H3CCommVault集中数据备份恢复解决方案.docx
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H3CCommVault集中数据备份恢复解决方案
H3C-CommVault
数据集中备份恢复解决方案建议书
杭州华三通信技术有限公司
1.
解决方案概述
1.1.H3C存储业务简介
H3C公司致力于基于IP技术的设备与应用的研究、开发、生产、销售及服务，为企业、公共事业和家庭用户提供全系列IP网络产品和全业务解决方案。
H3C是目前全球唯一拥有路由器、以太网交换机、WLAN、IP存储、安全、VoIP、视频、SOHO产品及软件管理系统等在内的多层次、全系列基于IP网络产品的全业务解决方案提供商。
在存储领域，H3C准确地预见到存储标准IP化、智能化的技术发展趋势，基于对IP技术和用户应用发展的深刻理解，以及对IP存储技术的大量研发投入，使得H3C在IP存储市场迅速崛起，在亚太区的IP存储市场份额占据第一。
H3C创造性的将存储技术与网络、安全、监控进行有机的融合，并为用户提供一系列最佳的存储产品和解决方案。
特别是2007年10月在业界率先发布了全系列万兆存储产品，将存储速度从标准纷繁杂乱的千兆倍速时代一举提升到万兆十倍速时代，为用户带来更快更好更安全的存储体验。
H3C以IP存储、WSAN（广域SAN）、网格存储、虚拟存储、数据应用服务技术五大技术群，构建了新一代自适应网络存储体系，将成熟的IP技术融入存储，加入了新兴的CDP、数据复制、VTL、网格等先进技术，以面向应用、面向服务的IT新时代基础设施建设要求为目标建构新一代存储体系，充分体现了基础架构围绕IP融合，通过中间件为应用提供硬件资源服务的行业发展方向。
1.2.CommVault公司简介
CommVaultSystems于1996年从AT&T贝尔实验室分立出来发展成独立的软件公司，致力于数据管理方案的创新。
2000年，公司发表了旗舰产品：
CommVaultGalaxy™备份和恢复软件，该软件4次荣获存储业界的嘉奖。
在2002年，CommVault发表了QiNetix平台提供统一的数据管理产品，被安装在众多全球2000强企业中。
2007年，CommVault推出了SIMPANA软件包，进一步完善了一体化信息管理方案。
CommVault具有一体化的前瞻视野，并坚信一定有“更好的方法”来满足当前和未来的数据管理需求——正是这一坚定的信念一直引领CommVault开发一体化信息管理（SingularInformationManagement™）解决方案，该方案能确保高性能数据保护、系统整体的可用性和对复杂存储网络的便捷管理。
简而言之，就是利用一体化信息来帮助你管理数据的变化过程，不仅可以降低费用而且可以减少风险。
我们把数据保护、归档、复制、资源管理和内容搜索等功能利用统一的代码透明地结合在一起，给整个企业数据环境带来的结果是：
具有独一无二的效率、性能、可靠性和控制能力。
1.3.解决方案概述
目前企业的信息化进程不断加快，各种IT应用，例如OA、ERP、生产系统、电子商务等不断普及。
企业对于数据的依赖性日益增强，对于快速发展中的企业来说，数据是企业的重要资产，是信息系统的核心，人为的操作错误、软件缺陷、硬件故障、电脑病毒、骇客攻击、自然灾难等诸多因素，均有可能造成数据的丢失，从而给企业造成无法估量的损失。
但是企业用于IT信息系统建设的预算相对有限，IT管理人员严重缺乏，技术力量不足，因此往往缺乏一套完善有效的数据保护机制。
如何建设一套简单、实用、可靠以及高性价比的数据保护和备份系统成为困扰所有企业的一大难题。
针对企业特定的业务和应用环境，H3C携手CommVault为企业量身定制了结合新兴的虚拟磁带库（VTL）技术和备份软件的数据保护解决方案，为用户的数据和应用提供一体化保护，解除用户后顾之忧，保障企业的业务正常运作。
