虚拟磁带库三种主要实现方式及发展趋势

2019-11-04 01:11:11

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供稿：网友

　　虚拟磁带库作为近年来兴起的众多磁盘备份(Backup to Disk)解决方案中最受瞩目的一项，正在深刻地改变着传统的备份市场格局和用户的数据保护模式。　　虚拟磁带库的三种主要实现方式　　目前市场上的虚拟磁带库依照架构不同，大概可以分为三种类型：备份软件型(D2D)、应用服务器型(VTL Appliance)、智能化专用型(Intelligent High PReformance VTL)*　　• 备份软件型虚拟磁带库(第Ⅰ代D2D)　　将磁带库模拟软件直接安装在备份服务器上，把备份服务器的某些文件系统分区模拟成磁带库，从而使备份软件以磁带库方式使用磁盘文件系统。　　此类方案下的备份磁盘暴露于主机的操作系统，本质上依然“在线” 。在用户看来，依然在线的数据一定是不安全的。举例来说，假如备份服务器不幸被病毒感染，该病毒完全可能在损毁在线磁盘上数据的同时，损毁备份盘阵上的数据。　　另外，此类方案占用主机资源，性能受限。　　这种方案多由备份治理软件作为一个功能模块提供，价格比较低廉。但由于受制于文件系统，使其应用场合、I/O性能及数据安全性具有一定局限。　　因此，此类方案主要用于备份缓存 - 也即先备份到磁盘，然后在服务器不忙时再将备份转移到物理磁带库上。　　虚拟磁带库三种主要实现方式及发展趋势（图一）

　　• 应用服务器级虚拟磁带库方案(第Ⅱ代 )　　该方案实际上是另外一种虚拟磁带库的软件实现方案：通过把虚拟磁带库治理软件安装在一台独立的专用服务器(一般是PC服务器)内，而将该服务器及所连接的磁盘存储设备模拟成磁带库。　　这种方式下，备份服务器或其它应用主机通过FC或SCSI与专用的服务器连接，此时专用服务器及所连接的磁盘存储系统一起体现为虚拟磁带库(虚拟磁带库)。　　与备份软件型虚拟磁带库方案不同点是，备份服务器或应用服务器把专用服务器及其磁盘阵列当作了一台磁带库设备，实现了虚拟磁带库设备与主机设备的物理和逻辑上的分离。主机对这种方案下的虚拟磁带库的读写方式是数据块级(Block-Level)读写，比备份软件类型的读写速度快，并且不会从主机方对备份数据产生误删除操作，主机上的病毒也不会影响备份数据。　　此类方案下，虚拟磁带介质 ? 磁盘逻辑卷，不再是操作系统格式化的扇区，而是和磁带一样的裸介质(“raw disk”);其上备份数据也是按顺序Byte to Byte存放的，在物理层上实现了磁盘读写的线性化，避免了文件系统的碎块问题，充分利用了磁盘设备的高速I/O性能。　　这种方案的不足是需要利用一台具有一定扩充能力的PC服务器作为虚拟磁带库治理器，系统优化性略低，另外控制器部分采用PC服务器结构，不够精简，另外PC服务器以及其连接的磁盘阵列治理不统一，不是一体化结构，还轻易产生PC服务器和后端存储的不兼容问题。　　虚拟磁带库三种主要实现方式及发展趋势（图二）

