磁带库和虚拟磁带库基础

第1页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库和虚拟磁带库基础姓名：张颖工号：05185第2页，共91页，2023年，2月20日，星期一目录

基本概念，发展背景

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用虚拟磁带库功能介绍磁带库厂商及产品简介

第3页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——主要内容磁带磁带机磁带机的发展磁带机的分类磁带库磁带库的发展磁带库的分类开放系统备份经历的三阶段虚拟磁带库虚拟磁带库的发展磁带与磁盘对比第4页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带（一）磁带是一种柔软的带状磁性记录介质，它由带基和磁表面层两部分组成。带基多为薄膜聚酯材料，磁表面层所用材料多为γ-Fe2O3和CrO2等。第5页，共91页，2023年，2月20日，星期一一盘磁带有始端标记(BOT)和尾端标记(EOT)，中间可记若干个文件。每个文件由1至若干个数据块组成，两个文件之间有带标隔开。在数据块之间和数据块与带标之间有规定长度的空白间隔。数据块内数据有规定的格式。数据块是磁带读写数据的基本单元。基本概念、发展背景

——磁带（二）第6页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁头在空白间隔内启停。数据以字节串联记入。常用的标准格式有不归零(NRZI)、相位编码(PE)和成组编码(GCR)三种。记录密度分别为每毫米32位、63位和246位。它们各自有规定的检错和纠错的方法。基本概念、发展背景

——磁带（三）第7页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带（四）第8页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带机能驱动磁带相对磁头运动，用磁头进行电磁转换，在磁带上顺序地记录或读出数据。磁带机是以磁带为记录介质的数字磁性记录装置。它由磁带传送机构、伺服控制电路、读写磁头、读写电路和有关逻辑控制电路等组成。第9页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带机的发展1952年IBM发布了计算机业内的第一款磁带机。初期的磁带机主要使用圆轴磁带，并需要人工手动操作（装载、卸载和归档）。此后，磁带机在传动系统、磁头、记录方式等方面不断得到改进。如，磁带正反转的驱动由双主动轮改进为单主动轮；磁头结构由单缝磁头改为双缝磁头；磁头缝隙（工作间隙）改窄；记录方式改进等。上世纪70年代末，数据流磁带机出现。它不使用主动轮和缓冲机构，磁带由带盘电机直接驱动。第10页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带机的分类（一）按带速不同磁带机分为：

高速机中速机低速机按磁带的缓冲方式磁带机分为：

真空缓冲箱式摆杆式第11页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带机的分类（二）按记录方式来分，磁带机又可归纳为两大类：数据流磁带机数据流磁带机有QIC（1/4英寸）和1/2英寸两种。

1/4英寸磁带机－单磁头读写，每记录一轨后，都要通过跳轨来做反向记录，记录和检索速度较慢。

1/2英寸磁带机－多磁头读写，数据传输率较高，容量较大。螺旋扫描磁带机具有高可靠性、高速度、高容量的特点。第12页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带库（一）广义的磁带库包括：自动加载磁带机和磁带库。是将磁带和磁带机有机结合组成的。自动加载磁带机是一个位于单机中的磁带驱动器和自动磁带更换装置，可以从装有多盘磁带的磁带匣中拾取磁带并放入驱动器中，或执行相反过程。容量100－200G。磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成，并可由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填。可以多个驱动器并行工作，也可以几个驱动器指向不同的服务器来做备份，存储容量达PB级。第13页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带库（二）一个磁带库的总容量大小由最大槽数和每盘磁带容量共同决定。非压缩总容量＝每盘磁带非压缩容量×最大槽数。第14页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带库的发展1987年StorageTek自动磁带库问世早期磁带库多个磁带机的物理集合上个世纪80年代集成各种管理功能近20年提出智能化磁带库、加入WORM技术、ISCSI磁带库及虚拟磁带库出现。第15页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带库分类（一）从应用角度分：大型机自动磁带库使用专有技术的磁带机，与其服务的大型机直接连接开放系统磁带库使用开放式磁带机，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。这种类型的磁带库可以直接与服务器连接，也可以连接到存储区域网中。第16页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带库分类（二）按照容量大小分为：初级－容量在几百GB到几TB。中级－容量在几TB到几十TB。高级库－容量在几十TB到几百TB甚至更高。第17页，共91页，2023年，2月20日，星期一第一阶段：内置磁带机

