朱潤(rùn)娟，郭 麗，肖菊香，湯云富

（航空工業(yè)成飛公司，四川 成都 610091）

數(shù)據(jù)備份已被普遍應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)中，早期的數(shù)據(jù)備份主要是采用物理磁帶庫(kù)，通過(guò)指令調(diào)度將生產(chǎn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁帶進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，這種方式備份效率較低、備份數(shù)據(jù)類型較少，數(shù)據(jù)恢復(fù)難度大且恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。隨著企業(yè)信息化業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，信息數(shù)據(jù)的類型越來(lái)越多，數(shù)據(jù)容量越來(lái)越大，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的備份需求不斷提高，新的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，技術(shù)人員開(kāi)始通過(guò)專業(yè)的備份系統(tǒng)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)保護(hù)需求配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份策略，通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)備份[1]。

而傳統(tǒng)的LAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)法滿足數(shù)據(jù)量較大、備份時(shí)間窗口緊張時(shí)的備份需求，多個(gè)備份任務(wù)并行搶占LAN 網(wǎng)絡(luò)資源，容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)帶寬，甚至造成業(yè)務(wù)訪問(wèn)故障，影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。為了解決LAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的上述問(wèn)題，許多信息化部門開(kāi)始采用LAN-Free 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，提高備份效率，減少生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同時(shí)保障生產(chǎn)業(yè)務(wù)連續(xù)性和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性。

1 LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)

常用的數(shù)據(jù)備份組網(wǎng)技術(shù)包括LAN 備份、LAN-Free 備份等[2]，傳統(tǒng)的LAN 備份和LAN-Free 備份技術(shù)采用的主要協(xié)議不同，具體如下。

LAN 備份：在LAN 環(huán)境下，使用TCP/IP 協(xié)議，由1 臺(tái)主備服務(wù)器和多臺(tái)介質(zhì)服務(wù)器組成，在每臺(tái)生產(chǎn)服務(wù)器上安裝備份客戶端，在生產(chǎn)服務(wù)器和備份服務(wù)器之間，通過(guò)備份指令集的調(diào)度，將備份請(qǐng)求發(fā)送到主備服務(wù)器，主備服務(wù)器再通過(guò)指令集來(lái)判斷備份請(qǐng)求屬于哪種類型，并將備份任務(wù)派發(fā)給相應(yīng)的備份介質(zhì)服務(wù)器，備份介質(zhì)服務(wù)器響應(yīng)前端生產(chǎn)服務(wù)器的備份請(qǐng)求，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和壓縮，最終將處理過(guò)的備份數(shù)據(jù)通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)傳遞到備份存儲(chǔ)或物理磁帶庫(kù)上。

LAN-Free 備份：在SAN 環(huán)境下，使用SCSI 協(xié)議，備份系統(tǒng)由1 臺(tái)Master 服務(wù)器和多臺(tái)Media 服務(wù)器組成，在數(shù)據(jù)備份時(shí)，需要在生產(chǎn)服務(wù)器上增加一塊HBA卡，通過(guò)SAN 交換機(jī)將生產(chǎn)服務(wù)器上新增的HBA 卡端口和備份Media 服務(wù)器的光纖卡綁定在同一個(gè)Zone內(nèi)，給備份數(shù)據(jù)流建立一條專用的SAN 網(wǎng)絡(luò)通道，在備份Media 服務(wù)器上識(shí)別生產(chǎn)服務(wù)器的光纖通道并進(jìn)行軟件調(diào)試，在數(shù)據(jù)備份時(shí)，備份任務(wù)通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)將備份指令集發(fā)送給Media 服務(wù)器，Media 服務(wù)器在備份指令集的驅(qū)動(dòng)下，讀取需要備份的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行加密和壓縮，最終將需要備份的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絺浞荽鎯?chǔ)和備份磁帶庫(kù)上。

