第8章 容灾与数据备份技术

1、第8章容灾与数据备份技术 2022-5-22本章学习目标了解容灾技术的基本概念了解RAID的级别及其特点了解并使用一些常用数据恢复工具了解数据备份技术的基本概念掌握Ghost的使用第3章物理安全技术8.1 容灾技术8.2 数据备份技术8.3 Ghost8.1 容灾技术容灾技术概述RAID简介数据恢复工具容灾技术什么是容灾？容灾系统是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换。当一处系统因意外(如火灾、地震等)停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。 容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分，容灾系统更加强调处

2、理外界环境对系统的影响，特别是灾难性事件对整个IT节点的影响，提供节点级别的系统恢复功能。 容灾技术概述1容灾的定义容灾是指在发生灾难性事故时，能够利用已备份的数据或其他手段，及时对原系统进行恢复，以保证数据的安全性以及业务的连续性。从技术上看，衡量容灾系统有两个主要指标：RPO和RTO。RPO（Recovery Point Object）：即数据恢复点目标，主要是指当灾难发生时业务系统所能容忍的数据丢失量。RTO（Recovery Time Object）：即数据恢复时间目标，主要是指所能容忍的业务停止服务的最长时间，即从灾难发生到业务系统恢复服务功能所需要的最短时间周期。RPO针对的是数据

3、丢失，而RTO针对的是服务丢失，二者没有必然的关联性。RPO与RTO越小，系统的可用性就越高，当然需要的投资也越大。容灾技术概述2导致系统灾难原因（1）硬件故障。（2）人为错误（3）软件故障。（4）病毒影响。（5）自然灾难。计算机病毒场地灾场地灾害害人为错误人为错误操作失误或恶意破坏操作失误或恶意破坏应用软件故障系统软硬件故障32%44%3%7%14%病毒容灾技术概述灾难发生后，恢复的一般步骤如下。第1步：恢复硬件。第2步：重新装入操作系统。第3步：设置操作系统第4步：重新装入应用程序，进行系统设置。第5步：用最新的备份恢复系统数据。容灾技术概述从其对系统的保护程度来分，可以将容灾系统分为数据

4、级容灾和应用级容灾和业务级容灾数据级容灾应用级容灾业务级容灾容灾技术概述（1）数据级容灾所谓数据容灾，就是至少在异地保存有一份可用的关键业务的数据。该数据可以是与本地生产数据的完全实时复制，也可以比本地数据略微落后，但一定是可用的。采用的主要技术是数据备份和数据复制技术。（2）应用级容灾所谓应用容灾，是在数据容灾的基础上，在备份站点同样构建一套相同的应用系统，把执行应用处理能力复制一份，即提供不间断的应用服务。通常在异地建立一套完整的与本地生产系统相当的备份应用系统。建立这样一个系统相对比较复杂，不仅需要一份可用的数据复制，还要有包括网络、主机、应用、甚至IP等资源，以及各资源之间的良好协调。

5、应用级容灾比数据级容灾要求更高容灾技术概述容灾技术概述（3）业务级容灾在数据级容灾和应用级容灾基础之上的一个更高级别的容灾，它是指在生产中心和容灾中心对业务请求同时进行处理的一种容灾方式，能够确保业务持续可用。在灾难发生时，保证所有的业务都是正常运行的，对于用户来讲是不受灾难影响的。同时要达到所期望的业务级容灾解决方案，不仅要在技术上做到所有受灾难影响的应用程序可以平滑切换到备用系统，而且在业务操作流程上也有很严格的规定，这样才可以保证业务操作的不中断。业务级容灾的大部分内容是非IT系统，比如电话、办公地点等。容灾技术概述一个完整的容灾系统应该包含3个部分：本地容灾、异地容灾和有效的管理机制。

6、本地容灾。主要手段是容错，基本思想是在系统体系结构上精心设计，利用外加资源的冗余技术来达到屏蔽故障，自动恢复系统或安全停机的目的。异地容灾。是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，当主系统因意外停止工作时，备用系统可以接替工作，保证系统的不间断运行。2022-5-214容灾技术概述容灾系统包含的关键技术数据存储管理数据复制灾难检测系统迁移灾难恢复容灾技术概述5容灾备份技术SAN技术 DAS技术 NAS技术远程镜像技术虚拟存储基于IP的SAN的互连技术快照技术推技术RAIT并行流技术2022-5-216容灾技术概述备份建议（1）操作系统与应用软件备份。（2）文档备份。（3）邮件与

