磁带库备份基础概览

磁带库备份基础概览

磁带库基础

一个简单的问题: 用户的数据最终存在哪里？

有人认为是磁盘，有人认为是光盘，当然更多人则认为是磁带。的确如此，世界上所有数据最终会有超过90％存储在磁带上。而产生这些数据磁带并管理它们的正是磁带库。

尽管有人认为磁带库在进行数据存储时有过多的机械操作，因而带来了故障隐患，磁带性能上也存在劣势，在最近一段时期更是受到了磁盘备份的巨大冲击，但是，磁带存储还是由于其本身固有的特质确保青春不老。

早期的磁带库主要用于离线存储，但随着市场应用环境的变化及新数据存储的需求，磁带库逐渐成为存储领域最重要的设备之一。磁带库凭借可靠的数据存储能力及海量的备份能力，从早期独立的备份设备成长为存储备份的主力。磁带库自动、高速备份和恢复SAN 和NAS 磁盘阵列中数据的作用已不可替代。对于海量多媒体数据的应用环境，现代磁带技术在多媒体数据归档、长期保存应用环境中的可靠性、成熟度和性价比已经得到公认。

1.磁带库的机械手

机械手是磁带库中的核心部件，是决定磁带库性能、稳定性的关键，也是磁带库中最昂贵的部件之一。各厂商在机械手的设计上各有千秋，其中 StorageTek 公司采用获得专利的圆柱设计，极具特色，在减少机械手移动距离、提高磁带库总体性能的同时提高了整个磁带库系统的可靠性。其他大多数厂商采用的则是X 轴－Y 轴的方式。

2.磁带库分区

所谓磁带库分区就是将磁带库中的磁带驱动器和插槽分配给不同的平台，这些驱动器及插槽只能被分配的主机使用。但机械臂可以控制所有的驱动器及插槽，并被所有的主机控制。控制顺序遵循先来先控制的原则。磁带库分区的前提条件是此磁带机是多通道结构。

3.磁带库连接

当一个磁带库的容量、性能达不到用户的需求时，可以将数个甚至数十个磁带库连接起来，从而可以形成一个超大规模的磁带库系统。一个磁带库中的磁带可以自动地传送给其他的磁带库，在磁带库之间进行磁带交换时需要使用机械装置来完成。

4.广泛兼容的连接性

广泛的连接方式可以使得磁带库能够灵活地应用于各类存储环境，磁带库一般支持SCSI、FC 交换网络和FC 环路网络，今后还将支持以千兆以太网为基础的iSCSI 等存储网络协议，以及类似InfiniBand 等新兴存储总线技术。

5.多类型磁带机支持

毫无疑问，磁带机是磁带库中最核心、最关键的部件，经过数十年的发展，如今的磁带机技术各具特点，为用户的不同存储需求提供了不同的选择。

大型机自动磁带库一般采用专有磁带技术（STK9840 、9940 、IBM3590 、3592 等），然而，在大型机磁带库中有时也会出现混装多厂商磁带机的情况。目前，开放系统磁带库大都能够同时支持主流磁带机技术（DLT?D 数字线性磁带、LTO?D 线性磁带开放协议、DAT?D 数字影像磁带及AIT?D 先进智能磁带等），并且可以在同一个磁带库中进行混装。

6.海纳百川的容量

一个磁带库的总容量大小是由最大槽数和每盘磁带容量共同决定的（非压缩总容量＝每盘磁带非压缩容量×最大槽数）。通常，磁带库按照容量大小分成三个级别：初级、中级和高级。其中，初级磁带库的容量在几百GB 至几TB，中级磁带库的容量在几TB 至几十TB，而高级磁带库的容量在几十TB 至几百TB 甚至更高。当然这只是较为粗略的划分，随着磁带技术的发展，尤其是每盘磁带存储容量的逐渐攀升，磁带库容量也会相应发生变化。

7.稳步提高的性能

由磁带机与磁带库共同决定，包括机械手的磁带装载时间以及磁带机性能。随着磁带机技术的不断发展，磁带传输速率得到很大提升，磁带库厂商对机械手的不断改进缩小了磁带的平均装载时间，再加上与存储软件的更好配合，所有这些都使得磁带库性能稳步提高。

8.逐渐进步的可靠性

图 4-1 磁带库备份原理

硬件冗余技术充分应用到了磁带库中，包括冗余电源、冗余风扇等，从去年开始，有些厂商为了获得更高的可靠性而采用了冗余的机械手设计。

另外，多磁带机之间可以做冗余，RAIT(Redundant Array of Inexpensive Tape) 是相对硬盘的RAID 而来，它主要是将多个相同的磁带机做成一个阵列，一方面可以提高备份的性能，另一方面又可以提高磁带的容错性。