用来对操作系统和小文件进行备份，磁带机内只能放置一盘磁盘，所以备份数据量很大时，需要工程师频繁更换磁带。第二阶段：使用自动加载机备份数据

仍然是一对一的备份形式，即一台服务器连接一台Autoloader，但相对于内置磁带机可以同时放置多盘磁带，Autoloader自动更换磁带。第三阶段：通过以太网和SAN做集中的备份

将服务器中的数据通过以太网或SAN做集中备份。这种备份方式大大减少了备份设备的数量和工程师的工作量，提高了生产效率。基本概念、发展背景

——开放系统备份经历的三阶段第18页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——虚拟磁带库虚拟磁带库，即VTL（VirtualTapeLibrary），指用磁盘作为备份介质，把磁盘当作磁带来写，并且本身能够仿真成物理磁带库的产品。虚拟磁带库在为用户带来备份速度和数据可靠性/可用性方面诸多优势的同时，还可以直接利用现有备份软件的所有的强大管理功能。虚拟磁带库的使用方式与传统磁带库基本相同，目前虚拟磁带库支持SCSI、iSCSI、FC交换网络和FC环路网络。基本上所有的主流磁带库都能模拟，并且可以任意定义磁带库的槽位数、驱动器数等特性。第19页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——虚拟磁带库的发展十多年前提出虚拟磁带库的技术概念近几年STK、IBM等主机厂商推出虚拟磁带库设备，同时VERITAS、Bakbone、CA等软件厂商也都推出了相应的软件产品。2002年底纯硬件虚拟磁带库上市第20页，共91页，2023年，2月20日，星期一基本概念、发展背景

——磁带与磁盘对比优势劣势磁带价格低廉离线介质，高安全性容量大、寿命长读写速度较慢容易出现机械故障易损坏，如发霉、粘连磁盘容易管理磁盘阵列提供冗余保护不适于离线保存及归档第21页，共91页，2023年，2月20日，星期一目录

基本概念，发展背景

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用虚拟磁带库功能介绍磁带库厂商及产品简介

第22页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——主要内容磁带读写原理磁带技术DLT数字线性磁带技术DAT数码音频磁带技术AIT先进智能磁带LTO线性磁带开放技术VXA技术磁带机工作原理磁带库接口磁带库的问题虚拟磁带库技术虚拟磁带库架构图虚拟磁带库组件虚拟磁带库技术发展趋势图虚拟磁带库的主要实现方式磁盘到磁盘VTL突破D2DD2D2T备份方案磁带库、虚拟磁带库及磁盘

阵列比较表第23页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带读写原理磁带运动时与磁头接触。磁头线圈中通有电流时，磁头间隙附近产生磁场，将磁带上一个很小区域磁化。电流方向改变时，磁化方向也改变，这种磁化由一个方向改变到相反方向通常称磁通翻转。磁带移动时，在磁带上留下一道磁化的痕迹，通常称为磁道。写入过程就是将一串二进制码转换成磁道上对应的一串磁道翻转信号。如，不归零记录就是用一次磁通翻转表示一位二进制“1”，无磁通翻转表示“0”。读出时，每一磁通翻转在磁头线圈中感应出一小电压信号，经读放大器放大和处理，还原为二进制的数字信号。第24页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带技术数据流技术

起源于模拟音频记录技术，通过单个或多个静态的磁头与高速运动的磁带接触来记录数据。代表：DLT。螺旋扫描技术起源于模拟视频记录技术，和数据流技术正好相反，磁带是绕在磁鼓上，磁带非常缓慢地移动，磁鼓则高速转动，在磁鼓两侧的磁头也高速扫描磁带进行记录。代表：DAT、AIT。第25页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——DLT数字线性磁带技术（一）

DLT（DigitalLinearTape）技术，1985年由DEC公司开发。采用单轴1/2英寸磁带仓，以纵向线性记录法为基础，应用开环的单轴磁带。

DLT产品定位于中、高端的服务器市场和磁带库应用系统。目前DLT磁带机的容量从10G到80GB不等，数据传送速度为1.25MB/s～10MB/s，如果硬件采用数据压缩，可以使容量和速度增加一倍。第26页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——DLT数字线性磁带技术（二）SuperDLT（SDLT）技术是昆腾公司2001年推出的格式。在DLT技术基础上结合新型磁带记录技术，使用激光导引磁记录（LGMR）技术，通过增加磁带表面的记录磁道数使记录容量增加。目前，SDLT的容量为160GB，传输速率11MB/s。向下兼容DLT格式。第27页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——DAT数码音频磁带技术

