虛擬磁帶柜（Virtual Tape Library，簡(jiǎn)稱VTL）是近年來(lái)興起的眾多磁盤(pán)備份（Backup to Disk）解決方案中，最受矚目的一項(xiàng)，雖然VTL問(wèn)世的時(shí)間不過(guò)兩年多，在國(guó)外卻是相當(dāng)熱門(mén)的產(chǎn)品，從市場(chǎng)面來(lái)看，主要的儲(chǔ)存設(shè)備供貨商都開(kāi)始開(kāi)發(fā)VTL產(chǎn)品線，包括外接式磁盤(pán)儲(chǔ)存系統(tǒng)的幾大知名廠商Infortrend等以及多家磁帶儲(chǔ)存設(shè)備大廠。
相較于國(guó)外的炙手可熱，VTL在國(guó)內(nèi)的知名度并不高，對(duì)大多數(shù)企業(yè)IT人員來(lái)說(shuō)，VTL仍是陌生的名詞，真正了解這項(xiàng)技術(shù)以及所能帶來(lái)效益的人并不多。事實(shí)上已經(jīng)有不少?gòu)S商在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推出VTL，也有用戶導(dǎo)入VTL的成功案例，我們將在這期的企業(yè)采購(gòu)特輯中一一介紹。
VTL的三種類(lèi)型
目前市場(chǎng)上的虛擬磁帶柜依照架構(gòu)不同，大概可以分為三種類(lèi)型：磁盤(pán)陣列型（Disk Array Based）、應(yīng)用服務(wù)器型（VTL Appliance）、備份軟件型（Backup Software）。
磁盤(pán)陣列型
顧名思義，它是以磁盤(pán)陣列為基礎(chǔ)發(fā)展的虛擬磁帶柜，透過(guò)內(nèi)建于磁盤(pán)陣列控制器（RAID Controller）內(nèi)的虛擬軟件，將儲(chǔ)存空間仿真成磁帶柜具備的所有特征。這類(lèi)型的虛擬磁帶柜用戶以大型企業(yè)為主，采用光纖信道主機(jī)接口，支持FC SAN儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，儲(chǔ)存容量通常在數(shù)十TB以上，有的甚至可達(dá)上百TB。
應(yīng)用服務(wù)器型
透過(guò)安裝在PC服務(wù)器上的虛擬磁帶軟件，將服務(wù)器內(nèi)的硬盤(pán)，或是可被服務(wù)器控制的外接磁盤(pán)陣列，做為存放備份數(shù)據(jù)的虛擬磁帶空間。由于軟件架構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)的x86平臺(tái)和Linux操作系統(tǒng)上，成本相對(duì)較便宜，而且儲(chǔ)存裝置的限制較低，只要服務(wù)器支持，可以采用任何SCSI或光纖信道接口的磁盤(pán)陣列，與備份服務(wù)器端可以藉由SCSI、iSCSI或光纖信道等傳輸接口相連，部署應(yīng)用上較有彈性。這類(lèi)型產(chǎn)品相當(dāng)多，國(guó)外有Maxxan SVT 100、Diligent VTF Open，國(guó)內(nèi)也有精業(yè)、耐特普羅等系統(tǒng)整合廠商推出軟硬件合一的虛擬磁帶柜。
備份軟件型
直接將虛擬磁帶功能整合至備份軟件內(nèi)，目前僅有Bakbone NetVault支持這項(xiàng)功能。由于純粹是依靠軟件來(lái)達(dá)成仿真磁帶的目的，運(yùn)用上相當(dāng)具有彈性，不但沒(méi)有最大容量限制，可仿真的磁帶柜數(shù)量、磁帶數(shù)量與每卷磁帶容量也都是無(wú)限的，只要儲(chǔ)存空間足夠，亦不限定需采用何種廠牌的儲(chǔ)存系統(tǒng)，不過(guò)這類(lèi)方案的限制是無(wú)法和其它廠牌備份軟件搭配使用。
