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1、安全存储与数据恢复安全存储与数据恢复 1 1、存储技术简介、存储技术简介2 2、数据的安全存储、数据的安全存储3 3、数据备份与容灾、数据备份与容灾第一节第一节 存储技术简介存储技术简介存储技术发展存储技术发展n单机存储时代单机存储时代nideide、scsiscsi、ssassan信息孤岛，完全从属于计算节点信息孤岛，完全从属于计算节点n未形成独立技术领域（除了磁盘技术）未形成独立技术领域（除了磁盘技术）单机存储系统单机存储系统 1 1、存储器的类型存储器的类型两类存储器：读写型的存储器两类存储器：读写型的存储器 只读型的存储器只读型的存储器读写型的存储器读写型的存储器n可把数据存入其中任一
2、地址单元，并可在以可把数据存入其中任一地址单元，并可在以后的任何时候把数据读出，或者重新存入新后的任何时候把数据读出，或者重新存入新的数据的一种存储器的数据的一种存储器n常被称为随机访问存储器常被称为随机访问存储器（ramram：random random access memoryaccess memory）nramram主要用作存放随机存取的程序的数据主要用作存放随机存取的程序的数据只读型的存储器只读型的存储器: :n只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入数据（写入数据只能用特殊方法）数据（写入数据只能用特殊方法）n称为只读存储器称为只读存
3、储器（romrom：read-only memoryread-only memory）变型变型:prom:prom和和epromepromnprom:prom:一种可编程只读存储器，使用特殊一种可编程只读存储器，使用特殊promprom写写入器写入数据入器写入数据neprom:eprom:用特殊的紫外线光照射此芯片，以用特殊的紫外线光照射此芯片，以“擦去擦去”信息，恢复原来状态，然后使用特殊信息，恢复原来状态，然后使用特殊epromeprom写入器写入器写入数据写入数据在微机中，一些常驻内存的模块以微程序形式固化在在微机中，一些常驻内存的模块以微程序形式固化在romrom中中如如: :pc b
4、iospc bios和和cbasiccbasic解释程序被固化于解释程序被固化于romrom中中2 2、存储器的层次结构、存储器的层次结构存储系统设计三个问题：存储系统设计三个问题： 容量、速度和成本容量、速度和成本n容量：需求无止境容量：需求无止境n速度：能匹配处理器的速度速度：能匹配处理器的速度n成本问题：成本和其它部件相比应在合成本问题：成本和其它部件相比应在合适范围之内适范围之内容量、速度和成本容量、速度和成本n三个目标不可能同时达到最优，要作权衡三个目标不可能同时达到最优，要作权衡n存取速度快，每比特价格高存取速度快，每比特价格高n容量大，每比特价格越低，同时存取速度也容量大，每比特
5、价格越低，同时存取速度也越慢越慢解决方案：采用层次化的存储体系结构解决方案：采用层次化的存储体系结构n当沿着层次下降时当沿着层次下降时n每比特的价格将下降，容量将增大每比特的价格将下降，容量将增大n速度将变慢，处理器的访问频率也将下降速度将变慢，处理器的访问频率也将下降层次化的存储体系结构层次化的存储体系结构存储访问局部性原理存储访问局部性原理提高存储系统效能关键点：程序存储访问局部性提高存储系统效能关键点：程序存储访问局部性原理原理n程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指
6、令集合令集合n对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳定地保持在一个存储器的局部区域定地保持在一个存储器的局部区域处理器主要和存储器的局部打交道处理器主要和存储器的局部打交道在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会改变改变设计多级存储的体系结构设计多级存储的体系结构原则：级别较低存储器比率小于级别较高存储器原则：级别较低存储器比率小于级别较高存储器比率比率假设两级存储器：假设两级存储器：n第第i i级包含级包含1kb1kb，存取时间为，存取时间为0.10.1n第第iiii级包含级包含1mb1mb，存取时间为，存
7、取时间为1 1存取存取i i级中的内容，直接存取级中的内容，直接存取存取存取iiii级，首先被转移到级，首先被转移到i i级，然后再存取级，然后再存取假设确定内容所在位置时间可以忽略假设确定内容所在位置时间可以忽略若在若在i i级存储器中发现存取对象的概率是级存储器中发现存取对象的概率是95%95%，则，则平均访问时间为：平均访问时间为：结果非常接近结果非常接近i i级存储的存取时间级存储的存取时间ssss15.011.005.01.095.0存储保护设施存储保护设施对主存中的信息加以严格的保护，使操作对主存中的信息加以严格的保护，使操作系统及其它程序不被破坏，是其正确运系统及其它程序不被破坏
8、，是其正确运行的基本条件之一行的基本条件之一多用户多用户, ,多任务操作系统：多任务操作系统： osos给每个运行进程分配一个存储区域给每个运行进程分配一个存储区域问题：问题： 多个程序同时在同一台机器上运行多个程序同时在同一台机器上运行 怎样才能互不侵犯？怎样才能互不侵犯？保护的硬件支持：保护的硬件支持：为了保证软件程序只影响程序的内部为了保证软件程序只影响程序的内部 硬件可提供如下功能：硬件可提供如下功能：n界地址寄存器（界限寄存器）界地址寄存器（界限寄存器）n存储键存储键n地址转换地址转换界地址寄存器（界限寄存器）界地址寄存器（界限寄存器）n界地址寄存器被广泛使用的一种存储保护技术界地址
