网络大数据的备份系统架构大比拼

四类网络数据备份系统结构大比拼

数据重于一切，为了保护重要的业务数据不致丢失，很多企业都规划了种种类型的备份应用系统。本文介绍描述了常用的几种网络数据安全备份的系统结构，并对它们的优缺点进行分析与对比，为用户针对自己的应用选择合适的备份方案提供参考。

目前最常见的网络数据备份系统按其架构不同可以分为四种：基于网络附加存储（DAS-Base）结构，基于局域网（LAN-Base）结构，基于SAN 结构的LAN-Free 和Server-Free结构。下面对这几种结构作具体介绍：

DAS-Base 结构

基于网络附加存储系统的备份系统是最简单的一种数据保护方案，在大多数情况下，这种备份大多是采用服务器上自带的磁带机或备份硬盘，而备份操作往往也是通过手工操作的方式进行的。如图1所示，红色虚线表示数据流，下同。它适合下面的应用环境：

图1：DAS-BASE 备份结构

1. 无需支持关键性的在线业务操作。

2. 维护少量网络服务器（小于5个）。λ

3. 支持单一操作系统λ

4.λ需要简单和有效的管理

5. 适用于每周或每天一次的备份频率λ

基于DAS的备份系统是最简单的数据备份方案，适用于小型企业用户进行简单的文档备份。它的优点是维护简单，数据传输速度快；缺点是可管理的存储设备少，不利于备份系统的共享，不大适合于现在大型的数据备份要求，而且不能提供实时的备份需求。

LAN-Base 结构

LAN-Based 备份结构，这是小型办公环境最常使用的备份结构。如图2所示，在该系统中数据的传输是以局域网络为基础的，首先预先配置一台服务器作为备份管理服务器，它负责整个系统的备份操作。磁带库则接在某台服务器上，当需要备份数据在数据备份时备份对象把数据通过网络传输到磁带库中实现备份的。

备份服务器可以直接接入主局域网内或放在专用的备份局域网内。我们推荐使用后者方案。因为采用前者方案的话，当备份数据量很大的时候，备份数据会占用很大的网络带宽，主局域网的性能会下降很厉害，而后者就可以使得备份进程与普通工作进程相互的干扰减少，保证主局域网的正常工作性能。

LAN-Based 备份结构的优点是投资经济、磁带库共享、集中备份管理；它的缺点是对网络传输压力大，当备份数据量大或备份频率高时，局域网的性能下降快，不适合重载荷的网络应用环境。

图2：LAN-Base 备份结构

LAN-Free 备份方式

为彻底解决传统备份方式需要占用LAN 带宽问题，基于SAN 的备份是一种很好的技术方案。LAN-Free 和Server-Free 的备份系统是建立在SAN （存储区域网）的基础上的两种具有代表性的解决方案。它们采用一种全新的体系结构，将磁带库和磁盘阵列各自作为独立的光纤结点，多台主机共享磁带库备份时，数据流不再经过网络而直接从磁盘阵列传到磁带库内，是一种无需占用网络带宽的解决方案。

图3：LAN-Free 备份结构

如图3所示，所谓LAN-free，是指数据无需通过局域网而直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信任务，而无需承担数据传输的任务。实现了控制流和数据流分离的目的。

目前，LAN-free有多种实施方式。通常，用户都需要为每台服务器配备光纤通道适配器，适配器负责把这些服务器连接到与一台或多台磁带机(或磁带库)相连的SAN上。同时，还需要为服务器配备特定的管理软件，通过它，系统能够把块格式的数据从服务器内存、经SAN传输到磁带机或磁带库中。还有一种常用的LAN-free实施办法，在这种结构中，主备份服务器上的管理软件可以启动其他服务器的数据备份操作。块格式的数据从磁盘阵列通过SAN传输到临时存储数据的备份服务器的内存中，之后再经SAN传输到磁带机或磁带库中。

尽管LAN-free技术与LAN-Base技术相比有很多有点，但LAN-free技术也存在明显不足。首先，它仍然让服务器参与了将备份数据从一个存储设备转移到另一个存储设备的过

程，在一定程度上占用了服务器宝贵的CPU处理时间和服务器内存。另外，LAN-free技术的恢复能力很一般，它非常依赖用户的应用。

许多产品并不支持文件级或目录级恢复，整体的映像级恢复就变得较为常见。映像级恢复就是把整个映像从磁带拷回到磁盘上，如果我们需要快速恢复系统中某些少量文件，整个操作将变得非常麻烦。此外，不同厂商实施的LAN-free机制各不相同，这还会导致备份过程所需的系统之间出现兼容性问题。LAN-free的实施比较复杂，而且往往需要大笔软、硬件采购费。

因此，LAN-Free 优点是数据备份统一管理、备份速度快、网络传输压力小、磁带库资源共享；缺点是少量文件恢复操作繁琐，并且技术实施复杂，投资较高。

Server-Free备份方式

另外一种减少对系统资源消耗的办法是采用无服务器(Serverless)备份技术。它是LAN-free的一种延伸，可使数据能够在SAN结构中的两个存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁带库之间。如图4所示，这种方案的主要优点之一是不需要在服务器中缓存数据，显著减少对主机CPU的占用，提高操作系统工作效率，帮助企业完成更多的工作。

图4：Server-Free备份结构

与LAN-free一样，无服务器备份也有几种实施方式。通常情况下，备份数据通过名为数据移动器的设备从磁盘阵列传输到磁带库上。该设备可能是光纤通道交换机、存储路由器、智能磁带或磁盘设备或者是服务器。数据移动器执行的命令其实是把数据从一个存储设备传输到另一个设备。实施这个过程的一种方法是借助于SCSI-3的扩展拷贝命令，它使服务器能够发送命令给存储设备，指示后者把数据直接传输到另一个设备，不必通过服务器内存。数据移动器收到扩展拷贝命令后，执行相应功能。

另一种实施方法就是利用网络数据管理协议(NDMP)。这种协议实际上为服务器、备份和恢复应用及备份设备等部件之间的通信充当一种接口。在实施过程中，NDMP把命令从服务器传输到备份应用中，而与NDMP兼容的备份软件会开始实际的数据传输工作，且数据的传输并不通过服务器内存。NDMP的目的在于方便异构环境下的备份和恢复过程，并增强不同厂商的备份和恢复管理软件以及存储硬件之间的兼容性。

无服务器备份与LAN-free备份有着诸多相似的优点。如果是无服务器备份，源设备、目的设备以及SAN设备是数据通道的主要部件。虽然服务器仍然需要参与备份过程，但负