Network data backup system scheme is introduced
隨著各單位局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的深入應(yīng)用，系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)器擔(dān)負(fù)著企業(yè)的關(guān)鍵應(yīng)用，存儲(chǔ)著重要的信息和數(shù)據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)及決策部門提供綜合信息查詢的服務(wù)，為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大量客戶機(jī)提供快速高效的信息查詢、數(shù)據(jù)處理和internet等的各項(xiàng)服務(wù)。因此，建立可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，保護(hù)關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)安全是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要任務(wù)，在發(fā)生人為或自然災(zāi)難的情況下，保證數(shù)據(jù)不丟失。
一、數(shù)據(jù)備份需求分析
計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)在信息的收集、處理、存儲(chǔ)、傳輸和分發(fā)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(lái)了一些新的問(wèn)題，其中最值得我們關(guān)注的就是系統(tǒng)失效，數(shù)據(jù)丟失或遭到破壞。威脅數(shù)據(jù)的安全，造成系統(tǒng)失效的主要原因有以下幾個(gè)方面。
l 硬盤驅(qū)動(dòng)器損壞，由于一個(gè)系統(tǒng)或電器的物理?yè)p壞導(dǎo)致文件、數(shù)據(jù)的丟失
l 人為錯(cuò)誤，人為刪除一個(gè)文件或格式化一個(gè)磁盤（占數(shù)據(jù)災(zāi)難的80%）
l 黑客的攻擊，黑客侵入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，破壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
l 病毒，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)感染，甚至損壞計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)
l 自然災(zāi)害，火災(zāi)、洪水或地震也會(huì)無(wú)情地毀滅計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
l 電源浪涌，一個(gè)瞬間過(guò)載電功率損害計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)器上的文件
l 磁干擾，生活、工作中常見(jiàn)的磁場(chǎng)可以破壞磁碟中的文件
因此，建立完整的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)必須考慮以下內(nèi)容。
l 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份的自動(dòng)化，以減少系統(tǒng)管理員的工作量。
l 使數(shù)據(jù)備份工作制度化，科學(xué)化。
l 對(duì)介質(zhì)管理的有效化，防止讀寫操作的錯(cuò)誤。
l 對(duì)數(shù)據(jù)形成分門別類的介質(zhì)存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)的保存更細(xì)致、科學(xué)。
l 自動(dòng)介質(zhì)的清洗輪轉(zhuǎn)，提高介質(zhì)的安全性和使用壽命。
l 以備份服務(wù)器形成備份中心，對(duì)各種平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)及其他信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的備份，系統(tǒng)管理員可以在任意一臺(tái)工作站上管理、監(jiān)控、配置備份系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布處理，集中管理的特點(diǎn)。
l 維護(hù)人員可以容易地恢復(fù)損壞的整個(gè)文件系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù)。
l 備份系統(tǒng)還應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬對(duì)備份性能的影響，備份服務(wù)器的平臺(tái)選擇及安全性，備份系統(tǒng)容量的適度冗余，備份系統(tǒng)良好的擴(kuò)展性等因素。
二、 備份設(shè)備的選擇
所謂數(shù)據(jù)備份，就是使用較低廉的存儲(chǔ)介質(zhì)，定期將系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)備份下來(lái)，以保證數(shù)據(jù)意外丟失時(shí)能盡快恢復(fù)，將用戶的損失降到最低點(diǎn)。常用的存儲(chǔ)介質(zhì)類型有：磁盤、磁帶、光盤和mo（磁光盤）等，其中，磁帶和光盤的費(fèi)效比較高，在大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面比較常用。
1、幾種磁帶技術(shù)的比較
