMFC姗/一 易 rfCTD质务署3服务器典型SAN拓扑图磁带库分区所谓磁带库分区就是将磁带库中的磁带驱动器和插槽分配给

8、不同的平台，这 些驱动器及插槽只能被分配的主机使用，但机械臂可以控制所有的驱动器及插 槽，并被所有的主机控制，控制顺序遵循先来先控制的原则。磁带库分区的前提 条件是此磁带机是多通道结构。下图是一个磁带库分区的例子：4.2磁带库的发展曾经很长一段时间，磁带库就是多个磁带机的物理集合，许多工作都需要人 工的干预，因此当时磁带库只能作为离线设备，它的发展也受到了极大的限制。 在上个世纪80年代，磁带库的发展获得了巨大进步，各种管理功能的集成使得 磁带库真正发展成为能够完成关键任务的近线存储，磁带库也受到了前所未有的 重视。又经过近二十年的发展，如今，磁带库在存储领域的地位已经举足轻重。仅 在去年一年

9、，磁带库领域就产生了许多令人欣喜的变化，相信这些变化会给磁带 库带来一个充满希望的明天。4.3磁带库评估如前文所述，磁带库主要分为大型机磁带库和开放系统磁带库。对于大型机 磁带库系统而言，一方面可供用户选择的方案并不是很多，另一方面需要针对用 户大型机系统的实际情况进行考虑。由于大型机磁带库定位于关键业务，用户对 价格方面并不是特别敏感，而性能则成为重要的考虑因素。下面主要讨论的开放系统磁带库系统。对于开放系统磁带库而言，用户要进行比较全面的考虑，包括大负载备份、 最大的不停顿运行时间、最小的人工干预、可升级性、可恢复性以及可扩展性、 服务能力等诸多方面。升级及兼容性问题用户在选购磁带库时应考

10、虑未来几年数据量大幅增长的 趋势。据有关专家预测，在未来的三年中，数据量将可能增加五倍。因此，用户 在选购时应特别注意选择技术有发展前途的产品，即容量增大，速度更快，而且 最重要的是要与过去和未来的产品兼容。随着备份需要的增长轻松地调整磁带槽 和驱动器的数量。部件产品寿命寿命越长的产品客户的使用成本越低。就磁带库产品而言，其 重要部件 驱动器及磁带的寿命都很关键。磁带机的寿命以磁头为主，现有磁 头的寿命在1万-3万小时之间。而磁带的寿命以磁带经过磁头的次数计算，目 前磁带的寿命在50001000000次之间。磁带机性能能否充分发挥这种特性应具有数据缓冲功能，可以预先向FC主 机后存储设备发送数

11、据传输请求，保证稳定的数据流输入到磁带机中，使磁带机 保持连续、不停顿的读写操作。这个特点不仅可以提高数据备份性能，而且由于 减少磁带启动、停止次数、减轻了磁头和磁带的磨损，从而提高磁带机磁头和磁 带本身的寿命。数据链路调节功能该特性可以主动发送SAN网络探测信号，了解在进行大规 模数据备份前，在主机、磁盘和磁带库之间的SAN网络路径是否畅通。如果有任何意外（如SAN网络重新配置、网线中断等），则可以及时通知管理员解决 问题，保证数据备份的正常进行。4.4磁带库是存储的基础磁带库的更新换代时间较长，而且一旦使用一种技术的磁带，经过长时期的 积累会得到数量巨大的数据磁带，万一这种技术被淘汰，处理

12、这些数据或者向新 型技术的数据迁移是一项非常复杂的任务。所以，用户在购买磁带库时要目光长 远一些。而在市场上，技术的更新换代、持续发展能力都对磁带存储厂商至关重 要。备份是存储的基础，把这个基础工作做好就能够为业务发展提供坚实的保障， 在此基础之上才能够做好构建更多与用户新业务联系密切的高端存储，才能够为 用户带来更大价值。希望用户把磁带存储这个基础打好，打牢。典地SAN拓扑圈图4-3 一个典型存储网络1. 虚拟磁带库近期出现了一种改变磁带存储系统的技术-虚拟带库。虚拟带库将磁盘空 间模拟成磁带，在传统的磁带备份系统中，数据直接从应用系统传输到磁带中， 使用虚拟带库以后，数据首先备份到虚拟带库

13、即磁盘中，然后由虚拟带库再备份 到磁带上。对于应用系统来说，就像直接备份到磁带一样。将虚拟磁带库集成到现有的磁带库系统中具有很多优势。首先，由于它利用 了基于硬盘的技术，因此每一位担心不能在维护窗口时间内完成备份的人都有喜 欢它的理由。其次，任何一位拥有备份和恢复软件巨额投资的经理，无需改变已 有的处理过程就可以使用这种速度更快的技术。此外，由于备份数据可以在任何 时间从虚拟磁带传送到物理磁带媒介，因此，空出了虚拟硬盘供下一轮备份。2. 磁带库的智能化在关于未来磁带库产品的发展趋势时，许多分析人士都认为，磁带库将变得 更智能。所谓磁带库的智能化就是充分发挥软件的功能，加强磁带库的管理以及 连接

14、性能，使得数据备份更安全更可靠。智能化是分层次的，并不是硬件设备的 完全自动化。比如，ADIC所倡导的智能化是基于存储硬件设备的，将以前用软 件实现的某些功能转移到硬件上来，从而减轻用户应用系统管理数据的负担。智 能化的磁带库具有按需提供容量的功能，用户根据业务增长的需要可随时扩充容 量，而只要使用软件密钥激活即可。而智能存储对于用户意味着更低的总体拥有 成本、更高的性能、更高的可靠性、更加简便的管理和无缝的互操作性。3. WORM :将来的必选件现在，不仅磁盘阵列厂商开始将WORM(Write Once Read Many)技术作为 新产品的卖点，磁带厂商也开始将目光投向WORM。Sony公

15、司在2003年12月 发布的SAIT磁带机中，已经提供了 WORM功能，IBM发布3592磁带机时也声 称将在2004年提供WORM功能。所有这些都使得磁带库在广阔的固定内容存储领域占有了一席之地。未来， WORM功能也许会成为磁带库设备的必备功能。4.1SCSI分析机构Linley近期对网络存储市场进行调查研究后指出，光纤通道在 2007年将被基于其主要竞争技术iSCSI的IP SAN超过。iSCSI旺盛的生命力 可见一斑。对于具有如此美好前途的新技术，磁带库当然不会拒绝。早在2003年四月 份Spectra Logic就推出了支持iSCSI的磁带库，如今有越来越多的磁带库厂 商都支持iSCSI。磁带备份基础：磁带备份常用术语自动加载机：一种数据存储设备，包含一台磁带机、多个盒式磁带插槽以及一个 可从磁带机（通常用于备份/恢复）自动加载和移除磁带的机械手。自动化:用于实现自动操作或控制的技术和设备，例如用机械解决方案替代人类 活动。备份：一种有准备地收集数据、创建数据的可行副本并将其存储在安全且易于检 索的地方的行为。备份过程：进行备份操作的指导原则或时间表。备份软件：一种应用程序，专门帮助自动收集和跟踪数据并将它们写入备份设备， 以及把数据从备份设备恢复到原始位置。备份窗口：计划执行备份的时间，通常是非工作或非高峰时间，即对网络用户的 影响最小的时候。