收縮
Network data backup system scheme is introduced

隨著各單位局域網和互聯網絡的深入應用,系統內的服務器擔負著企業的關鍵應用,存儲著重要的信息和數據,為領導及決策部門提供綜合信息查詢的服務,為網絡環境下的大量客戶機提供快速高效的信息查詢、數據處理和internet等的各項服務。因此,建立可靠的網絡數據備份系統,保護關鍵應用的數據安全是網絡建設的重要任務,在發生人為或自然災難的情況下,保證數據不丟失。
一、數據備份需求分析
    計算機和通信技術在信息的收集、處理、存儲、傳輸和分發中扮演著極其重要的角色,也大大提高了工作效率,但是,隨之也帶來了一些新的問題,其中最值得我們關注的就是系統失效,數據丟失或遭到破壞。威脅數據的安全,造成系統失效的主要原因有以下幾個方面。
l       硬盤驅動器損壞,由于一個系統或電器的物理損壞導致文件、數據的丟失
l       人為錯誤,人為刪除一個文件或格式化一個磁盤(占數據災難的80%)
l       黑客的攻擊,黑客侵入計算機系統,破壞計算機系統
l       病毒,使計算機系統感染,甚至損壞計算機數據
l       自然災害,火災、洪水或地震也會無情地毀滅計算機系統
l       電源浪涌,一個瞬間過載電功率損害計算機驅動器上的文件
l       磁干擾,生活、工作中常見的磁場可以破壞磁碟中的文件
因此,建立完整的網絡數據備份系統必須考慮以下內容。
l       計算機網絡數據備份的自動化,以減少系統管理員的工作量。
l       使數據備份工作制度化,科學化。
l       對介質管理的有效化,防止讀寫操作的錯誤。
l       對數據形成分門別類的介質存儲,使數據的保存更細致、科學。
l       自動介質的清洗輪轉,提高介質的安全性和使用壽命。
l       以備份服務器形成備份中心,對各種平臺的應用系統及其他信息數據進行集中的備份,系統管理員可以在任意一臺工作站上管理、監控、配置備份系統,實現分布處理,集中管理的特點。
l       維護人員可以容易地恢復損壞的整個文件系統和各類數據。
l       備份系統還應考慮網絡帶寬對備份性能的影響,備份服務器的平臺選擇及安全性,備份系統容量的適度冗余,備份系統良好的擴展性等因素。
二、 備份設備的選擇
    所謂數據備份,就是使用較低廉的存儲介質,定期將系統業務數據備份下來,以保證數據意外丟失時能盡快恢復,將用戶的損失降到最低點。常用的存儲介質類型有:磁盤、磁帶、光盤和mo(磁光盤)等,其中,磁帶和光盤的費效比較高,在大容量的數據存儲方面比較常用。
1、幾種磁帶技術的比較
    目前,磁帶技術與產品主要有AIT、DLT、LTO、DAT等幾種。AIT格式(先進的智能磁帶機)采用螺旋掃描技術,由SONY公司在快速訪問高密度磁帶錄制技術的創新。DLT原為quantum(昆騰)公司的專利技術,現以oem方式向多廠家開放。LTO(line tape open)技術,最新由hp,seagate及ibm等廠商推出的敖群(ultrium)磁帶機采用這是一項開放的標準磁帶技術,可確保來自不同廠商的ultrium磁帶機實現數據的互換性。
下面就幾種技術作簡單比較:
 
AIT-3
LTO
S-DLT
外形
3.5”F.F.
5.25”F.H.
5.25”F.H.
