VTL存储技术及产品市场分析【存储部落】网络存储技术

VTL存储技术及产品市场分析
Tags:备份,备份软件,产品对比,磁带库,Falcon,sepaton,VTL
虚拟磁带库（Virtual Tape Library，简称VTL）是近年来兴起的众多磁盘备份（Backup to Disk）解决方案中，最受瞩目的一项，调研机构IDC的数据显示，全球虚拟磁带库市场（VTL）将在2011年达到14亿美元，复合年增长率为47.4%，未来全球VTL市场前景广阔。
虽然VTL问世的时间不过两年多，目前却是相当热门的产品，从市场面来看，主要的储存设备供货商都开始开发VTL产品线，包括外接式磁盘储存系统的几大知名厂商EMC、NetApp、IBM、HP等以及StorgeTek、Quantun等多家磁带储存设备大厂。
目前国内已经有不少厂商在市场推出VTL，也有用户使用VTL的成功案例，我们也将根据国内的市场情况来考虑推出VTL解决方案产品。 本报告对国内VTL的使用和市场情况做了调研，并进行了技术分析，可用于推出VTL产品的参考。
VTL的市场应用环境
备份是整个存储行业一块很大的市场，从目前的情况看，几乎所有的数据库类应用都需要备份解决方案，即便是广电行业，媒资系统的数据库也需要备份；另外，广电也要有财务、OA等常规业务，这些系统都是需要备份的。其他的行业：电信、金融、政府、电力、制造、中小企业等，备份更是不可或缺。
因此，个人理解VTL的市场目标在于一下几方面：

VTL的类型VTL是把磁盘虚拟成带库，在磁盘介质上模拟出机械臂、磁带机和磁带来进行工作。市场上的虚拟磁带库依照架构不同，有三种形式的VTL： 备份软件模式 一种是集成在某一个备份软件内部的模块，如Bakbone的VTL；这种VTL只能被该备份软件调用，并且不具有标准磁带库的访问和管理方式，因此严格说来还不能算做VTL，只能算作D-D的备份方式，很多备份软件都具有磁盘备份的功能，如：VERITAS NetBackup、EMC Legato、CommVault等； PC架构VTL另一种是单独运行在一个PC 服务器上的VTL软件，在标准的x86平台的服务器上安装通用操作系统（通常为Linux），然后再安装VTL软件；在外接磁盘阵列上虚拟出磁带库和虚拟磁带空间。这种VTL是完全模仿了一个真实的带库，具有机械臂、磁带机和虚拟磁带，用户完全可像一台物理带库一样去管理和使用。代表软件产品有：FalconStor和Sepaton的VTL。 由于软件架构在标准的x86平台和Linux操作系统上，而且储存装置的限制较低，只要服务器支持，可以采用任何SCSI或FC接口的磁盘阵列，与备份服务器端可以藉由SCSI、 iSCSI或FC等接口相连，部署应用上较有弹性。这类型产品相当多，EMC、IBM、Maxxan、同有、众志合达采用的是Falcon的软件技术，而HP 采用Sepaton的技术。嵌入式结构VTL
嵌入式结构VTL也是完全模仿了一个真实的带库，具有机械臂、磁带机和虚拟磁带，只不过它的硬件结构更为专业；VTL控制器采用专业的硬件平台，模块化的结构，采用专用的操作系统将VTL软件安装在专用系统内。这种VTL的典型代表是NetApp、Quantum和Mirage等。
如NetApp通过收购Alacritus软件建立了自己的VTL产品线NearStore，它的VTL产品采用与它的Filer一样的控制器结构，只是微码（fireware)不同。而Quantum公司的 DX系列产品也采用自有的技术专用的硬件结构，只是具体结构没有公布。
Ultera公司的Mirage产品采用ASIC芯片等逻辑电路来实现虚拟磁带库，是完全硬件化的VTL产品。
这种嵌入式结构VTL能够有效避免操作系统+虚拟磁带库软件组成的软件虚拟磁带库存在的易受人为破坏导致数据丢失的安全性问题；具有更高的安全可靠性。
VTL市场现有厂商状况
目前市场上的的VTL产品主要由两大类厂商提供
VTL软件厂商
FalconStor：EMC、IBM、SUN、同有、众志合达、浪潮等多家OEM
Sepaton：自有产品、HP OEM
Alacritus：已被NetApp收购
Diligent：HDS OEM，Overland OEM、SUN OEM
NearTek：EMC开始收购Neartek公司的VTL资产。