最初是由HP和Sony共同开发，以螺旋扫描记录（HelicalScanRecording）为基础，将数据转化为数字后再存储下来。具有即写即读功能，能在数据被写入之后马上进行检测，确保了数据的可靠性。采用硬件数据压缩功能加快备份速度。基于DAT技术的磁带机平均无故障工作时间长达30万小时。

DAT（DigitalAudioTape）技术主要应用在用户系统或局域网里。第28页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——AIT先进智能磁带（一）AIT（AdvanceIntelligentTape）采用了多种先进技术。螺旋扫描技术

AIT是由多个磁头组成的磁鼓来写入数据的，磁带机中只有磁鼓高速旋转，其它部件，如磁带、伺服机构都是低速运动，这样延长了磁带的寿命，减少磁带变形故障。磁鼓导流槽技术

在磁鼓形成空气膜，保护磁带不被划伤。第29页，共91页，2023年，2月20日，星期一

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——AIT先进智能磁带（二）金属蒸发带技术

在有限长度的介质上实现高密度磁性材料的附着，避免了过去因为磁粉脱落污染磁头的故障。磁带内存储器技术

把磁带的索引区保存到存储芯片上，加快数据搜索效率，减少磁带磨损。

AIT-3容量达100GB（未压缩），传送速率12MB/s。第30页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——LTO线性磁带开放技术（一）

由HP、IBM、Seagate三家厂商联合制定，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性能。

LTO（LinearTape-Open）技术是一种“开放格式”的技术，格式规范将完整的磁带幅度分解为较小的数据频带，以降低磁带因时间推移而出现老化所产生的影响。磁头的运动通过伺服系统加以控制，以编码形式写入连接每个数据频带两个边缘的伺服频带的信息。第31页，共91页，2023年，2月20日，星期一方向相反的轨道之间的空间－方向缓冲，用来减少因磁带导向以及伺服性能变化而写入相反方向数据的轨道之间的干扰。LTO技术的增强型逻辑格式实现非常高密度的数据录制。纠错编码能确保在数据读取时8条轨道中有1条轨道损坏、以及在剩余轨道中有1％的数据丢失的情况下，仍然能完成数据的恢复。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——LTO线性磁带开放技术（二）第32页，共91页，2023年，2月20日，星期一开放线性磁带的盒式磁带记忆功能是一种电子级界面模块，它可嵌入盒式磁带当中，带有4KB非易失性内存，用于存储以及检索有关盒式磁带和数据的信息。驱动器无须请求从磁带上读取任何目录或列表，即可了解数据记录于磁带的什么位置。LTO有两种存储格式－Ultrium格式和Accelis格式。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——LTO线性磁带开放技术（三）第33页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——LTO线性磁带开放技术（四）高速开放磁带格式ultrium－提供大容量存储。4/8个信道磁头以及闭环伺服技术保证高速传输速度；高容量的实现是通过将开放线性磁带技术应用于新的数据盒式磁带，该磁带的设计是为了最大限度地增加磁带表面区域数量。

第一代

第二代

第三代

第四代容量(GB)

100200400800传送速度(MB/sec)10-2020-4040-8080-160

记录方式

RLL1.7PRMLPRMLPRML介质

MPMPMP薄膜第34页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——LTO线性磁带开放技术（五）快速访问开放磁带格式accelis提供快速数据存储，为了大大缩短数据存取时间而在容量方面有所降低。

第一代

第二代

第三代

第四代容量(GB)

2550100200传送率(MB/sec)10-2020-4040-8080-160

记录方式

RLL1,7PRMLPRMLPRML介质

MPMPMPThinfilm存取时间

<10sec<8sec<7sec<7sec第35页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——VXA技术由Exabyte公司提供。属于螺旋扫描磁带技术。VXA技术不依赖于精确的磁头和磁道位置来保证读写的可靠性，它不象流式磁带设备为定位磁道而需要昂贵的高精度的部件和精确的机械零件。以包的格式读写数据，对磁带上的数据记录区进行无空隙扫描。目前已经发展到VXA－2，压缩后单盒容量为160GB，速度为12M/s。第36页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带机工作原理（一）第37页，共91页，2023年，2月20日，星期一

