彻底解析连续数据保护CDP （上）

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【转帖】彻底解析连续数据保护具体面貌（上） 

连续数据保护（CDP）是迄今出现过还原点选择弹性最大的数据保护产品，其效益在于极精细、无时间点限制的快速还原。本期比较四款CDP产品，让大家更了解CDP的相关运作及趋势。 

自iThome在3年前第一次介绍连续数据保护（Continuous Data Protection，CDP）技术以来，各主要储存厂商均将CDP纳为旗下储存产品的一环，成为足堪企业第一线应用的成熟解决方案。这次我们将以4款当前市场上主要CDP产品为例，介绍相关的运作与应用。 

连续数据保护：打破传统备份周期概念，消除备份窗口束缚 
连续数据保护技术可像录像机一般，持续记录磁盘驱动器过去每个时间点下的状态，因此可摆脱传统数据保护的还原点概念，提供无限制的还原精细度。 

3 类部署架构 
CDP有三种不同的部署架构，分别是主机端部署架构、网络端部署架构、储存端部署架构，三种架构都有其不同的优点，以下仔细为你说明之。 

4 款CDP产品的10大比较 
目前台湾市场上最主要的CDP产品便是DataCore Traveller、EMC RecoverPoint、IBM TSM FastBack与FalconStor CDP等4款。以下我们分别从几个面向出发，简单比较4款产品在架构、运作与操作等方面的异同。 

CDP 产品报导─DataCore Traveller CPR 
Traveller的CDP功能，是建立在DataCore SANSymphony储存虚拟化平台上的一种延伸应用，可为前端服务器指定磁盘区提供连续、无还原时间点限制的还原能力。

CDP 产品报导─EMC RecoverPoint/SE 3.0 
EMC RecoverPoint可分标准版与SE两种版本，SE版是与Clariion储存设备搭售的版本。依应用环境又可分为针对本地端的CDP、跨广域网络的CRR，以及兼顾本地端与异地端的CLR三种版本，其建置架构弹性大，平台与应用程序支持广泛。 

CDP 产品报导─FalconStor CDP 
FalconStor CDP原本是复制结合快照的数据保护产品，其最新版本添加了连续数据保护功能，可连续撷取受保护磁盘的写入I/O，并提供不受时间点限制的任意还原能力。 

CDP 产品报导─IBM TSM FastBack 
TSM FastBack的架构与传统备份软件相同，除了传统的时间驱动排程机制外，还可提供连续数据保护（CDP）功能，提供无时间点限制的还原能力。 


连续数据保护：打破传统备份周期概念，消除备份窗口束缚 
连续数据保护（CDP）是迄今出现过还原点选择弹性最大的数据保护产品。 

传统的备份机制是一天产生一份复本，还原点是以「天」为计算单位，若原始数据发生损坏，需使用复本还原时，用户必须以「天」为单位来选择还原点，也将损失以「天」为单位的数据量；磁盘快照则可每隔数小时产生一份复本，还原点可达小时等级，用户可以小时为单位来选择还原时间点。 

而CDP产品则能持续追踪与记录数据的「每次」异动状态，因此能提供无限制的还原能力，用户可将数据还原到过去任何一个时间点，选择的精细度甚至可达秒以下。 

摆脱保护周期的既定概念 
依储存网络工业协会（SNIA）的定义，CDP必须具备3个特性： 

（1�{数据的更动必须连续的被记录与追踪。 

（2）所有数据的变化历程都被保存在与主储存地点不同的独立地点。 

（3）资料还原点（Recovery point objectives，RPO）是任意的。 

（1）和（3）规定的是CDP基本特性，而且必须先要有（1）的对数据异动的连续追踪与记录，才能达到（3）的任意还原点目的。 

（2）则是数据保护产品的基本要求，也就是复本必须独立保存，而不能与主储存放在一起，以免产生连带损失的风险。 

CDP 与传统数据保护机制最大的差异，便是启动机制的不同。备份或快照都是藉由时间点来作为启动作业的机制，使用者必须周期性的启动备份或快照，以便制作复本，因此当需要还原时，数据所能回复的状态也会受到备份周期设定的限制，使用者只能还原到启动备份作业的那几个时间点。 
而CDP则是以系统的I/O活动来作为启动机制，透过持续地追踪系统磁盘区块的状态，CDP可实时地捕捉并复制应用程序对磁盘区块的每笔写入动作，并记录每个动作的时间，从而完整保存了系统存取变动历程。因此这也允许使用者将数据回复到指定的任一时间点状态，从而完全取消了备份周期的限制。 

