【转】NAS备份所面临的挑战

      对于很多存储管理员来讲，对网络附加存储 (NAS)设备的备份可以说是一个极大的挑战，因为为了备份NAS设备，他们不得不将数据通过网络传送到备份服务器上。而这个过程需要在服务器端安装备份代理程序以便控制NAS设备，且这样做的效率也不是很高。然而也有一些可以简化NAS备份的方法比如网络数据管理协议（NDMP）以及准连续保护系统（CDP），但是这些技术是不是也有一些局限性呢？

　　W. Curtis Preston是TechTarget的执行编辑，同时也是一名独立的备份领域专家。本文中他对一些普遍的NAS备份方面的挑战进行了讨论，对NDMP的优势和劣势以及其他可以帮助简化NAS备份的技术进行了回答。

　　问：NAS备份方面最常见的挑战有哪些？

　　答：一个挑战就是NAS备份其实使用的是标准的基本协议，当我们讨论NAS的时候，我们其实是在讨论NFS、服务器信息拦截器 (SMB)或者CIFS。相对于NAS，另外一个存储方式就是存储区域网络 (SAN)，或者本地连接的DAS存储，这两种存储方式下，文件系统都运行在服务器本地。所以，在这种情况下，备份软件必须通过对应的协议，NFS或者SMB来访问待备份的文件，而NFS以及SMB都是基于IP的协议。所以，有这样一种可能性，即远端的设备，比如一台专业NAS设备，其本身是能够满足性能要求的，但是之间所连接的网络就不好说了，可能是直连方式，或者使用高性能的交换机，或者是那种很烂的网络，比如很老旧的网络设备。总之，在这种情况下你必须通过网络，通过对应的NAS协议来访问和备份对应的数据。

　　同时，这也意味着你不能实现什么有特色的东西。例如，对于传统的文件系统来讲，一个挑战就是恶名昭彰的“百万文件”问题，所谓“百万文件”是指在一个单一文件系统中存在着上百万个文件。当你在文件系统层进行备份的时候，你就必须处理这数以百万的单个文件，此时系统将会非常难受，备份和恢复过程将会变得异常慢。比如，我曾经就见过一个20GB的文件系统的恢复过程竟然花了72小时，花费这么长时间的原因并不是因为备份软件出了问题，而是因为由于文件系统必须去创建数以百万计的文件节点等元数据，这个过程是非常耗时的。当你所备份的数据并不存放在NAS上的时候，我们就可以做一种叫做“Image backup”，影像备份，也就是直接备份磁盘或者LUN，恢复的时候直接挂载，拷出文件即可。所以，由于基于LUN级别的备份，使得对其中文件系统数据的备份速度有很大的提升，如果你需要恢复这整个的文件系统，那么你可以直接恢复整个LUN，这样对应文件系统中的文件也就自动出现了。在“百万文件”环境下，这种做法比传统做法快一百倍。

　　然而，对于NAS来讲，你无法使用上述的影像备份方式来备份NAS上的数据，唯一办法就是使用NFS或者SMB来备份文件数据。所以，这就是NAS备份的核心挑战，而接NAS的网络性能是参差不齐的。

　　问：NDMP对于NAS备份来讲是一个好选择么？它是怎么工作的？

　　答：NDMP大约是在10年前被引入业界的。那时候NetApp公司就开始活跃了，而NetApp的NAS设备正是这样一种让你备份起来很头疼的设备。那时候人们会问：“到底怎么备份它？”，一开始答案是：“它就是用NFS的，所以直接用NFS备份就行了。”。然而，很多人根本不想通过NFS来备份他们的数据。所以，NDMP就这样诞生了，为了更好的备份像NetApp这样的NAS设备，众多的备份软件厂商都在寻找这样一种方式，最终NDMP应运而生了。

　　很多人认为NDMP是一种备份格式或者协议，但NDMP其实是一种管理协议，它让备份服务器可以与NAS设备交流。有了NDMP协议，备份服务器所要做的便是将磁带放入磁带驱动器中，或者使用虚拟磁带，或者任何你想要将备份数据存放在的存储介质，当准备好之后，备份软件便告诉NAS设备做备份。之后，NAS设备如何将数据备份到介质中就完全是NAS设备自己的事情了。

　　另外一个挑战便是备份格式，市场上多种备份软件都会产生各自不同格式的备份集。比如，NetApp使用dump格式，其他有的使用CIO格式，另一些使用TAR格式或者增强型TAR等等。当使用NDMP来连接备份服务器时，它会说：“我已经将一盘磁带放到这了，我想让你把数据备份到这里。” 然后，NAS设备会将一些信息封装在NDMP协议中告诉备份服务器：“好了，我已经做完了备份，数据都存放在这里了。”，之后备份软件就可以访问这些数据了。