采用LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)，在備份服務(wù)器與生產(chǎn)服務(wù)器以及生產(chǎn)服務(wù)器和備份存儲(chǔ)之間通過(guò)SAN 網(wǎng)絡(luò)建立高速的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行Master服務(wù)器、Media 服務(wù)器和生產(chǎn)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信，通過(guò)SAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行備份數(shù)據(jù)流的高速傳輸，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)備份控制流和數(shù)據(jù)流的分離，備份任務(wù)不再占用寶貴的LAN 資源，生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的LAN 帶寬得到極大的釋放，降低備份操作對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，不僅能有效提高數(shù)據(jù)備份效率，使備份任務(wù)在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成，同時(shí)也能有效降低備份作業(yè)對(duì)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)完成的資源負(fù)載，為企業(yè)科研生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全防護(hù)做好保障。

2 LAN-Free 技術(shù)實(shí)施

2.1 基于LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于現(xiàn)有的SAN 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)服務(wù)器、備份服務(wù)器、物理磁帶庫(kù)和備份磁盤陣列上配置獨(dú)立的HBA 卡，將這些設(shè)備各自作為獨(dú)立的光纖節(jié)點(diǎn)，通過(guò)SAN 交換機(jī)分Zone 劃分連接到SAN 網(wǎng)絡(luò)中。建立備份任務(wù)時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的類型及重要程度，在備份服務(wù)器上配置不同等級(jí)的自動(dòng)化備份策略，當(dāng)備份策略啟動(dòng)時(shí)，生產(chǎn)服務(wù)器和備份服務(wù)器之間通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)備份指令請(qǐng)求，雙方建立請(qǐng)求鏈接后，備份數(shù)據(jù)流通過(guò)SAN 網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入備份存儲(chǔ)[3]。備份架構(gòu)如圖1所示。

圖1 LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)圖

如圖1所示，虛線箭頭標(biāo)注的備份客戶端和Media服務(wù)器進(jìn)行了SAN 備份配置，其中SAN Cleint 客戶端用于備份的HBA 卡和FT Meida Server 中target 模式的HBA 卡在一個(gè)SAN Switch Zone 里面。FT Meida Server中initiator 模式的HBA 和備份目標(biāo)端的Disk 或者VTL或者PTL 在同一個(gè)Zone 中。備份任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，Master服務(wù)器通過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)向FT Media 服務(wù)器發(fā)送備份調(diào)度指令，F(xiàn)T Media 服務(wù)器通過(guò)SAN 網(wǎng)絡(luò)將備份客戶端的數(shù)據(jù)流寫(xiě)入備份存儲(chǔ)，備份數(shù)據(jù)流不經(jīng)過(guò)LAN 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了備份網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的分離。

2.2 FT Meida Server 和SAN Client 規(guī)劃

激活光纖傳輸服務(wù)的客戶端，類似于Shared Storage Option 的SAN 介質(zhì)服務(wù)器類似，備份自己的數(shù)據(jù)，通常要求高帶寬的關(guān)鍵數(shù)據(jù)用于備份，通過(guò)光纖通道連接到介質(zhì)服務(wù)器。

如圖2所示，F(xiàn)T Meidia Server 中需要2 塊支持特定功能的HBA 卡，其中一塊HBA 卡修改為target 模式，目的是模擬虛擬的類似驅(qū)動(dòng)器資源，這樣SAN Client 端就能夠識(shí)別到類似Tape Drive 資源，另一塊HBA 卡initiator 模式保持不變，這塊HBA 卡可以連接VTL、PTL 或者DISK。最終達(dá)到的目的是備份數(shù)據(jù)流從SAN Client 端傳通過(guò)target 模式的HBA 卡傳送到FT Meida Server，然后通過(guò)另一塊HBA 卡傳送到備份目標(biāo)端，達(dá)到LAN-Free 備份的目的。

