Sun StorageTek创新虚拟磁带库解决方案.docx

Sun StorageTek创新虚拟磁带库 解决方案作为业内ILM （信息生命周期管理）理念的提出者和倡导者，Sun公 司StorageTek存储品牌一直致力于根据数据信息对于用户的业务价值的 不断变化，安全地存储、管理和保护数据，并在实现这些功能的过程中，寻求为用户兼顾节约成本与降低管理复杂性的可持续 的存储解决方案。因此，当用户提出既需要追赶在线存储的访问速度，乂需要对在 线数据进行备份，长时间地保存业务数据，以防范可能发生的数据灾难时， 虚拟带库解决方案应需而生。Sun存储专家们把StorageTek虚拟带库解 决方案分为两类：一类是针对主机平台用户的VSM （虚拟存储管理系统） 技术与产品，另一类是针对中小企业市场的VTL （Virtual Tape Library） 技术与产品。针对企业级市场的VSM技术与产品VSM利用磁盘缓存仿真成虚拟的磁带机和磁带介质。也就是说， 一台物理磁带机可以被虚拟仿真成多台磁带机的镜像。多个虚拟磁带卷经 叠加后才写进物理磁带介质上，这可以有效并充分地使用磁带介质和磁带 机资源。自Sun StorageTek于1998年发明了虚拟磁带存储管理(VSM)以 来，对包括磁盘、磁带和自动磁带库的应用产生了深远的影响。它是自从 磁带库出现以来，第一个为批量处理而发明的新技术。这也是Sun StorageTek对整个存储行业的重大贡献。虚拟磁带使现有的技术能够得到 充分地利用。虚拟磁带技术将批处理中的磁带操作变得更加有效，使高密 度介质、高性能磁带机和高速通道得以充分利用。VSM虚拟磁带系统所带来的最大利益是极大地提高了批处理的 速度和性能，从而缩小批处理窗口，这是用户可以直接感受到虚拟磁带技 术所带来的影响。同时其带来的间接利益还有很多，包括：充分利用现有 的磁带机和磁带资源，解决了磁带驱动器紧张的问题，简化了磁带管理。 而对于小型批处理文件的备份，装带和卸带时间占整个磁带操作时间(占 用磁带机驱动器的时间)的很大一部分，而利用虚拟磁带系统提供的数量 彳艮多的虚拟磁带驱动器，节省了装带和卸带的时间。由此带来两大好处：第一，批处理作业将运行地更快，从而缩小批处理窗口；第二，降低了对磁带驱动器数量的需求，节省成本；再加上 虚拟磁带系统提供的虚拟磁带驱动器数量很多，使系统可以同时处理大量 批处理备份作业，减少作业等待的时间。如果需要从仍驻留在VSM中虚拟磁带中恢复数据，由于该虚拟 磁带卷仍然驻留在缓存中，VSM将会直接将它恢复到主机磁盘上。整个过 程不需要装带/卸带操作，缩短了恢复的时间，也缩短了批处理的时间。用 户还可以定义虚拟磁带卷驻留的时间。对VSM后台的磁带机，Sun推荐使用StorageTek的9840磁带 机。原因是9840磁带机搜索速度仅需8秒，这种“快速访问”的特性能够 极大地提高VSM的总体性能，特别是虚拟磁带卷回迁的性能。另外其高 数据传输速率和大容量的特性，也有助提升VSM的综合性能和存储容量。Sun以StorageTek为品牌的大型主机VSM产品目前在全世界企 业级市场占有率排名第一。Sun的存储业务部门数据管理事业部（DMG） 将VSM技术下移到开放系统，计划在年内推出VSM Open虚拟存储系统， 为广大开放系统平台的用户提供虚拟存储服务。VSM Open解决方案是一种专为开放系统备份和恢复而优化的基 于硬盘的虚拟磁带库系统。即将推出的第一版VSM Open解决方案出厂最 低配置大约为4TB，可扩展到大约44TB存储容量。VSM Open解决方案 具有高达每秒600MB的数据吞吐量，可支持多达300万个虚拟磁带卷 （VTV），提供4个光纤通道接口，具有每端口定义最多256个虚拟磁带 驱动器的能力。