　　• 智能化专用型虚拟磁带库设备方案(第Ⅲ代 Intelligent High Preformance VTL)　　就存储市场而言：我们熟知的主流的磁盘阵列就是采用ARM结构*、嵌入式实时系统作为核心的，最早的磁盘阵列形态是PC服务器+JBOD磁盘柜，随着市场和技术的不断发展，这种老式的设备在可靠性、性能上都无法与采用ARM结构的主流磁盘阵列相比，因此，市场上已经很难看到这种早期形态的磁盘阵列产品了。　　就虚拟磁带库这种应用来说，它的发展趋势肯定也会和磁盘阵列一样，因此，基于ARM结构的嵌入式系统，统一化治理，成为智能化专用型虚拟磁带库IHPV(Intelligent High Preformance VTL)的基本特征，它将磁带库模拟治理软件固化在非凡设计的ARM结构、嵌入式实时系统中，就形成了专用的虚拟磁带库设备，这种设备可以配置一定数量和类型的主机接口和后端存储磁盘阵列接口，有的专用虚拟磁带库设备还配置了归档磁带库接口。专用的虚拟磁带库设备硬件结构与不同于PC服务器，其性能、可靠性比第Ⅱ代应用服务器型虚拟磁带库有了非常大的提升。在设计上采用了精简的硬件模块和精简的操作系统内核(一般为linux内核)，并且充分考虑了与主机及存储设备的连接能力。　　专用的虚拟磁带库设备标志着虚拟磁带库技术终于突破了操作系统和PC服务器架构的限制，使虚拟磁带库真正成为了一种独立的外设，并且真正将虚拟磁带库控制系统和磁盘存储阵列统一治理起来，的其使用方式也更接近普通磁带库，而其优越性能也体现得更加充分。　　虚拟磁带库三种主要实现方式及发展趋势（图三）

　　专用虚拟磁带库设备方案具有如下特点：　　1)设备一体化、治理统一化;　　2)性能大幅提高--可支持接近磁盘阵列极限速度的备份/恢复速度;　　3)免疫病毒--数据安全性等同普通磁带库;　　4)避免磁盘碎片--保障性能持续性;　　5)兼容性好--标准FC、SCSI或iSCSI接口设备，兼容流行的主机设备和操作系统。　　6)实用性好--与现有磁带库应用方式一致，不用更改现有存储应用软件的治理策略，保护用户投资。　　虚拟磁带库的发展趋势　　IT市场的发展趋势告诉我们：功能比较专一的设备，正向专用化、一体化、精简化、独立化迈进。拿我们熟知的存储市场来看，当前主流的磁盘阵列是采用ARM结构、嵌入式实时系统作为核心的独立、统一、一体化的专用存储设备，这种主流的设备形态，也是在存储市场不断的发展演化中形成的，其实最早的磁盘阵列形态是PC服务器+JBOD磁盘柜，这种技术甚至在2000年前占据了相当大的存储市场。而在今天，这种老式的设备在可靠性、性能上都无法与采用ARM结构的主流磁盘阵列相比，众多的存储厂商也熟悉到了这个问题，纷纷推出基于ARM结构的、独立服务器治理、一体化的磁盘阵列产品，因此，市场上已经很难看到这种早期形态的磁盘阵列产品了。　　再看IT其他领域：硬盘录象机、网络安全设备等等，几乎在市场刚开始有需求的时候，能见到的产品全是PC服务器+应用软件，以达到某项专用功能的目的，随着市场与技术的深入发展，几年之后，专用型的独立设备替代了以前的应用服务器方式，成为主流的设备形态。　　由此可见：统一化治理、独立的、一体化的专用设备形态，是在市场与技术发展的背景下的大趋势，VTL也不例外，市场发展趋势导致一种精简结构的、基于ARM嵌入式实时系统的高性能VTL设备会成为主流，这是毋庸质疑的。　　IHPV并不曲高和寡虚拟磁带库产品的采购建议　　虚拟磁带库在中国市场上销售的时间虽然不长，产品种类却相当的多，有意添加虚拟磁带库设备VTL的企业，应从备份数据量、产品性能、厂家服务水平、自身人力资源、投资预算等多方面加以考虑。　　备份数据量在10TB以上并在未来持续增长的大型企业，应以技术力量雄厚的厂商为首选，以高性能的IHPV引擎，配上高阶的光纤磁盘阵列作为后端存储，虽然价格较高，但是效能和可靠度相当高，容量的延展性也比较大，而且治理还是统一化的。假如备份数据量在2TB以上，建议采用一体化的IHPV解决方案，这类型产品的价格约在10万至30万元之间，传输接口除了光纤信道之外，也支持SCSI或iSCSI接口，方便快速、灵活的部署，设备统一化治理也提高了易用性，降低了治理维护成本。

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