网络存储与备份解决方案.ppt
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1、2023/3/1 SXTU-INC-YW,网络系统集成与工程设计,第7章,编著:杨威 王云 刘景宜,人 民 邮 电 出 版 社,2023/3/1 SXTU-INC-YW,本章知识要点:传统存储技术网络附加存储,NAS存储案例存储区域网络,SAN存储案例iSCSI存储技术备份与恢复的概念、类型及技术企业网络备份解决方案VERITAS Backup Exec网络备份工具的使用。,第7章 网络存储与备份解决方案,2023/3/1 SXTU-INC-YW,本章重点:网络附加存储,NAS存储案例存储区域网络,SAN存储案例VERITAS Backup Exec网络备份解决方案,VERITAS Backu
2、p Exec网络备份工具的使用本章难点:iSCSI存储技术VERITAS Backup Exec网络备份解决方案,第7章 网络存储与备份解决方案,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1 网络存储技术,目前的网络存储技术有SAN、NAS和iSCSI。SANNASiSCSI,SAN主要是基于光纤通道的、面向数据块的存储,可以看成是传统总线的扩展。,NAS是在TCP/IP协议基础上提供文件的存取服务。,iSCSI则是前面两种技术在TCP/IP网络上的融合,通过把面向数据块的SCSI协议封装在TCP/IP包中,以便在TCP/IP网络上传送,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.1
3、传统存储技术,DAS(Direct Attached Storage,译为“直接附加存储”或“直接连接存储”),又称SAS(Server Attached Storage,服务器附加存储)。DAS将存储设备直接与服务器相连,完全以服务器(或主机)为中心,作为服务器的组成部分。用于DAS的存储设备可以是磁盘、磁带、磁盘阵列或磁带库,最典型的DAS设备是各类磁盘阵列。DAS存储模式如图7.1所示。,图7.1 DAS存储模式,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.1传统存储技术,DAS特别适合于对存储容量要求不高、服务器的数量很少的中小型局域网,其主要的优点在于存储容量扩展的实施非常简单
4、,投入的成本少而见效快。具体地讲,DAS问题主要有以下几点:(1)容易形成服务器到存储设备的瓶颈。(2)影响数据的可用性。(3)存储设备分散,不便于管理监控。(4)容易造成存储空间浪费。(5)对重要的数据进行备份时将会极大地占用网络的带宽。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.2网络附加存储技术,1.NAS的组成 NAS(Network Attached Storage,译为“网络附加存储”或“网络连接存储”)的意思是连接在网上的存储设备。NAS设备直接连接到TCP/IP网络(可以是LAN或WAN)上,在功能上完全独立于网络服务器。如图7.2所示。,图7.2 NAS存储模式,20
5、23/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.2网络附加存储技术,2.NAS的特性(1)易于安装。(2)易于部署。(3)方便使用和管理。(4)整体性能高。(5)跨平台使用。(6)提高数据可用性。(7)性能价格比优异。,NAS产品是真正即插即用的产品,内置专门用于数据存储的简化操作系统和网络协议,可以直接挂接到网络上。,用户可根据需要来确定NAS的物理位置,一般将其放置在访问频率最高的地方,以进一步缩短用户的访问时间并提高网络吞吐量。,客户不需安装任何额外软件,NAS服务器的设置、升级及管理均可通过Web浏览器远程实现。NAS服务器与网络直连,当增加或移去NAS设备时不会中断网络的运行。,无需应
6、用服务器的干预,NAS设备允许用户在网络上存取数据;这样既可减小CPU的开销,也能显著改善网络的性能。,NAS独立于操作系统平台,可以支持Windows、UNIX、Mac、Linux和Netware等不同操作系统。,采用磁盘阵列技术,NAS可保证硬件设备和数据的安全与完整。通过网络共享数据,即使相应的应用服务器不再工作了,仍然可以读取数据。采用嵌入式操作系统,具有很强的稳定性和可靠性。网络管理员可方便地设置用户或用户组对NAS服务器的访问权限。,NAS是精简型服务器,在硬件架构上只需CUP、内存、硬盘、网卡和主机板等。在软件方面,操作系统也是精简型系统,有些甚至是免费的Linux。,2023/
