虛擬磁帶庫的概念非常簡單，它本質(zhì)上是磁盤陣列硬件設(shè)備，但是在軟件功能上模擬磁帶備份的形式，因此對于存儲管理員來講，它就是一個(gè)磁帶庫，對它的管理如同管理一個(gè)物理磁帶庫一模一樣。
可以說，虛擬磁帶庫已經(jīng)成為當(dāng)今存儲界最為熱門的話題之一，VTL的崛起，正在深刻地改變著傳統(tǒng)的備份市場格局和用戶的數(shù)據(jù)保護(hù)模式。進(jìn)入2005年，傳統(tǒng)機(jī)械磁帶庫廠家紛紛推出虛擬磁帶庫作為高端產(chǎn)品系列，VTL成為市場主流的趨勢已非常明顯。
機(jī)械磁帶庫的缺陷
磁帶庫是一個(gè)機(jī)械密集型設(shè)備，有用戶曾用開玩笑的口吻說：“磁帶庫廠商不應(yīng)該屬于IT廠商，而應(yīng)該是機(jī)械廠商?！币虼耍艓炀哂幸恍┳鳛闄C(jī)械產(chǎn)品而不可逾越的問題。
維護(hù)負(fù)擔(dān)高：磁帶庫的核心部件磁帶驅(qū)動器為非封閉機(jī)械易損件，本身故障率高，灰塵、潮濕等使故障率不可預(yù)期，導(dǎo)致設(shè)備可用性差。
備份失效率高：采用磁帶庫進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)的介質(zhì)磁帶為非封閉介質(zhì)，且磁帶庫中的磁帶之間沒有容錯(cuò)保護(hù)。備份業(yè)務(wù)涉及到的磁帶組中任一盤磨損、卡帶、霉點(diǎn)、粘連等，均會導(dǎo)致整個(gè)備份無法恢復(fù)。
備份恢復(fù)能力不佳：雖然磁帶本身的讀寫速度已有長足提高，但備份恢復(fù)時(shí)需要抓帶、加載、機(jī)械定位文件等機(jī)械動作，等待時(shí)間長，而備份恢復(fù)時(shí)一般會涉及多帶查找，應(yīng)用端被迫因此延長待機(jī)時(shí)間。
在用戶的數(shù)據(jù)保護(hù)工作中，解決機(jī)械磁帶庫問題的主要方案有磁盤到磁盤（Disk-to-Disk，簡稱D2D）和VTL。與磁帶不同，基于ATA的磁盤陣列比傳統(tǒng)的光纖通道磁盤陣列的成本低很多，同時(shí)逐漸變得非常流行，它可以方便集成到備份系統(tǒng)中。
D2D將盤陣連接到備份服務(wù)器，將文件系統(tǒng)放置其上，使用備份軟件的本地功能備份到基于磁盤的目標(biāo)上。這一過程聽上去很簡單，但是需要用戶改變備份系統(tǒng)的配置；最后的碎片還會引起性能的問題，基于文件系統(tǒng)的目標(biāo)不能以磁帶庫的方式進(jìn)行共享，需要管理員為多個(gè)備份服務(wù)器進(jìn)行磁盤陣列的分區(qū)。
VTL使得磁盤陣列對于備份/恢復(fù)系統(tǒng)來說像是磁帶庫，這樣一來，無須改變配置就可以在備份系統(tǒng)中使用磁盤，而備份系統(tǒng)仍舊認(rèn)為在向磁帶進(jìn)行備份?只有你知道其中的奧秘。如同物理磁帶庫一樣，VTL可以通過驅(qū)動器共享軟件來進(jìn)行共享。此外，大多數(shù)VTL在磁盤上存放數(shù)據(jù)的方法確保了零碎片。
VTL的優(yōu)勢
幾乎在機(jī)械磁帶庫發(fā)明的同時(shí)，VTL概念就已經(jīng)出現(xiàn)并得到應(yīng)用。但是，受限于技術(shù)局限，長期以來VTL只是作為機(jī)械磁帶庫的緩存，應(yīng)用也因此而局限于封閉的大型機(jī)系統(tǒng)等高端用戶群，市場認(rèn)知度很低。
相對于機(jī)械磁帶，虛擬磁帶庫使用了兼容磁帶備份管理軟件以及傳統(tǒng)備份流程，這使得設(shè)備的可用性及備份的可靠性都得到了大幅提升。
設(shè)備可用性提升：虛擬磁帶庫用電子化的“機(jī)械手”和“磁帶驅(qū)動器”，代替了機(jī)械磁帶庫中裸露、易損的系列機(jī)械裝置，基于RAID保護(hù)的磁盤陣列具備降級工作能力，且具自動報(bào)警和在線熱恢復(fù)能力。
備份可靠性提升：虛擬磁帶庫采用基于RAID保護(hù)的磁盤陣列，從而將備份的可靠性較常規(guī)磁帶備份提高了若干量級。封閉式結(jié)構(gòu)的磁盤介質(zhì)本身的MTBF（平均無故障間隔）一般為開放式結(jié)構(gòu)的磁帶介質(zhì)的5倍以上。
恢復(fù)工作極為簡便：如果所需數(shù)據(jù)存在VTL當(dāng)中，則不會涉及任何機(jī)械工作，恢復(fù)工作就像磁盤備份的速度一樣。
VTL突破D2D
D2D方案包括文件復(fù)制、數(shù)據(jù)鏡像、快照等形式。文件復(fù)制或鏡像不僅使備份數(shù)據(jù)持續(xù)暴露在病毒、人為誤刪等在線威脅之下，同時(shí)也只保留在線數(shù)據(jù)的最終狀態(tài)，數(shù)據(jù)災(zāi)難發(fā)生后無法恢復(fù)歷史數(shù)據(jù)。在較為成熟的快照技術(shù)中，鏡像式快照消耗容量過大，指針式快照雖然支持類似常規(guī)備份的增量快照，但必須捆綁專用軟件系統(tǒng)，總體擁有成本過高。