目前，磁帶技術(shù)與產(chǎn)品主要有AIT、DLT、LTO、DAT等幾種。AIT格式（先進(jìn)的智能磁帶機(jī)）采用螺旋掃描技術(shù)，由SONY公司在快速訪問(wèn)高密度磁帶錄制技術(shù)的創(chuàng)新。DLT原為quantum（昆騰）公司的專利技術(shù)，現(xiàn)以oem方式向多廠家開(kāi)放。LTO（line tape open）技術(shù)，最新由hp，seagate及ibm等廠商推出的敖群（ultrium）磁帶機(jī)采用這是一項(xiàng)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)磁帶技術(shù)，可確保來(lái)自不同廠商的ultrium磁帶機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互換性。
下面就幾種技術(shù)作簡(jiǎn)單比較：
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AIT-3 |
LTO |
S-DLT |
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外形 |
3.5”F.F. |
5.25”F.H. |
5.25”F.H. |
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磁帶格式 |
8mm螺旋 |
1/2”線性 |
1/2”線性 |
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磁帶材料 |
AME（先進(jìn)的金屬汽化附著） |
IBM Ultrium |
MP |
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磁帶長(zhǎng)度 |
230m |
580m |
548m |
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未壓縮的容量 |
100G |
100G |
110G |
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數(shù)據(jù)傳輸速率 |
12MB/S |
15MB/S |
16MB/S |
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突發(fā)傳輸速率 |
160MB/S |
80MB/S |
80MB/S |
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MTBF |
>400，000小時(shí) |
250，000小時(shí) |
250，000小時(shí) |
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磁頭壽命 |
50，000小時(shí) |
30，000小時(shí) |
30，000小時(shí) |
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媒介安裝時(shí)間 |
<10秒 |
15秒 |
40秒 |
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文件訪問(wèn)時(shí)間 |
<27秒 |
65秒 |
70秒 |
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功率消耗 |
18W |
20-41W |
26W |
2、數(shù)據(jù)備份的容量計(jì)算
用戶要求準(zhǔn)確地計(jì)算出備份設(shè)備的容量，可以通過(guò)以下因素選取采用多大容量的備份設(shè)備：
l 網(wǎng)絡(luò)中的總數(shù)據(jù)量，q1
l 數(shù)據(jù)備份時(shí)間表（即增量備份的天數(shù)），假設(shè)用戶每天作一個(gè)增量備份，周末作一個(gè)全備份，d=6天
l 每日數(shù)據(jù)改變量，即q2
l 期望無(wú)人干涉的時(shí)間，假定為3個(gè)月，m=3
l 數(shù)據(jù)增長(zhǎng)量的估計(jì)，假定每年以20%遞增，i=20%
l 考慮壞帶，不可預(yù)見(jiàn)因素，一般為30%，假定u=30%
通過(guò)以上各因素考慮，可以較準(zhǔn)確地推算出備份設(shè)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(jù)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(kù)。如果需要提高備份速度，可考慮增加磁帶庫(kù)的驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于一般的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，采用dlt9槽位的磁帶庫(kù)已能夠滿足要求。對(duì)于需要進(jìn)行更大規(guī)模的數(shù)據(jù)備份，建議選擇目前較流行的san（光纖通道為基礎(chǔ)的區(qū)域存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)）數(shù)據(jù)備份方案。
三、分析應(yīng)用環(huán)境--選擇備份管理軟件
通常數(shù)據(jù)備份的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，我們知道目前市場(chǎng)流行數(shù)據(jù)庫(kù)如oracle，sybase，ms-sql等均有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)備份工具，但它們既不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備份，而且只能將數(shù)據(jù)備份到磁帶機(jī)或硬盤上，不能驅(qū)動(dòng)磁帶庫(kù)等自動(dòng)加載設(shè)備。顯然利用數(shù)據(jù)庫(kù)本身的備份工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到客戶的要求，必須采用具有自動(dòng)加載功能的磁帶庫(kù)硬件產(chǎn)品與數(shù)據(jù)庫(kù)在線備份功能的自動(dòng)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(dòng)定時(shí)備份管理、備份介質(zhì)自動(dòng)管理，數(shù)據(jù)庫(kù)在線備份管理等功能。其中，legato，veritas和ca是獨(dú)立軟件開(kāi)發(fā)商，注重于對(duì)各種操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的支持，而惠普和ibm等更注重于對(duì)本公司軟/硬件產(chǎn)品的支持。以下我們針對(duì)各種備份軟件做以比較。