9、寄存器被广泛使用的一种存储保护技术实现方法：实现方法：n在在cpucpu中设置一对下限寄存器和上限寄存器中设置一对下限寄存器和上限寄存器 存放用户作业在主存中的下限和上限地址存放用户作业在主存中的下限和上限地址n也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器作为限长寄存器（指示存储区长度）作为限长寄存器（指示存储区长度）n每当每当cpucpu要访问主存，硬件自动将被访问的主存要访问主存，硬件自动将被访问的主存地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否越界越界n如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生如果未越界，则
10、按此地址访问主存，否则将产生程序中断程序中断越界中断（存储保护中断）越界中断（存储保护中断）界地址寄存器界地址寄存器存储保护技术存储保护技术存储键存储键n每个存储块有一个由二进位组成的存储每个存储块有一个由二进位组成的存储保护键保护键n一用户作业被允许进入主存，一用户作业被允许进入主存，osos分给它分给它一个唯一的存储键号一个唯一的存储键号n并将分配给该作业各存储块存储键也置并将分配给该作业各存储块存储键也置成同样键号成同样键号n当当osos挑选该作业运行时，挑选该作业运行时，osos将它的存储将它的存储键号放入程序状态字键号放入程序状态字pswpsw存储键（存储键（“钥匙钥匙”）域中）域中
11、n每当每当cpucpu访问主存时，都将该主存块的存访问主存时，都将该主存块的存储键与储键与pswpsw中的中的“钥匙钥匙”进行比较进行比较n如果相匹配，则允许访问，否则，拒绝如果相匹配，则允许访问，否则，拒绝并报警并报警地址转换地址转换同时有多个程序在内存同时有多个程序在内存程序在内存的位置不是固定的而是随机的程序在内存的位置不是固定的而是随机的cputranslation box (mmu)虚拟地址虚拟地址物理地址物理地址物理空间物理空间数据读或写数据读或写（不需转换）（不需转换）现代体系结构中的地址转换现代体系结构中的地址转换五、五、缓冲技术缓冲技术缓冲区是硬件设备之间进行数据传输时，用来
12、缓冲区是硬件设备之间进行数据传输时，用来暂存数据的一个存储区域暂存数据的一个存储区域缓冲技术三种用途缓冲技术三种用途: :n处理器与主存储器之间处理器与主存储器之间n处理器和其它外部设备之间处理器和其它外部设备之间n设备与设备之间的通信设备与设备之间的通信目的：解决部件之间速度不匹配的问题目的：解决部件之间速度不匹配的问题多缓冲区（多缓冲区（cachecache）技术）技术单缓冲区：单缓冲区：n设备向缓冲区输入数据直到装满后设备向缓冲区输入数据直到装满后 必须等待必须等待cpucpu将其取完，才能继续向其中输入数据将其取完，才能继续向其中输入数据n为了提高设备利用率，单缓冲区不够为了提高设备利
13、用率，单缓冲区不够多缓冲区（多缓冲区（cachecache）技术：）技术：ncachecache：离：离cpucpu最近，使最近，使cpucpu快速访问常使用的数据快速访问常使用的数据ncpucpu首先到一级首先到一级cachecache中找中找n如果没有，如果没有，cpucpu到二级到二级cachecache中找中找n如果没有，如果没有，cpucpu到系统内存中找到系统内存中找一级一级cachecache，cpucpu先访问，性能对系统性能作用很大先访问，性能对系统性能作用很大cache与主存储器与主存储器cache“读读”外存储器概述外存储器概述 外存储器是外存储器是cpucpu不能直接访
14、问不能直接访问的存储器，的存储器，它需要经过内存储器与它需要经过内存储器与cpucpu及及i/oi/o设备交换设备交换信息，用于信息，用于长久地存放长久地存放大量的包括暂不使用大量的包括暂不使用的程序和数据。外存储器有三种基本的存储的程序和数据。外存储器有三种基本的存储类型：类型：外存储器概述外存储器概述 外存储器通过各种不同的接口和外存储器通过各种不同的接口和pcpc系统相连系统相连，通常磁存储器和光存储器使用通常磁存储器和光存储器使用ideide、satasata和和scsiscsi等接口，也可以使用适配器设备来提供等接口，也可以使用适配器设备来提供usbusb、ieee-1394ieee
15、-1394、并口并口、pcmciapcmcia、esataesata等接口。例等接口。例如，如，ide/ataide/ata接口的硬盘可以使用外置硬盘盒和接口的硬盘可以使用外置硬盘盒和系统的系统的usbusb或或ieee-1394ieee-1394接口，甚至是并口相连。接口，甚至是并口相连。闪存盘通常采用闪存盘通常采用usbusb接口；各种闪存卡一般都采接口；各种闪存卡一般都采用专用接口，需要通过适配器才能在用专用接口，需要通过适配器才能在pcpc机上使用。机上使用。 概述概述 硬盘接口硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内
16、存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。序运行快慢和系统性能好坏。 从整体的角度上，硬盘接口分为：从整体的角度上，硬盘接口分为：返回本节返回本节例如例如 satasata驱动器连接器及线缆驱动器连接器及线缆 sata驱动器连接器及线缆返回本节返回本节 硬盘的性能参数硬盘的性能参数 . . 单碟容量单碟容量返回本节返回本节 cd cd、dvddvd及驱动器及驱动器1 1 dvddvd概述概述 dv
17、ddvd代表数字通用光盘（代表数字通用光盘（digital versatile digital versatile discdisc），简称高容量），简称高容量cdcd。 正确区分正确区分dvd-videodvd-video标准和标准和dvd-romdvd-rom标准标准很重要。很重要。 dvd-videodvd-video只能存储视频程序，并使只能存储视频程序，并使用用dvddvd播放器连接到电视机或某种专用音频系播放器连接到电视机或某种专用音频系统播放；统播放；dvd-romdvd-rom是一种数据存储媒体，可是一种数据存储媒体，可以通过以通过pcpc机或其他类型的计算机访问。计算机机或其