圖2 SAN 境準(zhǔn)備示意圖

2.3 配置SAN 光纖通道傳輸

將備份系統(tǒng)改造成基于LAN-Free 方式后，備份系統(tǒng)客戶端變?yōu)榫哂蠸AN 屬性的LAN-Free 客戶端，可以將磁帶或磁盤用作LAN-Free 客戶端和光纖傳輸功能的目標(biāo)存儲(chǔ)單元。須先配置SAN 并使其可以正常運(yùn)行，然后才能配置和使用光纖傳輸（FT）機(jī)制。FT 介質(zhì)服務(wù)器中必須有足夠的HBA 端口，以支持來(lái)自SAN客戶端的FT 管道。在FT 介質(zhì)服務(wù)器上，QLogic 光纖通道主機(jī)總線適配器（HBA）端口將連接到SAN 客戶端。介質(zhì)服務(wù)為這些QLogic HBA 上的端口提供了一個(gè)特殊的目標(biāo)模式驅(qū)動(dòng)程序，目標(biāo)模式驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑻鎿Q默認(rèn)的啟動(dòng)器模式驅(qū)動(dòng)程序。

將介質(zhì)服務(wù)器和SAN 客戶端連接到SAN 交換機(jī)，將FT 介質(zhì)服務(wù)器上的HBA 端口連接到光纖通道交換機(jī)端口，將每個(gè)SAN 客戶端HBA 端口連接到同一光纖通道交換機(jī)上的端口，在交換機(jī)上定義區(qū)域，以使客戶端與服務(wù)器位于同一區(qū)域內(nèi)。注意必須通過(guò)物理端口ID 或全球端口名稱（WWPN）定義NetBackup FT介質(zhì)服務(wù)器目標(biāo)端口。目標(biāo)模式驅(qū)動(dòng)程序WWPN 不是唯一的，因?yàn)樗鼈冊(cè)醋怨饫w通道HBA WWPN?？梢酝ㄟ^(guò)端口ID 或WWPN 定義SAN 客戶端端口。

另外，SAN 客戶端要求連接到備份軟件主服務(wù)器和企業(yè)介質(zhì)管理器服務(wù)器。因此，必須確保所有防火墻（軟件或硬件）允許客戶端與備份軟件主服務(wù)器和EMM 服務(wù)器通信。通常，備份軟件主服務(wù)器承載EMM服務(wù)器，因此可能僅需要允許與其中一個(gè)系統(tǒng)通信。

2.4 配置SAN 客戶端光纖模式

SAN 客戶端是激活光纖傳輸服務(wù)的備份客戶端。SAN 客戶端與用于Shared Storage Option 的SAN 介質(zhì)服務(wù)器類似，它備份自己的數(shù)據(jù)。但是，SAN 客戶端基于更小的備份客戶端安裝包，因此具有更少的管理要求，使用更少的系統(tǒng)資源。通常SAN 客戶端包含要求高帶寬的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以用于備份，它通過(guò)光纖通道連接到備份介質(zhì)服務(wù)器。

SAN 客戶端可以是基于Windows 系列的操作系統(tǒng)平臺(tái)，也可以是基于Unix 或Linux 系列的操作系統(tǒng)平臺(tái)?？梢允菃螜C(jī)，也可以是集群架構(gòu)，但無(wú)論是哪種平臺(tái)，前提是其服務(wù)器硬件設(shè)備上必須配備并激活相應(yīng)的HBA 卡。不同備份軟件配置SAN 客戶端介質(zhì)服務(wù)器HBA 端口的方式不同。以NBU 軟件為例，配置介質(zhì)服務(wù)器HBA 驅(qū)動(dòng)程序過(guò)程的第一步是啟動(dòng)nbhba模式。nbhba 模式將備份軟件提供的ql2300_stub 驅(qū)動(dòng)程序綁定到主機(jī)上的所有QLogic ISP2312 和ISP24xx HBA 端口。ql2300_stub 驅(qū)動(dòng)程序阻止標(biāo)準(zhǔn)的啟動(dòng)器模式驅(qū)動(dòng)程序綁定到這些端口。如果QLogic 驅(qū)動(dòng)程序綁定到HBA 端口，則備份軟件命令將無(wú)法對(duì)希望在目標(biāo)模式下工作的端口進(jìn)行標(biāo)記。目標(biāo)模式驅(qū)動(dòng)程序也無(wú)法綁定到HBA 端口。ql2300_stub 驅(qū)動(dòng)程序還允許備份軟件讀取和修改QLogic 端口的NVRAM 中的設(shè)備ID。在啟動(dòng)nbhba 模式并對(duì)連接到SAN 客戶端的QLogic HBA 的端口進(jìn)行標(biāo)記后，這些端口將在目標(biāo)模式下工作。