与其他厂商提供的虚拟带库方案相比，StorageTek方案在两个方面体现出巨大优势：其一，Sun StorageTek在磁带机领域拥有全线产品, 尤其在高端市场占有超过一半的市场份额，因此，虚拟带库解决方案可以 很好地与磁带库产品集成；其二，虚拟带库主要应用在对性能与可靠性有 较高要求的存储环境，Sun StorageTek在高端的大型机领域积累了丰富 经验，在满足高端用户存储需求时可以得心应手。针对中小企业市场的VTL技术与产品在VTL方案中，备份软件使用的是VTL虚拟磁带库（如下图所 示）。当VTL的磁盘容量紧张时，从备份软件发起Export （出库）操作。 由VTL控制将备份数据复制到物理磁带库，并释放VTL的磁盘空间。物 理磁带库也由VTL管理。Sun存储专家们非常强调在VTL方案中配套使用物理磁带库。也就是说，推荐在用户环境中配备两台磁带库：一台物理磁带库，另一台基于磁盘阵列的虚拟磁带库。由备份软件统一管理两台磁带库。这样的架构， 一方面可以保证数据的绝对安全，充分保障企业业务发展所需要的信息价 值；另一方面从为用户节省成本的角度来说，使用磁带比磁盘进行存储在 成本上的差异大约相差是十倍：使用磁盘做为存储介质时，用户大约需要 为每GB的存储容量花费5美元；而使用磁带存储方式每GB仅需要0.5 美元。而且，这样的配置并不会给用户的管理和使用带来更多麻烦，因 为，从服务器看到的VTL设备，只是若干台配备有若干磁带机、磁带的磁 带库。VTL设备利用STK FLX磁盘阵列上的物理空间，存储虚拟磁带。 物理磁带库及其所装载的磁带机、磁带完全由备份软件直接管理。因此， 可以说StorageTek VTL方案充分体现并实践了 ILM理念，在节省成本与 方便管理两个方面为用户实现了平衡。具体而言，Sun公司StorageTek VTL产品设备大体有三类，包 括入门级配置的VTL 1000系列、中高端配置的VTL 2000系列，以及高 可用配置的VTL 3000系列。其中，VTL 1000系列的容量大约是3到 28TB，可以支持2048盘虚拟磁带。VTL 2000/3000系列的容量则可以 根据用户的需求从13TB到58TB不等，可以支持的虚拟磁带数量在2048 盘到4096盘之间。通过配合使用相关的管理软件，StorageTek VTL方案 可以不仅提高数据备份/恢复的速度，还可以提高提高备份/恢复作业成功 率。用虚拟带库提升备份性能提到数据备份，你最先想到的相关设备是什么？如果在以前，你一定 会脱口而出“磁带库”。不过，现在再回答这个问题，你可能要犹豫一下， 是磁带库、磁盘，还是虚拟磁带库？磁带作为一种廉价的、方便移动的、可以离线存储的设备，在过去几 十年中都是数据备份的主力军。虽然近几年来，ATA/SATA磁盘的价格不断 下降，而且在速度和性能上优势明显，给传统的磁带备份市场带来了一定 的冲击。但是，磁带依旧是数据备份的主流产品之一。但是，磁带也有先 天不足。比如，备份和恢复的时间过长，满足不了业务的服务质量要求； 由于磁带库是机械装置，不可避免的机械故障给管理员的维护和管理带来 了困扰；备份和恢复失败时，往往难以准确定位问题的所在及原因。对于 企业来说，数据备份面临的最大难题是：一方面要应对数据的爆炸性增长 带来的备份窗口（备份时间）越来越大的问题，另一方面，企业的关键性 业务需要保证7X24小时持续运行，留给停机备份的时间越来越少。在缩 减备份窗口这个问题上，磁带设备的能力有限，因此人们开始寻求新的备 份介质和方法。对于企业来说，如果你希望运用磁盘备份来提高备份和恢复的速度， 提升备份的性能，同时乂不想改变原有的备份策略和软件，那么虚拟磁带库（VTL ）是一种比较理想的解决方案。所谓虚拟磁带库，顾名思义就是 将磁盘阵列虚拟成拥有多个磁带机的磁带库，通过运用存储虚拟软件，“欺骗”操作系统和备份软件，让它们误以为连接和控制的实体是磁带设 备，而不是磁盘。虚拟磁带技术诞生于大型主机时代，只不过因为当时的 硬盘容量很小，价格也相当昂贵，所以只用于大型主机。近两年，磁盘备 份方案崭露头角，面向开放系统设计的虚拟磁带库成了关注的焦点。