以真空缓冲箱式磁带机为例：磁带由供带盘经右缓冲箱、磁头、主动轮、左缓冲箱到卷带盘。缓冲箱底抽气，保持一定的磁带张力，使磁带紧包在主动轮上，有足够大的摩擦力。主动轮由惯量小、转矩大的直流电机直接驱动，带动磁带运动。在启停时，主动轮只加速或减速缓冲箱内的一段磁带，使之能快速启停。启动后通过稳速控制保持带速恒定。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带机工作原理（二）第38页，共91页，2023年，2月20日，星期一缓冲箱有带环位置检测装置，平时带环保持在某一平衡位置上。当带环下降时，检测装置产生控制信号，使带盘电机收带，带环升高时则控制其放带，以维持磁带的一定缓冲量。两个带盘的动作由箱内带环位置分别控制，称为带盘伺服控制。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带机工作原理（三）第39页，共91页，2023年，2月20日，星期一摆杆式磁带机：磁带的张力靠摆杆的弹簧控制，动作原理与真空缓冲箱式磁带机相同。磁带的正反转由来自磁带控制器的命令控制，磁带在启动到正常速度时才能读写数据。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带机工作原理（四）第40页，共91页，2023年，2月20日，星期一

磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成。根据磁带技术的不同磁带库所采用的驱动器也不一样，常见的有以下几种：LTOUltrium磁带驱动器DLT/SDLT磁带驱动器VXA磁带驱动器AIT磁带驱动器磁带库里，磁带是放置在磁带插槽里的，磁带库工作时，由机械手负责磁带的加载和卸载工作，将磁带从插槽里面取出，放到驱动器上，或从驱动器上取下，放入插槽中。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带机工作原理（五）第41页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带库接口磁带库常用的接口为SCSI接口、光纤通道接口（FC接口）和iSCSI接口。

SCSI接口－速度快，支持热插拔。FC接口－通常适用于SAN网络存储备份当中，具有极高速度和可靠性。第42页，共91页，2023年，2月20日，星期一

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带库的问题磁带库虽是用户备份的主要设备，但在实际应用中存在很多的问题。如：

机械设备故障——增加磁带库的维护负担。备份/恢复时，抓带、加载、机械定位文件等机械动作延长等待时间。性能不能满足客户需求。备份业务涉及的磁带组中任一盘磨损、卡带、霉点、粘连等，均会导致整个备份无法恢复。第43页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库技术

由于机械磁带库的局限，因此随着ATA和SATA技术的快速发展，存储出现了新市场——用磁盘做备份系统的介质来缩短备份窗口。而为了避免备份软件的大改动，于是出现了将磁盘阵列仿真成磁带库的技术。虚拟磁带库是采用虚拟化技术将磁盘空间模拟成磁带，磁带驱动器以及机械磁带库的备份过程。虚拟磁带库一般采用磁盘阵列作为后端存储设备，磁盘阵列采用RAID技术。支持FC接口、ISCSI接口以及SCSI接口。第44页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库架构图第45页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库组件VTL设备——利用磁盘阵列模拟磁带驱动器及磁带库VTL控制台——提供配置VTL的人机界面,用来添加/配置客户端，设置系统属性参数，管理磁带驱动器、磁带库及物理卷VTL客户端——应用虚拟磁带库的备份服务器第46页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库技术发展趋势图第47页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（一）第Ⅰ代－纯软件虚拟磁带库方案将磁带库模拟软件直接安装在备份服务器上，把备份服务器的某些文件系统分区模拟成磁带库，从而使备份软件以磁带库方式使用磁盘文件系统。方案缺点：

由于备份磁盘暴露于主机的操作系统，本质上依然“在线”，在用户看来是不安全的。占用主机资源，性能受限。方案优点：

方案多由备份管理软件作为一个功能模块提供，价格比较低廉。第48页，共91页，2023年，2月20日，星期一这种方案主要用于备份缓存。即先备份到磁盘，然后在服务器不忙时再将备份转移到物理磁带库上。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（二）第49页，共91页，2023年，2月20日，星期一第Ⅱ代－专用服务器级虚拟磁带库方案