2.数据备份技术发展趋势
2.1.传统磁带备份方式
从1952年第一款磁带机诞生以来，磁带技术就一直占据着数据备份/恢复领域的重要地位。
传统的数据备份方式也就是采用物理磁带库/磁带机与备份软件相结合，通过设定一定的策略实现数据备份和恢复的自动化。
虽然基于磁带的备份和恢复技术是广泛应用的数据保护手段，但长期以来，磁带备份在可靠性、性能和成本等方面存在的缺陷一直困扰着IT管理员：
►备份失效率高，可靠性无法保障
数据备份中，备份本身并不是目的，必须能够在发生灾难时保证数据成功恢复，备份才有意义。
然而采用传统的磁带备份方式，数据的有效备份和恢复无法得到保障。
首先，作为备份介质的磁带，可靠性差。
使用过磁带备份的用户，都身有体会，磁带有三怕－—怕潮、怕摔、怕强磁。
潮湿的环境容易使磁带发霉，若要长期存放必须置于恒温恒湿的磁带箱内；现今磁带的磁录密度都相当高，一旦不慎从高处摔落地面，就会导致磁头定位不准，读取不到数据；磁带不能接近强磁物体更是基本常识，被磁化的磁带经常是导致还原失败的原因。
另外实际操作中，磁带还会经常发生卡带、绞带的问题。
而长时间存放的磁带必须按时回带，磁带机的读写头也得按时清洗，确保万一需要复原时，磁带能正常被读取。
其次，机械故障率高。
传统的磁带库的构成包括机械手、磁带机驱动器、磁带存储槽、控制器、条码扫描系统、磁带入库和磁带出库装置等，这些部件大多是精密的机械组件，任一组件的故障均可能导致整个磁带库运转异常，甚至无法正常工作。
频发的机械故障经常导致备份过程的长期中断甚至备份数据丢失。
第三，人为因素导致备份失效。
使用磁带的过程需要过多人工因素的参与，不但导致高昂的人工成本，也引入了诸多人为的不安全因素。
根据美国存储杂志的统计，磁带备份中，40%~60%是失效的，其中大部分原因是由磁带失效、机械故障和人为因素造成的。
►备份/恢复速度慢
数据备份中的一个重要概念是备份窗口（BackupWindow），即一个工作周期内留给备份系统进行备份的时间长度，也就是应用所允许的完成数据备份作业的时间。
数据备份需要应用系统的参与，备份过程中应用系统的性能、带宽等都会受影响，因此备份需要在业务量较小的时候（比如夜间或假日）进行，甚至可能需要应用系统停机。
随着数据量不断膨胀，备份所需的时间越来越长，但业务连续性的要求却越来越高，备份窗口要求越来越小。
备份管理员发现传统磁带的速度实在太慢，已经不能在既定时间内完成工作。
近年来，磁带的读取技术在不断的改进，磁带数据的恢复速度已经有了很大的提高。
但是在面临大量数据恢复时，磁带的恢复速度仍然无法令人满意。
在读取数据时，物理磁带还需要挂载、倒带、寻道等一系列初始化过程，这往往需要数分钟的时间；如果是跨越多个磁带进行数据恢复，就需要更长的时间。
所以在进行海量数据的恢复时，往往需要花费十几个小时甚至几天的时间，严重影响了应用业务的正常运行。
►总体拥有成本（TCO）居高不下
磁带备份方式总体拥有成本居高不下，主要分为两部分：
采购成本和维护成本。
我们所认为的磁带备份方式成本相对较低，主要是针对存储介质磁带的单位容量价格不高而言，而实际上磁带库的实用性能并不单取决于存储容量，更重要的是由磁带驱动器的规格和个数、机械手的精度和灵活性决定的，而这些恰恰是磁带库中价格最昂贵的主要部件。
因此磁带备份方式的初始采购成本并无优势。
另外传统磁带备份方式的维护和保养成本也很高。
据美国存储杂志统计，美国磁带库的平均年维护成本高达磁带库采购成本的15％左右。
尤其令用户烦恼的是，由于磁带库技术较为封闭，许多元器件的维修、更换必须由磁带库原厂商工程师完成，一些关键部件的维修甚至需要返回原厂，磁带库厂商及其工程师的响应速度直接决定了磁带库维修所需的时间。
维修成本高不说，更重要的是正常的业务备份受到影响。
2.2.D2D备份方式
随着计算机性能的飞速提高和网络应用的普及，更多的数据产生了。