7、3/1 SXTU-INC-YW,7.1.2网络附加存储技术,3.NAS的应用场合NAS主要面向高效的文件共享任务,适用于那些需要通过网络传送大量文件数据的场合。,素材库,资源库,课件PPT,课件多媒体,NAS网络存储,NAS引擎,海量存储,101010,101010,光纤通道交换机,磁带库,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.3存储区域网络技术,1.SAN的组成存储区域网络(SAN,Storage Area Network)是一种类似于普通局域网的高速存储网络,SAN通过专用的集线器、交换机和网关建立起与服务器和磁盘阵列之间的直接连接。SAN存储模式如图7.3所示。,图7.3 S
8、AN存储模式,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.3存储区域网络技术,2.SAN的特性SAN更适合网络关键任务的数据存储,与其他存储技术相比,SAN具有以下特性:(1)高可用性(2)高性能(3)便于扩展(4)可实现高效备份(5)支持服务器的异构平台(6)支持集中管理和远程管理,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.3存储区域网络技术,3.SAN的应用场合SAN作为网络存储设施,旨在提供灵活、高性能和扩展的存储环境,擅长在服务器和存储设备之间传输大块数据。特别适于以下应用场合:(1)对响应时间、可用性和可扩展性要求高的关键任务数据库应用。(2)对性能、数据完整性和可靠性
9、要求高的集中存储备份,以保证关键数据的安全,可极大地提高企业数据备份和恢复操作可靠性和可扩展性。(3)海量存储的应用环境。例如,图书馆,企业或组织的数据中心。(4)支持服务器及其连接设备之间提供光纤通道高性能和扩展的距离。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,3.SAN的应用场合一个随需应变的存储环境,数据是能够被分类整理的。即除了有用的数据,还会有很多垃圾数据需要清理,来腾出更多的可用存储空间,这样就可以减少存储设备的购买从而降低存储费用。,Server-based disk storage,磁盘存储快速增长,存储带来的开销,占IT投资的百分比不断上升,剩余存储容量,有效数据:包括数据
10、库数据,应用数据等,这些数据能够带来revenue,需要得到很好的投资保护,放置于企业级的存储介质中,非业务数据:存储在公司储存设备上的一些员工从网络下载的文件或者个人文件,在某些情况下这些文件甚至会造成法律问题。,复制数据:多个员工或程序拷贝的文件副本,通过共享来减少文件数量和所占用的存储空间,陈旧/孤立数据:还有一些数据不会再被用到,如财务年终报表,个人数据等,应用冗余数据,log files,dump files,临时文件,获得更多,删除,删除/共享,删除 定期,归档 定期,加强投资进行保存、访问和保护,在一个随需应变的存储环境,数据分类,2023/3/1 SXTU-INC-YW,3.S
11、AN的应用场合Active文件保存在存储池内,可以被pool和共享。,在一个随需应变的存储环境,虚拟文件系统,SAN存储域网络,有效数据(能够创造价值的数据)能够被pool,例如,你可以将数据库数据存储在左边的pool里,把共享的工作目录存储在中间的pool里,而把个人的目录存放在右边的pool里。这么做的目的是集中投资,将数据的价值和存储的费用相关联。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,3.SAN的应用场合除了active 数据,大多数的IT环境还必须管理inactive数据,如季度财务报告之类的文件,和为了容灾而备份的active 数据复本。,在一个随需应变的存储环境,Enterp
12、riseclass,Mid-range,Low-cost,WORM,WORM,WORM,Automated,Manual,分层管理:Inactive 文件保存在成本变化的分层存储空间。,复制管理:将文件在从有介质损坏考虑的磁盘RAID向磁带转移时其做一个复制,为了防止由于介质损坏而造成的数据丢失,介质管理:inactive文件随着其变得更加陈旧而向更便宜个存储介质转移,离线管理:为了容灾地考虑,也许需要把一些文件离线管理,长期保存管理:一些inactive 数据可能需要被保存很多年,很长时间,使用新技术来保存这些数据,透明的将这些新类型的数据转移到新的存储介质上并自动更新目录,Compress
13、?,Encrypt?,2023/3/1 SXTU-INC-YW,3.SAN的应用场合存储基础设施可以作无影响的变更,即:存储设施的改变不能影响到服务器对存储设施的连接、也不应该影响在其上运行的业务应用。通过文件系统和磁盘卷管理的虚拟化来实现,在一个随需应变的存储环境,VirtualDisk,VirtualDisk,VirtualDisk,虚拟化磁盘,为数据库文件扩展可用的存储空间,共享路径转移到另外的存储设备,主机系统和应用系统不会感觉到存储系统的变化,ESS,ESS,虚拟文件系统,VirtualDisk,虚拟磁盘系统,FAStT,FAStT,non-IBM,non-IBM,替换旧的存储子系统