众多 磁盘阵列厂商以及传统的磁带设备厂商都纷纷推出了 VTL产品。有人在预测未来存储技术的热点时，把针对开放系统的虚拟磁带库技 术列在首位。那么，虚拟磁带库与磁带库相比，有哪些优势，在应用上乂 有什么特点呢？ 2月16日，NetApp公司在北京发布了全新的VTL产品系 列及相关服务。NetApp公司中国区市场及联盟总监王南飞表示：“早在 2001年，NetApp就已经推出了磁盘到磁盘的备份产品，但大多是针对特 有的存储设备或软件。此次推出的NearStore VTL产品系列，是面向开放 系统的，支持所有存储设备及备份软件，包括EMC、HDS、IBM的存储环境。”此次推出的NearStore VTL系列包括两个产品 单头的NearStore VTL600和双头的NearStore VTL1200。两者从配置到价格都是双倍的关系。 据NetApp公司中国区技术总监岑广海介绍，NearStore VTL专门用于企业 级存储应用，可仿效物理磁带库，将大量数据快速备份到磁盘上；在任何 开放系统存储环境下，由备份应用软件控制，自动将备份数据再复制到物 理的磁带上。NetApp的VTL技术来自于之前收购的Alacritus公司，经过 一年多的消化吸收，如今推出的NearStore VTL系列已经是一个集成化的采用NetApp硬件和软件的全新产品。Alacritus公司此前已经推出过几代VTL产品，NearStore VTL应该算是第4代产品，因此从技术的角度看已 经相当成熟。此外，NearStore VTL的硬件架构与NetApp成熟的FAS 3000 磁盘阵列是一样的。对于FAS 3000的老用户来说，如果你想采用VTL技 术，只需在现有产品上更换一块卡即可。VTL的实现方式有很多种，比如磁盘阵列型、应用服务器型、备份软 件型。岑广海强调，NearStore VTL采用的是NetApp自己的硬件和软件， 而且是完全集成的，对于今后系统的调优和服务都会更有保障。VTL产品 最主要的优势在于：快速、可靠的数据备份和恢复一一它可以虚拟成多个 磁带机，在备份和恢复时，可以多台磁带机并行传输，对于提升备份的性 能有很大帮助；缩减管理的成本一一VTL可以无缝融入到现有备份系统中， 原有系统架构和备份软件都不用改变，而且避免了磁带设备因机械故障等 造成的管理上的负担。在备份时引入虚拟磁带库，绝不是要替代原有的物 理磁带库。相反，包括NetApp公司在内的许多公司都强调，应将VTL与 物理磁带库配合使用。增加VTL，目的是进一步优化现有的备份系统性能， 一台物理磁带库和一台虚拟磁带库，一方面可以保证数据的绝对安全，另 一方面可以为用户节省成本。岑广海介绍说，NearStore VTL有两个与众不同之处。第一是动态负 载均衡(Self-tuning Performance )技术。对于大多数VTL产品来说， 备份数据流都是写入到固定的磁盘中，这样会造成磁盘之间任务的不均 衡，而NetApp的动态负载均衡技术，会预先侦测每个盘的工作情况，将备份数据流平均分配到各个磁盘。第二是智能调节磁带大小的技术(TapeSmart Sizing)，它可以节省50%的物理磁带空间，从而提高了利用率， 节省了成本。为了帮助用户快速高效地利用NearStore VTL产品的新功能，NetApp 全球服务部还发布了三项新增服务：VTL设计和安装服务，专门用于 NearStore VTL；灾难恢复设计和安装服务；备份和恢复的设计及安装服 务。据预测，2006年全球磁盘到磁盘(D2D )备份市场规模达5亿美元，年增长率达40%。数据量的爆炸性增长将驱动这一市场继续快速成长。虚 拟磁带库产品将成为这一市场上的明星。NearStore VTL600虚拟磁带库的概念早在10余年前即已被IBM, StorageTek等著名存储厂商所采 用。