從技術(shù)上來(lái)看，或許有人會(huì)質(zhì)疑VTL存在的必要性，理由是純粹要提升備份/還原速度的話，硬盤(pán)對(duì)硬盤(pán)（Disk to Disk，簡(jiǎn)稱D2D）的備份就可以作得到，虛擬化的意義是什么？事實(shí)上VTL的好處不光只是在效能，更重要的是在成本與管理兩個(gè)層面。
VTL基本知識(shí)介紹和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
為能在主機(jī)的操作系統(tǒng)底層以磁盤(pán)空間仿真出可被視為實(shí)體的虛擬設(shè)備，多數(shù)的VTL產(chǎn)品都是透過(guò)仿真實(shí)體磁帶設(shè)備響應(yīng)系統(tǒng)指令的方式，來(lái)使系統(tǒng)認(rèn)為響應(yīng)的是一臺(tái)實(shí)體磁帶設(shè)備。
以儲(chǔ)存設(shè)備常見(jiàn)的SCSI接口來(lái)說(shuō)，由于系統(tǒng)是與驅(qū)動(dòng)接口或API溝通，而不直接面對(duì)SCSI裝置，因此只要仿真程序能在與系統(tǒng)溝通時(shí)「騙」過(guò)驅(qū)動(dòng)接口，就能將某一類(lèi)型的SCSI裝置仿真成另一類(lèi)型的SCSI裝置，如把硬盤(pán)仿真成光盤(pán)等。
以仿真SCSI指令響應(yīng)的方式來(lái)虛擬SCSI裝置
SCSI裝置與主機(jī)溝通的方式則是透過(guò)所謂的SCSI指令（SCSI Commands）來(lái)進(jìn)行。如當(dāng)某SCSI裝置接上系統(tǒng)，并安裝好驅(qū)動(dòng)程序后，應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)就可透過(guò)ASPI驅(qū)動(dòng)程序或功能相似的API送出「INQUIRY」指令，要求該SCSI裝置傳回本身的信息。透過(guò)SCSI裝置響應(yīng)訊息中裝置型態(tài)碼（Peripheral device type）字段的數(shù)值，系統(tǒng)即可得知該裝置的類(lèi)型。所以只要VTL軟件能模仿實(shí)體磁帶裝置響應(yīng)系統(tǒng)的SCSI指令格式，將磁帶響應(yīng)的裝置型態(tài)碼送回給系統(tǒng)（如在ASPI中磁帶設(shè)備的裝置型態(tài)16位代碼是01h），就能使系統(tǒng)將VTL視為實(shí)體的磁帶裝置。
不過(guò)這只是單就系統(tǒng)辨識(shí)SCSI裝置的部分，由于不同的SCSI裝置間的SCSI指令有所差異，如磁帶機(jī)有倒帶（REWIND），光驅(qū)有撥放音樂(lè)（PLAY AUDIO）指令等，因此當(dāng)以硬盤(pán)仿真這些裝置時(shí)，光是騙過(guò)驅(qū)動(dòng)接口是不夠的，仿真程序本身也必須能夠提供相應(yīng)于被仿真裝置的完整指令，才能確保虛擬出來(lái)的裝置能夠正常動(dòng)作。
由于SCSI指令都是以指令描述塊（CDB，Command descriptor block）的格式來(lái)表示，因此仿真軟件的關(guān)鍵就在于收到主機(jī)送來(lái)的CDB后，是否能正確的提供與所欲仿真裝置相同的CDB響應(yīng)。
理論上只要VTL響應(yīng)CDB的方式與真的磁帶機(jī)一樣，則在應(yīng)用程序看來(lái)，VTL就等同于像是一臺(tái)真的磁帶機(jī)般在執(zhí)行動(dòng)作。
由于SCSI的使用環(huán)境限制大、擴(kuò)充性也較小，因此實(shí)際上的VTL解決方案都是透過(guò)光纖信道（FC）或iSCSI來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們以iSCSI架構(gòu)的VTL為例來(lái)作一說(shuō)明：
