TSM备份方案.docx
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TSM备份方案
IBMTivoliStorageManager
存储管理解决方案
2010年5月
1前言
在企业对信息的依赖性越来越强的今天，信息已成为企业的生命源泉。
有效防范系统突发事件，在尽可能低的运作成本和拥有成本的前提下，提高信息可靠性和可用性，已成为每个企业信息化工作急需解决的内容和关键性问题。
XXX经过多年的信息建设，其IT信息环境已经初具规模，XXX的XXX系统更是为整个公司的信息化建设起到了重要作用。
其中XXX系统的数据一般都是XXX公司多年的积累下来的业务数据，是XXX公司极其珍贵的无形资产。
因此必须对这些数据进行备份保护，在数据丢失的时候，才能够及时恢复，挽回损失；对数据和存储资源、存储设备进行有效的管理，也能够最大限度的提高设备利用率，提高公司在存储资源方面的投资回报率。
TSM（IBMTivoliStorageManager）软件是IBM20年存储管理经验的结晶。
TSM是一种企业级存储管理产品，它在节省成本的前提下向您提供有保证的、自动、简单而且灵活的服务。
TivoliTSM的管理架构，真正适合企业管理级管理需求，为企业提供高效、自动、可扩展的备份管理体系。
TivoliTSM正是为解决企业级数据及系统安全而设计的备份全面解决方案。
TivoliTSM系统已成为当今数据备份领域的首选产品，并为包括金融、电信在内的许多大型用户，解决困扰信息技术部门的备份管理问题。
目前，TSM正在保护世界上超过1百万个应用系统，据统计TSM是财富100强中80%的公司的选择产品。
据Dataquest提供的数据：
TSM在UNIX存储管理市场上保持第一名。
一个完整的备份解决方案需要有统一的管理策略，建立起安全和备份管理体制，将日常数据的安全管理与灾难恢复系统的建设结合起来。
要实现以上目标，有必要在数据管理上做到自动化备份，实现无忧化管理，并能实现高效简单的灾难恢复。
另外，企业在系统规划设计中，应该制定完善的数据存储管理和备份方案以及维护方案。
一方面要尽可能实施严密的防范措施，预防存储数据被破坏；另一方面，在存储数据被破坏的情况下，能及时恢复，并且做到尽可能的完整恢复。
一个好的存储管理和备份解决方案应包括多方面的周密考虑，加强网络系统的数据安全性和可靠性，也包括数据被破坏后的恢复解决办法。
2需求分析
2.1客户环境介绍
简要介绍用户系统环境，同时配上系统环境图。
2.2客户需求描述
通过对客户环境的充分分析和了解，结合用户对建立存储系统的要求，我们认为，用户的数据备份系统应当具有的功能包括：
（1）采用的技术成熟、先进，并具有较强的可扩充性
成熟而先进的备份软件能够为XXX提供更稳定的服务。
具有良好的扩展性使得日后的扩展，如对SAN的支持以及将来容灾等无缝的扩展。
（2）支持XXX目前的所有异构环境
XXX的IT环境具有很大的异构性，在操作系统方面有包括AIX，HP-UX，Win2003，WinXP，Solaris，Linux，Netware在内的多种操作系统，在服务器方面有包括xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx在内的多种服务器，在数据库方面，则采用了DB2，Oracle，SQLServer以及Informix。
备份软件应该充分考虑到XXXIT环境的这种异构性，充分支持其IT环境中的各个IT要素，能够针对各个系统进行全面的备份。
（3）实现文件系统数据、操作系统数据、多种应用/数据库数据的备份
所选用的备份软件应该是一个全面的解决方案，充分满足XXX在各个层次上的备份需求，例如针对操作系统级别的备份，针对文件的备份，针对数据库的备份，针对应用如SAP系统，邮件服务器系统等的备份。
