计算机安全保密2008-03可靠性

12/10/20231第三章

计算机系统的可靠性3.1什么是计算机系统的可靠性3.2容错系统的概念3.3硬件冗余3.4软件冗余3.5磁盘阵列的编码容错方案12/10/202323.1什么是计算机系统的可靠性可靠性：系统在规定的条件下，完成规定的功能的能力。可靠性用可用度来度量。可用度：系统在t时刻处于正常状态的概率。可用度计算：

A(t)=平均无故障时间/(平均无故障时间+平均修复时间)平均无故障时间：MTBF平均修复时间：MTRF12/10/202333.1什么是计算机系统的可靠性可用性的定量表现：可靠性的测度方法：抗毁性，生存性，有效性。可靠性表现为硬件可靠性，软件可靠性，人员可靠性，环境可靠性等。可维护性：平均修复时间：MTRF维修保障：后勤支援能力12/10/202343.1什么是计算机系统的可靠性浴盆曲线12/10/202353.1什么是计算机系统的可靠性电子元器件的质量等级；电子元器件的选用：对元器件性能的掌握；降额使用；热设计；抗辐射设计；防静电损伤；防操作过程中的损伤；储存与保管问题。12/10/202363.1什么是计算机系统的可靠性热设计技术热交换途径，热环境影响因素(电能、机械能转换为热量)；冷却方法：自然冷却、强迫风冷、冷板式冷却；“软件冷却”风道水冷，液氮冷却热管，导热12/10/202373.1什么是计算机系统的可靠性1963年发明并制造出热管，是高效传热元件。80年代前，热管用于卫星等高端系统。导管内填充了液态导热介质。热管两端产生温差的时候，蒸发端的液体就会迅速气化，将热量带向冷凝端，速度非常快。液体在冷凝端凝结液化以后，通过毛细作用，流回蒸发端。水--气之间的相变反应，使热管的热传导效率比普通的纯铜高许多倍。热管传热效果好，噪音低，使用寿命长。12/10/202383.1什么是计算机系统的可靠性12/10/202393.1什么是计算机系统的可靠性12/10/2023103.1什么是计算机系统的可靠性12/10/2023113.1什么是计算机系统的可靠性12/10/20231212/10/20231312/10/20231412/10/20231512/10/20231612/10/20231712/10/20231812/10/20231912/10/20232012/10/20232112/10/20232212/10/2023233.1什么是计算机系统的可靠性元器件布局发热元件分散安装使热敏感元件处于低温区采用短通路，减少传导热阻较少接触面热阻印刷板热设计机箱热设计12/10/2023243.1什么是计算机系统的可靠性热分析手段热传导、热对流、热辐射美BETAsoft软件，可实现器件级、电路板级、系统级电子产品热分析和热设计。12/10/2023253.1什么是计算机系统的可靠性12/10/20232612/10/20232712/10/2023283.1什么是计算机系统的可靠性故障、失效和错误的概念失效是指硬件物理特性异变。故障是指硬件或软件的错误状态，是失效在逻辑上的等效。一个故障可以用种类、值、影响范围和发生时间来描述。错误是指程序或数据结构中的故障表现形式，是故障和失效所造成的后果。12/10/2023293.1什么是计算机系统的可靠性故障的分类故障可分为逻辑故障和非逻辑故障两种。按时间划分，故障可分为以下三种：1.永久故障是指永远持续下去直至修复为止的故障。硬件的永久性故障意味着不可逆的物理变异。软件的永久性故障也是一个不可自动恢复的错误状态。2.间歇性故障是短暂的、断续，它具有偶然性、不定期的重复性。如一个处于临界状态的电路输出时好时坏，虚焊点也会引起这样的故障。12/10/2023303.1什么是计算机系统的可靠性3.偶然性故障的出现是暂时的，且可能是非重复性的。常因环境的变化、电源干扰、元器件性能的波动、软件的随机变化、电磁干扰等因素而引起。统计表明，间歇性故障和偶然性故障占整个故障的很大比例，成为系统出错的主要根源。早期美国空军的一项研究报告指出，这类故障占所有故障的80%。IBM公司的一项报告指出：这类故障占所有现场失效的90%。12/10/2023313.1什么是计算机系统的可靠性错误的根源：错误是失效和故障所引起的后果，其根源可以归纳为下图。12/10/2023323.1什么是计算机系统的可靠性容错技术能达到对故障的“容忍”，但并非是“无视”故障的存在。它首先能自动地适时地检测并诊断出系统的故障，然后采取对故障的控制或处理的策略。根据错误的不同情况，一个容错系统可能分10个阶段:(1)故障限制(2)故障检测(3)故障屏蔽(4)重试(5)诊断(6)重组(7)恢复(8)重启动(9)修复(10)重构12/10/2023333.1什么是计算机系统的可靠性按照系统的这些失效响应方式，容错技术可分成三种：故障检测、静态冗余、动态冗余。静态冗余能容忍故障，但不给出故障警告。动态冗余用于纠错码存储器或具有固定配置(即线路器件之间的逻辑连接保持不变)的多数表决冗余计算机之类的系统中。12/10/2023343.1什么是计算机系统的可靠性12/10/2023353.1什么是计算机系统的可靠性提高系统可靠性的方法：避错：提高软硬件质量，抵御故障。容错：故障发生时系统仍能继续运行，提供服务与资源。美国容错计算机有限公司:Stratus天腾公司TandenComputers，1974年成立。12/10/2023363.1什么是计算机系统的可靠性Stratus容错服务器采用容错设计2004年3月29日美国容错技术有限公司与微软在北京宣布，Stratus生产的基于WindowsServer2000操作系统的容错服务器FtServer。FtServer是基于IntelIA架构，使用可互相替换的冗余硬件。各个冗余部件工作在时钟同步锁定模式下，以单一的操作系统映像，同时执行相同的应用和交易。12/10/2023373.1什么是计算机系统的可靠性HPNonStopHPNonStop是HP工业标准服务器系列产品中的高端产品，是一个开放的专用平台。NonStop服务器的专用性表现在它的核心容错结构，可进行全面的故障检测和隔离，并保护数据的完整性，整个系统无任何单点故障，其可用性达到99.999%，足以让最关键和复杂的应用得到满足。12/10/2023383.1什么是计算机系统的可靠性

