結合虛擬與真實磁帶，打通備份管理的效能瓶頸

黃嘉祥 現任FalconStor亞太區產品行銷經理，曾任臺灣富士通、喬鼎、精業等公司的工程師與產品經理，參與過多起企業儲存系統建置案。

基於長期存檔與法規稽核的要求，實體磁帶設備在現今企業環境中仍占有一席之地。但為解決磁帶設備備份窗口過長、還原速度緩慢，以及備份成功率低等問題，利用磁碟陣列模擬成磁帶的虛擬磁帶櫃（Virtual Tape Library，VTL）也隨之出現，作為實體磁帶設備與前端伺服器間的緩衝，以收提高備份效率的功效。

由於VTL的本體是磁碟陣列，適於保存還原機率較高的近期產生資料；而磁帶屬於抽取式媒體，單位成本低，適合用於資料的長期存檔。因此VTL與實體磁帶的結合，可有相輔相成的效果。

但黃嘉祥提醒我們，VTL從邏輯上雖然等同於實體磁帶設備，但與實體磁帶協同運作時，許多因素都會影響到整個備份架構運作的順暢。

問：儲存環境中同時存在VTL與實體磁帶，要注意哪些事情？
答：從資料生命周期來看，所有資料最後都會轉到磁帶上，VTL只會保留一定期限內的資料，所以重點就在於如何把資料從VTL轉存到磁帶這個環節。

問：把資料從VTL轉存到實體磁帶有什麼要注意的？
答：首先要注意轉存作業對正常備份或還原作業的影響。其次是轉存必須能配合企業的備份政策或資料保管機制。

問：備份一般都是在下班等離峰時間執行，VTL轉存磁帶作業只要避開這個時段，會對正常備份還原作業造成影響嗎？
答：傳統上把資料從VTL轉存到磁帶，都是透過備份軟體來執行，先把VTL的資料還原到備份伺服器上，然後再把資料備份到實體磁帶上。但問題在於，備份伺服器除了執行備份外，還要負責回應用戶還原資料的需要。而前端用戶的還原需求，卻經常發生在正常上班時間，如果這時候備份伺服器還要負責執行VTL轉存磁帶作業，就會影響到執行其他作業的能力。

這個問題對大型企業應用環境來說，特別嚴重，大型環境的資料量龐大，執行一次VTL轉存磁帶作業會占用相當長的時間。此外，大型應用環境中的備份伺服器，通常隨時都有多個備份或還原工作需要執行，所以如果由備份伺服器負責VTL轉存磁帶作業，對整個備份架構帶來的衝擊是相當大的。

問：要如何讓備份伺服器擺脫執行VTL轉存磁帶帶來的問題？
答：可以使用具備「直接輸出磁帶（Direct Tape Export）」功能的VTL，把轉存磁帶作業從備份伺服器轉移到VTL上。具有直接輸出磁帶功能的VTL，本身就等同於一臺備份伺服器，可以自行將資料轉移到後端實體磁帶上，而不需要前端的備份伺服器介入，所以又可以叫做無伺服器磁帶備份（Server-less tape backup）。

問：VTL的直接磁帶輸出作業，是一段式（資料備份到VTL時同時產出實體磁帶），還是兩段式（資料備份到VTL後，用戶再從VTL控制臺上啟動輸出到磁帶作業）？
答：兩者皆有。相比之下，一段式的作業自然比較方便，在備份資料寫入VTL成為虛擬磁帶後，就一併產出實體磁帶，這樣可以大幅簡化管理程序。在這種作業程序下，VTL就好像是後端實體磁帶的快取一樣，資料寫進VTL（快取）後，馬上就轉到實體磁帶上，然後把磁帶清空，所以也可以叫做磁帶快取（Tape Caching）功能。

而且在設定上，一段式的VTL轉存作業在將資料轉到實體磁帶後，還可以讓資料保留在VTL中一段時間，在保留時間內，如果需要還原資料，可以直接從VTL中讀取，而不用去找磁帶。

問：除了降低備份伺服器的負擔外，VTL的直接磁帶輸出還有哪些應用方式？
答：某些對磁帶保管要求較高企業，會要求備份時同時產生多卷相同磁帶，目前一般都是透過備份軟體的磁帶複製（Clone）功能來執行這項產生多卷相同磁帶的作業，但這會有先前提到造成備份伺服器額外負擔的問題。

所以如果VTL能在支援直接磁帶輸出外，還支援「一對多」的多重磁帶匯出功能（Multi-Export），在同一時間產出多組相同磁帶。就能大幅節省磁帶複製的時間與程序。

VTL輸出磁帶還可以有一種特別的應用：可將多卷資料量少的磁帶匯入VTL後，再統一匯出至單卷大容量的磁帶。這種應用對IT架構歷史較久的企業特別有用，管理人員可以藉由VTL模擬出型號較舊、容量較小的磁帶，然後再以VTL將資料轉成新款式的大容量磁帶規格。如此就能在後端使用新型磁帶設備，又不需更動前端備份軟體原有的磁帶規格設定。這個功能叫做磁帶整合（Tape Consolidation/Stacking）。過去雖然也有某些備份軟體可以提供類似的功能，但這會加重備份伺服器的負擔，如果由VTL本身來作，效率會更好。

問：我們知道VTL的本體其實是磁碟陣列，只是透過軟體模擬成磁帶的格式。但實體磁帶是用到1卷的容量才消耗1卷磁帶，而VTL就必須事先規畫出一定數量的虛擬磁帶。如果規畫或模擬了很多的虛擬磁帶出來，但一時之間又還沒把這些虛擬磁帶的空間用滿，會不會形成浪費？
答：浪費空間的問題，可以透過按需分配容量（Capacity on Demand）的技術來解決。在這項技術下，VTL的虛擬磁帶容量是「虛擬」的，直到資料實際寫到那卷虛擬磁帶對應的磁碟區後，系統才會實際配給容量；接下來可以視寫入資料量的多寡，逐次分配容量給虛擬磁帶使用，因此可以大幅提高容量利用率，減少浪費。

問：結合重複資料刪除技術（Data De-duplication）是當前VTL發展的熱門話題，這項技術除了可以降低磁碟空間的消耗，讓VTL可以保存比以往多出許多倍的備份資料外，對企業備份有什麼影響？
答：可以讓遠端複製磁帶資料成為可能。實體磁帶屬於抽取式的媒體，先天上就具有「異地備份」的特性，只要把存有資料的磁帶運送到他地，就等於是完成了一次遠端的資料搬移。但是對以磁碟陣列為本體的VTL來說，就沒辦法使用這種「物理搬運」方法。而且VTL內保存的資料量十分龐大，動輒就是TB等級，只有少數企業能承受以網路傳輸備份資料所需的高昂費用。

但在結合重複資料刪除技術後，VTL內保存的資料量就得到大幅的縮減，需要的傳輸頻寬只有原始資料量的數十分之一，不需要高頻寬網路也能傳輸備份資料。整理⊙張明德