D2D解決方案存在最大的問題，是與文件系統(tǒng)相關(guān)的缺陷。結(jié)合外接RAID陣列的備份/恢復(fù)軟件的D2D性能依賴類似NTFS和NFS的文件系統(tǒng)，它們是為了在PC服務(wù)器系統(tǒng)中使用而生成的。這些文件系統(tǒng)用來為多個(gè)用戶管理多個(gè)小型文件，在磁帶備份應(yīng)用軟件執(zhí)行較大的寫操作時(shí)，會發(fā)生性能沖突。
大多數(shù)D2D RAID陣列使用的通用文件系統(tǒng)對于磁帶備份并非是最優(yōu)化的。與備份系統(tǒng)相關(guān)的通用文件系統(tǒng)還存在的另外三個(gè)問題：大多數(shù)通用文件系統(tǒng)同典型的服務(wù)器一樣，隨著時(shí)間變化產(chǎn)生大量文件系統(tǒng)碎片；類似FAT、NFS和NTFS的通用文件系統(tǒng)受到文件系統(tǒng)、分區(qū)和單個(gè)文件大小的限制；大多數(shù)D2D文件系統(tǒng)存在安全性隱患。
VTL在備份過程中超越D2D系統(tǒng)的原因之一是，備份應(yīng)用軟件將備份寫到VTL磁盤，這類似以數(shù)據(jù)流形式寫到磁帶。另一方面，D2D寫單獨(dú)的文件，在對下一個(gè)文件操作前，必須記錄每個(gè)文件的位置和文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)。VTL以數(shù)據(jù)流形式寫而不是以單獨(dú)的文件形式寫，這一方法能夠避免受到文件系統(tǒng)所支持的最大文件數(shù)目的限制。VTL文件系統(tǒng)的專有特性克服了D2D的通用文件系統(tǒng)遇到的限制問題。
在安全性方面，訪問VTL的文件系統(tǒng)和訪問磁帶類似，用戶不能直接訪問磁帶，被病毒感染的文件也不會感染磁帶。
VTL可以提供綜合/集中全量備份的好處，在知道了所有文件的位置和發(fā)送的時(shí)間后，就可以簡單地使用指針來建立新的全量備份。使用指針可以建立一個(gè)新的虛擬全量備份，來取代從一個(gè)虛擬磁帶向另一個(gè)虛擬磁帶拷貝數(shù)據(jù)。當(dāng)新的全量備份建立后，可以告訴備份軟件全量備份的內(nèi)容和全量備份所在的“磁帶”，然后備份軟件會把該全量備份看做和其他全量備份一樣。該全量備份還可以用于進(jìn)一步的增量備份和恢復(fù)，并且能拷貝到真正的磁帶。
虛擬全量備份除了即時(shí)功能以外，在容量方面也具備優(yōu)勢。如果使用備份軟件建立了真正的綜合全量備份，與通常的全量備份一樣，也會占用同樣大小的磁盤空間。然而VTL的虛擬全量備份幾乎不會占用任何磁盤空間，因?yàn)閂TL僅僅使用了指針。
應(yīng)用篇
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù) 問題重重何時(shí)休？
如圖1所示，這是一個(gè)典型的用戶數(shù)據(jù)保護(hù)環(huán)境（為了便于說明問題，我們省略了用戶冗余系統(tǒng)與容災(zāi)系統(tǒng)）。
當(dāng)數(shù)據(jù)從關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)中產(chǎn)生以后，不能夠直接進(jìn)行備份。原因在于備份工作一方面會影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高效運(yùn)行，另一方面?zhèn)浞莨ぷ鹘?jīng)常會出現(xiàn)各類問題而無法成功完成，這時(shí)就會造成數(shù)據(jù)的丟失。因此，用戶需要一套性能可以與在線系統(tǒng)相比擬的磁盤系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制，然后對復(fù)制的數(shù)據(jù)（與業(yè)務(wù)系統(tǒng)一致）進(jìn)行備份。
鏡像磁盤系統(tǒng)仍為高端產(chǎn)品，在有些業(yè)務(wù)系統(tǒng)中鏡像系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)完全一樣，因此價(jià)格昂貴。傳統(tǒng)磁帶庫在運(yùn)行中自然存在著各種各樣的機(jī)械問題。
應(yīng)用第一步：無縫融入原有系統(tǒng)
