對于每一個企業(yè)來講，數(shù)據(jù)備份都是必不可少的一項關(guān)鍵性工作，它直接決定著企業(yè)能夠應對什么樣的數(shù)據(jù)威脅以及相應解決方案的靈活度和有效性。但是在 IT 飛速發(fā)展的今天，每一個企業(yè)的應用系統(tǒng)在不斷增加，數(shù)據(jù)類型在不斷的多樣化，數(shù)據(jù)的量級也在不斷的擴展。在這種形勢下，如何能把備份系統(tǒng)規(guī)劃的科學合理并且高效化是作為 IT 建設(shè)者必須考慮的問題。本文通過大量的調(diào)研分析總結(jié)抽象出備份系統(tǒng)規(guī)劃時必須考慮的幾個關(guān)鍵性問題，并針對每一個問題進行分析和論述，提出解決思路。希望能給企業(yè)進行備份系統(tǒng)建設(shè)、改造或者升級的項目帶來一些啟示和幫助。
1. 如何確定備份對象及備份策略
近些年來，企業(yè)的數(shù)據(jù)逐漸呈現(xiàn)多元化格局，從數(shù)據(jù)的模型層面可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。從企業(yè) IT 功能層面又可以將常見數(shù)據(jù)列為如下幾類：
1、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中保存的二維表數(shù)據(jù)。
2、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的文檔、 JSON 、鍵值等類型數(shù)據(jù)。
3、以文字方式記錄的文本、 PDF 、 XML 等文件形式的數(shù)據(jù)。
4、以二進制方式記錄形成的圖片、網(wǎng)頁等數(shù)據(jù)。
5、以視頻流方式記錄形成的媒體類數(shù)據(jù)。
作為企業(yè)來講，確定備份哪些數(shù)據(jù)對象，需要從數(shù)據(jù)重要性、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)特點等若干方面去評估。從企業(yè)業(yè)務角度評估的話，那么數(shù)據(jù)庫保存的數(shù)據(jù)一定是最重要的，尤其是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里面的二維表數(shù)據(jù)。其次需要根據(jù)行業(yè)特點以及具體的業(yè)務系統(tǒng)重要性來評估非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的重要性。比如對于金融行業(yè)來講，記錄業(yè)務過程的一些影像類數(shù)據(jù)可能在業(yè)務審核過程中經(jīng)常被調(diào)出查閱，這些數(shù)據(jù)雖然沒有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)那么重要但是也是業(yè)務環(huán)節(jié)當中必不可少的元素，其重要性相對業(yè)務視頻類以及安防類視頻數(shù)據(jù)會高很多。但是如果是媒體行業(yè)的話，那么視頻類數(shù)據(jù)的重要性恰恰是支撐其業(yè)務的核心數(shù)據(jù)，其重要程度不言而喻。那么如何來決定哪些數(shù)據(jù)需要備份，以什么樣的策略備份？
首先，我們需要確定數(shù)據(jù)的重要性程度。本文通過結(jié)果導向的思路從以下維度來分析企業(yè)數(shù)據(jù)的重要性，最終決定哪些數(shù)據(jù)需要備份，哪些數(shù)據(jù)可以不備份，哪些數(shù)據(jù)需要根據(jù)企業(yè)的實際投資戰(zhàn)略情況來決定。首先我們假定一個結(jié)果，那就是某個應用系統(tǒng)的某類型數(shù)據(jù)由于硬件故障或者其他原因?qū)е聰?shù)據(jù)丟失掉了。那么就看企業(yè)對該結(jié)果的容忍程度，假設(shè)不能容忍，那么就沒什么好商量的了，肯定要做備份。