iSCSI是將SCSI指令封裝在TCP/IP的封包中，可允許IP主機(jī)透過(guò)TCP來(lái)存取儲(chǔ)存設(shè)備，在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)SCSI指令的傳輸與操作，因而在iSCSI的指令封包（PDU）中也封裝有SCSI的指令描述塊CDB，因此基于iSCSI的VTL仿真程序也就可以依照前面所述的方式，仿真實(shí)體磁帶裝置響應(yīng)CDB的方式，來(lái)使iSCSI主機(jī)判斷VTL為依真正的磁帶設(shè)備，VTL仿真程序會(huì)依照所仿真的磁帶類(lèi)型、規(guī)格，以映像（mapping）方式對(duì)應(yīng)磁盤(pán)與磁帶的存取區(qū)塊（block），當(dāng)iSCSI主機(jī)要求讀取磁帶上特定區(qū)塊的數(shù)據(jù)時(shí)，VTL軟件就能透過(guò)映像把磁盤(pán)上相應(yīng)的區(qū)塊取出，送回給主機(jī)。
SCSI指令支持完整與否是虛擬裝置的關(guān)鍵
比較麻煩的是在SCSI規(guī)范中除標(biāo)準(zhǔn)指令外，格式中還保留有讓供貨商自行定義的部分字段，不同廠商的設(shè)備都會(huì)有各廠商自行定義的指令，因此VTL軟件必須保存有各式磁帶設(shè)備的完整SCSI指令與參數(shù)，針對(duì)不同廠商的磁帶設(shè)備準(zhǔn)備不同的SCSI指令，才能確保在仿真不同的磁帶設(shè)備時(shí)，能正確的運(yùn)作。
以仿真SCSI指令響應(yīng)的方式來(lái)虛擬SCSI裝置
SCSI裝置與主機(jī)溝通的方式則是透過(guò)所謂的SCSI指令（SCSI Commands）來(lái)進(jìn)行。如當(dāng)某SCSI裝置接上系統(tǒng)，并安裝好驅(qū)動(dòng)程序后，應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)就可透過(guò)ASPI驅(qū)動(dòng)程序或功能相似的API送出「INQUIRY」指令，要求該SCSI裝置傳回本身的信息。透過(guò)SCSI裝置響應(yīng)訊息中裝置型態(tài)碼（Peripheral device type）字段的數(shù)值，系統(tǒng)即可得知該裝置的類(lèi)型。所以只要VTL軟件能模仿實(shí)體磁帶裝置響應(yīng)系統(tǒng)的SCSI指令格式，將磁帶響應(yīng)的裝置型態(tài)碼送回給系統(tǒng)（如在ASPI中磁帶設(shè)備的裝置型態(tài)16位代碼是01h），就能使系統(tǒng)將VTL視為實(shí)體的磁帶裝置。
可結(jié)合磁帶備份，保障既有投資
首先是在成本方面，雖然幾乎所有的備份軟件都可以支持Disk Staging（或稱為Disk to Disk to Tape，簡(jiǎn)稱D2D2T）功能，不過(guò)導(dǎo)入時(shí)必須連帶變動(dòng)整個(gè)備份系統(tǒng)架構(gòu)，備份的程序、組態(tài)、政策也必須隨之改變，在管理方面，備份軟件和備份政策的設(shè)定管理上較為繁復(fù)，如果要落實(shí)自動(dòng)化備份和提升備份流程管理質(zhì)量，MIS人員勢(shì)必要投注較多的心力學(xué)習(xí)，整體投入成本必然會(huì)增加不少。
相較之下，導(dǎo)入VTL就簡(jiǎn)單多了，由于備份服務(wù)器會(huì)將VTL視為真實(shí)的磁帶柜，部署時(shí)完全不需更動(dòng)原來(lái)的信息系統(tǒng)架構(gòu)，備份程序、組態(tài)、政策也可維持原樣，對(duì)MIS人員來(lái)說(shuō)，備份/還原效能和備份質(zhì)量提高，管理上的負(fù)擔(dān)卻不會(huì)增加。原本的磁帶機(jī)/柜可以接在VTL后端，同樣可以做到D2D2T的階層式備份，保障備份設(shè)備的投資。對(duì)于原本采用舊型磁帶機(jī)備份而空間不夠的用戶，可以考慮采取VTL配合自動(dòng)上帶機(jī)（Auto Loader）的解決方案，成本絕對(duì)會(huì)比采購(gòu)單一臺(tái)大型磁帶柜來(lái)得劃算，而且還有提升備份/還原效能的附加價(jià)值。