换句话说，传统备份与快照可比拟成照相机，记录的是数据在某个时间点下的状态，即使多做几次备份或快照，也只是得到数据在一个个不同时间点下的状态；而CDP则类似摄影机的录像，可记录数据在过去一段时间内的「变动历程」，用户可像录像倒带一样，任意将数据倒回任一个时间点。 

CDP 的效益：极精细、无时间点限制的快速还原CDP不只是单纯的备份或是复制产品，而是一个整合了数据备份、复制与还原的综合解决方案，透过CDP，我们可以得到以下效益： 

「无备份窗口」的自动连续数据备份 
不需要停机即可进行备份作业，数据的备份在系统执行存取动作时就已自动完成―数据写入磁盘的同时，也被复制到后端，因而消除了备份窗口。除了初始的安装设定外，后续其余的动作均可由CDP产品自动完成，也减轻了管理人员的负担。 

极精细的还原选择 
用户可将指定的数据，如单一档案、档案夹、逻辑磁盘区（Volumn）或应用程序（如邮件、日志文件或数据库）回复到过去任何一个时间点下的状态。某些CDP产品除可让使用者以时间点作为还原的参照基准外，也可以依照事先定义的特殊事件标记作为还原基准。 

快速的还原作业 
由于CDP是以磁盘为基础的技术，执行数据复制时是以异动的档案或者是区块来进行，因此只需很短的时间就能完成，还原时也能快速的将数据回存到原系统中。 

不过快速的备份与还原并不是CDP的主要卖点，其它以磁盘为基础的数据保护产品如远程复制或快照，都能达到类似的效果，因此CDP的真正价值是在于允许极精细、任意的还原点选择方面，这是目前其它技术均办不到的功能。 

3 类部署架构 
CDP的基本原理是「复制每笔写入数据，并附加时间标记（copy on write + time stamp）」，另外还要求复本必须独立存放。这样的运作原理将需要几个不同组件的配合： 

（1）独立的复本储存区。 

（2）用来监控来源端磁盘状态，并复制任何写入数据的处理机制。 

（3）将写入数据的复本送往复本储存区的传输通道。 

（4）为每笔数据复本加上时间戳记的机制。 

其中（1）（3）是所有产品都相同的，独立的储存区即为CDP系统指定的磁盘区，而数据传输信道则通常是FC或iSCSI的SAN。 

至于（4）也是所有产品都相同，每个产品架构中都会有一套负责为数据加上时间戳记，以及设定、管理用的主控服务器。通常是由CDP系统主程序所在的服务器负责，当服务器收到前端送来的数据会，就为每笔数据加上时间戳记，然后送到复本储存区个别存放。 

因此会影响产品架构的就只有（2）―数据复制机制，不同的复制机制，也就构成了3类不同架构的产品。 

主机端（Host-Based） 
在需要CDP保护的服务器上安装代理程序（Agent），让代理程序负责监控磁盘与复制异动数据的工作。代理程序会捕捉每一笔写入磁盘的数据，复制一份并加上时间戳记后放入缓冲区，再透过网络送到CDP服务器指定的储存位置。 

这种架构十分类似传统备份软件，限制也相同，每一台要保护的主机，都需个别安装代理程序，而代理程序除了会影响主机的效能外，还得考虑对不同作业平台与应用程序的兼容问题。 

网络端（Network-Based） 
即利用储存局域网络设备来执行复制写入数据的动作。某些高阶的SAN交换器提供了复制功能，可将前端服务器经某一个端口写入后端磁盘的数据流，加以复制后，再送到指定的目的端磁盘区。因此CDP产品只要能支持这类SAN交换器的复制协议，如Cisco MDS 9000系列的SANTap、Brocade AP-7600B的SAS协议等，就能持续接收交换器取得的写入数据复本，CDP产品只需再为接收到的每笔写入数据加上时间戳记，并个别存放即可。 