在惠普小型機(jī)或工作站設(shè)備占主流的應(yīng)用環(huán)境中，以及在多平臺(tái)操作系統(tǒng)和擁有多不同數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶環(huán)境中，HP Openview Data Protector擁有絕大部分的用戶市場(chǎng)。在微軟操作系統(tǒng)平臺(tái)上ca公司的arcserverit備份軟件具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但其只適合于單一平臺(tái)下的數(shù)據(jù)在線備份，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)庫(kù)在線備份。legato和veritas是美國(guó)專業(yè)從事企業(yè)數(shù)據(jù)安全管理軟件開(kāi)發(fā)的公司，他們均能夠提供跨平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的自動(dòng)備份管理，可實(shí)現(xiàn)備份系統(tǒng)的分布處理，集中管理，備份機(jī)器分組管理、備份介質(zhì)分組管理、備份數(shù)據(jù)分類、分組管理及備分介質(zhì)自動(dòng)重復(fù)使用等多項(xiàng)功能，備份的數(shù)據(jù)可在每個(gè)備份客戶機(jī)上按需恢復(fù)。也可在同平臺(tái)上按用戶權(quán)限交叉恢復(fù)，而備份操作可采用集中自動(dòng)執(zhí)行或手動(dòng)執(zhí)行。因此，對(duì)于跨多平臺(tái)多業(yè)務(wù)的系統(tǒng)，可以考慮選擇 HP Openview Data Protector、IBM TSM、Veritas或Legato。
四、存儲(chǔ)備份策略
選擇了存儲(chǔ)備份軟件、存儲(chǔ)備份技術(shù)（包括存儲(chǔ)備份硬件及存儲(chǔ)備份介質(zhì)）后，首先需要確定數(shù)據(jù)備份的策略。備份策略指確定需備份的內(nèi)容、備份時(shí)間及備份方式。各個(gè)單位要根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)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(duì)自己的系統(tǒng)進(jìn)行完全備份。例如，星期一用一盤磁帶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行備份，星期二再用另一盤磁帶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行備份，依此類推。這種備份策略的好處是：當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的災(zāi)難時(shí)，只要用一盤磁帶（即災(zāi)難發(fā)生前一天的備份磁帶），就可以恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)。然而它亦有不足之處，首先，由于每天都對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完全備份，造成備份的數(shù)據(jù)大量重復(fù)。這些重復(fù)的數(shù)據(jù)占用了大量的磁帶空間，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)就意味著增加成本。其次，由于需要備份的數(shù)據(jù)量較大，因此備份所需的時(shí)間也就較長(zhǎng)。對(duì)于那些業(yè)務(wù)繁忙、備份時(shí)間有限的單位來(lái)說(shuō)，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(jìn)行一次完全備份，然后在接下來(lái)的六天里只對(duì)當(dāng)天新的或被修改過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。這種備份策略的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了磁帶空間，縮短了備份時(shí)間。但它的缺點(diǎn)在于，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)比較麻煩。例如，系統(tǒng)在星期三的早晨發(fā)生故障，丟失了大量的數(shù)據(jù)，那么現(xiàn)在就要將系統(tǒng)恢復(fù)到星期二晚上時(shí)的狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)管理員就要首先找出星期天的那盤完全備份磁帶進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)，然后再找出星期一的磁帶來(lái)恢復(fù)星期一的數(shù)據(jù)，然后找出星期二的磁帶來(lái)恢復(fù)星期二的數(shù)據(jù)。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(guān)系就象鏈子一樣，一環(huán)套一環(huán)，其中任何一盤磁帶出了問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致整條鏈子脫節(jié)。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(tǒng)恢復(fù)到星期一晚上時(shí)的狀態(tài)。
3、差分備份(differential backup)