把虚拟磁带库管理软件安装在一台独立的专用服务器内，将该服务器及所连接的磁盘存储设备模拟成磁带库。

备份服务器或其他应用主机通过FC或SCSI或iSCSI与专用的服务器连接。

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（三）第50页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（四）第51页，共91页，2023年，2月20日，星期一与前面方案的不同点：备份服务器或应用服务器把专用服务器及其磁盘阵列当作了一台磁带库设备，实现了虚拟磁带库设备与主机设备的物理和逻辑上的分离。主机对这种方案下的虚拟磁带库的读写方式是数据块级（Block-Level）读写，比纯软件方案的读写速度快，并且不会从主机方对备份数据产生误删除操作，主机上的病毒也不会影响备份数据。专用服务器VTL中，虚拟磁带介质－磁盘逻辑卷，不再是操作系统格式化的扇区，而是和磁带一样的裸介质（“rawdisk”）；其上备份数据也是按顺序BytetoByte存放的，在物理层上实现了磁盘读写的线性化，避免了文件系统的碎块问题，充分利用了磁盘设备的高速I/O性能。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（五）第52页，共91页，2023年，2月20日，星期一第Ⅲ代－专用控制器级集成虚拟磁带库设备方案

将磁带库模拟管理软件固化在特别设计的硬件设备中，就形成了专用的虚拟磁带库设备。这种设备需要配置一定数量和类型的主机接口和后端存储磁盘阵列接口，有的专用虚拟磁带库设备还配置了归档磁带库接口。专用的虚拟磁带库设备硬件结构与不同于PC服务器，设计采用了精简的硬件模块和精简的操作系统内核（一般为Linux内核），并充分考虑了与主机及存储设备的连接能力。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（六）第53页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（七）第54页，共91页，2023年，2月20日，星期一专用虚拟磁带库设备方案具有如下特点：性能大幅提高－可支持接近磁盘阵列极限速度的备份/恢复速度；免疫病毒－数据安全性等同普通磁带库；避免磁盘碎片－保障性能持续性；兼容性好－标准FC、SCSI或iSCSI接口设备，兼容流行的主机设备和操作系统；实用性好－与现有磁带库应用方式一致，不用更改现有存储应用软件的管理策略，保护用户投资。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——虚拟磁带库的主要实现方式（八）第55页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁盘到磁盘（一）虚拟磁带库是磁盘备份的主流方式，但并非唯一方式，还有一类被称为“磁盘到磁盘”的解决方案。D2D（DisktoDisk）的备份通常指以磁盘或磁盘阵列作为备份设备的备份数据存储方式。使用磁盘或磁盘阵列与使用虚拟磁带库的不同点在于，磁盘、磁盘阵列必需以主机相关的文件系统方式使用。第56页，共91页，2023年，2月20日，星期一D2D会存在以下几个问题：容易被误删除或被病毒感染；文件系统读写低于裸设备读写，产生文件系统碎块将严重影响系统的性能；以文件目录方式存储数据，不便于结合成熟的基于磁带库的备份策略；不便于在SAN环境中统一管理和优化使用；不支持磁盘阵列到磁带库直接的数据转储，必须借用备份管理软件的备份数据或备份卷拷贝功能。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁盘到磁盘（二）第57页，共91页，2023年，2月20日，星期一VTL无需备份软件的大改动即能无缝的接入到客户已有备份系统中，减少客户的改造投资。且VTL兼容多种品牌的备份软件。VTL的读写性能不会受到文件系统碎块的影响。区别于D2D以单独的文件形式写，VTL采用类似数据流形式来写数据，能够避免受到文件系统支持最大文件数据的限制。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——VTL突破D2D（一）第58页，共91页，2023年，2月20日，星期一VTL数据处理和访问磁带类似，用户不能直接访问磁带，被病毒感染的文件也不会感染磁带。VTL提供更灵活的应用方案及数据存储方式，客户可以选择将数据存储在磁盘上还是导出到物理磁带上归档保存。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——VTL突破D2D（二）第59页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——D2D2T备份方案（一）第60页，共91页，2023年，2月20日，星期一D2D2T产品通常后端与SAN连接，或直接连接到磁带机/磁带库设备上。数据首先从应用层磁盘（一级盘）读出，备份到磁盘存储上（二级盘），这一高速备份大大缩短了备份窗口；然后再从磁盘存储向物理磁带库系统备份。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——D2D2T备份方案（二）第61页，共91页，2023年，2月20日，星期一D2D2T方式具有以下几个突出的特点：更短的备份时间和更高的应用可用性。独立的机制和流程从磁盘设备向磁带移动数据，不给备份和介质服务器增加负担。更快的恢复时间和灵活性。更加简便的备份/恢复管理。优越的开放性。磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——D2D2T备份方案（三）第62页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带库、虚拟磁带库及磁盘阵列比较表（一）特性物理磁带库虚拟磁带库