　　备份可以以三种方式来完成：NAS设备自己备份到自己，NAS设备之间备份以及NAS设备备份到服务器或者相反。备份到自己的方式下，一般是采用直连一个磁带驱动器或者磁带库到NAS设备上，然后NAS设备自己将数据备份到磁带中。在NAS到NAS的备份方式下，其中一台NAS连接有磁带驱动器，另一台NAS通过网络将数据传送到这台连接有磁带驱动器的NAS上，然后这台NAS再将数据写入磁带存放。在NAS到服务器的备份方式下，服务器连接有磁带驱动器，此时服务器其实是作为一个响应NDMP请求的设备了，NAS将数据传送到服务器，然后服务器再将数据写入磁带中保存。

　　NDMP就是提供这样一种控制方式的协议，而且由于它可以实现自身到自身的备份，也就是说备份软件可以将一盘磁带放到正确的位置然后告诉NAS设备来直接将数据备份到这盘磁带或者虚拟磁带中，这样就不需要使用外部网络来传输数据了。通过这种方式，备份的效率提升了很多。

　　NDMP更酷的是，它不仅可以做磁带备份，而且你可以用它来查看快照。你可以在备份软件中来感知到系统中的快照，然后你可以选择恢复它们。

　　本质上，NDMP允许将NAS上的数据直接备份到本地所连接的磁带或者虚拟磁带中，而这正是很多人都很感兴趣的，这种方式也提升了备份和恢复的速度和效率。

　　问：NDMP有什么限制吗？

　　答：NDMP并没有规定备份格式，这或许是NDMP的一个主要限制。比如，假如你有一台NetApp的设备和一台EMC Celerra设备，而你想把所有的数据移动到Celerra中。在这种情景下，你就不能使用NDMP了，比如你想通过NDMP来将NetApp上的数据备份下来，然后再恢复到Celerra中，这是做不到的。这种情景并不仅限于NetApp与Celerra，比如Celerra和Hitachi Data System（HDS）等等情况都一样。不同的厂商拥有不同的备份格式，而每种格式都是互不兼容的。

　　NDMP的另外一个限制情景则是厂商自身的格式升级所带来的利旧问题，比如EMC决定在两年之后他们不再用dump格式来备份了，而打算使用其他某种新的更好的正在开发当中的备份格式，所以它们之后升级了。那么之前备份的磁带怎么办？这里就会产生担忧了，厂商不得不考虑后向兼容，而一旦厂商在这方面稍有失误，那么你就必须保存着老旧的设备以便应对随时可能发生的数据恢复。

　　另外一个限制与文件级别的协议有关。常见的备份格式比如dump、TAR、CIO等，都是文件级别的协议。而如果你遇到了“百万文件”问题，那么你一样会在NDMP环境下也遇到这种问题，这也就是为何很多备份软件厂商都提供影像备份的原因。有不少厂商支持影像级别备份，此时当你发起NDMP备份时，你说：“将这个卷备份到这盘磁带，不要使用dump，使用这个新的影像格式。”，当你这么做后，你就会得到一份影像，当你恢复的时候，就必须恢复到一个相等或者更大容量的存储空间中，而且此时你不可以做文件级别的恢复。

　　问：还有什么其他技术可以简化NAS的备份么？

　　答：我是准CDP技术的忠实粉丝，这个技术本质上其实就是快照以及数据复制技术的组合。如果你所选用的产品是将快照与复制技术相融合的，那么你备份的时候就应当选用这种方式，因为这种方式是基于真正的增量备份方式，你就不需要再做全备份了。被复制的数据看起来像是多份完整的全备份，但其实每次传输的时候都只是传输变化的部分。并且，你所拥有的数据不仅仅是当前系统中的数据，你还拥有了昨天、前天甚至上周时刻的系统数据影像。另外，被复制的数据并不是以某种备份集格式而存在的，这就意味着，当你想恢复数据的时候，你不需要做像传统磁带备份那样的数据回导过程，你可以直接让你的应用程序直接挂起复制之后的数据，同时将数据导回你的主存储，当主存储数据导回完毕之后，你可以选择继续让应用使用副存储，或者选择将应用切回到主存储，同时将副存储上变化的数据反向同步到主存储。比如，如果仅仅是主存储电源故障，这种情况下，应用切换到副存储继续运行，当主存储电源恢复之后，将副存储上的变化过的数据同步到主存储即可。

　　所以，如果你有NAS设备，那么我高度推荐你调查一下到底哪种方式是最好的备份方式。如果你的设备不支持某种备份方式，或者你可以考虑选择另一款NAS产品。在我看来，准CDP方式是最好的备份方式。