18、他类型的计算机访问。计算机dvd-romdvd-rom驱动器可以播放驱动器可以播放dvd-videodvd-video（以（以mpeg-2mpeg-2款款/ /硬件编码），但硬件编码），但dvddvd视频播放器却视频播放器却不能访问不能访问dvd-romdvd-rom上的数据。上的数据。 cd cd、dvddvd及驱动器及驱动器 cd-rom cd-rom技术技术 cd-romcd-rom，又称为致密盘只读存储器，又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是基于原是一种只读的光存储介质。它是基于原本用于音频本用于音频cdcd的的cd-dacd-da（digital audiodigit
19、al audio）格式发展起来的。其他的格式，如格式发展起来的。其他的格式，如cd-rcd-r和和 cd-rwcd-rw则通过使得光盘可以写入来扩则通过使得光盘可以写入来扩展它的能力。展它的能力。 闪存闪存1 1闪存的基本概念闪存的基本概念 闪存的英文名称是闪存的英文名称是flash memoryflash memory，一般，一般简称为简称为flashflash。常见的使用闪存的外存储。常见的使用闪存的外存储器设备有闪存盘和闪存卡。器设备有闪存盘和闪存卡。 2 2闪存盘闪存盘 闪存盘通常又被称为闪存盘通常又被称为u u盘或优盘，是目盘或优盘，是目前前pcpc系统最主要的移动存储设备，一般系统
20、最主要的移动存储设备，一般采用采用usbusb接口与接口与pcpc机连接。闪存盘的组机连接。闪存盘的组成包括成包括闪存芯片、闪存芯片、usb i/ousb i/o控制芯片及接控制芯片及接口连接器口连接器三大部分。根据应用方面的特三大部分。根据应用方面的特性可以分为很多种类，常见的有：性可以分为很多种类，常见的有：无驱无驱动型、启动型、加密型动型、启动型、加密型。 闪存闪存闪存的速度和容量闪存的速度和容量 闪存的容量从早年的闪存的容量从早年的8mb8mb、32mb32mb、64mb64mb发展至现今的发展至现今的1gb1gb、2gb2gb，而且还，而且还在朝着更大的方向飞速发展。闪存盘的在朝着更
21、大的方向飞速发展。闪存盘的接口通常是接口通常是usb 1.1usb 1.1或或usb 2.0usb 2.0，采用，采用usb usb 2.02.0接口的速度达到了接口的速度达到了10mb/s10mb/s左右左右。闪存。闪存卡的速度除了采用卡的速度除了采用mb/smb/s表示以外，还会表示以外，还会像像cd-romcd-rom驱动器一样采用驱动器一样采用xxxx速来表示，速来表示，其中基准速率也是其中基准速率也是150kb/s150kb/s。达到。达到4040速速（即（即6mb/s6mb/s）的存储卡往往被称为高速）的存储卡往往被称为高速卡。随着技术的发展，卡。随着技术的发展，60 x60 x、
22、80 x80 x乃至乃至160 x160 x的记忆卡不断涌现，逐渐成为市场的记忆卡不断涌现，逐渐成为市场的主流。的主流。闪存闪存适配器设备适配器设备 用于将各种专有接口的闪存卡接连到用于将各种专有接口的闪存卡接连到pcpc机的适配器设备有很多种，它们提供机的适配器设备有很多种，它们提供的接口丰富多样，分别可以提供的接口丰富多样，分别可以提供pcmciapcmcia、ideide、usbusb接口。接口。离线存储介质离线存储介质n光盘、光盘库光盘、光盘库n适于随机读取适于随机读取n性能较低性能较低网络存储技术网络存储技术n网络存储技术回顾及现状网络存储技术回顾及现状nsansan、nasnas及
23、其他及其他n虚拟存储虚拟存储n存储系统的管理与实现存储系统的管理与实现n存储网络协议框架存储网络协议框架n评价存储产品及系统评价存储产品及系统网络存储技术目标网络存储技术目标n近期目标近期目标n保护数据安全保护数据安全n灵活高效利用系统存储资源灵活高效利用系统存储资源n提高工作性能提高工作性能n提供数据共享提供数据共享n丰富工作模式丰富工作模式n广泛支持各类系统和前端应用广泛支持各类系统和前端应用nn远期目标远期目标存储资源设施化存储资源设施化目标实现情况目标实现情况n集中存储和保护数据集中存储和保护数据n永远的话题永远的话题内容提要内容提要n网络存储技术回顾及现状网络存储技术回顾及现状nsa
24、nsan、nasnas及其他及其他n虚拟存储虚拟存储n存储系统的管理与实现存储系统的管理与实现n存储网络协议框架存储网络协议框架n评价存储产品及系统评价存储产品及系统san:san:storage area networkstorage area network（sansan存储区域网）是指独立于服务存储区域网）是指独立于服务器网络系统之外的高速光纤存储网络器网络系统之外的高速光纤存储网络, ,这种网络采用高速光这种网络采用高速光纤通道作为传输体纤通道作为传输体, , 以以scsi-3scsi-3协议作为存储访问协议协议作为存储访问协议. .将存将存储系统网络化，实现真正的高速共享存储。储系统
25、网络化，实现真正的高速共享存储。nasnas: :network attached storage network attached storage 网络附加存储设备网络附加存储设备(nas)(nas)是一种专业是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，或称为网络直联存储设备、网的网络文件存储及文件备份设备，或称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列。一个络磁盘阵列。一个nasnas里面包括核心处理器，文件服务管理工具，里面包括核心处理器，文件服务管理工具，一个或者多个的硬盘驱动器用于数据的存储。一个或者多个的硬盘驱动器用于数据的存储。 nas nas 可以应用在可以应用在任何的网络环境当中。主服务器