管理員先在星期天進(jìn)行一次系統(tǒng)完全備份，然后在接下來(lái)的幾天里，管理員再將當(dāng)天所有與星期天不同的數(shù)據(jù)（新的或修改過(guò)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(shí)，又具有了它們的所有優(yōu)點(diǎn)。首先，它無(wú)需每天都對(duì)系統(tǒng)做完全備份，因此備份所需時(shí)間短，并節(jié)省了磁帶空間，其次，它的災(zāi)難恢復(fù)也很方便。系統(tǒng)管理員只需兩盤磁帶，即星期一磁帶與災(zāi)難發(fā)生前一天的磁帶，就可以將系統(tǒng)恢復(fù)。
在實(shí)際應(yīng)用中，備份策略通常是以上三種的結(jié)合。例如每周一至周六進(jìn)行一次增量備份或差分備份，每周日進(jìn)行全備份，每月底進(jìn)行一次全備份，每年底進(jìn)行一次全備份。
五、 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題
1、統(tǒng)計(jì)備份客戶機(jī)信息
在實(shí)施備份方案之前，必須詳細(xì)了解各臺(tái)備份主機(jī)的系統(tǒng)配置、備份數(shù)據(jù)量、備份方式（文件、數(shù)據(jù)庫(kù)在線）、允許的備份時(shí)間窗口，每日數(shù)據(jù)增量等信息。同時(shí)確定各機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)配置信息，如ip地址，主機(jī)名，域名等。
2、做好培訓(xùn)工作
在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，必須做好對(duì)系統(tǒng)管理員的培訓(xùn)工作。培訓(xùn)需準(zhǔn)備好各種操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)、磁帶庫(kù)設(shè)備和投影儀等。培訓(xùn)內(nèi)容一般包括備份軟件的基本結(jié)構(gòu)，備份管理程序的安裝使用，數(shù)據(jù)庫(kù)在線備份模塊的安裝與使用，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)方法，系統(tǒng)災(zāi)難備份方法，日常維護(hù)等。
3、制定備份策略
l 制定備份日程
分析各備份客戶機(jī)的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)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(jī)分組方案
每組客戶機(jī)有相同的備份啟動(dòng)時(shí)間，可以使用具有屬于本組的備份介質(zhì)。同組機(jī)器也可以有相同的備份時(shí)間（日程）表。
l 制定備份卷分組方案
根據(jù)備份數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)需求，建立不同的卷標(biāo)格式和卷池（pool）。并對(duì)備份介質(zhì)做格式化。
l 配置各客戶機(jī)選項(xiàng)
設(shè)定數(shù)據(jù)源、選擇時(shí)間表、選擇組別、設(shè)定與數(shù)據(jù)庫(kù)備份有關(guān)的特殊選項(xiàng)、設(shè)定遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限。
l 其它選項(xiàng)配置
包括管理員設(shè)置，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程恢復(fù)權(quán)限設(shè)置，設(shè)備并行流設(shè)置，設(shè)備自動(dòng)管理選項(xiàng)，數(shù)據(jù)壓縮選項(xiàng)等。
4、日常維護(hù)有關(guān)問(wèn)題
備份系統(tǒng)安裝調(diào)試成功結(jié)束后，日常維護(hù)包含兩方面工作，即硬件維護(hù)和軟件維護(hù)。如果硬件設(shè)備具有很好的可靠性，系統(tǒng)正常運(yùn)行后基本不需要經(jīng)常維護(hù)。一般來(lái)說(shuō)，磁帶庫(kù)的易損部件是磁帶驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)出現(xiàn)備份讀寫錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)首先檢查驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)。如果發(fā)生意外斷電等情況，系統(tǒng)重新啟動(dòng)運(yùn)行后，應(yīng)檢查設(shè)備與軟件的聯(lián)接是否正常。磁頭自動(dòng)清洗操作一般可以由備份軟件自動(dòng)管理，一盤dlt清洗帶可以使用20 次，一般一個(gè)月清洗一次磁頭。軟件系統(tǒng)工作過(guò)程檢測(cè)到的軟硬件錯(cuò)誤和警告信息都有明顯提示和日志，可以通過(guò)電子郵件發(fā)送給管理員。管理員也可以利用遠(yuǎn)程管理的功能，全面監(jiān)控備份系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的建成，對(duì)保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，保障各種系統(tǒng)故障的及時(shí)排除和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的及時(shí)恢復(fù)起到關(guān)鍵作用。通過(guò)自動(dòng)化帶庫(kù)及集中的運(yùn)行管理，保證數(shù)據(jù)備份的質(zhì)量，加強(qiáng)數(shù)據(jù)備份的安全管理。同時(shí)，近線磁帶庫(kù)技術(shù)的引進(jìn)，無(wú)疑對(duì)數(shù)據(jù)的恢復(fù)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(jìn)這些技術(shù)，讓系統(tǒng)管理員做到數(shù)據(jù)無(wú)憂。