接下來，最重要的事情是我們?nèi)绾味x數(shù)據(jù)備份的策略，包括備份的頻度、備份的模式、歸檔的檔期等等一系列備份作業(yè)元素。這部分內(nèi)容需要考慮到數(shù)據(jù)本身的量級、數(shù)據(jù)的具體類型、極端條件下對數(shù)據(jù)恢復時間及數(shù)據(jù)丟失量的容忍程度、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)以及備份介質(zhì)本身的性能特性、業(yè)務發(fā)展的規(guī)模及趨勢判斷等等。本文從以下幾個原則來進行評估：
數(shù)據(jù)庫的備份既要有全量備份也要有歸檔日志的備份，全量備份可以根據(jù)數(shù)據(jù)量及重要程度以天為單位進行頻度調(diào)整；歸檔備份可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫恢復區(qū)空間預留、歸檔增長趨勢、數(shù)據(jù)恢復時間要求、業(yè)務系統(tǒng)歸檔特點等多方面來進行以小時為單位的頻度調(diào)整和作業(yè)發(fā)起調(diào)用。
文件類型數(shù)據(jù)可以根據(jù)具體數(shù)據(jù)量來選擇是否利用傳統(tǒng)的文件復制方式來實現(xiàn)其備份，對于數(shù)據(jù)量大的情況可以采用存儲快照方式進行卷級別的復制代替以文件為單位的掃描復制方式。
系統(tǒng)備份作業(yè)的分布以及備份時間需要結(jié)合具體的備份窗口來進行合理調(diào)整，關(guān)鍵業(yè)務系統(tǒng)的備份作業(yè)不能影響到正常的業(yè)務，需要有強制的約束條件來約束備份作業(yè)時間跨度。尤其是全量備份，隨著業(yè)務不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)量會與日俱增，如果對備份作業(yè)不進行任何調(diào)整，那么很有可能原有備份作業(yè)會超越備份窗口影響到業(yè)務性能。
根據(jù)具體的數(shù)據(jù)類型和業(yè)務重要性對所有備份作業(yè)進行分級管理。有些數(shù)據(jù)需要持續(xù)備份，有些數(shù)據(jù)可能只需要在特殊變更日進行備份即可，例如虛擬化的 VMDK 文件數(shù)據(jù)，完全沒有必要進行持續(xù)備份，只需要在變更后進行備份即可。
以上是對備份對象的確定以及如何把握具體的備份策略的分析和描述，具體細節(jié)及關(guān)鍵方法在接下來的章節(jié)會有詳細的剖析和介紹。
所謂備份系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵對象包括：備份軟件、備份介質(zhì)、備份管理服務器、備份作業(yè)服務器、備份路徑等。這些關(guān)鍵元素共同組成了一個完成的備份系統(tǒng)。
備份軟件：常用的備份軟件包括 IBM TSM 、 EMC Networker 、 SYMANTIC NBU 等。
備份介質(zhì)：常用的備份介質(zhì)包括帶庫、 EMC DATADomain 、常規(guī)存儲等。
備份管理服務器：對備份作業(yè)進行配置調(diào)度并且保存?zhèn)浞菰獢?shù)據(jù)的集中管理節(jié)點。
備份作業(yè)服務器：具體執(zhí)行備份作業(yè)的備份服務器。
備份路徑：每一個備份作業(yè)從客戶端采集數(shù)據(jù)到備份介質(zhì)的整個路徑。
一般的企業(yè)可能只需要進行本地備份即可，但是對于某些行業(yè)尤其是金融行業(yè)，備份要求比較高，需要采用主數(shù)據(jù)中心和備數(shù)據(jù)中心聯(lián)動的高可用備份架構(gòu)。
整體架構(gòu)從上到下分為三層：備份客戶端層、備份控制層以及數(shù)據(jù)存儲層。中間通過網(wǎng)絡（以太網(wǎng)絡或者是光纖網(wǎng)絡）相連接。紅色線表示控制信息流向，藍色線表示備份過程中的數(shù)據(jù)流向。