26、和客户端可以非常方便地在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在nasnas上存取任意格式的文件，包括上存取任意格式的文件，包括smbsmb格式（格式（windowswindows）nfsnfs格式格式(unix, (unix, linux)linux)和和cifscifs格式等等。格式等等。nas nas 系统可以根据服务器或者客户端计系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。另外的特性包括：独立算机发出的指令完成对内在文件的管理。另外的特性包括：独立于操作平台，不同类的文件共享，交叉协议用户安全性于操作平台，不同类的文件共享，交叉协议用户安全性/ /许可
27、性，许可性，浏览器界面的操作浏览器界面的操作/ /管理，和不会中断网络的增加和移除服务器。管理，和不会中断网络的增加和移除服务器。经典的经典的sansan和和nasnasfibre channelethernet磁盘阵列nas服务器san架构nas架构sansan与与nasnas比较比较数据集中数据集中数据共享数据共享系统成本系统成本系统复杂程度系统复杂程度系统性能系统性能系统配置系统配置系统灵活性系统灵活性系统扩展性系统扩展性应用限制应用限制数据保护能力数据保护能力san好好一般一般较高较高高高好好复杂复杂好好好好基本没有基本没有好好nas好好好好较低较低低低受网络环境影响受网络环境影响简单
29、和和ifcpifcp协议栈协议栈应用程序应用程序操作系统操作系统标准标准scsi指令集指令集串行串行scsitcpipfcp fc-4fc底层协议底层协议tcpipfcp fc-4tcpipiscsiifcpfcipdafsdafs技术技术曾经被反复引用的图示曾经被反复引用的图示虚拟存储技术虚拟存储技术n复杂而难以定义的一类技术复杂而难以定义的一类技术n硬件特殊性的屏蔽硬件特殊性的屏蔽n硬件使用方式的转化硬件使用方式的转化n虚拟存储分类虚拟存储分类n虚拟存储与虚拟存储与sansan、nasnas等技术的关系等技术的关系按虚拟位置分类按虚拟位置分类带内虚拟和带外虚拟带内虚拟和带外虚拟种类繁多的虚
30、拟存储种类繁多的虚拟存储内容提要内容提要n网络存储技术回顾及现状网络存储技术回顾及现状nsansan、nasnas及其他及其他n虚拟存储虚拟存储n存储系统的管理与实现存储系统的管理与实现n存储网络协议框架存储网络协议框架n评价存储产品及系统评价存储产品及系统存储系统管理挑战存储系统管理挑战n复杂的操作模式复杂的操作模式n多重管理界面多重管理界面n兼容性兼容性n开放性开放性n互操作性互操作性n牵一发而动全身的系统牵一发而动全身的系统n繁多的不透明层次繁多的不透明层次n缺乏统一的故障查找和缺乏统一的故障查找和排除机制排除机制内容提要内容提要n网络存储技术回顾及现状网络存储技术回顾及现状nsansa
31、n、nasnas及其他及其他n虚拟存储虚拟存储n离线存储技术及备份离线存储技术及备份n存储系统的管理与实现存储系统的管理与实现n存储网络协议框架存储网络协议框架n评价存储产品及系统评价存储产品及系统存储网络中的存储网络中的“osi”osi”share storage moduleshare storage moduleniv iv 应用层应用层n操作系统操作系统n上层应用上层应用dasdas、 sansan和和nasnas虚拟存储虚拟存储存储管理存储管理内容提要内容提要n网络存储技术回顾及现状网络存储技术回顾及现状nsansan、nasnas及其他及其他n虚拟存储虚拟存储n离线、线存储技术及备份n存储系统的管理与实现存储系统的管理与实现n存储网络协议框架存储网络协议框架n评价存储产品及系统评价存储产品及系统选择磁盘阵列产品选择磁盘阵列产品n性能性能n带宽性能带宽性能ni/oi/o处理能力处理能力我们面对我们面对n需求需求n容量需求容量需求n性能需求性能需求n安全性和稳定性安全性和稳定性n其他需求其他需求其他产品的选择其他产品的选择n光纤交换机光纤交换机nfabricfabric支持能力支持能力nliplip隔离或隔离或rscnrscn管理管理n冗余及安全设计冗余及安全设计存储系统评价存储系统评价n兼容性和互操作性兼容性和互操作性n总体性能总体性能n系统冗余性和可用性系
33、统冗余性和可用性n系统扩展升级能力系统扩展升级能力n系统灵活性系统灵活性n系统负载平衡系统负载平衡62 第二节第二节 安全存储安全存储63 安全存储安全存储n信息的存储已经成为了人们日常生活与工作中必信息的存储已经成为了人们日常生活与工作中必须要做的一项任务。随着人们对数据的依赖程度须要做的一项任务。随着人们对数据的依赖程度越来越严重，逐渐的开始对数据存储安全重视起越来越严重，逐渐的开始对数据存储安全重视起来。来。 n信息的安全存储指的是确保存储在计算机系统中信息的安全存储指的是确保存储在计算机系统中的信息、数据不受意外的或者恶意的破坏、更改的信息、数据不受意外的或者恶意的破坏、更改、泄露。、
34、泄露。 数据丢失威胁增大数据丢失威胁增大由于磁盘老化或质量问题会导致扇由于磁盘老化或质量问题会导致扇区不可读写，这种损坏破坏性极强。区不可读写，这种损坏破坏性极强。操作系统或软件操作系统或软件bugbug会导致数据意会导致数据意外丢失，这种情况非常普遍，不能预防。外丢失，这种情况非常普遍，不能预防。人为误删除数据或文档情况也很人为误删除数据或文档情况也很普遍，恢复困难。普遍，恢复困难。木马无限制的任意修改，导致木马无限制的任意修改，导致数据数据完整性可靠性被破坏。数据数据完整性可靠性被破坏。黑客除了盗窃数据外，还会恶意的黑客除了盗窃数据外，还会恶意的删除用户数据，破坏系统运行。删除用户数据，破