（4）能够比较智能化的制定管理上的策略，并将这些策略非常容易地部署下去
（5）对某些时间性较强的数据定期进行历史数据归档。
有些数据具备归档价值，能够对这些数据进行定期、自动归档也是XXX所需要的功能。
（6）备份软件应保证在不停数据库和应用的前提下对数据进行备份和恢复，也就是应该保证应用和数据库7x24的使用性能
（7）实现分级存储管理（HSM）
分级存储管理能更充分的利用XXX存储设备，实现非活动数据从不同存储介质（如磁盘和磁带）之间的自动迁移和透明回调，使用户的投资得到最大化。
（8）提供全自动备份的集中数据存储管理模式
集中式数据存储模式能够降低用户投资并使提高存储资源利用率，提高可靠性。
（9）对备份介质的有效管理
XXX环境中存在很多不同种类的存储介质，如服务器的本地硬盘，外挂阵列，带机，带库等，对这些介质进行有效的管理将能够进一步提高存储资源利用率，从而获得更高的投资回报率。
（10）对备份数据的及时恢复
备份的目的在于在数据丢失的时候能够快速恢复数据，因此，及时恢复也是XXX最重要的需求之一。
（11）对多种存储环境的支持，如SAN、LAN、NAS等
（12）提供对关键数据远程容灾的功能
为了对关键业务数据提供更加可靠和完善的保护，建议对XXX公司的核心数据提供远程容灾保护，即使本地生产系统和本地备份系统都受到损害，依然可以利用远程备份实现数据的快速恢复。
2.3方案设计考虑
根据以上的分析和客户需求，集中式存储管理系统的实施应遵循以下的原则：
安全性原则
必须在方案设计上保证系统的安全性和高可用性。
在实施的过程中，能在线安装和部署，尽量对现有的生产系统的影响减至最低。
同时，存储管理软件安全性能应在数据的传输，全寿命周期管理和应用存储系统管理员和操作员各个层次得到体现，满足用户的安全机制。
可管理性与系统高效原则
为保证数据存储的可管理性，减少管理的复杂性。
采用先进的备份技术和先进的备份系统软件，采用统一的管理机制，保证大数据量的一致性备份和高速切换。
必须提供高效的存储设备的管理能力和数据备份功能。
可扩展性原则
存储管理软件需采用先进技术，以利于整个系统的平滑升级。
同时，必须考虑到今后存储环境的变化和灾难恢复系统建立的需要。
系统完整性原则
作为数据存储系统的组成部分，本系统的各项设计从整体考虑，协调各子系统构成完整的数据存储管理系统。
系统成熟性原则
存储管理软件必须稳定可靠，不能存在单点故障。
投资有效原则
系统方案应具有高性能价格比，具有较高实用性。
3IBMTSM存储解决方案概述
3.1方案简介和产品选型
在我们这次提供的备份解决方案中，我们利用IBMTivoliStorageManager和相关产品来实现XXX的数据备份需求。
针对XXX不同类型的主机、应用以及备份要求，我们使用了五种级别的备份方式，一种是基于文件级别的备份；第二种是基于数据库级别的备份；第三种是基于应用的备份；第四种是基于操作系统的备份；最后一种是基于硬件数据镜像的数据库/应用备份。
下面分别对这五种级别的备份方式加以介绍。
3.1.1文件级别的备份
考虑到XXXIT环境中除了数据库服务器和应用服务器以外，基本上属于文件级别的服务器。
例如：
Web服务器、其它类型的文件服务器等。
对于这些文件服务器，我们会直接使用IBMTivoliStorageManager来实现对这些文件服务器的备份和恢复的功能。
3.1.2数据库级别的备份
XXX的IT环境中涉及到了多种类型的数据库，Oracle、DB2、MSSQL，Infomix等。
为了确保这些数据库7x24小时的运行状态，我们提供了两种数据库的备份接口，以满足数据库的在线备份和恢复的功能。
对于DB2数据库，它本身已经带有了和IBMTivoliStorageManager的备份接口，它可以直接使用IBMTivoliStorageManager来做数据库的在线备份和恢复。
