【磁帶的替代者】備份專用儲存伺服器產品總覽

從產品發展脈絡來檢視，備份專用儲存伺服器的存在，可看做「磁碟」到「磁碟」備份儲存（D2D Backup Storage）應用的進化形式。

D2D備份儲存的基本訴求，是利用低成本的大容量磁碟，作為一種相對高速的備份儲存裝置，藉此改善備份與還原作業的效能，但由於儲存成本顯著高於磁帶，並不適合長期保存大量的備份資料，後端依舊需要搭配磁帶裝置，作為備份資料最終保存的場所，構成「磁碟」到「磁碟」到「磁帶」（D2D2T）的架構，而D2D備份儲存裝置扮演「中轉」與「備份寫入緩衝」角色。

而備份專用儲存伺服器不僅具備了D2D備份儲存裝置的高效能，還藉由結合資料減量技術，提供可與磁帶競爭的儲存成本，從而具備取代磁帶的能力。

從產品架構來看，備份專用儲存伺服器十分接近NAS，都是由磁碟陣列硬體，再加上儲存作業系統軟體組成，並且都支援NFS、CIFS、iSCSI等標準的傳輸協定，兩者主要區別在於這2點：

對於資料減量技術應用的深度不同

不單備份專用儲存伺服器，當前許多NAS的作業系統都提供資料減量功能，但這兩類設備對於資料減量技術的應用深度完全不同。

資料減量是備份專用儲存伺服器的核心功能，提供高倍率的資料減量是這類產品的主要訴求。相較下，NAS的主要功能是一般的共享存取服務，資料減量只是附屬功能之一，為了避免資料減量功能產生的運算負載，影響到一般的存取應用，對於資料減量功能的使用上，往往有許多顧慮與限制。

但另一方面，備份專用儲存伺服器也因為本身整合高倍率的資料減量功能，以致功能也被局限在備份、歸檔這類靜態的儲存應用，而不適合需要頻繁與即時存取的一般儲存應用。細部來看，原因有下列兩點：

首先，高倍率的資料減量技術，例如，動態執行、可變長度（Variable-Length）的重複資料刪除比對運算，相當消耗設備本身的運算能力，會影響到儲存設備用於其他I/O服務的能力，因此難以在執行資料減量運算的同時，還能夠如常提供一般的存取服務。

其次，經過重複資料刪除等減量技術處理的資料，必須先還原成原始型態，才能為前端主機讀取與使用，當前端主機將資料寫回備份專用儲存伺服器時，又會將資料再次進行縮減處理。因此，若備份專用儲存伺服器以極高壓縮倍率保存的資料，頻繁地進行讀寫操作，將帶來龐大資料縮減與還原運算負載，也會嚴重衝擊系統效能。

然而，若我們將應用局限在備份、歸檔，用於定時批次執行存取的作業，資料減量運算給備份專用儲存伺服器帶來的負擔，便不會成為太大問題。

更深度的備份應用環境整合能力

備份專用儲存伺服器同於一般NAS，可透過NFS、CIFS、iSCSI等標準傳輸協定，供前端主機存取儲存空間，不過，這類產品還能支援個別備份軟體的專屬傳輸架構，或應用軟體的專屬備份架構，例如：Veritas OST、Oracle RAMN、NDMP等，有些產品還能提供專屬的傳輸模式，與備份軟體整合，例如：Dell Data Domain的DD Boost模式，HPE的StoreOnce Catalyst介面，Quantum DXi的Accent模式等，提供最佳化的備份傳輸整合能力。

另外，有些備份專用儲存伺服器產品能提供虛擬磁帶櫃（VTL）模式，以便配合較老舊的備份環境使用。這些與備份環境的深度整合能力，都不是一般NAS所能具備的。

一線大廠寡佔的備份專用儲存伺服器市場

備份專用儲存伺服器是個大廠寡占的產品領域，依照市調機構IDC的統計，2020年的備份專用儲存伺服器市場中，前5大供應商就占了將近75%的銷售額。

在這個領域，最重要的供應商與產品線，共有5家，包括Dell的Data Domain（現在已更名為PowerProtect DD），HPE的StoreOnce系列，Quantum的DXi系列，還有ExaGrid的EX系列，以及Veritas的Access等。