備份客戶端層，圖中最上面的部分既是。備份客戶端是我們要備份的數(shù)據(jù)對象存放的服務器，例如數(shù)據(jù)庫服務器、虛擬化平臺的 VCenter 、 NAS 服務器等。一般需要備份軟件的客戶端 AGENT 安裝到備份對象服務器上實現(xiàn)備份目標與備份服務器的通訊。
備份控制層，圖中中間的部分既是。主要包括備份主服務器和備份作業(yè)服務器，主服務器根據(jù)配置好的調(diào)度策略以及整體架構(gòu)中的備份元素發(fā)送作業(yè)調(diào)度指令，并且將存儲片的元數(shù)據(jù)存儲到主服務器上的數(shù)據(jù)庫當中。然后作業(yè)服務器可以通過與客戶端的交互完成具體備份作業(yè)。元數(shù)據(jù)是具體備份片的索引信息、而真正的備份片數(shù)據(jù)會通過作業(yè)服務器送入備份介質(zhì)當中，當我們對數(shù)據(jù)進行恢復時，首先需要對備份數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)分析才能知道具體的數(shù)據(jù)備份位置及組合信息等，然后才能通過元數(shù)據(jù)的組織和具體備份片的恢復完成一個業(yè)務數(shù)據(jù)的完整恢復。
數(shù)據(jù)存儲層，圖中對下面的部分即是。實際上就是備份數(shù)據(jù)最終要存儲的地方，可以通過光纖網(wǎng)絡或者以太網(wǎng)絡實現(xiàn)其與備份控制層的連接。傳統(tǒng)模式一般會是光纖網(wǎng)絡和虛擬帶庫的組合模式，其優(yōu)點在于備份速度和容量的性價比上。但是近些年來隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用高速網(wǎng)絡實現(xiàn)的備份數(shù)據(jù)傳輸同樣可以保障其備份速度，同時具備更好的靈活性。所以近些年來利用萬兆以太網(wǎng)和 DDBoast 組合的方式也越來越多。
整個備份系統(tǒng)的高可用性是由每一個部分服務的高可用配置來保障的，主要包括備份控制層、備份存儲介質(zhì)層以及跨數(shù)據(jù)中心級別的高可用架構(gòu)配置。下面我們分別來做剖析：
主備份服務器是整個備份系統(tǒng)的集中控制節(jié)點，其保存的元數(shù)據(jù)也是備份得以恢復的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此為了保障主服務器的不間斷工作，需要保障主服務器為主備或者更高級別的高可用架構(gòu)，元數(shù)據(jù)為所有本地主服務器共享，如圖中所示的 HA 模式。
作業(yè)服務器是所有備份作業(yè)的執(zhí)行者，必須將其組成一個備份作業(yè)服務器池，由這個備份作業(yè)服務器池向客戶端提供統(tǒng)一備份作業(yè)服務才能保障備份作業(yè)的不間斷性以及備份作業(yè)并發(fā)執(zhí)行的性能，備份作業(yè)可以分布在不同的作業(yè)服務器節(jié)點上進行作業(yè)，如圖中所示的負載均衡資源池模式。
從備份存儲介質(zhì)層面上來看，為了保障備份作業(yè)無中斷目標，我們需要將兩個或者多個存儲介質(zhì)設(shè)備綁定為一個虛擬的存儲介質(zhì)池，當存儲介質(zhì)發(fā)生故障時可以自動切換存儲介質(zhì)設(shè)備，至少可以手動切換存儲介質(zhì)設(shè)備。
容災角度來看，如圖所示：兩個備份域之間備份介質(zhì)可以通過光纖網(wǎng)絡層或者是以太網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步復制，這樣可以保障真正的備份數(shù)據(jù)可以跨地域?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)保護，但是光有這些數(shù)據(jù)我們無法實施數(shù)據(jù)恢復，因為數(shù)據(jù)恢復過程中最主要的是要根據(jù)元數(shù)據(jù)記錄的備份片索引及結(jié)構(gòu)目錄找到真正的數(shù)據(jù)備份片實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)恢復。所以主備份服務器也要實現(xiàn)跨域界別的元數(shù)據(jù)復制。