这种架构优点是数据复制作业与前端主机无关，无须部署代理程序，因此也没有兼容不同应用程序或操作系统的问题。而且一台交换器就能同时复制多台前端主机的写入数据，只要前端主机是透过这台交换器存取后端磁盘区即可。 

但显然的，用户必须拥有这类SAN交换器才能享用这种架构带来的好处，而这类SAN交换器又十分昂贵，实际上导入的用户不多，因此能采用这种CDP部署架构的用户也很少。 

储存端（Storage-Based） 
即利用储存设备来执行复制写入数据的动作。某些中高阶SAN磁盘阵列，或储存虚拟化平台均能提供复制功能，可为SAN环境的磁盘区建立镜像复本。 

建立镜像群组后，磁盘阵列控制器或储存虚拟化平台，便会维持来源端磁盘与镜像磁盘的一致，来源端磁盘的任何写入数据，都会被复制到镜像磁盘上。利用这种特性，只要CDP产品能兼容于这种磁盘阵列或储存虚拟化平台的复制机制，就能充当镜像群组中接收复本数据的目的端设备，持续接收来源端磁盘的复制复本，而CDP产品只需为接收到的每笔写入数据，加上时间戳记并个别存放即可。 

这种架构的优缺点与网络端架构相同，均为无代理程序架构，而限制也相同―用户必须拥有支持镜像机制的SAN储存设备，且CDP产品也须能支持这种SAN储存设备才行。 

当前的CDP产品概况 
过去3年来，台湾市场上先后曾出现过至少7款CDP产品，最早的是IBM的CDP for File，接下来陆续出现DataCore Traveller、EMC RecoverPoint、CA XOsoft Enterprise Rewinder、HP的Continuous Information Capture（CIC）、FalconStor的CDP与IBM TSM FastBack。 

不过经过几年的发展后，目前市场上只剩下IBM、EMC、DataCore与FalconStor等4家厂商。CA台湾分公司大幅改组后，目前在XOsoft Enterprise Rewinder销售代理方面的状况仍不明朗。另外一些既有的产品也发生了变化，原来EMC第1版RecoverPoint与HP CIC同样都是来自Mendocino的技术，但Mendocino的产品后来被证明存在一些不足，因此EMC实际销售的RecoverPoint第2版以后产品，是改用Kashya的技术为核心，目前已持续更新到3.0 SP1版。 

至于HP对CIC的态度仍然不明朗。该公司网站上仍能找到CIC产品讯息，但自从2007年4月发布的CIC 1.4版后，已有18个月没有后续更新。 

至于FalconStor CDP原本是一套复制结合快照的产品，但在今年也纳入了CDP连续数据保护功能。而IBM则透过并购FilesX，取得了具备CDP功能的Xpress Restore产品线，补强了IBM原先功能有限的CDP for File。 

3 种CDP应用架构

4 款CDP产品的10大比较 
目前台湾市场上最主要的CDP产品便是DataCore Traveller、EMC RecoverPoint、IBM TSM FastBack与FalconStor CDP等4款。以下我们分别从几个面向出发，简单比较4款产品在架构、运作与操作等方面的异同。 

引进CDP产品时，需考虑的因素与一般数据保护产品差不多，同样都包括销售方式、部署架构、支持平台、储存媒体配置方式、管理接口，以及其它附带功能等。 

1. 产品销售与部署架构 
产品销售方式与部署架构，会影响到用户导入产品时的建置程序与总体开销。CDP基本上是软件产品，DataCore Traveller与IBM TSM FastBack也都以纯软件方式销售，用户必须自行搭配服务器安装程序；而EMC RecoverPoint与FalconStor CDP则是捆绑了特定硬设备，以预载了软件的应用服务器形式出售，用户虽然失去选择弹性，但也省下安装的麻烦。 

在技术方面，4款产品同样都属于区块型的CDP，但在部署架构上各有差异。其中较单纯的是纯粹主机端部署的IBM TSM FastBack与纯粹储存端架构的DataCore Traveller。 

DataCore Traveller 是建立在DataCore SANSymphony储存虚拟化平台上的产品，属于储存端架构。只要将Traveller控制的磁盘区，与SANSymphony控制的磁盘区建立镜像复制群组即可。但限制是用户必须先建置好SANSymphony，且所有前端主机都必须存取SANSymphony提供的虚拟磁盘区，才能纳入Traveller的保护。另外要注意的是，就整套架构「SANSymphony＋Traveller」来说是属于in-band架构，但若只看Traveller本身，则属于out of band，Traveller服务存在与否，并不会影响到SANSymphony的运作。 

