第一章 备份系统需求分析
1.1 为什么要备份
XXX数据中心，负责托管了不断增加的企业用户的WEB系统和网上业务系统。它们会处理和产生大量的交易资料，而每一份资料均可能代表了托管客户的一笔重要交易。因而，对于XXX中心来说，最重要的工作就是如何保护好每个托管客户的计算机系统里存储的数据，保证系统稳定可靠地运行，并为这些托管客户的网上用户提供快捷可靠的访问。而要保证系统稳定可靠地运行，关键要保护基于计算机的信息，也就是存储在计算机内的数据。虽然，计算机技术的发展给人们的日常生活提供了很多便利，然而，人为的操作错误，系统软件或应用软件的缺陷、硬件的损毁、电脑病毒、骇客攻击、自然灾难等等诸多因素都有可能造成计算机中数据的丢失，从而给企业造成无可估量的损失。对于XXX来说系统，由于行业自身的特殊性，托管计算机系统的数据丢失不仅会使受托管客户的日常业务处理难以正常进行，还将导致客户的索赔和投诉，影响公司的形象和声誉，重者还可能导致客户的流失和股票的下跌。此时，最关键的问题在于如何尽快恢复计算机系统，使其能正常运行。
1.2 数据备份的原则
对数据进行备份是为了保证数据的一致性和完整性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧。不同的应用环境要求不同的解决方案来适应，一般来说，一个完善的备份系统，需要满足以下原则：
Ÿ 稳定性
备份产品的主要作用是为系统提供一个数据保护的方法，于是该产品本身的稳定性和可靠性就变成了最重要的一个方面。首先，备份软一定要与操作系统100%的兼容，其次，当事故发生时，能够快速有效地恢复数据。
Ÿ 全面性
在复杂的计算机网络环境中，可能会包括了各种操作平台，如各种厂家的UNIX、NetWare、Windows NT、VMS等，并安装了各种应用系统，如ERP、数据库、群件系统等。选用的备份软件，要支持各种操作系统、数据库和典型应用。
Ÿ 自动化
很多单位由于工作性质，对何时备份、用多长时间备份都有一定的限制。在下班时间系统负荷轻，适于备份。可是这会增加系统管理员的负担，由于精神状态等原因，还会给备份安全带来潜在的隐患。因此，备份方案应能提供定时的自动备份，并利用磁带库等技术进行自动换带。在自动备份过程中，还要有日志记录功能，并在出现异常情况时自动报警。
Ÿ 高性能
随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。这就要求在设计备份时，尽量考虑到提高数据备份的速度，利用多个磁带机并行操作的方法。
Ÿ 操作简单
数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员也处于不同的层次。这就需要一个直观的、操作简单的图形化用户界面，缩短操作人员的学习时间，减轻操作人员的工作压力，使备份工作得以轻松地设置和完成。
Ÿ 实时性
有些关键性的任务是要24小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能仍然处于打开的状态。那么在进行备份的时候，要采取措施，实时地查看文件大小、进行事务跟踪，以保证正确地备份系统中的所有文件。
Ÿ 容错性
数据是备份在磁带上的，对磁带进行保护，并确认备份磁带中数据的可靠性，也是一个至关重要的方面。如果引入RAID技术，对磁带进行镜像，就可以更好的保证数据安全可靠，给用户再加一把保险锁。
1.3 备份系统组成
能否安全有效的备份取决于以下三个因素：
Ÿ 执行备份的磁带机
磁带机的质量与性能在整个备份过程中是至关重要的，它是能否进行高速高质量备份的关键所在。
Ÿ 存储备份数据的介质
介质是数据的负载物，它的质量一定要有保证，使用质量不过关的介质无疑是拿自己的数据冒险。
Ÿ 控制备份的软件
操作系统通常包括一些基本功能，但是为了达到更好的备份效果，最好使用专门的备份软件。优秀备份软件包括加速备份、自动操作、灾难恢复等特殊功能，对于安全有效的数据备份是非常重要的。
第二章 备份系统方案设计
XXX的计算机系统具有主机数目多、数据集中、数据存储量大、数据量增长快、可靠性要求高等特点，因而所采用的备份系统软硬件平台必须能很好地满足企业级数据备份和存储管理的要求，并具有非常好的扩展能力，因而建议采用VERITAS NetBackup软件实现备份管理。
2.1 备份系统组成
数据中心的备份系统配置为：选择一台有较高处理性能的UNIX服务器做为备份控制服务器，连接高性能的高速磁带库,其上安装NetBackup Master Server 软件，管理整个数据中心的数据备份任务；数据中心的其他有数据备份要求的服务器安装相应的NetBackup客户端软件，实现其上的数据备份。其配置结构如下图：