7、地址簿备份。容灾备份等级 根据这些因素和不同的应用场合，将容灾备份划分为4个等级。容灾技术概述7数据容灾与备份的联系备份与容灾关注的对象不同，备份关注数据的安全，容灾关注业务应用的安全。可以把备份称做是“数据保护”，而容灾称做“业务应用保护”。备份通过备份软件使用磁带机或者磁带库（有些用户使用磁盘、光盘）作为存储介质将数据进行复制，容灾则表现为通过高可用方案将两个站点或者系统连接起来。数据容灾与数据备份的联系主要体现在以下几个方面。 （1）数据备份是数据容灾的基础。 （2）容灾不是简单备份。真正的数据容灾就是要避免传统冷备份所具有的先天不足，它能在灾难发生时，全面、及时地恢复整个系统。 （3）

8、容灾不仅是技术，是一个系统工程。2022-5-218容灾技术概述8容灾计划（1）业务持续计划（2）业务恢复计划（3）操作连续性计划（4）事件响应计划（5）场所紧急计划（6）危机通信计划（7）灾难恢复计划容灾技术概述9组织与职责分配（1）事件响应小组。（2）应急行动小组。（3）损失评估小组。（4）应急管理小组。（5）异地存储小组。 8.1.2 RAID简介RAID组合方式RAID相关的概念条带条带是磁盘上一块由若干个地址连接的磁盘块构成的大小固定的区域。2022-5-2231 RAID 0（无差错控制的带区组）RAID 0RAID 0代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性

9、能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。RAID 0至少需要两块硬盘才能够实现，它的容量为组成这个系统的各个硬盘容量之和。缺点是不提供数据冗余，因此一旦用户数据损坏，损坏的数据将无法得到恢复。典型应用：无故障的迅速读写，要求安全性不高 2022-5-2252RAID 1（镜像结构）RAID 1（镜像结构） 2022-5-2262RAID 1（镜像结构）RAID 1又称为Mirror或Mirroring（镜像），它的宗旨是最大限度的保证

10、用户数据的可用性和可修复性。RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。RAID1工作原理：当读取数据时，系统先从RAID1的源盘读取数据，如果读取数据成功，则系统不去管备份盘上的数据；如果读取源盘数据失败，则系统自动转而读取备份盘上的数据，不会造成用户工作任务的中断。当然，我们应当及时地更换损坏的硬盘并利用备份数据重新建立Mirror，避免备份盘在发生损坏时，造成不可挽回的数据损失。优点：RAID 1提供最高的数据安全保障。缺点：备份数据占了总存储空间的一半 ，磁盘空间利用率低，存储成本高。 适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。 3RAID

11、 2（带海明码校验）RAID 2（带海明码校验） 4RAID 3（带奇偶校验码的并行传送）RAID 3（带奇偶校验码的并行传送） 2022-5-2295RAID 4（块奇偶校验阵列） RAID 4（块奇偶校验阵列） 6RAID 5（块分布奇偶校验阵列）NoImage6RAID 5（块分布奇偶校验阵列）典型应用：随机数据传输要求安全性高，如金融、数据库、存储等。 RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 以五个硬盘组成的RAID 5为例，其数据存储方式图所示：图中，P0为A0，B0、C0和D0的奇偶校验信息，其它以此类推。由图中可以看出，RAID 5不对存储的数据进行

12、备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。不能经受2块及以上磁盘故障。6RAID 5（块分布奇偶校验阵列）RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入

13、数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。 RAID5需要的磁盘数：三个或更多。RAID5可用容量：（n-1）/n的总磁盘容量（n为磁盘数）。2022-5-2337RAID 6（双重块分布奇偶校验阵列）8RAID 01（高可靠性与高效磁盘结构）9RAID 53（高效数据传送磁盘结构） RAID 6（双重块分布奇偶校验阵列） 数据恢复工具 1FinalData2EasyRecovery3DataExplore4R-Studio5Lost&Found8.2 数据备份技术数据备份的定义 数据备份技术