35、坏系统运行。 65 66n可靠性可靠性 reliabilityreliability：系统不出问题的概率：系统不出问题的概率n达到高的可靠性非常困难达到高的可靠性非常困难67防止数据被破坏或丢失的方法防止数据被破坏或丢失的方法68容错技术的产生及发展容错技术的产生及发展n为了提高系统的高可靠性，总结了两种为了提高系统的高可靠性，总结了两种方法：方法：69容错系统的实现方法容错系统的实现方法 n空闲备件空闲备件70容错系统的实现方法容错系统的实现方法n负载平衡负载平衡71容错系统的实现方法容错系统的实现方法n镜像镜像 n在镜像技术中，两个部件执行完全相同的工作，如在镜像技术中，两个部件执行完全相
36、同的工作，如果其中的一个出现故障，另一个系统则继续工作。果其中的一个出现故障，另一个系统则继续工作。n在镜像技术中，要求两个系统完全相同，而且二个在镜像技术中，要求两个系统完全相同，而且二个系统都完成一个任务。当故障发生时，系统将其识系统都完成一个任务。当故障发生时，系统将其识别出来并切换到单个系统操作状态。别出来并切换到单个系统操作状态。 n1010多年前多年前novellnovell公司的公司的sft iiisft iii技术，完全相同技术，完全相同的的2 2台服务器同时工作，一台有硬件故障时，台服务器同时工作，一台有硬件故障时，另一台立刻接管，用户端完全感觉不到切换。另一台立刻接管，用户
37、端完全感觉不到切换。72容错系统的实现方法容错系统的实现方法n复现复现73容错系统的实现方法容错系统的实现方法n冗余系统配件冗余系统配件74存储系统的冗余存储系统的冗余n存储子系统是网络系统中最易发生故障存储子系统是网络系统中最易发生故障的部分。实现存储系统冗余的最为流行的部分。实现存储系统冗余的最为流行的几种方法是：磁盘镜像、磁盘双联和的几种方法是：磁盘镜像、磁盘双联和raidraid。75raid raid nraidraid（冗余磁盘阵列）是一种能够在不（冗余磁盘阵列）是一种能够在不经历任何故障时间的情况下更换正在出经历任何故障时间的情况下更换正在出错的磁盘或已发生故障的磁盘的存储系错的
38、磁盘或已发生故障的磁盘的存储系统，它是保证磁盘子系统非故障时间的统，它是保证磁盘子系统非故障时间的一条途径。一条途径。 nraidraid的另一个优点是在其上面传输数据的另一个优点是在其上面传输数据的速度远远高于单独一个磁盘上传输数的速度远远高于单独一个磁盘上传输数据时的速度。即数据能够从据时的速度。即数据能够从raidraid上较快上较快地读出来。地读出来。 76数据安全存储的实现方法数据安全存储的实现方法n备份、镜像技术、归档、转储、分级存备份、镜像技术、归档、转储、分级存储管理、奇偶检验、灾难恢复计划、故储管理、奇偶检验、灾难恢复计划、故障发生前的预前分析和电源调节系统。障发生前的预前分
39、析和电源调节系统。n备份是用来恢复出错系统或防止数据丢备份是用来恢复出错系统或防止数据丢失的一种最常用的办法。失的一种最常用的办法。 77镜像技术镜像技术n将数据原样从一台计算机（或服务器）将数据原样从一台计算机（或服务器）上拷贝到另一台计算机（或服务器）上。上拷贝到另一台计算机（或服务器）上。镜像技术在计算机系统中具体执行时一镜像技术在计算机系统中具体执行时一般有两种方法：般有两种方法：78归档归档n有两层意思有两层意思79其他其他n转储是指将那些用来恢复的磁带中地数据转存转储是指将那些用来恢复的磁带中地数据转存到其它地方的。到其它地方的。n分级存储管理与归档很相似，它是一种能将软分级存储管
40、理与归档很相似，它是一种能将软件从在线存储器上归档到靠近在线存储上的自件从在线存储器上归档到靠近在线存储上的自动系统，也可以进行相反的过程。动系统，也可以进行相反的过程。 n奇偶校验提供一种监视的机制来保证不可预测奇偶校验提供一种监视的机制来保证不可预测的内存错误，防止服务器出错以至造成数据完的内存错误，防止服务器出错以至造成数据完整性的丧失。整性的丧失。n灾难给计算机网络系统带来的破坏是巨大的，灾难给计算机网络系统带来的破坏是巨大的，而灾难恢复计划是在废墟上如何重建系统的指而灾难恢复计划是在废墟上如何重建系统的指导性文件。导性文件。 80其他其他n故障前预兆分析是根据部件的老化或不故障前预兆
41、分析是根据部件的老化或不断出错所进行的分析。因为部件的老化断出错所进行的分析。因为部件的老化或损坏需要有一个过程。因此，通过分或损坏需要有一个过程。因此，通过分析可判断问题的结症，以便作好排除的析可判断问题的结症，以便作好排除的准备。准备。n使用电源调节系统使用电源调节系统(ups)(ups)。当系统失去电。当系统失去电力供应时，这种后援的系统开始运作，力供应时，这种后援的系统开始运作，从而保证系统的正常工作。电源调节还从而保证系统的正常工作。电源调节还为网络系统提供恒定平衡的电压。为网络系统提供恒定平衡的电压。 第三节第三节 数据备份与容灾数据备份与容灾 数据备份的定义数据备份的定义n数据恢
42、复技术主要讨论出现灾难后的补数据恢复技术主要讨论出现灾难后的补救措施，而不是讨论信息保护，所以前救措施，而不是讨论信息保护，所以前面关于数据保护和数据安全都只是简单面关于数据保护和数据安全都只是简单介绍。介绍。n但是对于重要数据，还是应该防患于未但是对于重要数据，还是应该防患于未然，就是做好数据备份。然，就是做好数据备份。n数据备份简单说。就是创建数据的副本数据备份简单说。就是创建数据的副本。如果原是数据被删除、覆盖或由于故。如果原是数据被删除、覆盖或由于故障无法访问，可以使用副本恢复丢失或障无法访问，可以使用副本恢复丢失或损坏的数据。损坏的数据。83为什么要备份为什么要备份 : :n电器的物