IBM TSM FastBack 则是一套十分标准的主从式备份软件，依靠安装在前端被保护主机上的代理程序，负责驱动将数据复制到后端的动作，属于标准的主机端架构。 

至于EMC RecoverPoint与FalconStor CDP则较为特别，可同时支持主机端、网络端与储存端3种架构。但两种产品对不同架构的支持又各有限制。 

以EMC RecoverPoint来说，最基本的部署是主机端架构，也就是透过在前端主机上部署Splitter代理程序，负责监控磁盘状态与复制写入数据。若用户拥有Brocade AP-7600或Cisco MDS 9000系列光纤信道交换器，且需要保护的主机是透过这些交换器存取后端的磁盘驱动器，则可采取网络端架构，让交换器执行将前端主机写入数据复制到RecoverPoint服务器。另外，若用户拥有Clariion储存设备，且需要保护的主机是以Clariion作为储存区，也可让Clariion的控制器负责执行将数据复制到RecoverPoint的工作，构成储存端部署。 

FalconStor CDP 基本的部署方式是在前端主机上安装DiskSafe代理程序，另外也支持透过Cisco MDS 9000系列光纤信道交换器的网络端部署，以及透过FalconStor CDP-X储存虚拟化平台的储存端架构。 

2. 平台与应用程序支持 
不同的部署架构对平台与应用程序的支持性有很大的影响，事实上，只有主机端部署架构，才需要考虑支持性的问题。就网络端架构来说，无论前端服务器的作业平台或应用程序类型为何，只要是透过兼容品牌、型号的交换器存取后端磁盘驱动器，则交换器就能执行数据复制工作。储存端架构也是一样，无论前端服务器是执行哪一种操作系统或应用程序，只要该服务器是存取特定品牌、型号的储存设备或储存虚拟化提供的储存空间，储存端就能执行将数据复制到CDP服务器上的动作。 

因此网络端与储存端架构的CDP产品，是与前端主机执行的平台/应用程序无关的，换句话说，就是能支持任何平台与应用程序。 

至于主机端架构，由于必须在前端主机上安装代理程序，因此就会面对代理程序的支持性问题。 

在3种采用主机端架构的产品中，以EMC RecoverPoint的Splitter代理程序支持性最广，可支持Windows、AIX、Solaris等操作系统，而FalconStor CDP的Disksafe代理程序，虽只能支持Windows，但也能透过操作系统内建的逻辑磁盘区管理员（LVM）支持Unix与Linux（但这种方式只能执行FalconStor CDP快照模式，不能执行连续数据保护的CDP Journal模式）。IBM TSM FastBack的支援性则较窄，只支援Windows平台。 

3. 储存媒体配置管理 
在储存媒体的配置管理方面，IBM TSM FastBack与传统备份软件一样，都是把存放复本的空间构成容器（Repository），前端来自不同服务器的复本数据，都是统一放在容器中。任何FastBack服务器所能存取的磁盘区皆可充作容器。 

其它3款产品基本上都是基于SAN与镜像复制的架构，但又各有差异。 

DataCore Traveller 基本上是一套特殊版本的SANSymphony，因此也具备虚拟储存功能，可把自身介接的储存空间构成储存池，然后再依需要仿真成不同容量的虚拟磁盘区，挂载给自身或其它主机使用。设定时，Traveller必须为前端每个需要保护的磁盘区设定1个缓冲磁盘区（Buffer）与1个参考磁盘区（Reference Volume），被加上时间戳记的数据，将先进入缓冲磁盘区，过期后再退到参考磁盘区。 

EMC RecoverPoint 本身是一套应用服务器，但其内部磁盘空间是专用于存放自身的系统，因此用户必须透过iSCSI或FC SAN信道配置磁盘区给RecoverPoint使用。RecoverPoint的储存架构有些类似DataCore Traveller，加上时间戳记的数据将先进入Journal磁盘区，当超出Journal磁盘区容量后，旧数据将会退到另1个Replica磁盘区。 