（虚拟磁带库）磁盘阵列存储介质磁带（LTO、SDLT、AIT等）磁盘（FC、SCSI、SATA）磁盘（FC、SCSI、SATA）I/O速度标称30MB/s（与主机和磁带机类型有关）实测60MB/s~200MB/s（与主机和磁盘阵列性能有关）实测60MB/s~130MB/s存储容量定位10槽~几千槽

2TB~几百TB，超大容量目前1TB~几十TB，中容量目前1TB~几十TB，中容量介质移动可移动通过虚拟磁带导出功能，导出到物理磁带物理磁盘不能移动主机接口SCSI或FC，小型带库需要SCSI-FC桥接器装换成FC接口SCSI、FC或iSCSISCSI、FC或iSCSI存储设备介质冗余大型磁带库才只具有电源冗余磁盘阵列控制器、电源、磁盘、风扇均采用冗余配置磁盘阵列控制器、电源、磁盘、风扇均采用冗余配置第63页，共91页，2023年，2月20日，星期一特性物理磁带库虚拟磁带库

（虚拟磁带库）磁盘阵列环境影响受湿度、粉尘影响大不受湿度、粉尘影响不受湿度、粉尘影响部件故障率磁带机、机械手均为非封闭电控转动、移动机械部件，故障率高磁盘为封闭精密部件，故障率低；磁盘阵列并有RAID保护磁盘为封闭精密部件，故障率低；磁盘阵列并有RAID保护可维护性低，需要专业人员维护高，一般IT人员就可维护高，一般IT人员就可维护适用范围适合大容量数据备份、离线归档应用适合100TB以下数据备份应用适应范围广泛，从几百GB到上百TB软件兼容性兼容各种存储、备份管理软件兼容各种存储、备份管理软件兼容各种存储、备份管理软件备份策略影响传统备份策略传统备份策略磁盘备份存储设备类型离线存储设备近线存储设备近线存储设备磁带库、虚拟磁带库的原理和应用

——磁带库、虚拟磁带库及磁盘阵列比较表（二）第64页，共91页，2023年，2月20日，星期一目录

基本概念，发展背景

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用虚拟磁带库功能介绍磁带库厂商及产品简介

第65页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——主要内容概述基本功能Failover数据复制自动磁带缓存第66页，共91页，2023年，2月20日，星期一

目前，很多极具影响力的磁带库生产厂商已进入虚拟磁带库领域，如Quantum、ADIC、HP等。都先后推出了自己的产品，在功能上也都具有各自的特色。下面将以飞康的VTL为例，介绍虚拟磁带库的一些主要功能。虚拟磁带库功能介绍

——概述第67页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——基本功能（一）虚拟磁带库及磁带管理可以创建不同厂家类型的磁带库、驱动器及磁带，支持

ADIC、ATL、HP、IBM、QUANTUM等类型磁带库。导入/导出磁带拷贝物理磁带的内容到虚拟磁带上不需要完全拷贝就能直接访问物理磁带的数据物理磁带循环使用采用AES运算法则对数据加密，没有经过密匙解密，磁带上的数据不可读的自动归档备份数据到物理磁带第68页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库压缩，支持下面两种压缩方式：硬件压缩－使用IndraNetworkStorCompressHBA卡软件压缩－使用LZO运算法则用户、日志管理只有root用户可以添加/删除管理员或修改密码;

系统记录完善日志，可在控制台查看日志;

日志信息按照严重程度分为四类：I信息；W警告；E错误；C严重错误;