43、理损坏，尤其是硬盘驱动器的毁坏，电器的物理损坏，尤其是硬盘驱动器的毁坏，使数据丢失；使数据丢失；n人为的错误偶然地删除文件或重新格式化硬人为的错误偶然地删除文件或重新格式化硬盘；盘；n黑客通过远程侵入计算机网络系统并造成关黑客通过远程侵入计算机网络系统并造成关键数据的丢失；键数据的丢失；n硬盘驱动器或硬盘被病毒感染；硬盘驱动器或硬盘被病毒感染；n盗窃；盗窃；n自然灾害对网络系统造成的破坏；自然灾害对网络系统造成的破坏；n电源浪涌可以损害硬盘驱动上的数据；电源浪涌可以损害硬盘驱动上的数据；n电磁干扰使文件被清除等。电磁干扰使文件被清除等。 备份的两个层次备份的两个层次一是重要系统数据的备份，用以
44、保证系统一是重要系统数据的备份，用以保证系统正常运行。正常运行。二是用户数据的备份，用以保护用户各种二是用户数据的备份，用以保护用户各种类型的数据，防止数据丢失或破坏。类型的数据，防止数据丢失或破坏。数据备份基本概念数据备份基本概念n本地备份：在本机的特定存储介质上进行的各份称为本地备份：在本机的特定存储介质上进行的各份称为本地备份。包括存储在本地计算机硬盘的特定区域或本地备份。包括存储在本地计算机硬盘的特定区域或直接相连的可移动础介质上。直接相连的可移动础介质上。n异地备份；通过网络格文件备份到与本地计算机物理异地备份；通过网络格文件备份到与本地计算机物理上相分离的存储介质上。包括网络硬盘或
45、通过网络上上相分离的存储介质上。包括网络硬盘或通过网络上其他的系统，存储在可移动介质上。其他的系统，存储在可移动介质上。n可更新备份；备份到可读写的存储介质上。如软盘、可更新备份；备份到可读写的存储介质上。如软盘、硬盘、移动存储器等，可以进行读写操作，因而可以硬盘、移动存储器等，可以进行读写操作，因而可以随时更新。随时更新。n不可更新备份：各份到只读存储介质上。如不可更新备份：各份到只读存储介质上。如cdcdr r，只可一次性写入，不能再进行更新。只可一次性写入，不能再进行更新。n动态备份：利用工具软件的功能，定时自动备份指定动态备份：利用工具软件的功能，定时自动备份指定文件，或者文件内容变化
46、后随时自动备份。目前各种文件，或者文件内容变化后随时自动备份。目前各种同步备份软件一般都能做到动态备份。同步备份软件一般都能做到动态备份。n静态备份：一般为手工备份。如使用资源管理器单纯静态备份：一般为手工备份。如使用资源管理器单纯的将文件拷贝至某处进行保存等。的将文件拷贝至某处进行保存等。数据备份的两大方式数据备份的两大方式n自动备份自动备份n手工备份手工备份n备份、容灾备份及恢复、灾难恢复备份、容灾备份及恢复、灾难恢复n备份备份/ /恢复的方式方法恢复的方式方法n手动备份、定时备份、实时备份手动备份、定时备份、实时备份n全备份、增量备份、差异备份全备份、增量备份、差异备份n快照、影像、快照
47、、影像、raidraidn热备（双机、集群）、冷备热备（双机、集群）、冷备n接管接管n。88备份分类备份分类 n全盘备份全盘备份n将所有的文件写入备份介质。将所有的文件写入备份介质。 89备份分类备份分类n按需备份按需备份n在正常的备份安排之外额外进行的备份操作。在正常的备份安排之外额外进行的备份操作。按需备份也可以弥补冗余管理或长期转储的按需备份也可以弥补冗余管理或长期转储的日常备份的不足。日常备份的不足。90恢复操作恢复操作 n恢复操作通常可以分成如下三类：全盘恢复、恢复操作通常可以分成如下三类：全盘恢复、个别文件恢复和重定向恢复。个别文件恢复和重定向恢复。n全盘恢复全盘恢复n全盘恢复通常
48、用在灾难事件发生之后或进行系统升全盘恢复通常用在灾难事件发生之后或进行系统升级和系统重组及合并时。级和系统重组及合并时。91恢复操作恢复操作n重定向恢复重定向恢复n所谓的重定向恢复指的是将备份文件恢复到另一个所谓的重定向恢复指的是将备份文件恢复到另一个不同位置或不同系统上去。重定向恢复可以是全盘不同位置或不同系统上去。重定向恢复可以是全盘恢复或个别文件恢复。恢复或个别文件恢复。n一般来说，恢复操作较备份操作容易出问题。一般来说，恢复操作较备份操作容易出问题。备份操作只是将信息从磁盘上复制出来，而恢备份操作只是将信息从磁盘上复制出来，而恢复操作需要在目标系统上建立文件，在建立文复操作需要在目标系
49、统上建立文件，在建立文件时，往往有许多别的东西可能会出错，其中件时，往往有许多别的东西可能会出错，其中包括容量限制、权限问题和文件被覆盖等错误。包括容量限制、权限问题和文件被覆盖等错误。 lan-free lan-free备份备份 数据不经过局域网直接进行备份，即用户只需将数据不经过局域网直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到磁带机或磁带库等备份设备连接到sansan中，各服务器中，各服务器就可以把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备就可以把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储设备
50、的大量数据传输是通过设备的大量数据传输是通过sansan网络进行的，局域网网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信只承担各服务器之间的通信( (而不是数据传输而不是数据传输) )任务。任务。 特点：特点：为每台服务器配备光纤通道适配器和特定为每台服务器配备光纤通道适配器和特定的管理软件。的管理软件。 缺点：缺点：服务器参与了将备份数据从一个存储设备服务器参与了将备份数据从一个存储设备转移到另一个存储设备的过程，在一定程度上占用了转移到另一个存储设备的过程，在一定程度上占用了宝贵的宝贵的cpucpu处理时间和服务器内存；恢复能力不好。处理时间和服务器内存；恢复能力不好。 无服务器备份无服务器备