14、,LoadBalance,Move,Move,SAN存储域网络,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.4 NAS与SAN的比较,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.5 iSCSI存储技术,iSCSI通过TCP/IP网络传送SCSI命令(SCSI over IP)。如图7.4所示。,图7.4 iSCSI(IP上的SCSI)设备,iSCSI在IP网络上传输iSCSI数据块需要进过3个步骤:(1)iClient(初始化程序)代码重新确定SCSI指令通过IP网络的路径;(2)iSCSI目标代码从IP网络接收SCSI指令;(3)随后将SCSI指令直接发送到嵌入式存储(iSCSI
15、设备)或FC SAN(iSCSI网关)。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.5 iSCSI存储技术,iSCSI协议模型如图7.5所示,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.1.5 iSCSI存储技术,一个完整的iSCSI网络存储结构是由iSCSI服务端和客户端两部分组成的。iSCSI服务端包括服务器及其连接的iSCSI网络。客户端一般是Windows 2000或Linux系统,iSCSI客户端必须能够通过网络访问到服务端。对于客户端的操作系统来说,和本地硬盘完全相同(直接访问存储设备)。可以对iSCSI作任何能在本地硬盘上进行的操作,彻底抛开了NFS的限制,更好地支持各
16、种应用。iSCSI不必通过文件系统直接存取磁盘系统,特别适合基于IP网络的数据库应用环境。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2 网络存储解决方案,7.2.1中小型网络存储技术选择1.与现有应用系统的兼容性2.存储系统未来升级和扩展3.选用DAS的场合4.网络存储首选NAS5.慎选SAN和iSCSI,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2 网络存储解决方案,DAS、NAS、SAN与ISCSI的性能特点比较如表7.3所示。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.2 NAS存储案例,1.网络存储需求某大学网络中心建立了多种资源服务器:Web主页、教工和学生E-ma
17、il、FTP软件下载,网络课程,精品课程,电子考试和电子校务等。这些资源的操作系统包括UNIX、Linux和Windows 2000 Advanced Server平台,是一个异构系统,分布在数十台DAS上。这些服务器数据量较大,数据的安全性很重要(如邮件系统约有2万用户),因此对数据存储的管理和备份就显得非常重要。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.2 NAS存储案例,2.NAS产品选型MaxAttach NAS 4100文件服务器 提供了定时的备份功能,可以为“按需存储”的企业或组织提供了理想的解决方案。MaxAttach的互用性使Windows、UNIX、Linux、Ne
18、tWare和Macintosh的等不同平台的用户可以简单的分享存储数据。MaxAttach的备份软件具有简单直观的安装设置界面,使任何一个从来没有这方面经验的管理员也可以轻松操作。NAS4100提供了很高的磁盘响应速度和快速的网络接口,可以大大改善原先由磁带机作为主要备份设备的网络响应慢的状况。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.2 NAS存储案例,3.NAS解决方案,图7.6 NAS数据存储结构,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.3 SAN存储案例,1.网络存储需求:高校应用系统类型,一卡通服务器,数据库服务器,数据库服务器,VOD服务器,计费服务器,计费服务
19、器,MIS服务器,FTP服务器,邮件服务器,Web服务器,数据库服务器,电子图书服务器,电子期刊服务器,图书管理服务器,Web服务器,素材库,资源库,课件PPT,课件多媒体,基础网络应用,管理信息系统,校园一卡通系统,数字图书馆系统,电子资源库,存储设备较多,管理维护复杂。存储空间利用率低,浪费存储资源。速度问题、容量问题。,信息资源分散,不便于共享。数据备份、远程容灾安全性问题。,千兆以太网,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.3 SAN存储案例,一卡通服务器,数据库服务器,SAN数据中心(中小规模),数据库服务器,VOD服务器,计费服务器,计费服务器,MIS服务器,Web服务
