新一代虚拟磁带库的必备知识

来源：z-top.net 更新时间：2020-03-02 10:07

Virtual Tape Library ，VTL — 外表是磁带、内在是磁盘，兼具既有环境与创新存储应用

虚拟磁带库（Virtual Tape Library ，VTL）可利用仿真SCSI指令的方式，将磁盘仿真成磁带设备，从而在不改变原有磁带备份架构的前天下，以磁盘取代磁带，达到缩短备份窗口、提高备份成功率、加速还原时间、读取归档数据效率等优势。

对前端的备份服务器或应用服务器来说，VTL和真实磁带设备是完全一样的，前端完全不会知道后端的"磁带"，实际上是VTL系统以磁盘仿真出来的空间，因此VTL能相当程度地替代真实磁带的作用。然而随着信息管理法规的要求，长期存档与法规稽核的需求日益增加，磁盘作为长期归档媒体仍有成本过高的问题，相对的，单位成本更低的磁带，更适合这种环境的使用，所以真实磁带设备在现今企业环境中，仍占有一席之地。实际上，通常是由VTL与真实磁带构成三层式的备份架构，也就是所谓的磁盘到磁盘到磁带（D2D2T），最前端是在线应用服务器的高性能磁盘，最末端是真实磁带设备，而采用中低价位SATA磁盘构成底层的VTL，则介于两者之间。
VTL的本体是磁盘阵列，可利用磁盘可随机读写的特性，有效提高还原性能，因此VTL适于保存还原机率较高的近期生产数据，也就是作为后端真实磁带的缓冲（Buffer），以便缩短备份窗口，所有备份数据将先写进速度较快的VTL，然后再于其他时间转存到真实磁带上；而磁带属于抽取式媒体，易于扩充容量（只需购买新的磁带），单位成本低，适合用于数据的长期保存。两者如能相辅相成，即可兼顾效率与成本的需求。

Direct Tape Export — 直接磁带输出

传统上要将数据从VTL转存到磁带，都必须通过前端的备份服务器来执行，因此会占用备份服务器的作业时间与处理资源，当备份服务器执行VTL转存真实磁带作业时，就没办法执行原来的正常备份工作。因此新一代VTL可支持"直接磁带输出"功能。直接从VTL把数据转存到后端真实磁带上，不会占用前端备份服务器的资源，也不会干扰到备份服务器原来排定的备份工作。

Data de-duplication — 重复数据删除

这项技术可通过对原始数据的分解与特征值演算，除去数据中的冗余部分，让有限存储空间发挥出数倍甚至数十倍的存储效率，大幅提高磁盘有效的存储容量。
对VTL来说，由于可容纳的数据量提高，因此使用者原来每隔几天或每周就需要执行一次的转存磁带作业，可改为间隔1个月甚至是半年之久。由于留存在硬盘上的数据量增多，也提高了数据还原或检索的速度。

I/O Load Balance — I/O负载平衡

传统VTL 仿真出来的磁带，均位于磁盘上的固定位置，某些情况下，可能会发生许多的备份数据流均集中到一个磁盘的问题，以致形成性能瓶颈。
I/O负载平衡技术则采用动态的I/O分配，虚拟磁带并不位于固定的位置，系统可以自动分配备份数据流写入磁盘阵列的位置，备份数据流可动态地平均分布在多个磁盘 LUN 中，避免形成磁盘LUN瓶颈。

Hardware Comprssion — 硬件压缩

压缩是磁带机必备的基本功能，仿真真实磁带设备的VTL自然也须提供这项功能。但软件压缩会造成处理器的负担，因此也降低了 VTL 整体性能。某些情况下启用软件压缩甚至会使 VTL 吞吐量降低一半，若对不易压缩的离散数据启用软件压缩，那VTL的吞吐量甚至会下降 85% 。导入专用的压缩芯片/卡，可在不影响处理器性能的情况下执行压缩工作，比起使用软件压缩的VTL，吞吐量可高出数倍。

Server-less Tape Backup — 无服务器磁带备份

传统磁带设备或VTL的作业控制都需依赖备份服务器，因此会对备份服务器造成负担，使得备份服务器形成备份作业的性能瓶颈。而无服务器磁带备份则不占用备份服务器资源，直接将数据备份到磁带或VTL上。如NDMP协议在备份中的应用，就是一种典型的无服务器磁带备份。支持NDMP协议的存储设备，可直接将数据输出到后端的磁带设备或VTL上，而无须备份服务器介入。

Virtual Tape Shredding — 虚拟磁带销毁

真实磁带可通过消磁等方式彻底清除数据，而VTL的本体是磁盘，因此在淘汰磁盘或是更新设备时，若要确保留在旧磁盘中的数据不致遭到非法复原，除了以物理方法销毁外，必须通过符合美国国防部档案销毁标标准DoD 5220-22M的工具，通过多次随机数清除与磁盘复写动作，彻底清除VTL中保存的数据，这种作业就称为虚拟磁带销毁，可依需要设定销毁特定虚拟磁带数据，而无须更动整个系统。

Tape Consolidation/Stacking — 磁带整合

一种磁带数据转存作业，将多卷存放数据量小的磁带，合并成单卷数据大的磁带输出，藉以节省媒体与管理成本。除了节省数据占用的磁带数目外，也能在不同规格磁带间转移数据。过去这类作业多半由备份软件负责，但许多新型VTL也已内建这项功能，如可仿真成小容量的虚拟磁带执行前端的备份工作，而在需要转存成真实磁带时，则先转换成大容量的磁带格式，再行输出。

Tape Caching — 磁带缓冲

一种VTL与真实磁带搭配的作业方式，当备份数据写入VTL成为虚拟磁带后，可一并输出成真实磁带，如此VTL就好像是后端真实磁带的快取一样。一旦数据写进VTL（快取）后，马上就转到真实磁带上，然后把VTL清空。也可以让数据保留在VTL中一段时间，在保留时间内，如果需要还原数据，可以直接从VTL中读取，而不用去找磁带，所以还原时也更方便。某些厂商把这功能称为Shadow Tapes。

Capacity on Demand — 按需扩容

VTL须事先在磁盘区规画出一定数量的虚拟磁带，规画的磁带数量越多，占用空间越大，如果一时之间没把这些虚拟磁带空间用满，就会形成浪费。而按需分配容量技术切出来的虚拟磁带容量是"虚拟"的，直到数据实际写到那卷虚拟磁带对应的磁盘区后，系统才会实际配给容量；接下来可以视写入数据量的多少，逐次分配对应的磁盘容量给虚拟磁带使用，可大幅提高容量利用率，减少浪费。

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