在过去，数据主要由文字处理文件和电子数据表组成，在企业中产生的数据容量相对较小，采用磁带进行备份/恢复并不困难。
然而今天，企业使用较为复杂的应用软件生成了图像、数据库、视频和其它数据量巨大的文件。
企业IT应用现状对备份数据量和性能要求急剧提升，同时企业对数据的依赖性越来越大，如何实现可靠的备份也成为困扰IT管理员的难题。
近年来，磁盘技术有了长足的进步，磁盘的容量在不断的加大，成本却在不断的降低。
从传统IDE磁盘发展而来的企业级SATA磁盘，在继承了其前辈大容量、低成本特性的同时，在性能方面也有了巨大的进步，目前SATAII接口的速率已经达到了300MB/s。
基于高性能、大容量、低成本的SATA磁盘的备份和恢复，已经开始成为一种高性价比的备份方案。
传统的备份软件/硬件的供应商很快认识到了磁盘备份的潜力，纷纷推出了基于磁盘的备份和恢复功能。
这种磁盘到磁盘的备份手段称之为D2D（DiskToDisk）备份。
采用D2D备份方式的优势主要在于：
►备份可靠性得到大幅提升
与磁带备份方式中的磁带相比，D2D备份中的存储介质磁盘是密闭的电子设备，可靠性要强于磁带。
现在广泛使用于D2D备份的企业级SATA硬盘，平均无故障时间（MTBF）甚至高达120万小时，是磁带的5倍以上。
在取消了机械手、磁带机等机械设备后，D2D备份的可靠性得到了进一步的加强。
另外磁盘备份可以通过RAID（冗余磁盘冗余阵列）和热备技术进一步提升系统可靠性。
RAID技术能够保证当一块甚至多块磁盘发生故障时，存储的数据依然完整有效，备份系统的读写可以在降级状态下正常进行。
而热备技术又能够自动实现RAID重建，无须IT管理人员干预，将系统自行从降级状态恢复到正常状态。
►数据读写性能优异，备份/恢复速度块
采用磁盘备份方式的另一个最大的优势之一在于磁盘的读写性能。
目前主流的SATA磁盘吞吐速度高达300MB/s，这一点在很大程度上缓解了大型数据中心在备份时间窗口方面的压力，而现在最快的LTO3磁带驱动器也只能达到80MB/s的速度。
而且通过磁盘的RAID技术，实现多块磁盘同时读写，性能能够得到进一步提升。
优异的读写性能可以实现快速备份和恢复。
虽然D2D备份具有相当的吸引力，但是也存在诸多的不足：
►采用D2D备份，备份服务器看到的存储介质是磁盘和文件系统
随着备份数据的增加，文件系统的碎片越来越多，影响到备份的性能。
而且不同的操作系统采用不同的文件系统，在面临多操作系统备份时，无法有效的做到备份资源共享。
此外，因为采用了文件系统，因为病毒入侵和文件误删除操作导致备份数据失效的情况也时有发生。
►D2D备份改变了传统的磁带备份模式
对于现有的任何规模的IT环境，从磁带结构转变到基于磁盘的策略都不是一件容易的事情。
而且大多数企业和组织已经大笔投资建立了磁带备份系统，并正运用现有的磁带技术，努力达到最佳的备份效果。
如果放弃已有的备份投入，破坏现有的备份环境，改用D2D备份，对于领导者和管理员而言，都是一个艰难的抉择。
所以，D2D要想成功代替磁带备份，必须以一种不破坏现存环境，并有效保护企业备份投入的方式来实现。
虚拟磁带库的出现，有效的解决了这个问题。
2.3.VTL虚拟磁带库备份方式
虚拟磁带库（VirtualTapeLibrary，简称VTL）是在D2D备份的基础上发展而来的。
它采用磁盘技术来模拟磁带备份，兼具D2D备份和磁带库备份的优点，同时又克服了二者的不足，实现了磁带技术和磁盘技术的最佳融合。
VTL采用磁盘作为备份介质，将磁盘仿真为一种或者多种磁带库和磁带。
仿真后的磁带/磁带机在备份服务器上显示为真实的物理磁带/磁带机，整个备份和恢复的过程和物理磁带库完全一致。
因此，VTL可以无缝地整合到现有的IT环境中，无需更改现有的备份软件配置和备份管理策略，存储管理员的经验和技术不会被浪费，备份投资也能得到有效的保护。
相比磁带备份，VTL采用了磁盘备份介质，具备了磁盘备份/恢复的高性能和高可靠性，有效缩短了备份时间，提高了数据的安全性。