FalconStor CDP 则比较特别，其本身是一套内建大量磁盘空间的应用服务器，因此无须透过外界取得空间。设定时必须先为前端每个需要保护的磁盘区，在CDP服务器上设定一个镜像磁盘，只要前端磁盘有任何异动，异动区块就会被复制到CDP服务器的镜像磁盘。接下来的作业就依不同模式而定，普通的快照模式下，镜像磁盘将会忠实地保持与前端磁盘的同步，新状态将覆盖旧状态；若启动CDP Journal模式，则CDP服务器就会替前端送过来的每笔数据将上时间戳记并个别存放。 

4. Thin Provisioning 与CDP的搭配 
建置CDP时，一大困难便是判断需要保留的带有时间戳记的数据量多寡，保留的量越多，则还原时能选择的「连续保护」时间范围也越长，但这也越耗磁盘空间，在数据还没成长到一定程度前，分配太大的空间会造成浪费。但若一开始设定的空间不够，将使得保留的数据量太少，造成还原时的麻烦。 

所幸近来逐渐普及的Thin Provisioning将可解决这个问题。在Thin Provisioning技术下，分配给前端主机的容量，和后端实体储存空间彼此脱钩―分配给前端主机的空间都是「逻辑容量」，和后端实体储存空间无关。当写入的数据量占满实体容量后，系统再逐次分配实体空间到这个逻辑磁盘区中，这也就是「按需分配」的意义，只有真的写入了，才会分配到相对应的容量。 

前述4款产品中，DataCore Traveller与FalconStor CDP都内建了Thin Provisioning技术，用户可以直接的启用这个功能。另2款产品则需搭配含有Thin Provisioning的储存设备，才能具备类似的功能。 

5. 保护群组设定 
TSM FastBack的保护设定与传统备份软件大致相同， FastBack服务器的主控台可以看到网络上所有安装代理程序的主机，管理者只要选择这些主机建立保护群组、指定复本储存区域即可。 

Traveller 、RecoverPoint与FalconStor CDP的保护群组则是镜像群组概念，也就是把欲保护的前端磁盘区与CDP磁盘区构成镜像。值得一提的是，RecoverPoint的保护群组采用「一致性群组」概念，可把同一应用程序所存取的多个磁盘区纳入到一个群组中，用以确保撷取、复制写入数据时的一致性。 

6. 排程备份与CDP的结合 
CDP一执行以后，除非删除群组设定、停止代理程序，否则就会一直执行下去。不过TSM FastBack提供了特别的区块式排程备份与CDP混合搭配的功能，用户可对一个群组同时执行CDP与区块式备份，因而提供了更大的弹性。如用户可设定在数据存取最频繁的上班时段启动CDP，记录来源磁盘的每一次异动。而下班后的时段，由于存取频率低、数据异动小，可停止执行CDP，改为每隔数小时启动一次增量备份，如此就能兼顾还原弹性与资源消耗。 

FalconStor CDP 也可对同一个来源磁盘，混合使用连续式保护的CDP Journal与排程启动的快照两种保护模式，不过两种模式的运作是各自独立的，CDP Journal不能停止。透过两种模式的混用，用户可一边执行CDP Journal取得无限的还原点，同时间又搭配应用程序动作定期执行快照，确保每隔一段时间就能得到一份确定可用的快照复本。 

RecoverPoint 虽也能提供排程启动的快照模式与连续的CDP模式，但每个群组只能择一使用，不能混合搭配。 

7. 还原操作 
CDP产品基本上有两种还原方式，第1种是把复本还原到原始的前端磁盘区，这时候前端磁盘区就好像是时光回溯一样，被Roll back到指定的时间点。 

第2种模式是将指定时间点构成复本磁盘区，然后挂载到指定主机上成为新磁盘区，用户可从中寻找特定的数据再回存到原始磁盘区。 

4 款产品中只有RecoverPoint支持回滚到原始磁盘区的模式，不过这会改变整个磁盘区的状态，若用户只是想找出特定档案还原，或是整个原始磁盘区损毁，没得「回滚」时，将复本数据构成新磁盘驱动器挂载的第2种模式较为适用，所有4款产品都能支持这种模式。 

另外TSM FastBack与FalconStor CDP虽然都支持由前端自行发起还原的功能，可无须透过CDP服务器还原，但2款产品的客户端还原模式都只适用于快照保护模式，不适用于CDP还原，若需要还原CDP，还是得登入CDP服务器的主控台才行。 