2.5 配置SAN 客戶端存儲(chǔ)目標(biāo)

SAN 客戶端存儲(chǔ)目標(biāo)可以是傳統(tǒng)的集群磁盤陣列存儲(chǔ)，也可以是當(dāng)下流行的分布式存儲(chǔ)，可提供足夠的帶寬和讀寫(xiě)速度以接受備份軟件光纖傳輸機(jī)制提供的大量數(shù)據(jù)。同時(shí)，SAN 客戶端也可以將磁帶用作目標(biāo)存儲(chǔ)單元，某些磁帶驅(qū)動(dòng)器的速度足以讀寫(xiě)備份軟件光纖傳輸機(jī)制提供的大容量數(shù)據(jù)。將磁帶用作目標(biāo)，可以使用多數(shù)據(jù)流將客戶端的自動(dòng)備份劃分為多個(gè)作業(yè)。由于作業(yè)位于不同的數(shù)據(jù)流中，因此可以并行發(fā)生。可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)FT 管道將數(shù)據(jù)流發(fā)送到FT介質(zhì)服務(wù)器。介質(zhì)服務(wù)器可將它們一起多路復(fù)用到一個(gè)或多個(gè)磁帶介質(zhì)卷上。例如，如果您的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可提供多個(gè)數(shù)據(jù)流，則可以通過(guò)多數(shù)據(jù)流方式將那些數(shù)據(jù)庫(kù)備份傳輸?shù)紽T 介質(zhì)服務(wù)器。FT 介質(zhì)服務(wù)器將數(shù)據(jù)流多路復(fù)用到介質(zhì)上，從而提高了總體性能?？梢允褂肧AN 客戶端替換SAN 介質(zhì)服務(wù)器，然后繼續(xù)備份到磁帶。與SAN 介質(zhì)服務(wù)器相比，SAN 客戶端使用較少的系統(tǒng)資源（包括磁盤空間和處理器兩方面）。

數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中可以像LAN 網(wǎng)絡(luò)一樣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和壓縮，只是數(shù)據(jù)壓縮或加密可能會(huì)降低備份和恢復(fù)的光纖傳輸管道性能。試驗(yàn)證實(shí)，如果在備份過(guò)程中使用數(shù)據(jù)壓縮或加密，則備份和恢復(fù)的光纖傳輸管道性能會(huì)顯著降低，所以一般使用LAN-Free組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份時(shí)，在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中盡量不進(jìn)行加密和壓縮，而是在數(shù)據(jù)進(jìn)行最終落盤時(shí)再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和壓縮保護(hù)。處于數(shù)據(jù)安全性能的保護(hù)要求，通常不同的備份軟件其加密算法都不一樣[4]。

2.6 實(shí)施應(yīng)用

SAN 客戶端相關(guān)配置完成后，在客戶端介質(zhì)服務(wù)器啟動(dòng)光纖傳輸服務(wù)，并在啟動(dòng)時(shí)及設(shè)備發(fā)現(xiàn)過(guò)程中驗(yàn)證客戶端系統(tǒng)的內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)程序堆棧。該驗(yàn)證會(huì)檢查內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)程序是否處于受支持的級(jí)別。如果驗(yàn)證成功，則表示SAN 客戶端支持FT 管道傳輸，此時(shí)可以執(zhí)行FT 管道傳輸。如果驗(yàn)證失敗，則無(wú)法執(zhí)行FT管道傳輸。

