虛擬磁帶柜（Virtual Tape Library，簡稱VTL）是近年來興起的眾多磁盤備份（Backup to Disk）解決方案中，最受矚目的一項，雖然VTL問世的時間不過兩年多，在國外卻是相當熱門的產(chǎn)品，從市場面來看，主要的儲存設(shè)備供貨商都開始開發(fā)VTL產(chǎn)品線，包括外接式磁盤儲存系統(tǒng)的幾大知名廠商Infortrend等以及多家磁帶儲存設(shè)備大廠。
相較于國外的炙手可熱，VTL在國內(nèi)的知名度并不高，對大多數(shù)企業(yè)IT人員來說，VTL仍是陌生的名詞，真正了解這項技術(shù)以及所能帶來效益的人并不多。事實上已經(jīng)有不少廠商在國內(nèi)市場推出VTL，也有用戶導入VTL的成功案例，我們將在這期的企業(yè)采購特輯中一一介紹。
VTL的三種類型
目前市場上的虛擬磁帶柜依照架構(gòu)不同，大概可以分為三種類型：磁盤陣列型（Disk Array Based）、應(yīng)用服務(wù)器型（VTL Appliance）、備份軟件型（Backup Software）。
磁盤陣列型
顧名思義，它是以磁盤陣列為基礎(chǔ)發(fā)展的虛擬磁帶柜，透過內(nèi)建于磁盤陣列控制器（RAID Controller）內(nèi)的虛擬軟件，將儲存空間仿真成磁帶柜具備的所有特征。這類型的虛擬磁帶柜用戶以大型企業(yè)為主，采用光纖信道主機接口，支持FC SAN儲域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，儲存容量通常在數(shù)十TB以上，有的甚至可達上百TB。
應(yīng)用服務(wù)器型
透過安裝在PC服務(wù)器上的虛擬磁帶軟件，將服務(wù)器內(nèi)的硬盤，或是可被服務(wù)器控制的外接磁盤陣列，做為存放備份數(shù)據(jù)的虛擬磁帶空間。由于軟件架構(gòu)在標準的x86平臺和Linux操作系統(tǒng)上，成本相對較便宜，而且儲存裝置的限制較低，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。這類型產(chǎn)品相當多，國外有Maxxan SVT 100、Diligent VTF Open，國內(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支持這項功能。由于純粹是依靠軟件來達成仿真磁帶的目的，運用上相當具有彈性，不但沒有最大容量限制，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限的，只要儲存空間足夠，亦不限定需采用何種廠牌的儲存系統(tǒng)，不過這類方案的限制是無法和其它廠牌備份軟件搭配使用。
從技術(shù)上來看，或許有人會質(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，硬盤對硬盤（Disk to Disk，簡稱D2D）的備份就可以作得到，虛擬化的意義是什么？事實上VTL的好處不光只是在效能，更重要的是在成本與管理兩個層面。
VTL基本知識介紹和技術(shù)發(fā)展趨勢
為能在主機的操作系統(tǒng)底層以磁盤空間仿真出可被視為實體的虛擬設(shè)備，多數(shù)的VTL產(chǎn)品都是透過仿真實體磁帶設(shè)備響應(yīng)系統(tǒng)指令的方式，來使系統(tǒng)認為響應(yīng)的是一臺實體磁帶設(shè)備。
以儲存設(shè)備常見的SCSI接口來說，由于系統(tǒng)是與驅(qū)動接口或API溝通，而不直接面對SCSI裝置，因此只要仿真程序能在與系統(tǒng)溝通時「騙」過驅(qū)動接口，就能將某一類型的SCSI裝置仿真成另一類型的SCSI裝置，如把硬盤仿真成光盤等。
以仿真SCSI指令響應(yīng)的方式來虛擬SCSI裝置
SCSI裝置與主機溝通的方式則是透過所謂的SCSI指令（SCSI Commands）來進行。如當某SCSI裝置接上系統(tǒng)，并安裝好驅(qū)動程序后，應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)就可透過ASPI驅(qū)動程序或功能相似的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型。所以只要VTL軟件能模仿實體磁帶裝置響應(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視為實體的磁帶裝置。