上述配置中，备份服务器负责对整个数据中心全部数据的备份，同时也可对所有服务器的操作系统程序和应用程序代码的备份。该备份系统有如下特点：
· 软件成熟先进
VERITAS NetBackup软件是一个功能强大的企业级数据备份管理软件，是企业数据安全管理的最佳选择，全球1000多家大型企业选择了NetBackup软件作为其数据中心的备份管理解决方案，其中包括Oracle，克莱斯勒、波音，Nortel等大型企业，HP，SUN和SGI等公司也是该软件的OEM代理。
· 可扩展的结构
NetBackup 可实现从单一服务器到几千台服务器备份管理的无限伸缩性；既支持传统的SCSI、SSA连接，也支持最先进的SAN结构；采用独一无二的四层结构，可以实现企业数据备份的集中管理。
· 开放性
NetBackup支持几乎所有的系统平台；支持各种存储设备，包括STK，EXABYTE，ATL，HP，Sun，Compaq，IBM，EMC等等；也支持各种典型的数据库和企业应用，如SAP，Oracle，Informix，Sybase，DB2，SQL Server，Lotus，Exchange Server等。
· 高性能
NetBackup支持SAN，多磁带流的并发备份、多客户并发备份和磁带复用技术，备份速度可达1TB/hr，并可支持SAN下的LAN-Free 备份，避免了备份数据对网络带宽的占用。
· Windows95/98、Windows NT/Windows 2000的支持
对于Windows平台，NetBackup提供最广泛的支持。支持打开文件的备份和灾难恢复。并支持其上的Oracle、SQL Server、Exchange Server、SAP等高端应用的数据备份。
· 数据可靠性
Netbackup备份采用是标准TAR格式，NetBackup写数据并确保其可靠性的同时，也提供了磁带上的数据能够被UNIX工具来读取的能力。
· 流量控制
NetBackup通过网络备份客户端数据时，可指定每个客户端的备份数据流所能占用的最大带宽，从而保证数据备份不会影响正常的业务处理。
· 可管理性
NetBackup使用简单易用的Java、Motif、NT Explorer图形界面来进行备份管理，可实时监测备份过程，并能对所有备份生成详细的报表。
2.2 备份管理
一个好的备份/恢复系统，除了配备有好的软硬件之外，更需要有良好的备份策略和管理规划来进行保证。对于XXX这样一个复杂的系统，必须根据各种应用和业务的处理类型来分别制定具体的备份策略。但总体上来讲，一个好的备份策略的组成，主要分为以下内容：
1. 备份类型的选择
备份类型主要有三种：
Ÿ 全备份：每次备份定义的所有数据，优点是恢复快，缺点是备份数据量大，数据多时可能做一次全备份需很长时间
Ÿ 增量备份：备份自上一次备份以来更新的所有数据，其优点是每次备份的数据量少，缺点是恢复时需要全备份及多份增量备份
Ÿ 差分备份：备份自上一次全备份以来更新的所有数据，其优缺点介于上两者之间
在备份类型选择时，一般的规则是：
Ÿ 对于操作系统和应用程序代码，可在每次系统更新或安装新软件和做一次全备份
Ÿ 对于一些日常数据更新量大，但总体数据量不是非常大的关键应用数据，可每天在用户使用量较小的时候安排全备份
Ÿ 对于日常更新量相对于总体数据量较小，而总体数据量非常大的关键应用数据，可每隔一个月或一周安排一次全备份，再此基础上，每隔一个较短的时间间隔做增量备份
2．备份窗口选择
所谓备份窗口，是指每次备份的间隔时间，这主要取决于每次备份间隔能够容忍丢失的数据量、每次备份的数据量和备份的速度。理论上，备份的间隔越短越好，但每次备份总需一定的时间，而且备份总会或多或少地影响系统的正常处理性能。因而，对一些关键数据，可预先定义备份窗口大小，再根据备份数据量计算所需的备份速度，若备份速度不能满足要求，则可考虑使用更快速的带库或增加带库上的驱动器数据。
其计算流程为：
1． 确定备份数据量及数据压缩比
2． 根据控制器类型推算出单驱动器的备份速度
3． 确定必需的备份窗口
4． 计算出单驱动器所需备份时间
5． 确定所需的驱动器数目
3． 确定介质保存时间
备份过程中要用到大量的存储介质，备份介质的保留时间的长短将决定所需购置和维护的介质量。目前的备份策略都是基于多磁带轮换制，即保存有过时数据的介质可重新覆盖使用，轮换频率可根据备份类型和备份的窗口来确定。
4． 计算所需磁带介质数量
备份系统所需的介质数量可根据下述流程确定：
1. 确定介质容量
2. 计算每个服务器上的数据做全备份所需的介质数量
3. 计算每个服务器上的数据做增量备份所需的介质数量
4. 根据每种介质的保留时间或轮换频率即可计算出所需的介质数目
5．备份介质的管理