在實(shí)際應(yīng)用中，以大型制造行業(yè)的企業(yè)資源管理系統(tǒng)為例，作為企業(yè)的核心應(yīng)用系統(tǒng)，企業(yè)資源管理系統(tǒng)承載了企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)模塊、經(jīng)營(yíng)模塊、流程治理等業(yè)務(wù)域的信息化實(shí)現(xiàn)功能，隨著數(shù)字化生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，企業(yè)資源管理系統(tǒng)承載的生產(chǎn)任務(wù)越來(lái)越重，功能模塊開(kāi)發(fā)越來(lái)越繁多，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行越來(lái)越龐大，累積數(shù)據(jù)量越來(lái)巨大，數(shù)據(jù)越來(lái)越重要，對(duì)數(shù)據(jù)的備份要求越來(lái)越高。采用傳統(tǒng)的LAN 網(wǎng)絡(luò)備份對(duì)數(shù)量高達(dá)幾個(gè)太字節(jié)（TB）的企業(yè)資源管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份時(shí)，為了不影響生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員和數(shù)據(jù)備份管理人員會(huì)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行綜合考慮，將數(shù)據(jù)備份策略制定在非工作時(shí)間。但由于數(shù)據(jù)量太大，備份任務(wù)并不能在規(guī)定的時(shí)間窗口內(nèi)完成，使本該在非工作時(shí)間完成的備份任務(wù)延長(zhǎng)至工作時(shí)間。但實(shí)際上各個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)帶寬不盡相同，而且由于投入成本和實(shí)施難度的原因，大多數(shù)企業(yè)并沒(méi)有專門進(jìn)行備份網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立組網(wǎng)，這就導(dǎo)致備份任務(wù)和生產(chǎn)任務(wù)同時(shí)在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，大大增加了企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，輕則導(dǎo)致核心系統(tǒng)的備份任務(wù)失敗，重則影響生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

針對(duì)數(shù)據(jù)量較大的企業(yè)資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份任務(wù)無(wú)法在規(guī)劃實(shí)際內(nèi)完成的問(wèn)題，很多公司為了提高核心系統(tǒng)的備份效率，保障生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全性，對(duì)核心系統(tǒng)進(jìn)行基于LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)的備份網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。在企業(yè)資源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上配置2 塊HBA卡，其中一塊HBA 卡通過(guò)SAN 交換機(jī)連接至生產(chǎn)存儲(chǔ)陣列，用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)流的讀寫(xiě)傳輸；另外一塊卡進(jìn)行SAN-Client 光纖模式配置，通過(guò)SAN 交換機(jī)連接至備份介質(zhì)服務(wù)器，用于備份數(shù)據(jù)流的讀寫(xiě)傳輸。在企業(yè)資源管理系統(tǒng)服務(wù)器上打通其SAN 光纖通道，啟動(dòng)SAN-Client 服務(wù)，SAN 目標(biāo)存儲(chǔ)單元配置在線的集中備份存儲(chǔ)磁盤陣列和離線的物理磁帶庫(kù)存儲(chǔ)，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙重保護(hù)。在備份系統(tǒng)配置備份任務(wù)，首先通過(guò)SAN 網(wǎng)絡(luò)將備份數(shù)據(jù)寫(xiě)入備份存儲(chǔ)磁盤陣列，并二次轉(zhuǎn)儲(chǔ)至備份物理磁帶庫(kù)。按照理論預(yù)估，改造后的SAN 網(wǎng)絡(luò)備份效率比傳統(tǒng)的LAN 網(wǎng)絡(luò)備份效率提高了4～6 倍。同一臺(tái)備份客戶端，同樣的備份數(shù)據(jù)量，同樣的備份策略，LAN 網(wǎng)絡(luò)備份效率約為28 497 KB/s，單次備份用時(shí)6 h 左右；SAN 網(wǎng)絡(luò)備份效率約為181 890 KB/s，單次備份用時(shí)1 h 左右。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)LAN-Free 組網(wǎng)技術(shù)的實(shí)施，旁路現(xiàn)有基于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的備份架構(gòu)將備份數(shù)據(jù)流從業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)分離開(kāi)來(lái)，一方面極大地提高了數(shù)據(jù)備份效率，確保數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)作業(yè)能夠在預(yù)定窗口時(shí)間內(nèi)完成，保障備份數(shù)據(jù)的安全性及有效性，另一方面避免了數(shù)據(jù)備份對(duì)業(yè)務(wù)訪問(wèn)帶寬的占用，可以有效地提高應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)響應(yīng)能力，保障應(yīng)用系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。