不過這只是單就系統(tǒng)辨識SCSI裝置的部分，由于不同的SCSI裝置間的SCSI指令有所差異，如磁帶機有倒帶（REWIND），光驅(qū)有撥放音樂（PLAY AUDIO）指令等，因此當以硬盤仿真這些裝置時，光是騙過驅(qū)動接口是不夠的，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，才能確保虛擬出來的裝置能夠正常動作。
由于SCSI指令都是以指令描述塊（CDB，Command descriptor block）的格式來表示，因此仿真軟件的關(guān)鍵就在于收到主機送來的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一樣，則在應(yīng)用程序看來，VTL就等同于像是一臺真的磁帶機般在執(zhí)行動作。
由于SCSI的使用環(huán)境限制大、擴充性也較小，因此實際上的VTL解決方案都是透過光纖信道（FC）或iSCSI來實現(xiàn)。我們以iSCSI架構(gòu)的VTL為例來作一說明：
iSCSI是將SCSI指令封裝在TCP/IP的封包中，可允許IP主機透過TCP來存取儲存設(shè)備，在IP網(wǎng)絡(luò)中實現(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，仿真實體磁帶裝置響應(yīng)CDB的方式，來使iSCSI主機判斷VTL為依真正的磁帶設(shè)備，VTL仿真程序會依照所仿真的磁帶類型、規(guī)格，以映像（mapping）方式對應(yīng)磁盤與磁帶的存取區(qū)塊（block），當iSCSI主機要求讀取磁帶上特定區(qū)塊的數(shù)據(jù)時，VTL軟件就能透過映像把磁盤上相應(yīng)的區(qū)塊取出，送回給主機。
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)范中除標準指令外，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)，針對不同廠商的磁帶設(shè)備準備不同的SCSI指令，才能確保在仿真不同的磁帶設(shè)備時，能正確的運作。
以仿真SCSI指令響應(yīng)的方式來虛擬SCSI裝置
SCSI裝置與主機溝通的方式則是透過所謂的SCSI指令（SCSI Commands）來進行。如當某SCSI裝置接上系統(tǒng)，并安裝好驅(qū)動程序后，應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)就可透過ASPI驅(qū)動程序或功能相似的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型。所以只要VTL軟件能模仿實體磁帶裝置響應(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，簡稱D2D2T）功能，不過導入時必須連帶變動整個備份系統(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，如果要落實自動化備份和提升備份流程管理質(zhì)量，MIS人員勢必要投注較多的心力學習，整體投入成本必然會增加不少。
相較之下，導入VTL就簡單多了，由于備份服務(wù)器會將VTL視為真實的磁帶柜，部署時完全不需更動原來的信息系統(tǒng)架構(gòu)，備份程序、組態(tài)、政策也可維持原樣，對MIS人員來說，備份/還原效能和備份質(zhì)量提高，管理上的負擔卻不會增加。原本的磁帶機/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。對于原本采用舊型磁帶機備份而空間不夠的用戶，可以考慮采取VTL配合自動上帶機（Auto Loader）的解決方案，成本絕對會比采購單一臺大型磁帶柜來得劃算，而且還有提升備份/還原效能的附加價值。
VTL部署容易，無需學習新技能
運用高速、大容量的磁盤陣列來改善傳統(tǒng)備份機制的缺點，已經(jīng)是大勢所趨，各種基于磁盤開發(fā)的新興備份技術(shù)眾多，產(chǎn)品更是五花八門，如何選擇合適的解決方案是一大課題。如果你希望運用磁盤備份來改善備份還原速度，解決備份窗口過長的問題，又不想舍棄原有的備份策略和程序，VTL是相當合適的選擇。
VTL的部署管理相當容易，由于備份服務(wù)器會將VTL視為是一臺真正的磁帶柜，而且可以自行設(shè)行磁帶柜的型號和磁帶格式，幾乎對既有的系統(tǒng)架構(gòu)不會有任何影響，在管理上也相當方便，由于VTL都采用簡單的圖形管理接口，需要設(shè)定的步驟并不多，不會造成管理上的負擔。
