虚拟磁带库迎来IHPV时代 - 存储备份 - 51CTO技术论坛

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yvonne27
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发表于:2007-1-16 10:40　　标题：虚拟磁带库迎来IHPV时代
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虚拟磁带库（Virtual Tape Library，VTL），是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，虽然VTL问世的时间不过两年多，在国外却是相当热门的产品。

虚拟磁带库的概念非常简单，它本质上是磁盘阵列硬件设备，但是在软件功能上模拟磁带备份的形式，因此对于存储管理员来讲，它就是一个磁带库，对它的管理如同管理一个物理磁带库一模一样。

　　可以说，虚拟磁带库已经成为当今存储界最为热门的话题之一，VTL的崛起，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。进入2005年，传统机械磁带库厂家以及主要的存储设备厂家纷纷推出虚拟磁带库作为高端产品系列，而国内厂家也视虚拟磁带库为民族工业崛起的机会，开始开发虚拟磁带库产品，VTL成为市场主流的趋势已非常明显。

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，如果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。
这种方案多由备份管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。

•       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：通过把虚拟磁带库管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管理器，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管理不统一，不是一体化结构，还容易产生PC服务器和后端存储的不兼容问题。

•       智能化专用型虚拟磁带库设备方案（第Ⅲ代 Intelligent High Preformance VTL）
小知识：ARM（Advanced RISC Machines）嵌入式处理器是一种高性能、低功耗的RISC芯片。它由英国ARM公司设计，世界上几乎所有的主要半导体厂商都生产给予ARM体系结构的通用芯片，或者在其专用芯片中嵌入ARM的相关技术。
目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各方面。

ARM公司是专门从事基于RISC技术晶片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事晶片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的晶片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器晶片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力
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，统一化管理，成为智能化专用型虚拟磁带库IHPV（Intelligent High Preformance VTL）的基本特征，它将磁带库模拟管理软件固化在特别设计的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管理起来，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。

专用虚拟磁带库设备方案具有如下特点：
1)       设备一体化、管理统一化；
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管理策略，保护用户投资。

IHPV：Intelligent High Preformance Virtual Tape Library 智能化的高性能虚拟磁带库
更高性能、更安全、更智能
◆       通过全中文GUI界面对VTL设备进行独立、统一的管理；
       虚拟磁带库是一个独立、统一的设备，对设备统一的管理是最基本的需求；
       中文界面提高了易用性，大大节省管理成本；
◆       具备专业化的VTL控制引擎，采用ARM结构、嵌入式实时系统，非PC服务器架构；
       使用专用的IO处理器，具有优秀的数据处理能力；
       设备精简、更稳定、更可靠；
       故障点少，易维护；
◆       配置2~4Gb/s 光纤通道、Ultra160/320 SCSI或iSCSI主机接口和2~4Gb/s光纤通道；
       提供快速、灵活的部署；
◆       提供硬件压缩实现方式，并提供数据加密：
       极大提高了备份系统的性能和可靠性；
       保护企业核心机密的安全；
◆       可随时恢复并查看备份数据：
       掌握备份数据的可用性，提前预知灾难；
◆       提供设备利旧的接口：
       可接入用户原有的磁盘系统，使其继续发挥效能；
◆       按需自动归档：
       离线管理方便，节省存储空间，节省购买备份软件对归档磁带库的支持权限；
◆       无限的磁带槽和驱动器扩充能力，容量可扩展百TB以上：
       应对未来需求的挑战；
◆       支持企业级光纤磁盘阵列的Multipath功能，可实现多路径冗余及负载均衡：
       追求高性能，满足企业级高端客户需求；

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，而且管理还是统一化的。如果备份数据量在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，设备统一化管理也提高了易用性，降低了管理维护成本。