CDP 的最大优点是还原点是无限的，但对于管理者来说，要从这么多还原点中找出需要的时间点，也有许多困难，我们可以把这比拟为要从录像带倒带中找出特定的1格画面一样，若能事先对特定时间点的视讯做出标记，倒带时就能依照这个标记找出需要的影像。 

Traveller 与RecoverPoint都支持了预先在数据流中做出标记的还原方式，也就是利用Script或应用程序内建功能，在特定时间向CDP服务器发出一个时间标记，以便管理者执行还原时可识别这个事件点。 

譬如管理者可在前端主机更新修补程序前，向CDP发出一个标记信号，日后若前端系统要回到更新以前的状态，就可直接回到这个标记点。另一种常见的标记应用是针对数据库，管理者可定期为数据库执行清除缓冲区、将所有数据写入磁盘的动作，然后向CDP发出标记指令，日后还原数据库时，可直接回到这个标记时间点，确保数据库复本立即可用，免除数据库执行相当费时的还原回补数据动作。 

8. 监控与管理 
CDP由于必须持续不断的传输并写入保存前端磁盘的异动区块数据，因此传输信道与储存系统的负荷均相当重，若用户环境中同时有多台前端主机执行CDP作业，则对整个环境的I/O流量监控便成为相当重要的工作，4款产品中，Traveller、RecoverPoint与FalconStor CDP等3款都提供了流量监控功能，前2者还是图像式接口，而后者则是文字式接口。 

至于在进阶管理方面，4款产品都只提供基本的日志记录功能，没有更进一步的报表制作能力，必须依靠储存资源管理软件支持。 

9. 避免本地端复本损毁：远程复制 
CDP像任何数据保护产品一样，是用来保护前端主机的数据，目的是提供一份复本以备不时之需，然而存放在CDP上的复本也有损毁的可能，一旦发生这种情况，前端的主机也就失去了保护，出状况时将没有复本可用。 

因此较讲究的用户通常会要求除了在本地端保有1份复本外，在异地端也同步维持一份复本，进一步提高复本的可靠性。为应付这类需求，许多数据保护产品都能提供远程复制功能，将本地端的复本复制一份送到远程保管，CDP产品自然也不例外，前述4款产品中，RecoverPoint、FalconStor CDP与TSM FastBack都内建了远程复制功能，可将本地端CDP服务器的数据，透过WAN送到远程另一台CDP服务器。不过TSM FastBack远程复制的传输是透过FTP协议，安全性上较有疑虑。 

10. 避免出现保护空窗期：高可用性机制 
前面提到的远程复制，只是在远程保持一份复本，以备本地端复本损毁时仍有复本可用。但从另一方面来看，如果本地端CDP服务器损毁，即使远程还有一份复本备用，但直到本地端CDP服务器修复并恢复运作前，前端主机将得不到任何保护，也就是说会出现数据保护的空窗期。而且本地端CDP服务器损毁后，远程复制也会中断。 

会选择利用CDP，而不是传统备份来提供保护，通常都是执行关键性任务的主机，显然不允许出现数据保护空窗期。要解决这种困难，就必须建立高可用性机制，以在CDP服务器失效时，仍有备援的CDP可接手工作，避免空窗期出现。 

除TSM FastBack外，Traveller、RecoverPoint与FalconStor CDP都能支持高可用性机制，其中Traveller与FalconStor CDP采取的是让两台CDP服务器为一个前端来源磁盘建立交错镜像（Cross Mirror）的方式，如此当某台CDP服务器失效时，来源磁盘仍能透过另一台CDP服务器继续获得保护。不过这种方式只适用于2个节点以下的环境，更多节点时，连接关系将会变得非常复杂。 

而RecoverPoint的高可用性，则是让本地端的多台RecoverPoint服务器构成丛集，当某台RecoverPoint服务器失效时，其它RecoverPoint服务器将会自动接手，继续处理原由失效那台服务器负责的工作，让前端主机能获得持续保护。EMC出货时也是以2套RecoverPoint服务器为基本架构，最大则能有8组服务器构成丛集，可适用于更大的应用环境。不过这种方式需要共享储存设备的支持才能执行，而交错镜像则不需要共享储存设备。