备份好的介质，最好不要与计算机系统放在一起，而要放到保险柜或运输到备份中心统一保存。同时，为了更好的管理介质，对所有磁带需按统一的规则来命名，如：
备份类型 – 集合名 – 日期
Ÿ 备份类型：
— F 完全备份
— A 部分备份
Ÿ 集合名：
— 使用者指定的唯一性名字
Ÿ 日期：
— 使用该介质进行备份的时间
— MM/DD/YY格式
2.3 灾难恢复策略
灾难恢复是指生产运行中任一环节、任一时刻出现故障而导致整个系统部分或全部不能正常工作时，所必需采用的相应的恢复手段及对生产系统可能造成的损失的评估。一个好的备份系统，必须首先制订良好的备份策略，这样，当灾难发生时，才可以有条不紊地快速恢复系统。
2.3.1 备份策略
备份策略应包含两个部分，即服务器及其它相关计算机（如应用服务器，WEB服务器，OA系统）上的操作系统和应用程序代码的备份策略和日常业务数据的备份策略。
操作系统和应用程序代码的备份策略比较简单，一般可先对所有系统做一次全备份，然后每周对关键系统做一次全备份；此外，每台机器做过软件安装或系统升级后，应立刻做一次全备份。
业务数据的日常备份策略可按如下制订：
1． 每周在访问量比较小的时候做一次全备份
2． 每天对业务数据做一次全备份或增量备份
3． 每次业务数据做大调整后应立即做一次全备份。
备份的目的是为了防止在异常事故下的数据丢失，一旦运行数据发生问题，如何从备份介质中恢复出最当前的数据，才是我们真正关心的问题。我们不希望灾难发生，也不希望任何故障出现。然而灾难的出现往往是突然的、预先不可知的。所以我们应有一套应付各种灾难情况下的灾难恢复解决方案，以备不时之需。经过对XXX系统的初步运行环境分析，归纳出以下有可能会出现的几种情况，并提出了相应的解决措施。
情况一：主机数据磁盘故障（非系统盘）
情况二：主机物理损坏
情况三：系统盘物理损坏
情况四：操作系统不能启动
情况五：磁盘上数据损坏(如由于人为失误、病毒或黑客攻击)
情况六：整个数据中心灾难
解决措施：
情况一：主机数据磁盘故障（非系统盘）
· 若数据盘使用了RAID1、RAID5等技术，则应该可直接热替换硬盘
· 若数据盘已不能访问，则需先修好物理盘，然后从备份介质恢复数据
情况二：主机物理损坏
· 替换主机，使用原来的系统盘或数据盘
· 若不使用原来的系统盘或数据盘，则可以通过备份系统的灾难恢复功能恢复操作系统，然后恢复数据
情况三：系统盘物理损坏
· 替换系统盘
· 则可以通过备份系统的灾难恢复功能恢复操作系统
情况四：操作系统不能启动
· 直接通过备份系统的灾难恢复功能恢复操作系统
情况五：磁盘上数据损坏(如由于人为失误、病毒或黑客攻击)
· 通过备份介质上的数据备份恢复数据
情况六：数据中心灾难
· 所谓数据中心灾难，是指一些特殊情况发生时，数据中心的主机系统的存放在磁盘上的数据，以及备份带库中的备份介质上的数据均遭损坏。此时，若没有很好的容灾解决方法，就可能导致严重的后果。
· VERITAS NetBackup 的BP Vault选件为企业数据备份的容灾提供了很好的解决方案。
· NetBackup BP Vault 可生成一个备份内容的多个备份介质拷贝，因而，在数据中心保留一份备份介质的同时，可将同样内容的其它备份介质送到远程的保险库中保留起来。
· 一旦灾难发生，即使磁带库中的备份介质损坏，还可用保险库中的备份介质通过本地或远程进行恢复。
附：
VERITAS NetBackup 企业级数据备份管理软件
VERITAS NetBackup软件是一个功能强大的企业级数据备份管理软件，它为UNIX、Windows和Netware混合环境提供了完整的数据保护机制，具有保护企业中从工作组到企业级服务器的所有的数据的能力。管理员能够通过直观的用户图形界面来管理备份和恢复的所有方面，制定企业统一的备份策略。NetBackup针对Oracle、SAP R/3、Informix、Sybase、Microsoft SQL Server 和 Microsoft Exchange Server 等数据库提供了备份和恢复的解决方案。
Netbackup的数据中心级介质管理使企业具有了包括带库共享在内的管理介质的各方面能力，并且NetBackup的Java界面提供了对所有备份和恢复操作的完整的实时和历史情况分析,以上特性已经成功地应用于在像Oracle，克莱斯勒、波音等大型企业中。NetBackup成为企业数据安全方面最广泛的选择，全球1000多家大型企业选择了NetBackup软件。
●可扩展的结构
VERITAS NetBackup采用独一无二的四级层次结构,集中管理，灵活适应多种应用结构。