其中Dell是這個市場的領導者，根據IDC在2020年發布的統計數據為例，單市Dell一家的銷售額，便超過20億美元，在整個備份專用儲存伺服器市場所占的比重，高達47%。

備份專用儲存伺服器的關鍵指標

經過十多年的發展，不同備份專用儲存伺服器產品間，規格與功能已逐漸趨同，能提供相近的基本服務與功能，不過，在進階功能方面仍存在較大差異，最重要的規格與功能指標是這4項：資料減量能力，擴展性、效能與安全性。

資料減量能力

高倍率的資料減量能力，是備份專用儲存伺服器的主要賣點所在，也是我們檢視這類產品時，首先會注意的規格項目之一。透過使用重複資料刪除技術，這類產品宣稱的資料減量比率通常是20：1以上，也就是節省95%的儲存空間，有些還宣稱可以達到50：1以上的減量效果，等同於節省99%以上的儲存空間。不過，重複資料刪除技術的效果，牽涉到資料類型與儲存應用型態等因素，我們後續會在另外的欄目進一步的討論。

擴展性

備份是持續累加性的儲存作業，新備份將與舊備份並存，而不會取代後者，因而隨著時間的推移，保存的備份資料量也將持續增加，儘管備份專用儲存伺服器可藉由減量技術抑制資料量的成長速度，但資料總量的持續增長還是不可避免。因而充分的擴展能力，以便容納持續成長的備份資料，也就成為包括備份專用儲存伺服器在內，任何備份儲存系統首要的規格要求之一。

除了仰賴系統本身的儲存空間之外，部分備份專用儲存伺服器也提供了搭配公有雲物件儲存空間，構成分層儲存的功能，可將雲端儲存空間作為長期儲存層使用，一定程度解放了本地端系統儲存空間的容量壓力。

效能

隨著備份資料量的增長，除了導致占用的儲存空間增加以外，也會造成備份作業耗用的時間增長。為了避免備份作業衝擊到正常的運作，用戶必須依據備份資料量的大小，以及未來的增長情況，來評估備份儲存系統的吞吐能力需求，以確保備份儲存系統能在要求的時間之內，完成備份資料的傳輸與寫入。

因而傳輸與寫入備份資料的資料吞吐能力（Throughput），也就成為備份儲存系統另一重要的規格要求，業界通常是以每小時可以寫入多少資料，也就是TB/hr，作為衡量備份儲存系統效能的基準。

安全性

備份扮演了企業資料保護最終救濟手段的角色，當原始資料損毀時，仍可利用備份複本來回復資料，但前提是備份複本必須是完好的，才能作為資料還原的來源。這也意味著，備份儲存系統必須具備保證備份複本完好能力。

影響備份複本完好性的威脅，通常來自下列這兩個方面：

一是備份儲存系統自身元件的失效，導致系統儲存的備份複本損毀；另一為外來的惡意入侵，導致備份複本遭到惡意存取與刪改。

所謂的針對系統層級的風險，主要是透過儲存系統的資料保護機制來因應，例如RAID與遠端複製等，前者用於因應單一磁碟的失效，後者則可因應整個系統的失效。至於針對惡意入侵威脅，則需利用存取權限管制與防竄改功能來因應，同時配合靜態加密功能，以便系統出現安全漏洞時保護資料。

特別值得一提的是，為了對應日漸猖獗的勒索軟體威脅，目前所有主要的備份專用伺服器都整合資料防刪改功能，也就是軟體式的WORM一寫多讀功能，用於保護備份複本，避免遭到惡意軟體的刪除或加密。

主要備份專用儲存伺服器產品總覽

最後，我們便從資料減量能力、擴展能力、效能與安全性等4個面向出發，檢視主要的備份專用儲存伺服器產品。

Dell PowerProtect DD

技術源自著名的Data Domain公司，是這個領域的標竿產品，後併入EMC，並隨著EMD與Dell的合併，成為Dell Technologies旗下產品，在2019年的產品線重整中，更名為PowerProtect DD，目前有DD3300、DD6400、DD6900、DD9400與DD9900等5個硬體款式，還提供VM軟體版本DDVE。