20、器,邮件服务器,FTP服务器,数据库服务器,电子图书服务器,电子期刊服务器,图书管理服务器,Web服务器,素材库,资源库,课件PPT,课件多媒体,群集热备,群集热备,群集热备,群集热备,高速存储,海量存储,NAS网络存储,离线备份,远程灾备,101010,101010,101010,FS8600光纤磁盘阵列,光纤通道交换机,磁带库,NAS引擎,原有磁盘阵列,SCSI-FC转换器,远程同步复制,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.2.3 SAN存储案例,300M2KM,1KM几百KM,图书馆数据中心,网络中心数据中心,分校区灾备中心,DS5600i光纤磁盘阵列,FS8600i光纤磁盘阵
21、列,FS8600光纤磁盘阵列,光纤通道交换机,光纤通道交换机,磁带库,磁带库,千兆以太网,101010,101010,本地同步复制,101010,101010,101010,101010,远程同步复制,远程异步复制,101010,磁带库备份本地离线备份,卷复制快照本地在线备份,卷复制快照本地镜像备份,远程复制快照远程在线备份,磁带库备份远程离线备份,SAN数据中心(中大规模),多级数据保护。信息资源统一管理,使用方便。磁盘容量利用率高,保护投资。海量高性能SAN存储系统。数据集中存储,管理维护简单。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.3 数据备份和恢复,7.3.1 备份与恢复的概念
22、 1.备份与恢复 备份就是保留一套后备系统,做到有备无患。数据备份就是保存数据的副本。数据备份的目的是为了预防事故(如自然灾害、病毒破坏和人为损坏等)造成的数据损失。数据恢复就是将数据恢复到事故之前的状态。数据恢复总是与备份相对应,实际上可以看成备份操作的逆过程。备份是恢复的前提,恢复是备份的目的,无法恢复的备份是没有意义的。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.3 数据备份和恢复,7.3.1 备份与恢复的概念 1.备份与恢复 备份就是保留一套后备系统,做到有备无患。数据备份就是保存数据的副本。数据备份的目的是为了预防事故(如自然灾害、病毒破坏和人为损坏等)造成的数据损失。数据恢复就
23、是将数据恢复到事故之前的状态。数据恢复总是与备份相对应,实际上可以看成备份操作的逆过程。备份是恢复的前提,恢复是备份的目的,无法恢复的备份是没有意义的。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7.3.1 备份与恢复的概念,2.数据备份不仅仅是数据复制 数据复制是指将重要的数据复制到其他存储介质,并保存在其他地方,当数据遭到意外损坏或者丢失时,再将保存的数据副本恢复到系统。完善的备份必须在数据复制的基础上,提供对数据复制的管理,彻底解决数据的备份与恢复问题。单纯的数据复制无法提供文件的历史记录,也无法备份系统状态等信息,不便于系统的完全恢复。,2023/3/1 SXTU-INC-YW,3.数
24、据存储硬件容错 硬件容错是指用冗余的硬件来保证系统的连续运行。硬件容错的目的为了保证系统数据的可用性和不间断运行,即保护系统的在线状态,保证数据可信且可用。数据备份则是将整个系统的数据或状态保存下来,以便将来挽回因事故带来的数据损失,保存的数据副本处于离线状态。备份数据的恢复需要一定的时间,在此期间,系统往往是不可用的。,7.3.1 备份与恢复的概念,2023/3/1 SXTU-INC-YW,4备份软件 专业的数据备份是软件级备份,即通过备份软件,将系统数据保存到其他介质上,当系统出错时可将系统恢复到备份时的状态。5数据库备份和恢复 专业的数据备份是系统级的,能够将数据从正在运行的数据库文件中
25、提取出来,实现在线备份。,7.3.1 备份与恢复的概念,2023/3/1 SXTU-INC-YW,6专业备份系统的特性(1)备份作业集中式管理。(2)跨平台备份与恢复。(3)自动化备份与恢复。(4)大型数据库的备份和恢复。(5)系统灾难恢复。(6)节省系统资源和网络带宽。(7)备份设备和介质管理。(8)安全性与可靠性。,7.3.1 备份与恢复的概念,2023/3/1 SXTU-INC-YW,7备份系统的逻辑结构,主要用于从特定的系统中提取备份数据。操作系统、数据库和备份任务都需要相应的备份源代理程序,获得备份数据。,备份系统的逻辑结构包括以下三个部分:(1)备份源系统(2)备份管理器(3)备份
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