第一级由NetBackup主服务器（Master Server） 组 成 ， NetBackup 主 服 务 器 的 作用相当于“大脑”，管理制定全网(包括全部备份服务器和客户机)的备份策略和跟踪客户端的备份，能够管理一台或多台磁带库，实现多个客户端的数据备份。NetBackup主服务器是集中管理的核心。
第二级由介质服务器 (Media Server) 组成，介质服务器可以直接连接和管理磁带库或与主服务器(MasterServer)或者其他介质服务器共享一个磁带库。介质服务器与主服务器的不同在于全网的备份策略和控制通路均由主服务器集中管理，而介质服务器仅提供数据通路。如果拥有诸如数据仓库的海量数据，介质服务器可以进行大量的本地备份，同时对其他客户机进行备份。介质服务器能够和主服务器或者其他介质服务器共享磁带库，这一点也是VERITAS NBU的独特之处。
第三级是客户端。通常，这一级的机器最多但数据量不是最大。
然而对于需要集中管理多个NetBackup服 务 器分布式环境的情 况 ， VERITAS 提供第四级产品 Global Data Manager集中管理和控制企业存储的整个领域。系统管理员和数据库管理员可以单控制台集中管理整个企业的数据备份任务。
●设置的灵活性
NetBackup的安装和实现相当简单。实际上，NetBackup在WindowsNT上的版本提供了Wizard安装和配置程序。管理员可以用美观的图形界面来定义备份的策略，该策略可以灵活定义全备份、增量备份和累积备份的方式。策略的灵活性体现在不仅可以定义日，星期和月方面备份，而且能够通过小时来定义备份。备份窗口确保超出预设时间不进行备份。最后，管理员能够给备份策略集合(C1ass)描述确定名称，用来跟踪和报告备份的情况。
●领先的技术
NetBackup提供了多个备份选项去重定义备份和恢复的条件。第一个选项即闪备份(F1ash Blackup)，允许管理员执行快照备份，备份SUN环境下的UFS和VERITAS文件系统的数据。快照进行统一的物理时间点备份，不会产生与逻辑备份有关的溢出。管理员也可以通过快照备份进行逻辑恢复。对于数据库用户来说，最重要的是：对数据库可做块级增量备份(BLIB)。进行块级增量备份意味着数据库备份时不用去扫描整个数据库 ，这样大大节省了备份时间和系统资源消耗。
●灾难恢复
灾难发生时，可能小到磁盘阵列坏掉，大到机房被洪水冲毁，此时要求不但能从主要的备份做完全和部分恢复，而且能够在远端(或库外)恢复应用或整个计算机服务器。NetBackup能够自动创建主要备份的拷贝，这个拷贝磁带既可以在异地磁带库，也可以是作为库外管理的本地磁带。NetBackup库外管理体现在：NetBackup可以记录介质的有效存放地点，无须人工记录。
NetBackup提供进行库外管理的能力，为完整的计算机灾难恢复创造了条件。这个过程包括将备份的拷贝带从磁带机中退出传的报告。此外，磁带的搬迁将自动显示。
●并行处理
Netbackup可以实现多磁带机并行操作，因此可以有效地增加带宽。如果数据被并行定位(co-located)到多盘磁带上，执行选择性恢复的过程将会很快。
NetBackup可以通过策略共享实现多作业复用(multiplex)磁带，从而大大加快了备份进度,减少了磁带操作过程的开销。这一提高是显而易见的。
●数据可靠性
Netbackup备份到磁带上的文件格式是标准TAR格式，NetBackup按它的方式向磁带移动和写数据并确保其可靠性的同时，也提供了磁带上的数据能够被UNIX工具来读取的能力。
●使用简便
备份和恢复的方便与否对于不同的人有不同的解释。某些系统管理员喜欢用命令行方式，而有些则喜欢用100％图形界面方式，有些数据库管理员喜欢采用与系统管理员相同的接口管理数据库的备份和恢复，NetBackup考虑到了所有这些方面。Netbackup在管理方面提供了多项选择，如命令行、Motif、Java方式以及NT Explore风格的接口。
●出色的监控能力
Netbackup提供强大的监控能力，备份进度显示条监视备份进度，磁带卷、驱动器和磁带库情况显示可以报告磁带利用情况和驱动器配置等。详细的日志信息，便于对出现的问题进行诊断。备份系统的诊断信息可以通过Mad邮件等方式传递给系统管理员或在主控台显示，也可以通过SNMP进行网络管理。
●完整的UNIX和WINDOWS NT解决方案
NetBackup 是唯一在UNIX和WINDOWS NT环境下具有相同功能和性能的具有直观图形界面的解决方案。用户在不牺牲他们的可扩展性或易用性的前提下可以选择UNIX作服务器、NT作服务器或者两者的组合作为他们的备份服务器。
没有任何产品能够在性能、灾难恢复支持、应用覆盖面和数据中心可靠性方面赶上VERITAS NetBackup。