在PowerProtect DD的硬體款式中，除了最低階的DD3300，其餘4款都可透過Extended Retention功能外接擴充櫃，以擴展容量，特別的是還提供了基於機械式硬碟與SSD的兩種類型。

Dell宣稱，PowerProtect DD的資料減量能力可以達到50：1甚至65：1，是同類產品中最高的數值。不過，相對於同類產品，PowerProtect DD的實體可用容量規格相對稍小一些，但可利用Cloud Tier功能搭配雲端物件儲存層，擴展可用容量，因此，上傳到雲端物件儲存空間的資料，是經過重複資料刪除功能減量過的。

透過新版作業系統提供的Smart Scale功能，還可以將最多32臺PowerProtect DD設備結合為一個命名空間，構成最大可達48PB的儲存空間，緩解單一裝置的容量壓力。

PowerProtect DD的傳輸速率規格，在同類產品中算是中等水準，不過若採用專屬的DD Boost傳輸模式，可以將傳輸速率提高60%到1倍以上。針對還原作業，PowerProtect DD還提供立即存取與立即還原功能（須搭配SSD），直接開啟備份儲存區中的VM複本。

PowerProtect DD提供相當齊備的安全性功能，在系統層級提供了RAID 6保護，以及稱做DD Replicator的遠端複製功能；在入侵防護層級方面，則有存取管制、加密，以及稱作DD Retention Lock的資料防刪改功能。

HPE StoreOnce

StoreOnce目前有硬體伺服器版本，以及稱作StrreOnce VSA的軟體版本，存在兩種形式，其中在硬體版本方面，有Gen4與Gen4+等2個系列，前者分為3620、3640、5200、5250、5650等5款機型，後者則有3660、5260與5660等3款機型，較高階的機型，如5260與5660，都搭載了SSD作為快取使用。

除了系統本身儲存空間外，StoreOnce也能利用Cloud Bank功能，來搭配雲端儲存空間，用於存放無須再更新的老舊備份資料。

在StoreOnce資料減量能力上，HPE宣稱的規格比較保守，是以20：1為基準。而在傳輸效能方面，除了標準傳輸模式，還提供專屬的Catalyst傳輸模式（須在用戶端安裝相關軟體），傳輸速率可較標準模式提高近一倍。

安全性方面，HPE StoreOnce在系統層級亦有RAID 6保護，以及StoreOnce Replication與Catalyst Copy等2種遠端複製功能；在入侵防護的層級上，這系列產品則有存取管制，靜態加密與傳輸加密，以及稱作Catalyst Data Immutability的資料防刪改功能。

Quantum DXi

DXi系列是這個領域最老牌的產品之一，目前有DXi4800、DXi9000、DXi9000 HD與DXi9100等4個硬體伺服器款式，以及軟體版本DXi V5000。

Quantum宣稱的DXi系列資料減量能力，是以30：1為基準。在擴充能力方面，DXi系列的本地端擴充能力最高可達2PB，算是同類產品較高的，但目前尚無直接整合雲端儲存層的功能。

在效能方面，DXi同樣也有標準模式，以及稱作DXi Accent的加速模式（須在用戶端安裝軟體），可提高30%到1倍以上的傳輸速度。

在安全性方面，DXi系列的系統層級保護架構較為特殊，採用稱作Dynamic Disk Pooling的分散式RAID架構，可提供較傳統RAID架構更快的還原速度，另外還有多站點遠端複製功能，可將資料複製到異地端作為第2層保護。在入侵防護層級方面，DXi系列提供了傳輸加密、靜態加密，還有透過Secure Snapshot功能提供的防刪改功能。

Exagrid EX

相較於同類產品，ExaGrid的EX系列算是晚近的產品，目前含有7個機型封面故事,備份專用儲存伺服器,重複資料刪除，最大特點是採用了Scale-Out橫向擴充架構，並結合了特殊的分層儲存架構。

EX系列可從最小的單節點組態，擴展到最大32節點的組態，單一節點的可用容量與傳輸效能規格雖然不大，但可利用Scale-Out堆疊擴充方式擴展容量與效能，組成擁有2.69PB容量的龐大儲存叢集，並提供488 TB/hr的驚人傳輸速率，效能與容量的擴展上限與靈活性，都高於其他產品。不過，EX系列目前沒有直接整合雲端儲存層的選項。