对于其它数据库，我们会使用IBMTivoliStorageManager和IBMTivoliStorageManagerforDatabases来实现这两类数据库进行数据库的在线备份和恢复的功能。
3.1.3应用级别的备份
考虑到XXXIT环境中使用的不同应用，例如：
SAP服务器、邮件服务器等。
而且为了确保应用7x24小时的运行状态，我们会提供相应应用的备份接口，以满足应用的在线备份和恢复的功能。
对于SAP应用，我们会使用IBMTivoliStorageManager和IBMTivoliStorageManagerforERP来实现对SAP应用的在线备份和恢复的功能。
对于Domino或者MSExchange邮件服务器，我们会使用IBMTivoliStorageManager和IBMTivoliStorageManagerforMail来实现对邮件服务器的在线备份和恢复的功能。
3.1.4操作系统级别的备份
考虑到XXXIT环境中需要具有对于故障服务器恢复时，通过集中备份系统快速恢复操作系统，例如：
AIX、Windows服务器等。
同时，可以通过集中备份，增量备份不同时间点的操作系统，以便按需恢复。
对于AIX操作系统，我们会使用IBMTivoliStorageManager和IBMTivoliStorageManagerforsysback来实现对操作系统的在线备份和快速恢复的功能。
对于Windows2003或者WindowsXP操作系统，IBMTivoliStorageManager内置了对WindowsASR功能的支持，因此仅使用IBMTivoliStorageManager基本模块就可以实现Windows2003或者WindowsXP操作系统的裸机备份和恢复功能。
3.1.5基于硬件镜像的应用/数据库备份
XXX的IT环境中可能会使用IBM的企业存储服务器例如ESS800，DS8000,DS6000，SVC等。
这类企业存储服务器具备Flashcopy的即时数据镜像功能，可以在很短的时间内将一个逻辑卷的数据镜像到另外一个逻辑卷中。
通过使用这种功能与TSM的结合，可以实现应用的快速在线备份和恢复，而且将备份对应用服务器的资源占用减小到最少。
对于使用企业存储服务器的用户，运行Oracle或DB2的SAP应用，我们会使用IBMTivoliStorageManager搭配IBMTivoliStorageManagerforAdvancedCopyService和IBMTivoliStorageManagerforEnterpriseResourcePlanning来实现对SAP应用的在线备份和恢复的功能。
对于使用企业存储服务器的用户，直接运行Oracle数据库，我们会使用IBMTivoliStorageManager搭配IBMTivoliStorageManagerforDatabases和IBMTivoliStorageManagerforAdvancedCopyServices来实现对Oracle数据库的在线备份和恢复的功能。
对于使用企业存储服务器的用户，直接运行DB2数据库，我们会使用IBMTivoliStorageManager和IBMTivoliStorageManagerforAdvancedCopyServices来实现对DB2数据库的在线备份和恢复的功能。
3.2TSM解决方案架构及功能
对于具体的备份环境和结构，我们提出以下两种备份结构，一种是基于LAN环境的备份结构，在该备份架构下，数据流将经过局域网并通过备份服务器备往带库；另外一种是基于SAN环境的备份结构，在该备份架构下，数据流将通过LAN-Free的备份方式直接备往带库。
我们根据XXX的实际备份需求选择适当的软硬件。
3.2.1硬件配置
考虑到系统稳定性及安全性，我们建议采用一台额外的UNIX或者Windows服务器作为IBMTSM服务器，和一台磁带库用于存储备份数据。