14、分类 数据备份系统功能要求在制定或规划备份策略时需要考虑的因素 制订备份策略应考虑的问题 8.2 数据备份技术数据备份就是将数据以某种方式加以保留，以便在系统遭受破坏或其他特定情况下，重新加以利用的一个过程。指数据从在线状态剥离到离线状态的过程。在系统正常工作的情况下，数据备份工作是系统的“额外负担”，一个好的备份系统，应该能够以很低的系统资源占用率和很少的网络带宽，来进行自动而高速度的数据备份。注意：复制和备份的区别，备份不单是拷贝文件里的内容，还可以备份文件的权限以及系统内的各种参数，这些参数不能通过简单的复制来完成。此外，备份和复制产生的数据格式不同，复制得到的数据格式不变，备份得到的数

15、据格式变了，所以备份的数据必须先被恢复过来，然后才能使用。数据备份的类型按照备份的数据量分类完全备份差量备份增量备份按照备份状态分类按照备份的层次分类按照备份的地点分类按照备份的数据量分类完全备份：整个系统全面完整的备份，备份系统中的所有数据，包括所有的应用、操作系统组件和数据。优点： 恢复时间最短 操作最方便（使用灾难发生前一天的备份，就可以恢复丢失的数据） 最可靠缺点： 若每天都对系统进行完全备份，在备份数据中存在大量的重复信息，增加用户的成本 由于需要备份的数据量很大，备份很耗时按照备份的数据量分类差异备份：对所有上次完全备份后已被修改或添加的文件的存储。 优点：恢复时间较快缺点： 备份

16、时间较长 占用空间较多 每个日常的差异备份都要比以前的备份大并且速度慢周六周日周一周二周三周四周五图4-2 差分备份按照备份的数据量分类增量备份：只备份上次备份以后有变化的数据。每一次增量都源自上一次备份后的改动部分。差分备份需在完全备份的之后的每一天都备份上次完全备份以后变化过的所有数据，所以在下次完全备份之前，每天备份的工作量在逐渐增加。 优点： 备份时间较短 占用空间较少缺点：恢复时间长周六周日周一周二周三周四周五图4-1 增量备份按照备份的数据量分类三种备份方式的比较 在使用过程中，三种备份策略常结合使用，常用的方法有：完全备份、完全备份+增量备份、完全备份+差异备份。占用空间备份速度

17、恢复速度完全备份最多最慢最快增量备份最少最快最慢差异备份介于两者之间介于两者之间介于两者之间按照备份状态分类物理备份：将实际物理数据库文件从一处复制到另一处的备份。 冷备份（脱机备份）：以正常方式关闭数据库，并对数据库的所有文件进行备份。缺点：需要一定的时间来完成，在备份期间，最终用户无法访问数据库；不易做到实时备份 热备份（联机备份）：在数据库打开和用户对数据库进行操作的情况下进行的备份。逻辑备份：将某个数据库的记录读出并将其写入到一个文件中，这是经常使用的一种备份方式。按照备份的层次分类硬件冗余：目前的硬件冗余技术有双机容错、磁盘双工、廉价冗余磁盘阵列（Redundant Array of

18、 Inexpensive Disks，RAID）与磁盘镜像等多种形式。 优点：使系统具有充分的容错能力，提高系统的可靠性。 缺点： 不能解决因病毒或人为误操作引起的数据丢失以及系统瘫痪等灾难 如果错误数据也写入备份磁盘，硬件冗余也会无能为力理想的备份系统应使用硬件容错和软件备份相结合的方式按照备份的地点分类本地备份：通过磁带机、外置硬盘、光盘等设备在本地进行数据备份。异地备份：将数据备份至企业生产中心以外的地点。重要数据备份一般要求一份数据至少应有两个拷贝，一份拷贝放在生产中心，以保证数据的正常恢复；另一份则要异地保存，以保证在本地应用出现灾难后的数据恢复，使得业务可以连续性开展。8.2 数据备份技术3数据备份系统功能要求4在制定或规划备份策略时需要考虑的因素（1）选择合适的备份频率。（2）根据数据的重要性可选择一种或几种备份交叉的形式制定备份策略。（3）当数据库比较小，或者当数据库实时性不强或者是只读的，则备份的介质可采用磁盘或光盘。（4）当数据库的实时性要求较强，或数据的变化较多而数据需要长期保存时，则备份介质可采用磁盘或磁