相比D2D备份，VTL提供的是磁带格式的备份方式，不存在文件系统性能下降、病毒感染等问题，也不需要改变已有的备份环境，有效的保护已有的备份投资。
而且，如果用户希望将备份数据进行离场保存，可以再利用CommVault的辅助拷贝将指定的数据复制至物理带库，从而既发挥了VTL高效的性能，也能将对备份数据进行容灾。
VTL作为一个优秀的备份恢复解决方案，正越来越受到用户的欢迎。
3.用户现状和需求分析
3.1.用户现状
用户的生产环境情况说明如下：
●10台Linux，运行Oracle数据库；
●11台Windows服务器，运行SQL数据库。
为了适应行业快速发展的需求，用户准备对现有的计算机存储系统进行改造提升，统一规划、分布实施，逐步达到关键业务数据的集中存储，统一管理，统一备份，并能实现数据的容灾策略，确保数据存取的高效及安全，同时也要达到数据管理整体费用的最优化。
从技术上要求满足以下原则要求：
●方案能满足整个行业务的需求并能提高操作效率；
●确保对用户和应用透明；
●能使管理、保存和存取数据更容易；
●能保证用户、服务器和数据快速增长后的灵活升级。
3.2.面临挑战
目前用户数据备份系统面临以下挑战：
●备份窗口：
如何快速的备份业务系统的数据。
●恢复时间：
如何快速的恢复这些数据恢复应用运行。
●备份的可靠性：
如何确保这些备份的数据是安全可靠的。
●方便的管理：
如何管理备份的介质，以及相应的ILM管理，了解所有备份所消耗的资源，备份的成功率等。
●降低成本：
利用现有的技术降低成本，同时能够尽量少的降低成本，共享资源。
包括：
硬件，软件等。
●投资保护：
提供伸缩性强的体系结构，保护现有投资，满足以后系统的扩充和应用或者数据的扩展要求。
4.企业VTL数据集中备份解决方案建议
4.1.备份方案系统结构示意图
系统架构说明：
●虚拟磁带库DL1000：
采用磁盘模拟成磁带库（或磁带机），作为备份存储介质
●备份管理服务器CommServer：
负责管理整个备份系统。
●介质代理服务器模块MediaAgent：
管理备份介质、管理所有的备份数据索引。
●备份客户代理iDA：
负责将生产主机上的数据传送到介质服务器软件模块上。
●磁带机/磁带库（可选）：
对某些有特定离线保存需求的数据实现离线归档。
4.2.备份系统详图
4.2.1.总体连接图
4.2.2.分厂一详图
4.2.3.分厂二详图
4.2.4.分厂三详图
4.2.5.指挥中心详图
4.2.6.能源中心详图
4.3.备份及恢复模式
在上面的系统架构上，主要提供下列两种备份模式：
►LAN模式
对连入LAN网络的生产机，可以采用LAN模式，在该模式下，在生产机内只需要安装iDA模块。
在备份操作时，iDA模块把需要备份的数据从生产数据存储设备中读入生产机，并通过LAN把备份数据传给专用MA服务器，MA服务器将把数据写到虚拟磁带库DL1000S上。
DL1000S采用虚拟磁带库技术，把磁带读写命令和磁盘读写命令进行转化，从而把物理磁盘虚拟为多种型号的物理磁带库/物理磁带机、以及各种介质类型的物理磁带。
DL1000S仿真的各种磁带机/磁带库在备份服务器上显示为真实的物理磁带机/磁带库。
在恢复操作时，MA服务器从DL1000S上读入恢复数据，并通过LAN把数据传送给iDA，iDA把数据写入生产系统。
在LAN模式下，备份/恢复操作的数据需要经过LAN网转送。
►虚拟磁带库及物理磁带库两级备份模式
该模式是指数据从磁盘备份到虚拟磁带库再到物理磁带库的备份模式，这是一个经济、高效、可靠的备份方法。
该模式针对当前的纯磁带库方案，有更快的吞吐率，它不仅仅是把数据拷贝到虚拟磁带库或物理磁带库上就完事，而是针对数据有一整套的管理。
它不仅仅能提高效率，而是能确保关键的信息在生命周期的每个环节都是可用的、安全的。
正如前面介绍数据备份技术发展趋势所分析，利用虚拟磁带库来建设第二级存储，与磁带相比具有下列优势：