VTL部署容易，無(wú)需學(xué)習(xí)新技能
運(yùn)用高速、大容量的磁盤(pán)陣列來(lái)改善傳統(tǒng)備份機(jī)制的缺點(diǎn)，已經(jīng)是大勢(shì)所趨，各種基于磁盤(pán)開(kāi)發(fā)的新興備份技術(shù)眾多，產(chǎn)品更是五花八門(mén)，如何選擇合適的解決方案是一大課題。如果你希望運(yùn)用磁盤(pán)備份來(lái)改善備份還原速度，解決備份窗口過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，又不想舍棄原有的備份策略和程序，VTL是相當(dāng)合適的選擇。
VTL的部署管理相當(dāng)容易，由于備份服務(wù)器會(huì)將VTL視為是一臺(tái)真正的磁帶柜，而且可以自行設(shè)行磁帶柜的型號(hào)和磁帶格式，幾乎對(duì)既有的系統(tǒng)架構(gòu)不會(huì)有任何影響，在管理上也相當(dāng)方便，由于VTL都采用簡(jiǎn)單的圖形管理接口，需要設(shè)定的步驟并不多，不會(huì)造成管理上的負(fù)擔(dān)。
不過(guò)VTL并非沒(méi)有缺點(diǎn)，首先是硬盤(pán)和磁盤(pán)陣列并不具備可移植性，無(wú)法像磁帶般可以離線存放至其它地點(diǎn)，雖然有廠商運(yùn)用IP網(wǎng)絡(luò)復(fù)制的方式，讓VTL也能作到異地備援，但畢竟成本較高。此外，目前主流的備份軟件，授權(quán)方式都是按磁帶機(jī)數(shù)量來(lái)收費(fèi)，VTL雖然可以仿真多組磁帶機(jī)，授權(quán)費(fèi)必須等同實(shí)體磁帶柜來(lái)計(jì)價(jià)，可能會(huì)因此增加用戶的成本，所幸目前新推出的備份軟件，像是Symantec Veritas Backup Exec 10d、CA ARCserve Backup 11.5，都已經(jīng)改為按備份容量計(jì)價(jià)，對(duì)使用者而言是一大利多
VTL與磁帶庫(kù)、磁盤(pán)備份的對(duì)比
磁帶的問(wèn)題－速度慢、可靠度低
「有備而無(wú)患」早已是信息管理人員的基本觀念，在部署與管理任何信息服務(wù)時(shí)，備份必然是要納入的重要環(huán)節(jié)，不過(guò)執(zhí)行備份工作時(shí)，必然會(huì)對(duì)應(yīng)用程序的運(yùn)作造成影響，有時(shí)候甚至必須讓?xiě)?yīng)用程序暫時(shí)停止服務(wù)一段時(shí)間，備份才能順利進(jìn)行，這段因備份工作導(dǎo)致的服務(wù)中斷時(shí)間稱為備份窗口（backup window）。
為了避免系統(tǒng)的正常運(yùn)作受到影響，系統(tǒng)管理者多半會(huì)利用夜間或假日等離峰時(shí)間進(jìn)行備份，然而隨著數(shù)據(jù)量不斷膨脹，備份所需的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，許多人發(fā)現(xiàn)如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的磁帶備份方式，備份速度實(shí)在太慢，已經(jīng)不能在既定時(shí)間內(nèi)完成工作。