日志信息可分类、筛选、打印，导出.虚拟磁带库功能介绍

——基本功能（二）第69页，共91页，2023年，2月20日，星期一VTL配置的保护手动/自动保存配置文件镜像VTL数据库提供网管协议（SNMP）支持

便于将VTL管理整合到现有的企业管理解决方案中自检功能VTL提供周期性检查的机制以避免潜在的故障检测到的故障信息将显现在控制台日志里，也可以用来发送SNMP包虚拟磁带库功能介绍

——基本功能（三）第70页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——Failover（一）系统通常存在下面这些潜在危险：存储设备通道故障，如后端交换机故障、网线连接故障VTL服务器故障(包括存储设备故障)，如服务器硬件故障、软件故障第71页，共91页，2023年，2月20日，星期一解决的办法：为避免存储设备通道故障，通常VTL都会配置多通道，多交换机，以及多控制器存储设备。在这些配置下，VTL能自动检测到连接存储设备的所有通道，一旦其中任一条通道故障，工作任务会自动切换到其他通道上。VTL服务器可以监控其他在线的VTL服务器。当发现某台服务器不能正常完成SAN客户端的工作任务时，它会无缝地接管过来。虚拟磁带库功能介绍

——Failover（二）第72页，共91页，2023年，2月20日，星期一VTL使用监控系统来确保所有服务器的正常运作状态，这个监控系统包括自监控和心跳监控。

1、每一台VTL服务器都会自我监控服务进程以及与存储设备的连接状态，并将自己的运作状态提供给授权的成员。

2、智能心跳监控器不间断监控Failover的主服务器，通过评估返回心跳来判断是否发生故障，是否接管故障服务器的工作任务。接管服务器不仅会接管故障服务器的业务，同时还将接管它的整个网络连接及IP信息。当故障服务器恢复正常，主服务器将归还它的业务，整个系统网络连接恢复到最初的状态。虚拟磁带库功能介绍

——Failover（三）第73页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——Failover（四）第74页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——数据复制（一）

数据复制通过在同一台VTL服务器上或在不同VTL服务器上复制虚拟磁带来保护数据信息。

VTL有三种复制模式：复制自动复制远程拷贝第75页，共91页，2023年，2月20日，星期一

自动复制－从虚拟磁带库中导出某虚拟磁带数据时，自动复制虚拟磁带的内容到另一个VTL服务器中。远程拷贝－拷贝本地磁带的数据到远程服务器上。拷贝可选择拷贝到远程的物理磁带或虚拟磁带上。若希望拷贝到虚拟磁带上，远程服务器上必须要有相同条形码的虚拟磁带。

远程拷贝是覆盖性的。如果目标磁带上有数据，拷贝不会将新的数据附加到已有数据后面，而是删除已有的数据再把新的数据拷贝到目标磁带上。虚拟磁带库功能介绍

——数据复制（二）第76页，共91页，2023年，2月20日，星期一

复制－根据策略的制定，将源虚拟磁带的数据变化量传送到目标服务器上，使源服务器和目标服务器数据同步。目标服务器通常放置在远端，备份客户端不能直接访问目标服务器的复制资源。当灾难发生，管理员可以通过提升功能将目标服务器上的复制虚拟磁带转换为主虚拟磁带，此时客户端可以直接访问目标服务器，以替代故障的源服务器。复制分为远程复制和本地复制。远程复制：通过IP网络将数据从VTL服务器快速同步到另一台VTL服务器上。本地复制：在同一台VTL服务器内快速同步数据，此时目标服务器和源服务器是同一台服务器。虚拟磁带库功能介绍

——数据复制（三）第77页，共91页，2023年，2月20日，星期一远程复制本地复制虚拟磁带库功能介绍

——数据复制（四）第78页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库功能介绍

——自动磁带缓存将VTL作为物理磁带库的缓存，提供透明访问。对客户端显现为直接快速的访问一台物理磁带库。备份应用可以直接访问磁带库中的数据－无论数据是放在虚拟带库的磁盘上还是物理磁带库里。用户可以根据自己的实际应用定制迁移策略，触发数据从VTL向物理磁带库复制。同时可以定制磁盘空间回收策略决定：当数据复制到物理磁带库后，是否删除磁盘上的数据。第79页，共91页，2023年，2月20日，星期一目录