然而，受限于当时的磁盘成本，以及厂家为了保护其既有模拟磁带库市场的 考量，长期以来虚拟磁带库一直以价格高昂著称，应用局限性大，市场认知度也 较低。近些年，随着磁盘技术快速发展，出现了多种类型磁盘（SCSI、FC、ATA、SATA）， 使单位容量磁盘存储的价格急剧下降，进而使得虚拟带库这种利用磁盘作为备份 介质的设备，应用也愈加广泛，逐渐成为较为常见的备份模式和方案，而重复数 据删除以及CDP等等备份领域的新兴技术，进一步加速了虚拟带库在备份环境中 的普及应用。虚拟带库应用普及为揭秘厂商虚拟带库产品在实际应用环境下的真实性能如何，IT168特别组 织编译了针对市场上主流的几款虚拟带库的详尽的评测报告。评测报告的结果表 明：通常情况下，虚拟磁带库都会使用重复删除数据处理技术，但其相应的成本 也会有所改变。带有重复数据删除技术的虚拟带库系统能够为将来整体数据存储 的容量缩减做到很好的准备，特别是能够灵活的维护一个高级别的数据系统，并 且更简易的处理整个系统。参与测试的厂商众多，在此我们先公布了两款目前较为主流的虚拟带库的详 细测试情况：Quantum DXi5500虚拟带库和Data Domain DD560虚拟带库，他 们都将经过Windows平台的测试。此外，其他一些厂商，包括NetApp，Sepaton 以及FalconStor等等新产品的测试报告将随后陆续为大家提供。我们在Windows 2003操作系统平台安装Symantec's BackupExec 11d备份 管理软件，备份2TB的数据，通过2Gbps的光纤接口与每台设备连接。我们先对 同样的数据保存两个全备份，然后我们通过一个脚本改变1361个文件的内容， 总计改变的量为60GB，然后我再做第三个全备份。这两种设备都能够获得较高的数据压缩比和吞吐量，当您的备份系统的性能 要求他要具备多并行流备份技术的同时，必须注意到备份的成本因为备份数据的 类型而发生改变，其数据类型固有的压缩能力直接影响到重复数据删除技术有效 性。如何测试虚拟带库测试的环境是，将两台服务器连通过QLogic 5200光纤交换机连接到Nexsan 的SATA刀片存储系统上。所有的光纤通道都采用2Gbps接口。每台虚拟磁带库 通过光纤通道连接到光纤交换机，并且与服务器的连通性都经过了校验。SATA刀片存储系统备份成两个1.5TB的分区，每个分区包含1TB的数据容 量，然后通过Symantec BackupExec 11d备份管理软件将两个分区的数据全备份 到虚拟磁带库系统中。首先对两个分区做一个全备份，接着在不改变任何数据的 情况下做第二个全备份。接着，通过一个脚本改变1361个文件的内容，总计改 变的量为60GB，然后再做第三个全备份。与其通过虚拟磁带库来限制备份的速度，不如通过服务器的I/O来限制。因 为两台不同的虚拟磁带库通过同一个服务器进行测试的持续读写速度是相似的。 采用一台单CPU处理器2.8GHz服务器，2GB缓存的服务器，测试速度大约为 36Mb/s，而采用一台双CPU处理器3.4GHz服务器，3GB缓存的服务器，测试速 度大约为60Mb/s。除了备份这2TB的数据之外，评测机构还通过微软的LoadSim软件模拟出一 个高并发负载的环境对Exchange邮件服务器进行反复测试。但不幸的是，通过 LoadSim软件没有找到任何一种方法能够改变备份内容的大小，所以事实上从每 个邮件服务器备份出来的信息几乎都是相同的。这样产生的结果是，经过两天不停的测试，一个40GB大小的Exchange邮件系统 产生了几兆的增量，并且我们备份的策略是在前一个全备份结束后立即执行下一 个全备份，但是，经过重复删除处理的存储的所有数据的大小却只有仅仅的2K， 附带2千万个指针。两种系统中总共经过重复删除处理的存储数据量大约为50MB，这就表明， 多个指向数据的指针容量是真实的数据大小的很多倍，因为有2千万个信息指向 记录着这些指针。