51、份 无服务器备份（无服务器备份（serverlessserverless）是）是lan-freelan-free的一种延伸，可使数据能够在的一种延伸，可使数据能够在sansan结构中的两个结构中的两个存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁存储设备之间直接传输，通常是在磁盘阵列和磁带库之间。带库之间。 备份数据通过数据移动器从磁盘阵列传输到备份数据通过数据移动器从磁盘阵列传输到磁带库上；使用磁带库上；使用ndmpndmp网络数据管理协议。网络数据管理协议。 特点：特点：服务器不是主要的备份数据通道，源服务器不是主要的备份数据通道，源设备、目的设备以及设备、目的设备以及sansan设备是数据通
52、道的主要设备是数据通道的主要部件。大大缩短备份及恢复所用的时间。部件。大大缩短备份及恢复所用的时间。 缺点：缺点：仍需要备份应用软件（以及其主机服仍需要备份应用软件（以及其主机服务器）来控制备份过程。存在兼容性问题。恢复务器）来控制备份过程。存在兼容性问题。恢复功能有待更大改进。功能有待更大改进。 3 3存储存储与备份技术发展与备份技术发展 随着将来随着将来ipip存储技术在存储网络中占有的强劲优存储技术在存储网络中占有的强劲优势，势，lan-freelan-free和无服务器备份技术应用的解决方案将会和无服务器备份技术应用的解决方案将会变得更为普遍。变得更为普遍。 lan-freelan-f
53、ree和无服务器备份并非适合所有应用。和无服务器备份并非适合所有应用。 wafswafs（wide area file servicewide area file service，广域网文件服务），广域网文件服务）主要面向拥有众多分支机构的大型存储用户提供服务，主要面向拥有众多分支机构的大型存储用户提供服务，有人也把它称为有人也把它称为nasnas（网络附件存储）远程互联解决方案。（网络附件存储）远程互联解决方案。这一技术的不断成熟，将为数据的远程备份开辟美好的这一技术的不断成熟，将为数据的远程备份开辟美好的未来。未来。 连续数据保护（连续数据保护（cdpcdp）产品采用一种连续捕获和保存产品
54、采用一种连续捕获和保存数据变化，并将变化后的数据独立于初始数据进行保存数据变化，并将变化后的数据独立于初始数据进行保存的方法，而且该方法可以实现过去任意一个时间点的数的方法，而且该方法可以实现过去任意一个时间点的数据恢复。总体成本和复杂性都要低，目前已经出现相关据恢复。总体成本和复杂性都要低，目前已经出现相关产品。产品。数据备份方案比较数据备份方案比较n备份文件是为了在发生意外时能够及时备份文件是为了在发生意外时能够及时进行恢复。如果各份文件存放不好，所进行恢复。如果各份文件存放不好，所有努力工作的成果都可能前功尽弃。要有努力工作的成果都可能前功尽弃。要避免出现此类情况，最好的办法就是采避免出
55、现此类情况，最好的办法就是采用异地备份，给数据以双重保险。即将用异地备份，给数据以双重保险。即将文件备份到与电脑分离的存储介质，如文件备份到与电脑分离的存储介质，如软盘、软盘、zipzip磁盘、光盘以及存储卡等介质磁盘、光盘以及存储卡等介质上。上。下面介绍几种最实用的异地备份方法下面介绍几种最实用的异地备份方法使用大容量磁存储设备把数据备份到如移动使用大容量磁存储设备把数据备份到如移动硬盘、硬盘、zipzip、momo及另一台计算机上等。可以及另一台计算机上等。可以通过格本地数据复制到异地的方法进行备份通过格本地数据复制到异地的方法进行备份，它适合所有数据的备份工作，而管理和更，它适合所有数据
56、的备份工作，而管理和更新则通过本地完成，更新完毕后再复制到异新则通过本地完成，更新完毕后再复制到异地。地。 使用软盘备份数据。软盘不仅容量小，而且使用软盘备份数据。软盘不仅容量小，而且容易损坏，因此要注意备份的数据保存。容易损坏，因此要注意备份的数据保存。使用使用e-maile-mail或网络硬盘、个人主页空间等或网络硬盘、个人主页空间等备份数据。利用备份数据。利用e-maile-mail空间存储数据的方空间存储数据的方法是使用两个邮箱，或者通过一个邮箱，法是使用两个邮箱，或者通过一个邮箱，将数据以附件的方式发送到另一个邮箱，将数据以附件的方式发送到另一个邮箱，或者是发送给自己进行保存，即可达
57、到转或者是发送给自己进行保存，即可达到转存数据的目的。存数据的目的。n 利用网络硬盘或个人主页空间存储数据的利用网络硬盘或个人主页空间存储数据的方法是使用方法是使用webweb或或ftpftp方式将数据上传到供方式将数据上传到供应商的服务器中，即达到了转存数据的目应商的服务器中，即达到了转存数据的目的。显然这并不是理想的备份方式，很容的。显然这并不是理想的备份方式，很容易被别有用心的人窃取而泄密。易被别有用心的人窃取而泄密。刻录光盘备份数据。刻录光盘可以说是刻录光盘备份数据。刻录光盘可以说是目前常用的保存数据最好的方法之一。目前常用的保存数据最好的方法之一。可以将不再更改的资料文件、文档类文可
58、以将不再更改的资料文件、文档类文件备份到件备份到cd-rcd-r中，而将经常更改的系统中，而将经常更改的系统备份文件、文档类文件备份到备份文件、文档类文件备份到cd-rwcd-rw中中。系统数据的备份方法系统数据的备份方法n使用使用ghostghost全盘备份全盘备份n使用使用“系统还原系统还原”功能功能n使用系统还原卡使用系统还原卡n使用主板使用主板biosbios内置工具进行硬盘备份内置工具进行硬盘备份n杀毒软件的备份功能杀毒软件的备份功能n操作系统的备份功能操作系统的备份功能用户数据的备份方法用户数据的备份方法指定个人文件存放位置指定个人文件存放位置n 将个人数据与操作系统分离存储在不同