在分層儲存功能上，EX系列提供稱做磁碟快取著陸區（disk cache Landing Zone）的效能層，用於快速還原資料，另外再結合保存層，用於保存重複刪除後的資料。至於在資料減量能力方面，EX系列宣稱的數值是從10：1到50：1，平均可達20：1。

在安全性方面，EX系列的系統保護機制包括個別節點的RAID 6保護，以及跨節點的遠端複製功能，可將資料複製到遠端的EX系列節點，或公有雲上的EX VM版。在入侵防護方面，這裡則有存取管制、傳輸加密與靜態加密，還有稱作Retention Time-Lock的防刪改功能。

Veritas Access

Access目前只包含一款伺服器機型3350，採用控制器節點搭配擴充櫃的組態，可提供280TB至2.8PB的最大容量，在目前的同類產品中，擁有最大的本地端容量擴充能力，並且具備公有雲儲存整合功能。

關於資料減量能力的表現上，Veritas宣稱Access可達到30：1的等級，不過並未公開傳輸效能規格。

在安全性方面，Access的系統層級保護機制，包含了RAID與遠端複製；針對惡意入侵的防護，也提供了存取管制、靜態加密與資料防刪改功能。

與同類產品相比，Access的另一特色，是提供了與Veritas Enterprise Vault歸檔管理軟體完全整合的能力，可構成一套整合的歸檔儲存解決方案。

企業備份應用不可或缺的一環

經過多年發展，備份專用儲存伺服器已成為企業備份應用不可或缺的環節，成為因應中、短期的備份儲存需求最重要的產品類型之一，雖然大容量物件儲存系統，以及公有雲物件儲存服務也來勢洶洶，以龐大的擴展能力為訴求，但備份專用儲存伺服器憑藉資料減量技術的加持，在成本效益、效能，以及備份環境整合方面，仍占有優勢，並非其他類型產品所能輕易取代。

而在產品選擇方面，備份專用儲存伺服器除了必須擁有高效率的資料減量能力外，還必須提供與備份環境的整合，以及充份的系統可靠性與安全性，這些都有賴於廠商的經驗與技術，短期內應該難以有新進廠商，可以挑戰既有市場領導者的地位。

備份專用儲存伺服器的資料減量效果

透過重複資料刪除技術，提供高倍率的資料減量效果，是備份專用儲存伺服器的的主要賣點所在，動輒宣稱可提供10：1以上，甚至20：1、50：1的資料減量。

但要注意的是，備份專用儲存伺服器的資料減量效果，是以長期使用效果為基準，並非經過少數幾次備份，就能達到這樣高的縮減比率。

由於重複資料刪除技術是藉由比對、去除資料重複部分，達到資料減量效果。但備份次數較少時，可供比對的資料不足，難以達到較高的資料減量比率，隨著備份次數增加，資料減量效果便能隨之提高。

我們這裡參考的是iThome在2009年7月與2008年12月的測試數據，當時分別針對Data Domain DDOS、Quantum DXi等2款備份專用儲存伺服器平臺，執行了資料減量效果實測。雖然這份測試數據是十多年前進行所取得的，但這兩個平臺的最新版本，目前都仍在市場上活躍，技術架構也一脈相承，憑藉過去的測試數據，就能顯示重複資料刪除累加效應，十多年後的現在，成效應該會更理想。

當時的測試我們連續作5次備份，每次新增5%資料，均為與原有備份完全不同的新資料，並執行全備份。

從最終的結果可以看出，首次備份時，由於缺乏過往的資料，供重複資料刪除演算法比對，只能達到1.6：1的減量效果，也就是節省40%儲存空間，不過在後續備份中，有了先前備份資料作為比對基礎後，資料減量效果便能大幅提高，到了第5次備份時，減量效果接近7：1，節省空間的比例超過85%。

除了累加效應外，重複資料刪除技術對於不同類型的資料，能提供的減量效果也有差異，對於影音、多媒體這類本身便是壓縮形式的資料，無法提供顯著的減量效果。不過，對於虛擬化與VDI環境，便能達到極佳的資料減量表現，對於資料庫也有不錯的效果。

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