不過VTL并非沒有缺點，首先是硬盤和磁盤陣列并不具備可移植性，無法像磁帶般可以離線存放至其它地點，雖然有廠商運用IP網(wǎng)絡(luò)復制的方式，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)方式都是按磁帶機數(shù)量來收費，VTL雖然可以仿真多組磁帶機，授權(quán)費必須等同實體磁帶柜來計價，可能會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)改為按備份容量計價，對使用者而言是一大利多
VTL與磁帶庫、磁盤備份的對比
磁帶的問題－速度慢、可靠度低
「有備而無患」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，備份必然是要納入的重要環(huán)節(jié)，不過執(zhí)行備份工作時，必然會對應(yīng)用程序的運作造成影響，有時候甚至必須讓應(yīng)用程序暫時停止服務(wù)一段時間，備份才能順利進行，這段因備份工作導致的服務(wù)中斷時間稱為備份窗口（backup window）。
為了避免系統(tǒng)的正常運作受到影響，系統(tǒng)管理者多半會利用夜間或假日等離峰時間進行備份，然而隨著數(shù)據(jù)量不斷膨脹，備份所需的時間越來越長，許多人發(fā)現(xiàn)如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的磁帶備份方式，備份速度實在太慢，已經(jīng)不能在既定時間內(nèi)完成工作。
另一方面，磁帶的可靠度也是備受質(zhì)疑的，用過磁帶機的人都知道，磁帶有三怕－怕潮、怕摔、怕強磁。潮濕的環(huán)境容易使磁帶發(fā)霉，若要長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高，一旦不慎從高處摔落地面，就會導致磁頭定位不準，讀取不到數(shù)據(jù)；磁帶不能接近強力扇區(qū)更是基本常識，被磁化的磁帶經(jīng)常是導致還原失敗的原因。長時間存放的磁帶必須按時回帶，磁帶機的讀寫頭也得按時清洗，確保萬一需要復原時，磁帶能正常被讀取。
以磁盤備份為基礎(chǔ)衍生的技術(shù)
雖然磁帶有這么多的問題，由于磁帶可以離線保存，又是單位成本最低的儲存媒體，堅守數(shù)據(jù)最后一道防線的地位不曾動搖。直到近幾年來，低價、大容量的ATA硬盤開始盛行，由于硬盤的存取速度快，加上在RAID保護之下，可靠度也相當高，企業(yè)用戶不約而同開始思考，利用硬盤取代部份磁帶功能可能性，在需求的帶動下，市場上吹起一股磁盤備份的風潮，儲存供貨商紛紛推出各種基于磁盤的備份解決方案，虛擬磁帶柜（Virtual Tape Library，簡稱VTL）是其中之一。
虛擬磁帶技術(shù)的起源相當早，在過去大型主機時代，就已經(jīng)有利用硬盤取代磁帶來增加備份效率的概念，不過由于當時的硬盤容量小，價格也相當昂貴，僅有少數(shù)廠商推出專門給大型主機使用的虛擬磁帶柜。直到兩年多前，磁盤備份方案開始嶄露頭角，廠商們才開始紛紛推出針對開放平臺設(shè)計的虛擬磁帶解決方案。
虛擬磁帶的技術(shù)原理并不復雜，說穿了就是運用儲存虛擬軟件，將備份服務(wù)器連接至磁盤空間的SCSI訊號，仿真成磁帶機的表述格式，「欺騙」操作系統(tǒng)和備份軟件，誤以為連接到的是一部實體的磁帶裝置。早期虛擬磁帶方案只能仿真單機，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、機械手臂（Robotic）、磁帶條形碼（Barcode）、循環(huán)換帶等完整功能。
VTL產(chǎn)品的采購建議
VTL興起的時間雖然不長，產(chǎn)品種類卻不少，有意導入VTL的企業(yè)，應(yīng)從備份資料量、要求的服務(wù)等級（SLA）、現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)與人力、預算等多方面加以考慮。
備份數(shù)據(jù)量在10TB以上并持續(xù)成長的企業(yè)，并已經(jīng)建置好完整的SAN儲域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，應(yīng)以技術(shù)力量雄厚的廠商的VTL為首選，雖然價格較高，由于儲存系統(tǒng)皆采用高階的光纖磁盤陣列，效能和可靠度相當高，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，這類型產(chǎn)品的價格約在30萬至80萬元之間，傳輸接口除了光纖信道之外，通常也支持SCSI或iSCSI接口，用戶可以自行添購硬盤或外接磁盤陣列，部署應(yīng)用的彈性較高。