如圖2所示，使用虛擬磁帶庫使得磁盤陣列對于備份/恢復(fù)系統(tǒng)來說像是磁帶庫，這樣一來，無須改變配置就可以在備份系統(tǒng)中使用磁盤，而備份系統(tǒng)仍舊認(rèn)為在向磁帶進(jìn)行備份。對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，幾乎感覺不到任何改變，在邏輯上，VTL與傳統(tǒng)磁帶庫組成了原有系統(tǒng)中的磁帶庫，但是把所有虛擬磁帶庫的優(yōu)點(diǎn)都集成進(jìn)來。
在這種情況下，VTL只是通過備份軟件把數(shù)據(jù)塊取出，然后模擬成磁帶格式將其放到磁盤上，但并不知道數(shù)據(jù)塊中究竟是什么內(nèi)容。
應(yīng)用第二步：革掉D2D的命
在圖3的情況，VTL的應(yīng)用發(fā)生巨大改變?它特別為存儲備份數(shù)據(jù)而建立了客戶化文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)可以完成快照、復(fù)制、指針和各種磁帶不能完成的事情。在這種應(yīng)用情況，VTL完全代替了傳統(tǒng)的D2D系統(tǒng)。
這個(gè)時(shí)候，一旦寫完備份后，VTL會檢查所寫影像，并識別影像的內(nèi)容。此外，還要決定備份的類型、備份包含的文件（或其他項(xiàng)目）和文件的來源。在這些全部完成后，他們需要建立一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫??基本上就是備份服務(wù)器索引或目錄的副本。
VTL不僅代替了D2D系統(tǒng)，還對用戶整個(gè)數(shù)據(jù)保護(hù)流程進(jìn)行了變革，在此之前，業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送給鏡像系統(tǒng)，之后的數(shù)據(jù)保護(hù)工作由鏡像系統(tǒng)完成，而采用VTL代替D2D之后，業(yè)務(wù)系統(tǒng)把數(shù)據(jù)傳輸給由VTL和磁帶庫組成的數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)，由后者完成整個(gè)數(shù)據(jù)保護(hù)工作。
產(chǎn)品篇
如前文所提到的那樣，VTL首先出現(xiàn)在大型機(jī)環(huán)境中，由于該領(lǐng)域相對封閉，而且應(yīng)用并不普遍，因此本文主要介紹開放系統(tǒng)領(lǐng)域的情況。在開放系統(tǒng)中，VTL產(chǎn)品主要有兩類，一類是磁盤庫管理服務(wù)器，另一類是專用純硬件虛擬磁帶庫。
磁盤庫管理服務(wù)器
為了提高VTL備份的應(yīng)用安全性，部分供應(yīng)商開始將各色軟件VTL模塊裝入專用服務(wù)器（一般稱為“磁盤庫管理服務(wù)器”），或?qū)⒉僮飨到y(tǒng)和軟件VTL模塊“固化”在“磁盤庫控制器”內(nèi)。該類型VTL具備“準(zhǔn)硬件”包裝，但備份磁盤的應(yīng)用仍受限于文件系統(tǒng)。這種軟件硬件化的VTL方案實(shí)現(xiàn)了備份管理系統(tǒng)和虛擬磁帶模塊的解耦，在一定程度上提高了備份數(shù)據(jù)的安全性，可以作為外設(shè)獨(dú)立使用。但是，核心控制部分仍舊是通過操作系統(tǒng)，邏輯地模擬磁盤的線性化，因此存在一定缺陷。
智能化專用純硬件虛擬磁帶庫
2003年，國內(nèi)著名的存儲備份設(shè)備制造廠商SOUL推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化虛擬磁帶庫產(chǎn)品?SureSave VTL。該產(chǎn)品采用自主研發(fā)的專用VTL控制器，屏棄了PC服務(wù)器架構(gòu)VTL帶來的諸多問題。采用硬件壓縮技術(shù)，具備多項(xiàng)專利。集專業(yè)、安全、智能于一體的設(shè)計(jì)理念，該產(chǎn)品的出現(xiàn)推動了新一代虛擬磁帶庫技術(shù)的發(fā)展。
智能化是SureSave VTL的亮點(diǎn)，使它區(qū)別于其他產(chǎn)品走在VTL技術(shù)的前列：中文GUI圖形管理界面、備份服務(wù)器災(zāi)難恢復(fù)、備份數(shù)據(jù)Online可視化、模擬NAS、模擬裸磁盤、異地歸檔等多種功能使虛擬磁帶庫的可用性一再提升，一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，SureSave VTL的成功應(yīng)用，是虛擬磁帶庫技術(shù)成熟的標(biāo)志。