59、的将个人数据与操作系统分离存储在不同的存储器上，是我们应该养成的一个习惯。存储器上，是我们应该养成的一个习惯。而操作系统和应用程序的默认状态是不能而操作系统和应用程序的默认状态是不能满足这个要求的，所以，在安装完系统和满足这个要求的，所以，在安装完系统和应用程序后，就需要手工指定用户数据的应用程序后，就需要手工指定用户数据的存放位置。存放位置。数据备份注意事项数据备份注意事项(1)(1)本地备份本地备份n这类数据的备份，采用同步软件无疑是这类数据的备份，采用同步软件无疑是最佳选择。最佳选择。n至于备份时间，建议采用每天备份的形至于备份时间，建议采用每天备份的形式。让同步软件自动执行备份，不仅保
60、式。让同步软件自动执行备份，不仅保证了这些备份数据的最新性，而且可以证了这些备份数据的最新性，而且可以让用户从繁杂的备份上作中解脱出来。让用户从繁杂的备份上作中解脱出来。(2)(2)异地备份异地备份n异地备份最好的介质莫过于刻录光盘和异地备份最好的介质莫过于刻录光盘和移动硬盘了移动硬盘了在备份开始之前还要注意以下几个问题在备份开始之前还要注意以下几个问题(1)(1)本地备份要领本地备份要领系统备份。系统备份。n保证系统完整，各项配置正确；保证系统完整，各项配置正确；n保证系统没有病毒；保证系统没有病毒；n进行磁盘碎片整理；进行磁盘碎片整理；n系统配置有重大变动时系统配置有重大变动时( (包括硬
61、件、软件包括硬件、软件要重新制作系统备份。要重新制作系统备份。资料及文档备份。资料及文档备份。n保证备份不带病毒：保证备份不带病毒：n给备份设置专门空间，或有明显提示，给备份设置专门空间，或有明显提示，保证备份不被误删除。保证备份不被误删除。n及时维护和更新。及时维护和更新。(2)(2)异地备份要领异地备份要领在进行异地备份前，要重点进行查毒杀在进行异地备份前，要重点进行查毒杀毒工作，避免让备份带上病毒。毒工作，避免让备份带上病毒。对于软盘，要保证盘片质量，定期检查对于软盘，要保证盘片质量，定期检查软盘是否损坏。软盘是否损坏。对于对于cd-rwcd-rw光盘，由于其兼容性不是光盘，由于其兼容性
62、不是很好，所以最好是由哪台刻录机刻录的很好，所以最好是由哪台刻录机刻录的盘片，就在哪台刻录机上续刻、改写或盘片，就在哪台刻录机上续刻、改写或读取。读取。对于移动硬盘，要做磁盘检查，保证其对于移动硬盘，要做磁盘检查，保证其良好。良好。备份后的数据恢复问题备份后的数据恢复问题(1)(1)正常恢复正常恢复n使用备份软件进行的数据备份，可以直使用备份软件进行的数据备份，可以直接利用软件提供的恢复功能进行恢复接利用软件提供的恢复功能进行恢复n对于没有提供恢复功能，可以通过复制对于没有提供恢复功能，可以通过复制手段进行覆盖恢复；手段进行覆盖恢复；n 对于使用复制方法进行的备份，恢复时对于使用复制方法进行的
63、备份，恢复时使用复制手段覆盖即可。使用复制手段覆盖即可。 (2)(2)非正常恢复非正常恢复操作系统崩馈使用操作系统崩馈使用ghostghost备份或备份或“系统系统还原还原”功能进行恢复。功能进行恢复。磁盘损坏的恢复。磁盘损坏的恢复。n软盘损坏：可用工具软件将软盘中的文软盘损坏：可用工具软件将软盘中的文件导出，然后重新复制到正常软盘上。件导出，然后重新复制到正常软盘上。n 硬盘引导信息损坏：使用备份有硬盘分硬盘引导信息损坏：使用备份有硬盘分区、主引导记录等的软盘，利用杀毒软区、主引导记录等的软盘，利用杀毒软件进行恢复。件进行恢复。 108备份的误区备份的误区n备份的误区主要存在于下列三个方面：
64、备份的误区主要存在于下列三个方面：拷贝、磁盘阵列和利用系统提供的备份拷贝、磁盘阵列和利用系统提供的备份命令。命令。n拷贝拷贝109备份的误区备份的误区n磁盘阵列（磁盘阵列（raidraid）110备份的误区备份的误区n系统备份命令系统备份命令 111网络备份系统网络备份系统n备份系统的组成备份系统的组成 n物理主机系统；物理主机系统；逻辑主机系统；逻辑主机系统；ni/oi/o总线；总线；外围设备；外围设备；n设备驱动软件；设备驱动软件；备份存储介质；备份存储介质；n备份计划；备份计划； 操作执行；操作执行；n物理目标系统；物理目标系统；逻辑目标系统；逻辑目标系统；n网络连接；网络连接； 网络协
65、议；网络协议；n系统日志；系统日志； 系统监控；系统监控；n系统管理。系统管理。n上述这些备份的组成部分必须在一起工作才能上述这些备份的组成部分必须在一起工作才能组成一个可靠的系统。组成一个可靠的系统。112网络备份系统网络备份系统n备份计划备份计划 n备份计划是决定每天备份时需要做什么，对什么数备份计划是决定每天备份时需要做什么，对什么数据进行备份？据进行备份？113网络备份系统网络备份系统n逻辑目标系统逻辑目标系统n逻辑目标系统又称代理，在上面运行操作系逻辑目标系统又称代理，在上面运行操作系统和应用软件。对备份而言，目标的逻辑含统和应用软件。对备份而言，目标的逻辑含义是对操作执行者的要求作
66、出一个响应的代义是对操作执行者的要求作出一个响应的代理。该代理的主要任务是将文件和其它的系理。该代理的主要任务是将文件和其它的系统数据通过某种方法提供给备份工具。统数据通过某种方法提供给备份工具。 114网络备份系统网络备份系统n系统日志系统日志115网络备份系统网络备份系统n系统监控系统监控n系统监控是一种管理员界面。在备份工作进行时，系统监控是一种管理员界面。在备份工作进行时，由于监控程序需要在网络上传送数据从而增加了网由于监控程序需要在网络上传送数据从而增加了网络额外负载，导致备份系统性能的降低。因此，如络额外负载，导致备份系统性能的降低。因此，如果不需要对备份工作进行监控的话，最好把备份系果不需要对备份工作进行监控的话，最好把备份系统的监控界面关闭。统的监控界面关闭。116网络备份系统网络备份系统n压缩压缩117网络备份系统设计网络备份系统设计n对网络备份系统的要求主要有：对网络备份系统的要求主要有：118网络备份系统设计网络备份系统设计n备份方案的设计备份方案的设计119网络备份系统设计网络备份系统设计n备份方案的实现备份方案的实现当前数据备份存在很多问题当前数据备份存在很多
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