對于存儲在傳統(tǒng) NAS 文件系統(tǒng)上的文件類數(shù)據(jù)，如果用通用的備份方法只能通過文件復制的方式來實現(xiàn)其全量和增量備份。但是隨著日積月累的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)增長，這類數(shù)據(jù)可能會從 TB 級別發(fā)展到 10TB 甚至 PB 級別。這類數(shù)據(jù)存儲組織的方式是文件系統(tǒng)的樹目錄形式，隨著數(shù)據(jù)的增加，其目錄的深度和規(guī)模也會呈現(xiàn)劇增趨勢。備份軟件在掃描文件目錄的時候會變得非常非常慢，最終導致備份作業(yè)慢到超過備份窗口的程度。
如果從業(yè)務管理層面來解決該問題的話，那么就是要讓備份作業(yè)在一定時間段內(nèi)保持在合理的數(shù)據(jù)量范圍之內(nèi)，也就是說要形成合理的多級數(shù)據(jù)緩存，根據(jù)數(shù)據(jù)使用頻度建立多級轉(zhuǎn)儲以及歸檔體系。保障使用頻度高的數(shù)據(jù)在日常備份作業(yè)范圍內(nèi)，合理歸檔使用頻率非常低的歷史數(shù)據(jù)。拿金融行業(yè)的票據(jù)、信貸類系統(tǒng)來說，我們可以將合理業(yè)務周期內(nèi)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存在在一級緩存當中，保障業(yè)務復核階段的數(shù)據(jù)讀取；將業(yè)務周期外的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到二級 NAS 平臺上，保障近期內(nèi)可能使用到的業(yè)務場景；將較長周期之前的數(shù)據(jù)定義為離線數(shù)據(jù)，歸檔到歸檔存儲設(shè)備當中。備份僅僅涉及到歸檔之前的數(shù)據(jù)。這樣既可以保障數(shù)據(jù)存取的性能，又能保障備份作業(yè)的長期穩(wěn)定性，最終保障備份系統(tǒng)整體的安全穩(wěn)定。
通過 3.1 章節(jié)對問題的原因分析，我們知道導致備份無法進行的原因在于備份軟件對于龐大文件系統(tǒng)目錄的掃描時間過長。那么順著這個思路，如果我們在備份的時候能避免去掃描整個文件系統(tǒng)目錄，而是通過別的方式來完成備份，就可以解決這個問題。通過調(diào)查研究我們發(fā)現(xiàn)目有兩種方法可以實現(xiàn)：
1） 傳統(tǒng) NAS 的快照方式。對于傳統(tǒng)的 NAS 存儲來講，快照是非常普遍的功能，通過 NAS 本身的快照復制，我們可以不用掃描文件系統(tǒng)目錄，僅僅基于某一個時刻點的快照，進行卷級別的復制實現(xiàn)全量備份；通過塊兒級別的對比實現(xiàn)增量備份，因為 NAS 設(shè)備底層還是基于塊兒設(shè)備實現(xiàn)的。當然這種技術(shù)需要對存儲本身的快照功能有非常強的依賴性。
2） 分布式 NAS 存儲的日志記錄方式。某些基于分布式技術(shù)實現(xiàn)的 NAS 存儲可以對外提供日志操作的接口，也就是說對文件數(shù)據(jù)的增加和更新會記錄到存儲本身的底層日志當中，那么我們僅僅需要調(diào)用日志比對的接口就可以快速找到更新的目錄和文件，僅僅需要掃描更新的部分做增量的復制來完成備份。
以上的兩種技術(shù)方案需要我們在做備份規(guī)劃之前的選型階段對不同的備份軟件及存儲介質(zhì)等進行深度調(diào)研和分析，盡可能科學合理組合實現(xiàn)以上解決方案。