基本概念，发展背景

磁带库、虚拟磁带库的原理和应用虚拟磁带库功能介绍磁带库厂商及产品简介

第80页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库厂商及产品简介

——厂商（一）第81页，共91页，2023年，2月20日，星期一虚拟磁带库（VTL）产品的存储厂商主要有：ADIC、EMC、惠普、IBM、Maxxan、昆腾、Sepaton和StorageTek。AlacritusSoftware、DiligentTechnologiesCorp.、FalconStorSoftwareInc.和NearTekInc.也纷纷推出了自己的虚拟磁带软件，与上面的存储厂商不同的是，它们只生产软件产品，并不提供配套的硬件设备磁带库厂商及产品简介

——厂商（二）第82页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库厂商及产品简介

——StorageTek磁带库系列（一）PowderHorn93102.9TBL5500550TB单库体支持1500-5500磁带插槽550TB450EPH

驱动器1-80LTO/9840/T9940介质：与IBM3480/3490/3490E兼容的盒带或RedWoodSD-3,9840盒带数量：每个LSM2000~6000个驱动器类型：TimberLine9490、RedWoodTMSD-3,9840,等驱动器机柜数量：每个LSM最多有4个驱动器机柜，每个驱动器机柜最多可装4个驱动器每小时盒带交换次数（EPH）1：190，350和450磁带机数量：最少1个，最多支持16个/LSM盒带访问端口（CAP）：

标准：21个盒带

可选：80个盒带

一个优先CAP直连主机数量：每个LMU最多支持16台主机LSM数量：每个LMU最多支持16个LSM条码阅读机：标准1机械手将一盘盒带从带库盒带扦槽中取出，放到指定的驱动器中为半次交换，机械手从某一驱动器中抓取退出的盒带抓取退出的盒带并放回其原来的扦槽中为另外半次交换。完成这两个半次交换为一个整次交换，每小时交换次数即每小时完成一个整次交换的次数。第83页，共91页，2023年，2月20日，星期一L1801.6TB-17TBL700e4.3TB-134TBL20400GB-2.2TBL40800GB-4.4TBL801.6TB-8.8TB容量228-690,1344槽位1or2-4CAPSwithtotalof40–80槽位(4*5magazines)性能450EPH/LSM20drivesofDLTtype/LSMor12drivesof9840/9940type/LSMand/oranymixtureofboth管理Built-inWebadministratorIntegrationinSMTframeworksACSLS或ISVsoftware磁带库槽位容量:84,140,174支持的磁带机:1-10台DLT7000DLT8000DLT1SDLTLTOUltrium1-6台9840T9840B磁带库槽位容量:40,60,80支持的磁带机:1-8台DLT7000DLT8000DLT1SDLTLTOUltrium磁带库槽位容量:20,40支持的磁带机:1-4台DLT7000DLT8000DLT1SDLTLTOUltrium磁带库槽位容量:10,20支持的磁带机:1-2台DLT7000,DLT8000,DLT1,SDLT,LTOUltrium磁带库厂商及产品简介

——

StorageTek磁带库系列（二）第84页，共91页，2023年，2月20日，星期一磁带库厂商及产品简介

——ADIC磁带库系列（一）Scalar24–微型磁带库支持LTO-1/2、SDLT320（即将支持AIT）24个LTO磁带存储槽位，或21个SDLT磁带存储槽位具备企业级磁带库的特点和性能支持2台磁带机并行工作具有可选的内置存储SAN网络控制器（SNC）易于使用和管理具备磁带匣和磁带进出单元具备可选的远程管理单元（RMU）Scalar100–小型磁带库独力于磁带机技术的设计结构支持LTO、AIT、SDLT/8000技术支持今后不断出现的新型磁带机技术灵活的扩展能力1-6台DLT磁带机15、30、45和60盘磁带配置1-6台LTO磁带机18、36、54和72盘磁带配置2-8台AIT磁带机24、48、72和96盘磁带配置内置存储网络控制器（SNC）提供多种SAN连接、管理、安全防护功能具备高可靠性可热插拔冗余电源可热插拔驱动器模块易于管理内置Web服务器管理模块Scalar1000–中型磁带库独力于磁带机技术的设计结构支持LTO、DLT/SDLT、AIT、3590技术支持今后不断出现的新型磁带机技术无障碍的模块化扩展能力1-48台DLT磁带机118到788盘磁带配置1-16台3590磁带机118到788盘磁带配置1-48台LTO磁带机140到938盘磁带配置2-48台AIT磁带机237