●快速的备份和恢复数据。
●磁盘操作比磁带快，特别在装载和查找时。
●烦恼的磁带故障被消除。
●磁盘具有随机读写和优化查找的功能，而磁带是个顺序设备，对随机读写文件很慢。
●磁盘能支持多台主机同时并行存取。
●磁盘的存储方案比磁带方案占用更少的机房面积。
●利用磁盘存储方案可消除操作磁带时的人为错误。
虽然磁盘具有很多优势，但在某些特定环境下（例如法规遵从需要），磁带作为离线介质还是有必要的，所以把备份到磁盘上的数据复制到磁带上，作为异地保存及长期归档。
4.4.方案技术特点
对于备份系统，我们简单的介绍一下采用的技术方法和特点，来确保备份系统的顺利实施：
4.4.1.可伸缩性的两段式索引
为了解决单个目录数据库（CatalogDB）的性能瓶颈问题和可靠性问题，CommVault研发了两段式索引配置算法。
一级索引由介质服务器维护，该索引的索引由管理服务器管理。
这样就可以实现网格式运算提高性能。
同时由于该索引可以存放多份和多个区域，减少了备份系统由于单一Catalog造成的单点故障。
4.4.2.辅助拷贝（AuxiliaryCopy）
用辅助拷贝功能，Galaxy软件能在不同的介质和地方之间创建或迁移备份数据的拷贝。
这种“分级存储”是完全基于策略的，在系统的后台进行，不需要用户干预。
数据拷贝的创建是基于策略的设定，而数据的保留和裁减是基于保留策略。
因此，当存储方式过去了需要改变时，数据的拷贝能在整个存储集合上被终止或被再创建。
辅助拷贝功能对节省存储的费用很关键，可用辅助拷贝功能把过期的数据复制到廉价的介质上，让贵重的介质空出来给关键的数据做快速存取，这也是ILM的初衷。
利用好该功能，能有效的改变公司的ROI和TCO。
辅助拷贝比计划备份（scheduledbackup）的优先级低，辅助拷贝是在较低存储资源使用周期内在后台被激活执行的，另外，内置的自动重起功能也是有效的。
这样一个高级别的作业可以暂停辅助拷贝，来加速完成作业，当高级别的作业完成后，辅助拷贝能被再次恢复操作，从中断的地方继续进行。
这种内置的功能可以更有效的利用存储，减少对人的依赖，并能确保关键的数据按时完成备份。
4.4.3.合成全备份（SyntheticFullBackups）
合成全备份功能是在介质服务器上把上一个全备份和与之相关的增量备份合并起来生成一个新的“全”备份。
合成全备份的优势是，在作全备份的时候，不需要从应用客户服务器读取任何数据，减少了对应用服务器网络，CPU，磁盘IO的影响。
同时，减少了长时间全备份失败的可能性。
该功能支持，Oracle，Image，Exchange，Notes，Filesystem等主流应用。
4.4.4.DAR直接访问恢复技术（DirectAccessRecovery）
CommVault软件恢复的技术采用了DAR（直接访问恢复）的方式。
主要的原因是，CommVault的索引技术能够使得访问备份数据时，直接访问备份数据内容所在备份介质集合中的具体位置，而传统软件只能知道备份的数据在这个备份介质集合中，而不知道具体的位置。
这样当恢复数据的时候，CommVault软件不必在备份介质集合中（磁带，磁盘）顺序扫描所有的数据，而只需要根据索引直接定位到相关位置，就可以直接读出备份的内容，从而大大加快了恢复速度，尤其是单个目标的恢复速度。
这样和DL1000S虚拟磁带库备份结合，能够更快的恢复数据和应用运行。
4.4.5.智能恢复（IntelligentRestore）
Commvault软件的恢复数据平均比传统备份系统的数据恢复要快50％以上。
举个例子，传统的数据恢复，首先要全备份数据恢复，然后再一个一个的增量恢复，比如图上所示，数据块3要回写6次。
而Commvault能够自动找到备份集中最新的版本，直接恢复最新版本的数据块，例如数据块3只要恢复1次就可以了，大大加快了恢复速度。
这样在采用增量备份的方式下，可以更快的恢复数据和应用运行。
