SAN环境下数据备份系统的设计与实现

摘要

存储区域网(SAN)是一种类似于LAN的高速网络技术,它用来在存储单元与客户端之间建立直接的高速数据连接。与LAN不同的是SAN针对存储备份进行了优化,通常使用专用的通信协议,比如SCSI协议和FC协议,而不是LAN使用的各种通信协议。随着网络基础建设的逐步发展与完善,SAN技术由于其自身所具有的诸多优点正在得到越来越广泛的应用。当今企业正在面临“数据膨胀”的挑战。“数据膨胀”主要由两方面原因造成:一是对信息管理系统的越发倚重,二是对原始数据的反复复制。“数据膨胀”对数据的可用性、一致性、易管理性、传输速度等提出了越来越高的要求,这迫使越来越多的企业必须建立专业的数据存储备份系统,并对其规模、效率、安全性和可靠性都提出了更高的要求。论文介绍了目前SAN的研究现状以及相关的应用,对SAN上的软硬件构成及相关理论进行了深入的研究;介绍了数据备份的基本理论知识,比较了在不同层次上实现备份和恢复功能的方式,并且比较了不同实现方式的优缺点。探讨了备份机制的原理,深入分析了数据备份使用和管理上目前面临的问题以及数据备份的发展目标;对光纤通道这个关键技术进行了详细的研究。长安铃木公司近几年发展速度极其迅猛,关键应用系统的任务越来越繁重、数据量大、需要强大的后台存储支持;公司原有存储主要是分散型的直接连接存储(DAS),备份系统也是分布式备份系统或基于LAN的备份系统;以上存储和备份现状增加企业对数据维护管理及备份工作的难度,数据安全得不到保障,存储资源利用率也不高。因此,设计一个“集中存储、集中统一备份”的系统,是非常有实用价值的。论文使用先进的SAN技术结合备份策略的应用在长安铃木公司设计部署了NAS-on-SAN的“集中存储”,并基于SAN实现了“集中统一备份”,设计了实时的在线备份和LAN-Free离线备份系统;在线备份是利用数据快照的技术,在存储设备内部进行快照拷贝,不占用主机与存储设备之间的带宽,快照拷贝不影响在线业务;LAN-Free离线备份实现了数据备份统一管理,充分利用了SAN的高速光纤通道带宽,避免了传统的局域网传输备份方式对网络应用造成的压力,并且备份设备可以共享。实时的在线备份和定期的离线备份两者相互支持,共同确保了数据资产的安全。总之,SAN的建立及在线备份和LAN-Free备份的引入,为长安铃木的几大IT关键应用系统提供了“一揽子”的存储解决之道,有效地提高了系统数据资产的管理效率,为企业规模的进一步扩大与管理水平的进一步提高做出了积极的贡献,极大地减轻了存储系统长期运维的综合成本和管理人员的工作量及管理的复杂度,而且确保了数据资产的安全性,完全满足“集中存储,集中统一备份”的需求目标,是一个具有很好整体性能的存储网络备份系统。

目录

摘要

ABSTRACT

1 概述

1.1 研究背景与意义

1.2 研究目的和内容

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究内容

1.3 论文的组织结构

2 SAN 存储网络

2.1 存储区域网的定义（SAN）

2.2 存储区域网的特点

2.3 SAN 与DAS、NAS 存储的比较

2.3.1 直接存储DAS（Direct Access Storage）

2.3.2 网络附加存储技术NAS（Network Attached Storage）

2.3.3 SAN、DAS、NAS 的比较

2.4 SAN 的实现方式

2.4.1 协议

2.4.2 拓扑结构

2.4.3 IP-SAN 与FC-SAN

2.5 SAN 的两种常见应用

2.5.1 LAN-Free 备份

2.5.2 Server-Free 备份

2.6 SAN 备份软件结构简介

2.6.1 SAN 备份系统的结构

2.6.2 备份软件的功能

2.6.3 备份控制和数据流

2.7 高性能机制

2.7.1 集群技术

2.7.2 存储虚拟化

2.8 本章小结

3 数据备份基本技术

3.1 数据备份概述及定义

3.1.1 数据备份概述

3.1.2 数据备份的定义

3.2 数据备份在存储系统中的地位

3.3 数据备份系统的组成

3.3.1 系统的硬件设备

3.3.2 系统的管理软件

3.3.3 系统的备份策略

3.4 数据备份操作

3.5 备份技术的分类

3.5.1 DAT 技术

3.5.2 DLT 技术

3.5.3 LTO 技术

3.6 数据备份面临的问题

3.7 本章小结

4 系统的关键技术

4.1 备份系统的构成及性能比较

4.1.1 现有备份系统的构成

4.1.2 SAN 备份系统的构成

4.2 光纤通道技术

4.2.1 光纤通道技术概述

4.2.2 光纤通道技术的特点

4.2.3 光纤通道协议层次分析

4.3 本章小结

5 系统的规划、设计、配置及性能分析

5.1 系统需求分析

5.1.1 项目实施前系统状态

5.1.2 项目实施目标

5.2 SAN 的设计、配置及实施效果

5.2.1 构建SAN 存储网络及在线备份系统

5.2.2 实施SAN 后各关键应用系统的效果

5.3 基于SAN 的LAN-Free 离线备份系统的规划、构建及性能分析

5.3.1 NAS-on-SAN 及LAN-Free 的离线备份系统的构建

5.3.2 系统性能分析

5.4 SAN 部署及基于SAN 技术的在线备份和LAN-Free 的离线备份系统的总结

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后继工作

6.3 SAN 备份技术的展望

致谢

参考文献

附录