磁帶格式
8mm螺旋
1/2”線性
1/2”線性
磁帶材料
AME(先進的金屬汽化附著)
IBM Ultrium
MP
磁帶長度
230m
580m
548m
未壓縮的容量
100G
100G
110G
數據傳輸速率
12MB/S
15MB/S
16MB/S
突發傳輸速率
160MB/S
80MB/S
80MB/S
MTBF
>400,000小時
250,000小時
250,000小時
磁頭壽命
50,000小時
30,000小時
30,000小時
媒介安裝時間
<10秒
15秒
40秒
文件訪問時間
<27秒
65秒
70秒
功率消耗
18W
20-41W
26W
2、數據備份的容量計算
    用戶要求準確地計算出備份設備的容量,可以通過以下因素選取采用多大容量的備份設備:
l       網絡中的總數據量,q1
l       數據備份時間表(即增量備份的天數),假設用戶每天作一個增量備份,周末作一個全備份,d=6天
l       每日數據改變量,即q2
l       期望無人干涉的時間,假定為3個月,m=3
l       數據增長量的估計,假定每年以20%遞增,i=20%
l       考慮壞帶,不可預見因素,一般為30%,假定u=30%
通過以上各因素考慮,可以較準確地推算出備份設備的大概容量為:
c=[(q1+q2*d)*4*m*(1+i)]*(1+u)
dlt磁帶單盒容量為40g,lto磁帶單盒容量為100g,用戶根據推算的備份容量,再考慮一定的冗余,即可選擇需要多少槽位的磁帶庫。如果需要提高備份速度,可考慮增加磁帶庫的驅動器。對于一般的網絡環境,如果通過網絡進行數據備份,采用dlt9槽位的磁帶庫已能夠滿足要求。對于需要進行更大規模的數據備份,建議選擇目前較流行的san(光纖通道為基礎的區域存儲網絡)數據備份方案。
三、分析應用環境--選擇備份管理軟件
    通常數據備份的核心是數據庫的備份,我們知道目前市場流行數據庫如oracle,sybase,ms-sql等均有自己的數據庫備份工具,但它們既不能實現自動備份,而且只能將數據備份到磁帶機或硬盤上,不能驅動磁帶庫等自動加載設備。顯然利用數據庫本身的備份工具遠遠達不到客戶的要求,必須采用具有自動加載功能的磁帶庫硬件產品與數據庫在線備份功能的自動備份軟件。目前流行的備份軟件有多種,如Legato networker、Ca Arcserve、HP Openview Data Protector、IBM TSM及Veritas公司的Netbackup等。各家軟件在備份管理方式上各有千秋。它們都具有自動定時備份管理、備份介質自動管理,數據庫在線備份管理等功能。其中,legato,veritas和ca是獨立軟件開發商,注重于對各種操作系統和數據庫平臺的支持,而惠普和ibm等更注重于對本公司軟/硬件產品的支持。以下我們針對各種備份軟件做以比較。
    在惠普小型機或工作站設備占主流的應用環境中,以及在多平臺操作系統和擁有多不同數據庫的用戶環境中,HP Openview Data Protector擁有絕大部分的用戶市場。在微軟操作系統平臺上ca公司的arcserverit備份軟件具有一定的競爭優勢,但其只適合于單一平臺下的數據在線備份,而無法實現異構平臺上的數據庫在線備份。legato和veritas是美國專業從事企業數據安全管理軟件開發的公司,他們均能夠提供跨平臺網絡數據的自動備份管理,可實現備份系統的分布處理,集中管理,備份機器分組管理、備份介質分組管理、備份數據分類、分組管理及備分介質自動重復使用等多項功能,備份的數據可在每個備份客戶機上按需恢復。也可在同平臺上按用戶權限交叉恢復,而備份操作可采用集中自動執行或手動執行。因此,對于跨多平臺多業務的系統,可以考慮選擇 HP Openview Data Protector、IBM TSM、Veritas或Legato。   
四、存儲備份策略
    選擇了存儲備份軟件、存儲備份技術(包括存儲備份硬件及存儲備份介質)后,首先需要確定數據備份的策略。備份策略指確定需備份的內容、備份時間及備份方式。各個單位要根據自己的實際情況來制定不同的備份策略。目前被采用最多的備份策略主要有以下三種。
1、完全備份(full backup)