4.4.6.小颗粒精确恢复（GranularRestores）
Commvault的索引能够保证对单独的对象进行备份，恢复，而不是备份恢复整个系统，包括：
单表空间，单个邮件，单个属性，单个附件等。
这表明，CV在恢复时能直接恢复某一个特定目标；而管理员不需要去恢复好整个系统，然后在这个系统中查找所需要的特殊信息。
4.4.7.断点续传（BackupResume）
CommVaultGalaxy的备份、恢复、辅助拷贝、合成全备份等一切数据传输的操作都具有检测点，从而能保证操作中断后的重起。
该功能支持FileSystem，Oracle数据库，Image系统（这样就能支持所有的应用系统），Exchange，Notes等主流应用。
其它备份软件产品只有部分功能有该特性，因此其成功率和支持的方式比Galaxy低。
断点续传功能可减小复制窗口，提高复制的成功率，提高网络使用效率。
4.4.8.支持双机集群环境备份切换
CommVault软件能支持双机集群的虚拟结点，从而对双机集群的备份、管理、切换和费用带来重大改进，所有的备份配置都只需针对虚拟机结点，当双机发生切换时，备份将自动切换，无须人为干预，所有备份数据都是有效的。
4.5.整体方案优势
►一体化的备份解决方案
由H3CDL1000S虚拟磁带库和CommVault备份软件组成的企业集中备份解决方案，经过H3C和CommVault双方的严格验证，能够为用户的IT应用环境提供一体化的整体保护服务。
用户无需再为从纷繁多样的备份设备和备份软件中分别独立选择合适的产品而犹豫不决，也无需为备份设备和备份软件之间能否很好的配合工作而心存疑惑。
H3C-CommVaultVTL备份解决方案同时具有广泛的适用性，无论是Windows还是Linux文件系统，或者Oracle、SQLServer数据库以及Exchange、Notes等应用，甚至是双机集群环境，该方案都能够提供全面备份，不但解决用户数据和应用的保护问题，而且用得放心和省心。
►优异的备份/恢复性能
解决方案中的DL1000SVTL产品采用高性能、高可靠、大容量的企业级SATA磁盘作为备份介质，提供了快速的介质读写能力；采用RAID5技术，通过多磁盘的并发读写，大幅度提高了备份介质的读写性能，提供比传统磁带库高数倍的备份和恢复速率；省去物理磁带库挂载、倒带等初始化操作，进一步缩短了备份窗口和数据恢复时间。
相比传统的磁带备份方式，该解决方案采用VTL产品，具备更佳的备份和恢复性能。
►可靠性的飞跃提升
H3C-CommVault企业集中备份解决方案使用磁盘技术进行备份，在提供高性能的同时也提升了备份可靠性。
磁盘作为全密闭的电子设备，故障率要远远低于磁带设备，同时避免了磁带因为受潮发霉、介质失效等问题带来的数据丢失。
DL1000S去除机械手臂、磁带驱动机、物理磁带等机械组件，消除了介质磨损和介质错误，进一步降低了故障率。
此外，DL1000S的RAID5机制，不但提高性能，还实现了备份介质的容错机制，大大降低数据丢失的可能。
DL1000S可配置热备盘，当RAID5阵列中某块物理磁盘故障时，热备盘自动顶替故障盘，这在提高了系统的可用性的同时，也降低了数据丢失的风险。
►简单高效的备份实现
完成备份和恢复工作往往是备份管理员的关键任务。
通常，许多时间被浪费在确认作业是否运行、作业是否已经完成，还要诊断对备份/恢复造成干扰的网络、服务器或存储问题。
在H3C-CommVault企业集中备份解决方案中，CommVaultGalaxy软件提供了先进的重试和故障恢复能力，能在故障点处继续备份（断点续备），再加上点击式综合报告，验证工作瞬间完成，提高备份作业的成功率，减少备份窗口。
另外对于数据库备份，IT管理员不需要编写脚本，只要通过GUI就能轻松
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