另一方面，磁帶的可靠度也是備受質(zhì)疑的，用過(guò)磁帶機(jī)的人都知道，磁帶有三怕－怕潮、怕摔、怕強(qiáng)磁。潮濕的環(huán)境容易使磁帶發(fā)霉，若要長(zhǎng)期存放必須置于恒溫恒濕的磁帶箱內(nèi)；現(xiàn)今磁帶的磁錄密度都相當(dāng)高，一旦不慎從高處摔落地面，就會(huì)導(dǎo)致磁頭定位不準(zhǔn)，讀取不到數(shù)據(jù)；磁帶不能接近強(qiáng)力扇區(qū)更是基本常識(shí)，被磁化的磁帶經(jīng)常是導(dǎo)致還原失敗的原因。長(zhǎng)時(shí)間存放的磁帶必須按時(shí)回帶，磁帶機(jī)的讀寫(xiě)頭也得按時(shí)清洗，確保萬(wàn)一需要復(fù)原時(shí)，磁帶能正常被讀取。
以磁盤(pán)備份為基礎(chǔ)衍生的技術(shù)
雖然磁帶有這么多的問(wèn)題，由于磁帶可以離線保存，又是單位成本最低的儲(chǔ)存媒體，堅(jiān)守?cái)?shù)據(jù)最后一道防線的地位不曾動(dòng)搖。直到近幾年來(lái)，低價(jià)、大容量的ATA硬盤(pán)開(kāi)始盛行，由于硬盤(pán)的存取速度快，加上在RAID保護(hù)之下，可靠度也相當(dāng)高，企業(yè)用戶不約而同開(kāi)始思考，利用硬盤(pán)取代部份磁帶功能可能性，在需求的帶動(dòng)下，市場(chǎng)上吹起一股磁盤(pán)備份的風(fēng)潮，儲(chǔ)存供貨商紛紛推出各種基于磁盤(pán)的備份解決方案，虛擬磁帶柜（Virtual Tape Library，簡(jiǎn)稱VTL）是其中之一。
虛擬磁帶技術(shù)的起源相當(dāng)早，在過(guò)去大型主機(jī)時(shí)代，就已經(jīng)有利用硬盤(pán)取代磁帶來(lái)增加備份效率的概念，不過(guò)由于當(dāng)時(shí)的硬盤(pán)容量小，價(jià)格也相當(dāng)昂貴，僅有少數(shù)廠商推出專(zhuān)門(mén)給大型主機(jī)使用的虛擬磁帶柜。直到兩年多前，磁盤(pán)備份方案開(kāi)始嶄露頭角，廠商們才開(kāi)始紛紛推出針對(duì)開(kāi)放平臺(tái)設(shè)計(jì)的虛擬磁帶解決方案。
虛擬磁帶的技術(shù)原理并不復(fù)雜，說(shuō)穿了就是運(yùn)用儲(chǔ)存虛擬軟件，將備份服務(wù)器連接至磁盤(pán)空間的SCSI訊號(hào)，仿真成磁帶機(jī)的表述格式，「欺騙」操作系統(tǒng)和備份軟件，誤以為連接到的是一部實(shí)體的磁帶裝置。早期虛擬磁帶方案只能仿真單機(jī)，稱為VTD（Virtual Tape Drive），隨著技術(shù)逐漸成熟，已經(jīng)能夠「模仿」大型磁帶柜的多組磁帶機(jī)、機(jī)械手臂（Robotic）、磁帶條形碼（Barcode）、循環(huán)換帶等完整功能。
VTL產(chǎn)品的采購(gòu)建議
VTL興起的時(shí)間雖然不長(zhǎng)，產(chǎn)品種類(lèi)卻不少，有意導(dǎo)入VTL的企業(yè)，應(yīng)從備份資料量、要求的服務(wù)等級(jí)（SLA）、現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)與人力、預(yù)算等多方面加以考慮。
備份數(shù)據(jù)量在10TB以上并持續(xù)成長(zhǎng)的企業(yè)，并已經(jīng)建置好完整的SAN儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，應(yīng)以技術(shù)力量雄厚的廠商的VTL為首選，雖然價(jià)格較高，由于儲(chǔ)存系統(tǒng)皆采用高階的光纖磁盤(pán)陣列，效能和可靠度相當(dāng)高，容量的延展性也比較大。如果備份數(shù)據(jù)量在2TB以上，建議采用整合VTL軟件與PC服務(wù)器的解決方案，這類(lèi)型產(chǎn)品的價(jià)格約在30萬(wàn)至80萬(wàn)元之間，傳輸接口除了光纖信道之外，通常也支持SCSI或iSCSI接口，用戶可以自行添購(gòu)硬盤(pán)或外接磁盤(pán)陣列，部署應(yīng)用的彈性較高。