VERTAS NetBackup产品的特性与优点
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特性 |
优点 |
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多路备份和恢复 |
能够从一个或多个客户/服务器端并行执行到一个
或多个磁带的读和写 |
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可扩展的映象和介质目录 |
分布式记录方式记录备份、恢复和复制。索引记录
访问迅捷，分段式索引空间占用很小 |
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非专用磁带格式 |
能够创建TAR兼容的格式 |
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真正的映象恢复 |
根据布局智能重建数据，而不是重恢复所有数据 |
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数据加密选项 |
备份时可对数据进行加密 |
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远端GUI管理 |
能够从任何位置包括拨号线进行备份和恢复 |
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客户端的安装灵活 |
快速简便地通过网络进行客户端软件分布式的安装 |
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用户启动的备份和恢复 |
为最终用户提供容易使用的接口，减少外界对系统
管理员的干扰 |
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图形策略设定界面 |
定义策略简便，能设置备份窗口，可用有意义的名
称定义备份 |
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网络带宽控制 |
提供选项控制NetBackup网络 |
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优先级控制 |
能够对重要的备份设置优先级 |
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独一无二的多级结构 |
同类产品的第一个，可以建立主服务器、介质服务
器、客户端等多级结构 |
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遍布世界的客户支持中心 |
24小时热线技术支持 |
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介质服务器热备份 |
介质服务器故障时，客户端备份自动调整到其他服
务器上 |
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磁带库共享 |
多服务器共享磁带库，减少机械手开销 |
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完整的磁带管理 |
管理整个磁带设备的运行 |
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支持广泛的磁带库类型 |
支持所有领先的磁带机械手设备 |
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支持广泛的磁带驱动器设备 |
支持所有领先的磁带技术 |
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备份进度显示条 |
备份将结束和持续时间显示，便于决策 |
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优先备份的图形界面 |
便于抉择进行何种备份 |
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磁带卷、驱动器和磁带库情况显示 |
报告磁带利用情况和驱动器配置等
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详细的日志信息 |
便于诊断问题 |
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历史报告日志浏览 |