图 4-2 各种磁带库技术特点

9.磁带库的分类

从应用的角度，磁带库大体上可以分为两类：大型机自动磁带库和开放系统磁带库。前者使用专有技术的磁带机，后者大多使用开放式磁带机，也有为了提高整体磁带库性能而采用专有技术磁带机和开放式磁带机混装的情况。

大型机磁带库之间与其服务的大型机直接连接，而开放系统磁带库既可以直接与服务器连接，也可以连接到存储区域网（SAN）之中。在一个典型的SAN 中，磁带库是必不可少的设备，如下图（图4-3 ）所示。

DAT(Digital Audio Tape)技术

DAT技术又可以称为数码音频磁带技术，最初是有惠普公司(HP)与索尼公司(SONY)共同开发出来的。这种技术以螺旋扫描记录(Helical Scan Recording)为基础，将数据转化为数字后再存储下来，早期的DAT 技术主要应用于声音的记录，后来随着这种技术的不断完善，又被应用在数据存储领域里。DAT技术主要应用于用户系统或局域网。DAT在非常合理的价位提供高质量的数据保护。IDC估计1995年DAT出货量的70%用于网络和多用户系统，29%用于高性能PC。1995年DAT出货量增加了45%，达到120万台。

在信息存储领域里，DAT一直是被极为广泛应用的技术，而且种种迹象表明，DAT的这种优势还将继续保持下去。这种技术之所以大受欢迎的原因在于它具有很高的性能价格比。我们以惠普DAT技术为例:首先，在性能方面，这种技术生产出的磁带机平均无故障工作时间长达200000小时(新产品已达到300000

小时);在可靠性方面，它所具有的即写即读功能能在数据被写入之后马上进行检测，这不仅确保了数据的可靠性，而且还节省了大量时间。第二，这种技术的磁带机种类繁多，能够满足绝大部分网络系统备份的需要。第三，这种技术所具有的硬件数据压缩功能大大加快备份速度、而且压缩后的数据安全性更高。第四，由于这种技术在全世界都被广泛应用，所以在全世界都可以得到这种技术产品的持续供货于良好的售后服务。第五，DAT技术产品的价格格外吸引人。这种价格上的优势不仅在磁带机上，在磁带上也得到充分体现。

DLT(Digital Linear Tape)技术

DLT又可称为数码线型磁带技术，最早于1985年由DEC公司开发，主要应用于VAX系统。尽管这种技术性能出众，但是由于价格昂贵，在1993年时销售量降到最低点。但后来随着高档服务器的容量超过了其它磁带机技术所能提供的容量(例如8mm)，DLT又重新称为信息存储领域里的热门话题。IDC估计1994到1995年DLT的增长高达93.5%。

DLT技术采用单轴1/2英寸磁带仓，以纵向曲线性记录法伟基础。DLT产品定位于中、高级的服务器市场于磁带库应用系统。目前DLT驱动器的容量从10GB到35GB不等，数据传送速度相应由1.25MB/秒至5MB/秒。

LTO(Linear Tape Open)技术

LTO即线性磁带开放协议是由HP、IBM、Seagate这三家厂商在1997年11月联合制定的，其结合了线性多通道、双向磁带格式的优点，基于服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率纠错技术，来提高磁带的能力和性能。

LTO技术是一种“开放格式”的技术，上述三家厂商将生产许可开放给存储介质、磁带机的生产商，使不同厂商的产品能更好地进行兼容，这意味着用户将拥有多项产品和介质。开放性还带来更多的发明创新，使产品的价格下降，用户受益。同时，LTO还特别规定，由第三方进行每年一次的兼容测试，以确保产品的延续性更好。对于这个最新的磁带存储技术──LTO，还有分析家认为，“LTO是在现有技术之上，把使用新技术的风险降到最小，它是技术进化，而不是技术革新，从而减少了使用新技术的风险。”

目前，LTO具有两种存储格式:高速开放磁带格式即ultrium和快速访问开放磁带格式accelis，定制两种格式是因为并不是所有的用户都要求相同的特性和功能性。一些应用程序强调重点在“读”，要求快速的数据访问速度。而另一些应用程序则重点在于“写”，要求最高的磁带存储能力。

这两种格式都使用同样的头、介质磁道面、通道和服务技术，并共享许多普通的代码部分。因为目前存储用户更偏重于对存储容量的需求，所以两种格式相比较而言，ultrium格式是当今存储业界更值得关注的技术。