VTL硬件厂商：
国际：EMC 、NetApp、HP、IBM 、Quantum、Sepaton、SUN、StorgeTek、Spectra Logic、Mirage、Maxxan、Copan Systems。
国内：同有、众志合达、浪潮等
VTL的优势
VTL相对磁盘备份（D-D）的优势
磁盘备份通常是在备份软件里的一个功能，因此不具备可以虚拟磁带库的功能，在介质管理及空间回收方面会带来很大不便，用户很可能会由于磁盘空间的管理不善而导致备份数据的损坏。
磁盘备份是基于操作系统上的文件系统来进行，文件系统是I/O性能的一大瓶颈；而虚拟磁带库的数据是通常是写在由VTL软件管理的裸设备上的，避免了文件系统带来的性能瓶颈；
磁盘备份方式产生的数据均是暴露在操作系统之上的，很容易受到包括黑客、病毒、人为因素造成的数据丢失问题，从而降低了备份系统安全可靠性；另外，磁盘备份不具备数据压缩功能，这也带来了磁盘空间的浪费。
VTL相对物理磁带库的优势
传统的磁带库的构成包括磁带机驱动器、磁带存储槽、机械手系统、控制器、机械手、条码扫描系统、磁带入库和磁带出库装置等，磁带库的可靠性不仅仅是机械手的磁带交换次数、磁带驱动器的平均故障间隔时间等几个参数的简单运算结果，与磁盘存储设备相比，磁带库具有更多的精密机械、电子元器件，任何元器件的故障均可能会导致整个磁带库运转异常，甚至无法正常工作，而维修更换工作往往需要系统停机，直接影响到用户备份业务应用的连续性。由于磁带库技术较为封闭，许多元器件的维修、更换必须由磁带库原厂商工程师完成，一些关键部件的维修甚至需要返回原厂，磁带库厂商及其工程师的响应速度直接决定了磁带库维修所需的时间；
用于存储用户数据的磁带介质同样存在着很多问题，线性磁带的挂靠失败问题、磁带的B.O.T（Beginning of tape）的可用性问题，磁带磁介质磨损问题等等都会造成用户数据无法读取。对于存储在磁带中的数据的保护，很多用户采用磁带克隆、同时备份多份磁带等方式，但软硬件成本过高、备份恢复速度较慢等因素给用户带来了很大不便。
相比于磁带库，采用磁盘阵列技术的虚拟磁带库产品在可靠性上有着非常大的优势。磁盘阵列及其相关技术已经非常成熟，通常采用模块化设计，方便维护管理人员的维护工作。通常磁盘阵列在多方面均采用了高可靠设计，冗余控制器、冗余电源、冗余散热系统、甚至与主机的链路均采用冗余设计。其磁盘的维护成本也较低廉，RAID功能、热备援磁盘、在线RAID数据重建，没有磁带驱动器所需的定期清洗要求，磁盘热插拔在线更换等等多种功能充分保证了磁盘阵列的可靠性，提高了可维护性。
综上所述，利用磁盘介质虚拟出磁带库，达到和传统带库一样的功能；同时排除了传统带库Robot与Tape的机械故障率，从而大大增强了备份设备的稳定性。基于磁盘存储技术，磁盘介质在I/O性能上远远高于顺序读写的磁带介质，VTL的性能更优；虚拟磁带库可以灵活配置驱动器数量、类型以及磁带插槽数量以适应不同的应用环境，带来管理上的灵活和方便。虚拟磁带库基于RAID磁盘阵列存储技术来保证备份数据的安全，在备份介质上提供了更深一层的保护。
VTL相对备份软件提供功能的优势
一些备份软件产品开始具有一定的虚拟磁带库功能（如BakBone NetVault提供的Virtual Disk Library等）。其做法一般是在备份服务器上安装一个虚拟磁带库的软件模块，通过该模块将备份服务器上的一部分存储空间虚拟为磁带库。
此类解决方案十分简单，成本也很低，具备初级的虚拟磁带库的功能，能够部分解决磁带备份的性能等问题，因此有一部分用户开始采用。
但该方案具有一些明显的弱点。如，共享问题，实现LANFree备份时的管理问题，安全性问题等等，对备份服务器还要耗费很大的系统资源。总的来说，这只能算作上文中磁盘备份方式的一个延伸，它的主要用途是作为磁带备份的一个缓冲，而不能完全脱离传统磁带库。
备份软件提供的虚拟磁带库 虚拟磁带库（VTL）
安全性 与文件系统的关系 建立在文件系统上，会随文件系统的损坏一同损坏 建立在裸设备上，不会随文件系统的损坏而损坏
病毒 有可能会被病毒感染 不会被病毒感染
误删除 是文件系统上的文件，可能会被操作系统命令误删除 不在文件系统上，不会被误删除
移植 文件可能通过共享被人非法拷贝到其它机器上恢复，导致机密泄漏 不会发生非法拷贝泄密的问题
