网络数据管理协议NDMP原理详解

技术原理

网络数据管理协议NDMP是一种开放式标准，用于集中控制企业级数据管理。NDMP体系结构可使备份应用程序厂商在Network Appliance Filer和其他网络连接服务器上控制本机备份和恢复设备。NDMP最初由Network Appliance和Legato Systems公司联合开发设计，而今在性能方面已经获得了显著的增强，并被存储行业所广泛采用。NDMP的第三个修订版本已成为存储界开放式数据管理协议的先导，目前市场上有25种以上的网络数据管理协议NDMP兼容产品。现在，存储网络行业协会（SNIA）成立了一个工作组专门负责制定此协议标准。该工作组正处于制定协议第五版的最后阶段。

NDMP的初衷是在任何备份软件应用与网络连接存储设备之间提供一种通用接口。这样，应用厂商就可以支持各种网络连接设备，而无需重新设计费用昂贵的编程逻辑。而且，网络连接存储设备厂商（如Network Appliance）还可以与任何网络数据管理协议NDMP兼容应用实现无缝协作。

NDMP将备份和恢复操作的控制和数据流分成若干个独立的会话。这样可更灵活地配置用来保护Network Appliance Filer数据的环境。由于会话是独立的，所以它们可以从各个位置启动，并引导到不同的位置，从而更灵活地设计基于NDMP的拓扑。

由于Filer可以同时为UNIX®和Windows 计算机提供数据，因此NDMP不仅可以确保在备份过程中保留UNIX与NT安全性和许可权限，同时还可确保恢复过程中的正确性。对于利用NFS或者CIFS安装环境的备份解决方案来说，这一点并不是必要的。如果通过安装NFS将文件从Network Appliance Filer备份到UNIX主机，则系统不会备份任何与此类文件相关的CIFS ACL。相反，通过安装CIFS而从Network Appliance Filer备份到Windows NT/2000主机上的文件将包括UNIX属性。

网络数据管理协议NDMP允许运行NDMP兼容应用程序的备份服务器直接备份和恢复多个Filer。软件应用程序使用NDMP向Filer发送请求，以调用备份和恢复进程。在备份操作过程中，有关已备份文件的信息将从Filer发送到基于备份服务器运行的软件应用中。此时，实际文件将从Filer发送到其中一个位置（三个可能位置）：

1. 直接连接到Filer的磁带设备，也称为直接连接模式

2. 与同一品牌的其他存储设备相连接的磁带设备，也称为Filer到Filer模式

3. 连接到备份服务器的磁带设备，也称为Filer到服务器模式

另外，网络数据管理协议NDMP还可用于在两个Filer之间传输数据，进行数据复制，而根本无需使用磁带。这种情况通常称为磁盘到磁盘复制。当前，该操作通过运行于独立系统（引导Filer之间的数据流传输）上的小型应用进行控制。实际数据则仅从源Filer传输到目标位置，而无需通过运行控制器应用程序的系统。 NDMPcopy可用于磁盘到磁盘的备份和数据移植。如想下载Solaris™和HP-UX NDMPcopy源代码，请访问NDMP.org网站。

网络数据管理协议NDMP－直接连接

在直接连接和本地模式中，备份服务器通过LAN上的NDMP来指示Filer开始备份。随后，Filer通过光纤通道或SCSI将备份中的数据发送到与其直接连接的磁带设备中。在备份过程中，通过LAN上的NDMP，将写入磁带的文件和目录相关信息传输到备份服务器中，然后编制索引，进行维护。对于恢复操作，备份服务器使用LAN上的NDMP来指示Filer开始恢复文件。系统从与磁带设备进行本地连接的Filer中读取数据，并对其进行存储。在备份和恢复过程中，备份服务器从不接收写入磁带或从中读取的实际数据。因此，该模式通常称为“不通过LAN”的备份。

图 1：网络数据管理协议NDMP－直接连接

优点：

Ÿ 在所有NDMP模式中性能最佳

缺点：

Ÿ SCSI或光纤通道规范限制了Filer与磁带机之间的距离。

Ÿ Filer上运行的Data ONTAP版本必须支持磁带机。

Ÿ SCSI连接的磁带机必须专用于单个Filer。

NDMP－光纤通道SAN连接

光纤通道SAN模式也是一种直接连接模式，并且与其具有相同的优点和缺点。该模式与支持动态磁带机共享的软件应用程序联用，可在与SAN连接的所有Filer之间共享磁带机。这样可以降低管理和运营成本。此外，由于每个Filer都可以使用更多磁带机来进行备份和恢复操作，因此也显著提高了性能。