IBMTSM服务器和磁带库之间使用光纤连接。
在这里我们推荐使用UNIX服务器作为IBMTSM服务器，因为它可以提供更为优秀的可靠性和IO吞吐量等。
磁带库我们建议使用IBMxxxxxxxxx。
下面是我们推荐使用的UNIX服务器和磁带库：
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
3.2.2物理拓扑图
IBMTSM服务器与客户端之间通讯采用的是IP协议，因此IBMTSM服务器理论上可以安装在局域网的任何地方。
但是考虑到备份性能的因素，我们建议将备份服务器安装在连接所有主服务器的主交换机上。
用于存储的磁带库通过光纤和备份服务器相连。
使用基于SAN的备份架构，要求TSM备份服务器、磁带库以及所有需要采用LAN-Free进行备份的业务服务器都直接连接在SAN交换机上，这样，在进行数据备份及恢复时，数据流可以通过SAN直接到带库，从而大大提高数据备份与恢复的速度。
3.2.3软件配置及部署拓扑图
在这个方案中，我们使用了以下的IBMTivoli存储产品
IBMTivoliStorageManagerExtendedEdition（TSMEE）
IBMTivoliStorageManagerforDatabases（TSMforDatabases）
IBMTivoliStorageManagerforSAN（TSMforSAN）
这些产品和模块的部署如下图所示：
推荐采用的各个软件及模块安装配置如下：
●TivoliStorageManagerExtendedEdition安装在备份服务器上，该模块是整个备份系统的核心组件，用于集中管理备份数据、备份策略、备份客户端以及备份所使用的存储设备等；
●TSMClient安装在所有需要备份的服务器上，是基本的备份客户端，用于对所在服务器进行文件级别的数据备份及恢复；
●TSMforDatabases安装在数据库服务器上，用于数据库服务器数据的在线备份；
●TSMforSAN安装在与光纤交换机直接相连，并且需要采用LAN-Free备份方式进行数据备份的服务器。
TivoliTSM是一个企业级的Client/Server结构跨平台网络备份、恢复及存储管理软件。
TSMClient主要功能是向TSMServer提供需要集中备份的数据，或向TSMServer索取已备份数据及归档数据以便Client恢复数据，目前支持多达39种平台，支持的存储设备也达250多种，基本覆盖了时下流行的多种平台和存储设备，覆盖范围从台式机到大型主机，可以满足用户现有环境的存储管理的需求，也为今后的拓展提供了技术的储备。
TSMServer负责管理TSMClient的备份数据、备份策略及统一管理连接在TSMServer上的各类存储产品。
系统管理员通过WEB浏览器登录TSMServer进行管理。
他为不同的TSMClient设置相应的备份策略，例如自动备份进行的时间，备份数据保留的长短等等。
如下图：
系统管理人员还可通过Web界面帮助TSMClient做数据备份和恢复。
所以TSM的管理员无论身在何处，使用何种机器，只要能够访问到TSM服务器，就可以使用Internet浏览器管理和使用TSM。
配合内嵌在TSM内部的免费的企业级管理功能（EnterpriseManagement），一名管理员可方便地管理企业内多台TSM服务器，这尤其适合如用户这样的单位。
在进行数据恢复时，TSM给用户列出修正数据后的版本，文件修改时间，方便管理员查询备份数据。
并提供了一个类似于IE的操作界面：
3.3方案特点
（1）对现有的存储环境改动小，能最大限度的减少对现有应用系统的影响。
（2）能满足客户对海量数据的管理要求。
（3）可以制定统一的存储管理策略，并可以统一部署TSM服务器上，实现统一的集中管理。