空间回收 无法灵活方便的管理介质，设定保护周期，甚至有些备份软件需要借助操作系统命令删除文件 自动完成
索引 有些备份软件不能扫描磁盘上的介质索引，一旦索引损毁无法进行恢复 具有与传统磁带库一样的完整索引管理功能
性能 性能瓶颈 性能低。文件系统本身是性能瓶颈。难以优化 性能高。磁盘阵列和光纤接口的性能可以通过扩容逐步提高。
磁盘碎片的问题 存在，系统性能会逐渐降低 不存在。系统性能保持不变
投资 设备本身投资 低或免费。备份软件自带 较高。需要购买专门设备
总体系统投资 高。仍需要依赖传统磁带库 低。不需要传统磁带库
维护成本 高。需要维护传统磁带库 低。不需要维护传统磁带库
结论 主要功能 临时作为传统磁带库缓存提高性能，只适合小环境。 可替代传统磁带库成为主要备份设备，也可做为大型备份环境的近线备份设备。
VTL软件基本技术指标
FalconSepaton Diligent
体系结构 软件虚拟磁带库。PC SERVER＋Linux+FalconVTL。 软件虚拟磁带库。PC SERVER＋操作系统+sepatonVTL。 软件虚拟磁带库。PC SERVER＋Linux+FalconVTL。
主机通道 由PC SERVER提供，可支持ISCSI和FC接口。 支持 FC光纤主机通道； 支持 FC光纤主机通道；
性能 主要看PC SERVER性能和接口 主要看PC SERVER性能和接口 主要看PC SERVER性能和接口
可以虚拟的磁带驱动器类型 LTO-1，LTO-2，LTO-3，DLT7000，DLT8000，SDLT1，SDLT320，AIT-2，AIT-3，3590，9840，9940，SAIT； HP Ultrium 230 (LTO1),HP Ultrium 460 (LTO2),HP Ultrium 960 (LTO3),DLT 7000, DLT 8000, SDLT 320. DLT7000，P3000 ATL
可以虚拟的物理磁带库类型 ADIC Scalar100/1000/i2000， HP ESL9000，IBM 3584/3583/3590，Qualstar TLS4222，SONY CSM200，Quantum 1000/3000/4000/7000/7100STK L20/40/80/180/700，STK 9710/9714/9730； ADIC Scalar 24/1000/10K;HP ESL; STK L180/700;Quantum/ATL P1000/3000/4000/7000;
可以虚拟的磁带驱动器数量 64个 64个 128
可以虚拟的物理磁带库数量 8个 16个 16
可支持的备份软件 Veritas NetBackup；Veritas BackupExec；CA BrightStor Enterprice Backup；Legato Networker；IBM TSM；HP DP；BakBone Netvault；Commvault； VERITAS NetBackup, VERITAS Backup Exec, Legato Networker, CommVault Galaxy, IBM Tivoli, and others. Legato Networker、CommVault GalaxyAtempo Time Navigator、Symantec VERITAS NetBackup、HP Data Protector、CA Brightstor ARCServe、Tivoli Storage Manager
是否可以连接物理磁带库实现磁带的导入导出功能 可以；FalconVTL产品支持连接物理磁带库实现磁带的导入导出功能，同时可以提供制定策略来控制虚拟磁带到物理磁带的自动导出功能，通过此功能可以完全将虚拟磁带库作为物理磁带库的Cache来使用； 不可以
虚拟磁带库管理方式 支持JAVA GUI管理方式， 基于JAVA的GUI管理方式
是否具备类似物理磁带库的数据压缩功能 可在PC SERVER内添加硬件压缩卡，支持硬件压缩。 压缩功能 50:1 2：1
重复数据删除技术 支持 支持 支持
硬盘冗余技术 由后端磁盘阵列提供 由后端磁盘阵列提供 由后端磁盘阵列提供