网络数据管理协议NDMP－Filer到Filer

在Filer到Filer模式中，通常指的是“三路”，即备份服务器使用LAN上的NDMP，通过同一网络或专用备份网络，指示Filer A将数据开始备份到与Filer B相连接的磁带设备中。在备份过程中，通过LAN上的NDMP，将写入磁带的文件和目录相关信息传输到备份服务器中，然后编制索引，进行维护。

图 2：网络数据管理协议NDMP－Filer到Filer

优点：

Ÿ 在多个Filer之间共享价格昂贵的磁带设备

Ÿ SCSI或光纤通道不再限制源Filer与磁带设备之间的距离

缺点：

Ÿ Filer之间的备份性能高低取决于网络带宽

Ÿ 可能需要额外的网络基础设施来提高性能

Ÿ 在Filer上运行的Data ONTAP版本必须支持磁带机

网络数据管理协议NDMP－Filer到服务器

在Filer到服务器模式中，通常指的是远程应用，即备份服务器使用LAN上的NDMP来指示Filer A将数据开始备份到与备份服务器相连接的磁带设备中。在备份过程中，通过LAN上的NDMP，将写入磁带的文件和目录相关信息传输到备份服务器中，然后编制索引，进行维护。

图 3：网络数据管理协议NDMP－Filer到服务器

优点：

Ÿ 在网络数据管理协议NDMP与非NDMP备份之间可共享价格昂贵的磁带设备

Ÿ 磁带设备支持不再依赖于Filer上运行的Data ONTAP版本

Ÿ SCSI或光纤通道规范不再限制源Filer与磁带设备之间的距离

缺点：

Ÿ 显著提高了备份服务器的资源要求

Ÿ 可能需要额外的网络基础设施来提高性能

网络数据管理协议NDMP－Filer到磁带库

从概念上讲，Filer到磁带库模式与Filer到Filer模式极为相似。在该模式中，备份服务器使用LAN上的NDMP来指示FilerA将数据开始备份到与网络直接连接的磁带机上。在备份过程中，通过LAN上的网络数据管理协议NDMP，将写入磁带的文件和目录相关信息传输到备份服务器中，然后编制索引，进行维护。

图 4：网络数据管理协议NDMP－Filer到磁带库

优点：

Ÿ 简化了安装和配置

Ÿ 无需额外软件即可提供动态磁带机共享

Ÿ 磁带设备支持不再依赖于Filer上运行的Data ONTAP版本

缺点：

Ÿ Filer之间的备份性能高低将取决于网络带宽

Ÿ 可能需要额外的网络基础设施来提高性能

Ÿ 由于处理TCP/IP而略微增加了CPU的使用率

2 技术特点

作为网络数据管理协议NDMP的共同创始者，NetApp的存储设备提供了业界最为完善的NDMP支持，支持版本从V2，V3到V4。并且可以兼容主要的支持网络数据管理协议NDMP的磁带设备。

NetApp的NDMP备份可以实现LAN Free的备份，备份产生的数据流量经由磁带设备和Filer存储设备之间的专网（GE或FC）传输。从NDMP备份服务器到Filer存储设备的NDMP控制数据流流量非常小，对前端的网络环境没有影响。

在SAN的应用环境中，传统的备份是需要在主机侧安装备份软件代理，如果需要减少备份对运行性能的影响，还需要在主机上增加1个单独的HBA卡构建专用的备份SAN。这样的方式不仅成本高昂，而且网络实现非常复杂。这种备份是LAN Free的备份，但是需要在主机册运行备份的代理，会占用一定的主机资源。NetApp的备份技术在SAN的环境中还可以通过在Filer上的快照，SnapDrive和网络数据管理协议NDMP的集成，可以实现通过Filer直接对SAN中的数据实施基于NDMP的备份，不仅可以实现LAN Free的备份，同时也可以实现Server Free的备份，减少对主机的资源消耗。从而进一步提升主机的工作效率。

3 技术优势

完整的NDMP技术方案，支持从直连，Filer到Filer，Filer到服务器。

网络数据管理协议NDMP和Filer的紧密集成，包括Snapshot快照，SnapRestore快照恢复，基于Qtree的备份。