    就是每天對自己的系統進行完全備份。例如,星期一用一盤磁帶對整個系統進行備份,星期二再用另一盤磁帶對整個系統進行備份,依此類推。這種備份策略的好處是:當發生數據丟失的災難時,只要用一盤磁帶(即災難發生前一天的備份磁帶),就可以恢復丟失的數據。然而它亦有不足之處,首先,由于每天都對整個系統進行完全備份,造成備份的數據大量重復。這些重復的數據占用了大量的磁帶空間,這對用戶來說就意味著增加成本。其次,由于需要備份的數據量較大,因此備份所需的時間也就較長。對于那些業務繁忙、備份時間有限的單位來說,選擇這種備份策略是不明智的。
2、增量備份(incremental backup)
    就是在星期天進行一次完全備份,然后在接下來的六天里只對當天新的或被修改過的數據進行備份。這種備份策略的優點是節省了磁帶空間,縮短了備份時間。但它的缺點在于,當災難發生時,數據的恢復比較麻煩。例如,系統在星期三的早晨發生故障,丟失了大量的數據,那么現在就要將系統恢復到星期二晚上時的狀態。這時系統管理員就要首先找出星期天的那盤完全備份磁帶進行系統恢復,然后再找出星期一的磁帶來恢復星期一的數據,然后找出星期二的磁帶來恢復星期二的數據。很明顯,這種方式很繁瑣。另外,這種備份的可靠性也很差。在這種備份方式下,各盤磁帶間的關系就象鏈子一樣,一環套一環,其中任何一盤磁帶出了問題都會導致整條鏈子脫節。比如在上例中,若星期二的磁帶出了故障,那么管理員最多只能將系統恢復到星期一晚上時的狀態。
3、差分備份(differential backup)
    管理員先在星期天進行一次系統完全備份,然后在接下來的幾天里,管理員再將當天所有與星期天不同的數據(新的或修改過的)備份到磁帶上。差分備份策略在避免了以上兩種策略的缺陷的同時,又具有了它們的所有優點。首先,它無需每天都對系統做完全備份,因此備份所需時間短,并節省了磁帶空間,其次,它的災難恢復也很方便。系統管理員只需兩盤磁帶,即星期一磁帶與災難發生前一天的磁帶,就可以將系統恢復。
    在實際應用中,備份策略通常是以上三種的結合。例如每周一至周六進行一次增量備份或差分備份,每周日進行全備份,每月底進行一次全備份,每年底進行一次全備份。
五、 項目實施過程應注意的問題
1、統計備份客戶機信息
    在實施備份方案之前,必須詳細了解各臺備份主機的系統配置、備份數據量、備份方式(文件、數據庫在線)、允許的備份時間窗口,每日數據增量等信息。同時確定各機器的網絡配置信息,如ip地址,主機名,域名等。
2、做好培訓工作
    在項目實施過程中,必須做好對系統管理員的培訓工作。培訓需準備好各種操作系統的計算機主機、磁帶庫設備和投影儀等。培訓內容一般包括備份軟件的基本結構,備份管理程序的安裝使用,數據庫在線備份模塊的安裝與使用,數據備份與恢復方法,系統災難備份方法,日常維護等。
3、制定備份策略
l       制定備份日程
分析各備份客戶機的數據量、數據增量、備份窗口等因素,制定可行的備份日程表。
l       制定備份客戶機分組方案
每組客戶機有相同的備份啟動時間,可以使用具有屬于本組的備份介質。同組機器也可以有相同的備份時間(日程)表。
l       制定備份卷分組方案
根據備份數據分類存儲需求,建立不同的卷標格式和卷池(pool)。并對備份介質做格式化。
l       配置各客戶機選項
設定數據源、選擇時間表、選擇組別、設定與數據庫備份有關的特殊選項、設定遠程訪問權限。
l       其它選項配置
包括管理員設置,數據遠程恢復權限設置,設備并行流設置,設備自動管理選項,數據壓縮選項等。
4、日常維護有關問題
    備份系統安裝調試成功結束后,日常維護包含兩方面工作,即硬件維護和軟件維護。如果硬件設備具有很好的可靠性,系統正常運行后基本不需要經常維護。一般來說,磁帶庫的易損部件是磁帶驅動器,當出現備份讀寫錯誤時應首先檢查驅動器的工作狀態。如果發生意外斷電等情況,系統重新啟動運行后,應檢查設備與軟件的聯接是否正常。磁頭自動清洗操作一般可以由備份軟件自動管理,一盤dlt清洗帶可以使用20 次,一般一個月清洗一次磁頭。軟件系統工作過程檢測到的軟硬件錯誤和警告信息都有明顯提示和日志,可以通過電子郵件發送給管理員。管理員也可以利用遠程管理的功能,全面監控備份系統的運行情況。
    網絡數據備份系統的建成,對保障系統的安全運行,保障各種系統故障的及時排除和數據庫系統的及時恢復起到關鍵作用。通過自動化帶庫及集中的運行管理,保證數據備份的質量,加強數據備份的安全管理。同時,近線磁帶庫技術的引進,無疑對數據的恢復和利用提供了更加方便的手段。希望更多的單位能夠更快地引進這些技術,讓系統管理員做到數據無憂。
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