尽管每一个文件先通过重复删除处理进行备份（也就是说重复 的数据已经存储在磁盘阵列中了），其备份的速度也不会降低，同时也说明重复 数据处理这个功能不会成为影响备份速度的瓶颈。Data Domain DD560 详测细节测试的DD560采用了 15块500GB的硬盘，总结裸容量7.5TB，可用容量 4.928TB。对外采用2Gb/s的光纤通道。价格：Data Domain的在线销售系统中DD560的报价为105,000美元。易用性：当你第一次配置你的网络和一个简单的系统的时候，你可以通过一 些终端或者浏览器完成对磁带库的配置，然后通过特殊帐户的权限，你可以设置 驱动器的类型和磁带槽位的数量，但必须是通过命令行来配置。虽然这些配置操 作不是十分的困难，但你必须十分细心的阅读产品手册并且理解好每个选项的含 义。仿真性能：DD560仿真成StorageTek L180磁带库和IBM LTO-1驱动器。最 多可以虚拟成16个驱动器和100，000个槽位。每盘仿真磁带最大可以虚拟成 800GB。此外，DD560最多支持仿真成8个虚拟磁带库实体。也就是说，他能够 将一个虚拟磁带库虚拟成8个磁带库给不同的主机和介质服务器使用，并且，每 一台虚拟磁带库可以通过逻辑单元号屏蔽并限制每台主机的访问。DD560并不像Quantum的虚拟磁带库那样复杂，Quantum的虚拟磁带库可以 仿真成6个不同的磁带库和许多个虚动器，但是，Quantum仿真出来的虚拟磁带 库配置起来非常容易，并且非常适合BackupExec备份管理软件的要求，同时对 Symantec的企业版备份管理软件NetBackup的支持也有很好的表现。多主机支持：一个有效的磁带库槽位配置应该包括槽位、介质管理的磁带条 形码，以及一个管理员设置备份策略的介质管理池，只要软件能够很好的支持 L180磁带库，这些配置信息就可以帮助管理员更好的比对现有的环境要求。 Quantum的虚拟磁带库每个光纤接口只支持一个主机，所以，在多主机和介质服 务器的并行流备份技术上，Data Domain的虚拟磁带库要好于Quantum的虚拟磁 带库。报告：每一台默认配置的DD560都可以通过基本的邮件方式发送其硬件维护 报告给Data Domain技术支持中心，同样，其技术支持中心也能够给本地的系统 管理员发送报告，以预警系统环境或者磁盘空间有超出阀值的参数，方便我们的 管理。扩展性：DD560提供了很好的扩展性，还可以增加两个额外的控制器和磁盘 扩展架，以增加其容量和系统整体的吞吐量。Quantum DXi5500 详测细节Quantum的DXi5500采用24块500GB的磁盘，总计裸容量为12TB，可用容 量8.17TB。它有4个2Gbps光纤通道接口。价格：139,000的测试价格里面包含在线的系统安装支持。仿真：通过BackupExec对两种默认的虚拟磁带库和驱动器类型的测试，我 们看到了一些初步的问题。对于不同的磁带库和驱动器类型我们都可以非常简单 的去改变仿真磁带库的运行模式，也就是说选择相应的类型以配合BackupExec 备份管理软件与备份设备间更好的通讯。同时，我们在运行Java 1.6的GUI图 形界面时同样遇到了一些问题，但将其恢复到Java 1.5版本后，问题就解决了。易用性：整个系统的配置非常简单。通过优良的在线帮助接口，我们可以很 简单、很直接的创建磁带库的类型、驱动器、槽位、条形码以及介质池。简单的 GUI图形化界面使得在产品配置上比DD560容易得多。多主机支持：与Data Domain的虚拟磁带库相比，多介质服务器和备份主机 的支持多少还显得有些麻烦，因为它的每一个光纤通道接口仅允许连接一台服务 器。服务:DXi5500的价格里包括Quantum的在线安装支持和一年的在线升级包， 还有远程监控和诊断服务。这我们在Data Domain的产品中也发现了相似的功能， 就是让我们的管理员能够远程诊断和察看软件配置问题。当然这两个特点厂商早 已经做过广告了。