网络数据备份系统结构的几种类型分析

HOST-Base(DAS-Base)备份方式

图1： HOST-Base（DAS-BASE）备份结构

 

Host-Based是传统的数据备份的结构，这种结构中磁带库直接接在服务器上，而且只为该服务器提供数据备份服务。在大多数情况下，这种备份大多是采用服务器上自带的磁带机，而备份操作往往也是通过手工操作的方式进行的。主要应用场景如下：

1. 无需支持关键性的在线业务操作。

2. 维护少量网络服务器（小于5个）。

3. 支持单一操作系统。

4. 需要简单和有效的管理。

5. 适用于每周或每天一次的备份频率。

 

优点：数据传输速度快，备份管理简单。

缺点：可管理的设备较少，不能提供实时的备份需求，不利于备份系统的共享，不适合于现在大型的数据备份要求。

 

LAN-Based备份方式

图2：LAN-Base 备份结构

 

LAN-Based备份系统中数据的传输是以网络为基础的。其中配置一台服务器作为备份服务器，由它负责整个系统的备份操作。磁带库则接在某台服务器上，在数据备份时备份对象把数据通过网络传输到磁带库中实现备份的。备份服务器可以直接接入主局域网内或放在专用的备份局域网内，我们推荐使用后者方案，因为采用前者方案的话，当备份数据量很大的时候，备份数据会占用很大的网络带宽，主局域网的性能会下降的很厉害，而后者就可以使得备份进程与普通工作进程相互的干扰减少，保证主局域网的正常工作性能。

主要应用场景如下：

1. 无需支持关键性的在线业务操作。

2. 小型办公环境。

3. 需要集中的备份管理。

4. 适用于每周或每天一次的备份频率。

 

优点：投资经济、磁带库共享、集中备份管理。

缺点：对网络传输压力大，当备份数据量大或备份频率高时，局域网的性能下降快，不适合重载荷的网络应用环境。 

 

LAN-Free备份方式

图3：LAN-Free 备份结构

 

为彻底解决传统备份方式需要占用 LAN 带宽问题，基于 SAN 的备份是一种很好的技术方案。如图3所示，所谓LAN-free网络数据备份系统结构，是指数据无需通过局域网而直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信任务，而无需承担数据传输的任务。实现了控制流和数据流分离的目的。

目前，LAN-free网络数据备份系统结构有多种实施方式。通常，用户都需要为每台服务器配备光纤通道适配器，适配器负责把这些服务器连接到与一台或多台磁带机(或磁带库)相连的SAN上。同时，还需要为服务器配备特定的管理软件，通过它，系统能够把块格式的数据从服务器内存、经SAN传输到磁带机或磁带库中。还有一种常用的LAN-free实施办法，在这种结构中，主备份服务器上的管理软件可以启动其他服务器的数据备份操作。块格式的数据从磁盘阵列通过SAN传输到临时存储数据的备份服务器的内存中，之后再经SAN传输到磁带机或磁带库中。

 

主要应用场景如下：

1. 支持关键性的在线业务操作。

2. 需要备份控制流和数据流分离的、服务器性能要求高的应用。

3. 需要集中的备份管理。

4. 中小企业大数据量的备份管理。

 

优点：数据备份统一管理、备份速度快、网络传输压力小、磁带库资源共享。

缺点：它仍然让服务器参与了将备份数据从一个存储设备转移到另一个存储设备的过程，在一定程度上占用了服务器宝贵的CPU处理时间和服务器内存。另外，LAN-free技术的恢复能力很一般，它非常依赖用户的应用。许多产品并不支持文件级或目录级恢复，整体的映像级恢复就变得较为常见。映像级恢复就是把整个映像从磁带拷回到磁盘上，如果我们需要快速恢复系统中某些少量文件，整个操作将变得非常麻烦。此外，不同厂商实施的LAN-free机制各不相同，这还会导致备份过程所需的系统之间出现兼容性问题。LAN-free的实施比较复杂，而且往往需要大笔软、硬件采购费。。 

 

SERVER-Free备份方式：

图4：Server-Free备份结构

 

另外一种减少对系统资源消耗的办法是采用无服务器(Serverless)备份技术。它是LAN-free的一种延伸，可使数据能够在SAN结构中的两个存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁带库之间。如图4所示，这种方案的主要优点之一是不需要在服务器中缓存数据，显著减少对主机CPU的占用，提高操作系统工作效率，帮助企业完成更多的工作。

与LAN-free网络数据备份系统结构一样，无服务器备份也有几种实施方式。通常情况下，备份数据通过名为数据移动器的设备从磁盘阵列传输到磁带库上。该设备可能是光纤通道交换机、存储路由器、智能磁带或磁盘设备或者是服务器。数据移动器执行的命令其实是把数据从一个存储设备传输到另一个设备。实施这个过程的一种方法是借助于SCSI-3的扩展拷贝命令，它使服务器能够发送命令给存储设备，指示后者把数据直接传输到另一个设备，不必通过服务器内存。数据移动器收到扩展拷贝命令后，执行相应功能。

另一种实施方法就是利用网络数据管理协议(NDMP)。这种协议实际上为服务器、备份和恢复应用及备份设备等部件之间的通信充当一种接口。在实施过程中，NDMP把命令从服务器传输到备份应用中，而与NDMP兼容的备份软件会开始实际的数据传输工作，且数据的传输并不通过服务器内存。NDMP的目的在于方便异构环境下的备份和恢复过程，并增强不同厂商的备份和恢复管理软件以及存储硬件之间的兼容性。

无服务器备份与LAN-free网络数据备份系统结构备份有着诸多相似的优点。如果是无服务器备份，源设备、目的设备以及SAN设备是数据通道的主要部件。虽然服务器仍然需要参与备份过程，但负担已大大减轻，因为它的作用基本上类似交通警察，只用于指挥，不用于装载和运输，不是主要的备份数据通道。无服务器备份技术具有缩短备份及恢复所用时间的优点。因为备份过程在专用高速存储网络上进行，而且决定吞吐量的是存储设备的速度，而不是服务器的处理能力，所以系统性能将大为提升。此外，如果采用无服务器备份技术，数据可以数据流的形式传输给多个磁带库或磁盘阵列。

 

主要应用场景如下：

1. 支持关键性的在线业务操作。

2. 备份控制流和数据流完全分离，不消耗服务器的任何性能。

3. 需要集中的备份管理。

4. 海量数据备份管理。

 

优点：数据备份和恢复时间短，网络传输压力小，便于统一管理和备份资源共享，适用于大中型企业进行海量数据备份管理。

缺点：需要特定的备份应用软件进行管理，厂商的类型兼容性问题需要统一，并且实施起来与LAN-Free一样比较复杂，成本也较高。仍需要备份应用软件(以及其主机服务器)来控制备份过程。元数据必须记录在备份软件的数据库上，这仍需要占用CPU资源。