9.2.4 备份拓扑结构

9.2.4  备份拓扑结构

最初，唯一一种要求备份的存储技术采用的形式是硬盘直接连接到服务器上的存储适配器。现在此种存储技术称为直接连接存储或DAS。备份和恢复技术随着SAN和NAS等技术的发展已有了很大变化。尤其是SAN环境提供了优化备份和简化备份及恢复过程的重要机遇。
备份和恢复拓扑可以按照需要备份的存储技术（DAS、NAS或SAN）进行分类。涵盖各个存储类型的拓扑分别是本地服务器备份、局域网连接NAS备份和基于SAN的系统。

1．本地服务器备份和恢复
在本地服务器备份配置中，每个服务器连接到自己的备份设备（通常是通过 SCSI 总线）。这种情况下，不占用局域网（LAN）带宽，但必须在本地服务器上手动管理存储媒体。
图9-1所示为典型的本地服务器备份和恢复机制。

  图9-1  本地服务器备份和恢复机制

本地服务器备份和恢复的优点如下。
 
不占用网络资源：本地服务器备份和恢复配置不使用网络带宽，这是因为服务器所连接的磁带设备通常通过 SCSI 接口进行连接。
 
备份和恢复速度快：这些备份比其他备份配置相对快一些，原因是数据不需要通过网络传输。
本地服务器备份和恢复的缺点如下。
 
集中管理和伸缩能力不强：本地服务器备份和恢复配置不具有伸缩性和集中管理能力，因为需要在本地管理每台服务器上的媒体。
 
备份软件和磁带硬件的费用高：这种配置会显著增加备份软件许可和磁带设备的费用，这是因为必须为每个服务器配置分别进行备份并分别管理这些备份。

2．基于局域网的备份和恢复
基于局域网的备份安装是企业中常用的解决方案，并已为人们使用了一段时间。企业局域网备份软件使用一种多层架构，其中一些备份服务器启动作业并收集有关已备份数据的元数据（又称控制数据），而其他服务器（指定为媒体服务器）则执行管理传输到磁带设备中的数据的实际作业。
企业局域网备份技术通常包含3个组件。
 
中央备份服务器：此服务器承载控制备份环境的备份引擎。
媒体服务器：此服务器处理数据移动并管理媒体资源。
客户端代理：这些是特定于应用程序的代理，如文件系统数据、Exchange 数据和 SQL Server 数据的代理。

如图9-2所示为局域网备份和恢复系统的逻辑图。

图9-2  局域网备份和恢复系统逻辑图

基于局域网的备份和恢复的优点如下。
磁带设备不再需要直接连接到服务器以进行备份。
备份应用程序运行在专门的备份服务器上。
客户端代理通过局域网将数据发送到备份服务器。
伸缩性好，且只需共享一个磁带设备。

基于局域网的备份和恢复的缺点如下。
数据集太大，降低了服务器和网络的性能。
额外的备份流量占用网络带宽。
备份和恢复的安排变得非常重要。
可以使用备份代理或网络数据管理协议（NDMP）备份NAS设备。

3．基于SAN的备份和恢复
能够将磁盘空间子系统与备份和恢复集成在一起，就有了多个在基于SAN的环境中部署数据保护解决方案的选项。底层的SAN技术为存储在SAN存储中的数据提供了数种备份和恢复选框。如图9-3所示为一种基于SAN的备份方案。

基于SAN的备份和恢复的优点如下。
服务器负载低。存储设备和备份设备间的路径不涉及服务器，这意味着减少了服务器上的负载。
局域网的负载低。无须通过局域网传输数据即可进行备份。
存储优化解决方案。SAN的设计可以优化数据传输效率，从而可加快备份和恢复过程。

基于SAN的备份和恢复的缺点如下。
费用：基于SAN的备份需要具有SAN，而SAN的设计和部署费用高昂。
设备兼容性：备份和恢复设备必须与SAN兼容。

图9-3  SAN备份方案示例

4．使用快照技术进行备份和恢复
快照是一种提供特定时刻给定文件系统或数据卷的一致图像的机制。如果与备份和恢复集成在一起，快照可以提供功能强大的数据保护和高可用性的解决方案，对生产服务器或网络资源的影响很小，甚至没有影响。可以使用快照图像作为备份操作的参考点，完成快照后，可以继续修改主数据，而不会影响备份操作。此方法使得能够进行无窗口备份和接近即时的还原。

快照技术可大致分为以下两类。
基于硬件的快照。这些快照依赖于磁盘子系统，在磁盘空间子系统一级执行。
基于软件的快照。这些快照使用“写时复制”功能，并且在主机系统一级执行。

选择其中哪一种取决于主机系统的数量和需要快照的产品数据。由于快照本身不包含备份和恢复功能，因此要在备份媒体上得到一致和可靠的数据版本，必须将快照和备份操作与管理数据的应用程序集成在一起并协调好其关系。

图9-4所示为使用“写时复制”技术和基于软件的快照。在图中，对磁盘写操作进行监控，以便能够使用“写时复制”复制磁盘写操作。拍完快照后，更改的数据块被用作备份的图像，方法是使用“写时复制”确定的更改块地址。

图9-4  使用“写时复制”过程的基于软件的快照
在企业备份和恢复解决方案中使用快照技术时可采用多种方法。卷影复制是Windows Server 2003的一个功能，它提供了一个用以创建单个或多个卷的基于快照的时间点副本。详细技术因为比较复杂，在此不进行具体介绍。

5．卷影复制服务
由于多厂商软件和跨平台软件（可执行复杂的任务且易于管理）缺乏，因而限制了充分利用SAN在备份方面的优点。为了解决兼容性和互操作性问题，Windows Server 2003提供了卷影复制服务。

卷影复制提供了Windows应用程序与时间点复制能力（基于硬件或基于软件）交互的标准方法，从而使得独立软件供应商（ISV）能够方便地利用存储硬件提供的能力。Windows Server 2003的企业版和数据中心版支持硬件传输快照，前提是硬件供应商为卷影复制服务提供一个供应程序。如果与Microsoft Windows XP客户端结合使用，卷影复制还使用户能够在无须请求技术支持人员还原文件的旧副本的情况下就可以检索这些副本。这样可以减少检索文件的旧副本所需的时间和成本。

6．使用磁盘进行暂存备份
磁盘是用于存储短期数据的一种可行的低成本替代方案。它们还允许快速检索重要数据的另一个副本。虽然可以使用系统容错和独立磁盘冗余阵列（RAID）技术在一定程度上减少系统停机时间，但使用此方法保护很少或不重要的数据成本很高。因此，可行的一种策略是将备份和快照图像暂存在本地磁盘或基于SAN的磁盘上。数据可以经常性地从一个磁盘复制到另一个磁盘。可以将它们频繁地备份到磁带上。具体的频率取决于各种实施的要求。

备份数据暂存很重要，因为它使用户能够在将数据转移到磁带之前先将其转移到一个辅助位置。可以安排数据复制，使服务器和应用程序性能开销最小，而在将数据卸载到磁带之前还可以提高数据的可用性。在将数据副本转移到磁带前，先将其转移到辅助联机存储设备中，可以确保能快速检索尚未备份到磁带的最新的数据。它还提供了一个临时的第二层隔间，可以从该位置将数据移到磁带中，而不需要执行烦琐的磁带检索过程，即使在联机状态下其容量只能以快照形式存储24小时内的数据。用户可以将数据转移到磁带并清除磁盘空间，以存储下一个快照。备份快照副本而不是主联机副本，使得备份过程基本上实现无窗口化。