进行深入的方案前分析 |
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UNIX支持 |
支持所有主要的UNIX平台 |
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WINDOWSNT支持 |
支持Inter和Alpha |
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Novell NetWare支持 |
支持NetWare环境 |
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EMC 磁盘阵列备份支持 |
支持EMC BCV Third Mirror Breakoff 备份 |
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HP XP256磁盘阵列备份支持 |
支持HP XP256 BC Third Mirror Breakoff 备份 |
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支持NDMP |
支持NAS的数据备份 |
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数据库和应用选项
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支持所有领先的数据库和应用：ORACLE, Microsoft SQL Server，Sybase，Informix, Microsoft Exchange
和SAP R／3等
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VERITAS公司介绍
作为企业级应用存储管理软件的领先提供商，VERITAS Software (Nasdaq:VRTS)公司专门提供集成的跨平台存储管理软件解决方案，用来保证关键业务信息的连续可靠性。
VERITAS公司于1982年成立于加利福尼亚的Mountain View，现拥有员工3500余名，在全球多个国家设立分公司或办事处。公司1999财年的收入为7亿美元，市值近500亿美元，稳座全球五大软件厂商之一的宝座。在过去的十年中，VERITAS Software己成为发展最快、规模最大的存储管理软件公司，它连续四年被《商业周刊》杂志评为“发展最强劲的公司”，在《财富》从杂志的“发展最快的100家公司”排名(1999年9月6日 )中名列第八，并于1999年1月成为Nasdaq-100指数的一部分。
VERITAS Software公司是应用存储管理的事实标准，世界领先的服务器和操作系统中有60％使用它的软件。为保证提供集成的一揽子软件存储管理解决方案，VERITAS Software 与业界所有大型企业都建立了战略合作伙伴关系。公司的OEM客户和战略联盟包括从部件厂商到高端UNIX领域的主机厂商。
VERITAS Software为各种规模的企业提供关键业务信息的连续可用性，是客户可以信赖的企业级应用存储管理软件解决方案供应商，对客户来说，VERITAS即“可靠”的代名词。
VERlTAS是世界唯一一家能提供多种企业级的存储管理软件的公司，为用户提供端到端的多平台、混合计算的存储解决方案。从数据产生到数据保存的整个过程中，VERITAS提供的软件产品能够确保系统数据存储的高性能、 高扩展性和高可用性。VERITAS存储管理软件可以通过最大限度缩短突发事件的停机时间，确保用户应用的高可用。高性能的在线备份，确保关键数据安全存储和使用。VERITAS 软件可以做到在集中管理模式下以最小的开销对大容量的存储环境进行最有效的管理。管理涉及各种存储介质，包括磁盘，光盘和磁带。所有工作均通过开放式环境进行有效管理。
VERITAS的高性能高可用性的产品
磁盘管理软件：Volume Manager和Fi1e System
在线数据备份管理软件： NetBackup, BackEXEC, Global Data Manager
数据迁移管理软件： Storage Migrator(HSM)
企业级集群软件：VERITAS C1ustet Server
应用优化软件：Database Edition，File Server Edition，Web Edition等
远程异地容灾软件： Volume Replicator, File Replicator, Global Cluster Manager