（4）可以实现高度自动化的集中式数据保护。
（5）高效的存储设备管理功能。
（6）高度的扩展性，保证未来系统发展的需求，并考虑到将来灾难恢复系统的建设。
通过TSM独有的SERVERTOSERVER功能，可以方便的将现有存储系统升级成灾难恢复系统，充分保护企业在系统管理的投资。
4XXX数据备份与恢复策略建议
4.1备份与恢复方式及数据流
XXX业务系统的日常备份操作由备份系统自动完成，操作人员按照要求在备份服务器上制定备份策略，全网的备份由TSM备份服务器统一管理。
各客户端也可以自行手工启动备份。
TSM备份服务器（包括主服务器和共享服务器）的数据（文件和数据库资料）直接进入磁带库；各客户端的备份数据由网络传到备份主服务器，进入带库；如果采用LAN-Free备份方式，客户端的备份数据则不经过局域网和备份服务器，而是直接备往带库；对于一些小文件，我们可以先将这些小文件备份到TSM备份服务器的本地硬盘存储池中，待达到一定百分比时，在一次性迁移到带库中；而对于一些大文件，可以直接备份到带库中。
这样可以大大提高数据的备份效率，提高存储设备的利用率。
为提高备份质量、保证数据安全，可以采用TSM软件的自动的副本存储池复制功能，同时进行备份复制，一份近线保管，另一份离线保管（所有管理均由备份软件完成）提高系统容灾能力。
4.2文件系统备份与恢复策略建议
4.2.1备份策略（永久增量备份）
XXX业务系统有很多数据保存在文件系统中，对于文件系统的备份，TSM采用业界最为先进的永久增量备份方法，即：
除了第一次需要进行全量备份之外，以后每次都进行增量备份，而无须进一步的全量备份，在恢复的时候可以一次性的恢复，从而能够大大减少需要备份的数据量，加快备份和恢复的速度；
除TSM之外，其他的备份软件基本上都采用某种完全、完全+增量或完全+差异的备份策略。
TSM引入了一个新范例叫永久增量备份方法。
当首次备份文件系统或计算机时，由于TSM以前未曾备份，所有的文件都将移动。
当备份拷贝发送到TSM服务器时，每个文件单独存放在数据库中。
文件名信息、所有者和安全信息、创建和修改时间，以及拷贝自身都放置在TSM服务器连续存储分层结构中。
如果客户策略要求拷贝到磁带上，TSM数据库将记录磁带的条形码、起始块地址和文件长度。
在初始的备份后，将只考虑增量问题（不再进行完全拷贝）。
每天将只移动上次备份操作后改变了的文件。
并且，文件发送到TSM服务器后被单独存放在数据库中。
当需要拷贝到磁带时，TSM服务器查询数据库，确定从前的拷贝在哪一个磁带上。
一旦确定，将对该磁带进行再设置并把新拷贝附加在磁带末尾。
这种对备份拷贝的收集都来自于同一台计算机或文件系统，于是形成了所谓的排列组。
每天，改变的文件累加到排列组中（见图）。
图：
永久增量备份
永久增量备份采用增量，提供了备份效率；采用排列组，提高了介质管理效率；准确地只移动期望的文件，提高了恢复效率。
该方法最大的功效还在于：
累加方法并不需要在一个完全备份后才能开始恢复过程，也就是说并不需要周期性地建立完全备份拷贝。
而对完全+增量或完全+差异方法，无论是否改变，每周都要移动和存储几十亿字节的数据。
有了永久增量备份方法，就不需要这样做了。
于是客户节省了大量的网络带宽（LAN、WAN或SAN）、磁带介质和时间。
在TSM中，一个备份策略的制定可以让所需要被备份的客户端来共享，也可以在一个备份中心制定多个备份策略以满足不同数据备份的需要。
Tivoli使用Domain的模式来进行管理，可以为每个Domain的备份和归档分别制定备份策略，包括：
✓保留的版本数
✓每个版本保留的天数
✓到期版本的保留天数
✓介质数据再集中的阀值
✓。
。
。
。
。
4.2.2恢复策略（一次恢复）
恢复操作的目标是让文件系统或计算机回到期望的某一时间点。
常见的情况是客户期望的时间点就是最近某时刻。
在永久增量备份方法下，完成一个完全的恢复操作只需告诉TSM服务器期望的时间点。
利用时间点信息，TSM服务器查询数据库中文件集合，看它们是否在期望的时间点上。
这些文件存在于同一个排列组上，通常也位于一个（或少数几个）磁带上。
设置了正确的磁带后，数据库指定每个文件的长度和起始块位置。
大多数现代的磁带驱动器都具有快速扫描功能，能迅速定位到期望的备份拷贝并执行恢复操作，这样只移动了期望的文件。
用户可以把该过程看作完全系统操作中一个完整的恢复过程。
该过程就象在期望的时间点做了完全备份一样（见图）。
图：
时间点恢复
4.2.3备份/恢复策略举例
备份策略的制定在很大程度上需要和XXX的实际备份需求相适应。
下面结合Tivoli的永久增量备份技术来描述一个简单的备份策略：
✓初始采取全备份策略，保留一份完整的数据。
✓以后每天采用增量备份，选用增量级别。
✓当出现恢复要求时，只需将全备份的全部数据加上前一天备份的增量数据恢复出来即可。
✓经过一段较长时间后，可以再进行一次全备份。
✓当要求恢复某些错误删除的文件时，系统会根据文件索引，找到删除文件的各个备份时间版本，从而帮助用户确认后从删除前一天的备份介质中加以恢复。
4.3数据库备份及恢复策略建议
对于XXX的业务系统而言，数据库是核心数据组成部分之一，因此针对数据库制定一个良好的备份策略是至关重要的。
对于数据库系统的备份工作，主要主要内容包括数据库系统备份和业务数据备份两个方面：
4.3.1数据库系统数据备份策略
为了在主机、数据库、应用软件系统发生故障时，能够迅速、有效的使系统得到恢复，需要对主机、数据库、应用软件系统进行备份。
由于主机、数据库、应用软件极少发生变动，所以它的备份策略也比较简单。
（1）在主机、数据库、应用软件安装调试完毕后，将主机、数据库、应用软件系统的备份到磁带上。
（2）在对主机参数、数据库参数、应用软件进行修改后，及时将主机、数据库、应用软件系统备份到磁带上。
（3）定期对主机、数据库、应用软件系统进行全备份。
这些全备份可以通过TSM的定时自动完成。
此外，TSM备份解决方案还可以提供额外的操作系统备份模块，应用系统备份模块等，能够对操作系统进行裸机备份，通过避免系统故障时重装操作系统来减少恢复时间。
4.3.2Oracle数据库的备份与恢复
Oracle在归档模式下运行，利用IBMTivoliStorageManagerforDatabases模块调用RMAN进行在线的热备份，可以在备份时，对备份数据保存在不同的存储对象中，以满足客户容灾的要求，可以利用TSM的多线程的数据迁移、利用多个磁带驱动器同时读写提高其数据备份的效率。
针对Oracle的总数据量和增量数据量大小，我们可以利用Oracle的多达三级的增量备份机制，结合TSM强大的备份数据追踪寻址能力和介质管理功能，制定灵活的备份策略，实现全自动的备份数据的全生命周期管理。
根据客户的数据量和网络条件，我们建议：
Oracle的备份以周为备份周期，星期一到星期六做数据库累积增量、归档日志、控制文件和CATALOG用户所有对象的备份，星期天做全备份，保留前面一周期和当前周期的备份，每个周期有两份容余。
而且由于该应用的Oracle系统版本较新，也可以利用一些最新的Oracle备份技术，将同样的一份备份数据同时保存在不同的存储介质中去，如磁带和硬盘，以保证备份数据的完整性和安全性。
对于Oracle系统的数据备份和恢复的性能，可以通过开辟多个Oracle数据备份通道和多重数据迁移的技术得到保障。
对于以上的备份文件，根据管理的要求设定其保存时间，当此类数据过期时，TSM将自动进行清理，无须管理人员参与。
备份时可以利用TSM的永远增量备份的功能、多线程的数据迁移提高数据备份的效率，也可以利用TSM独特的磁带分类集
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