NonStop服务器的处理性能通过松散耦合的非共享体系结构得以线性方式进行扩展，支持2到4080个处理器，并对用户透明。NonStop服务器正全面转向安腾平台。12/10/20233912/10/2023403.1什么是计算机系统的可靠性容错技术的发展与应用展望1.容错技术的应用是网络时代的客观需求2.软件容错技术将有较大进展3.硬件容错、操作系统容错相结合的容错设计方法将备受重视4.VLSI的容错设计技术将发挥巨大作用5.系统容错设计的应用目标明确12/10/2023413.1什么是计算机系统的可靠性容错技术的发展与应用展望6.容错技术应用向PC发展7.容错技术向智能化发展8.容错技术应用和应用服务技术相结合9.容错技术将走向开放化、标准化12/10/2023423.2容错系统的概念容错：系统资源冗余。硬件容错软件容错时间容错：校验、纠错信息容错12/10/2023433.2容错系统的概念元器件级容错部件级容错分系统级容错系统级容错容错：平衡可靠性与资源消耗的关系。12/10/2023443.2容错系统的概念容错系统工作过程自动侦测自动切换自动恢复12/10/2023453.3硬件冗余1.增加线路、设备、部件，形成备份12/10/2023463.3硬件冗余2.数据备份数据备份的目的为了有效地利用和保护数据，存储备份是必不可少的措施。存储备份的主要目的有两个：

(1)数据共享；

(2)用于系统灾难恢复。12/10/2023473.3硬件冗余信息存储系统的可靠性和可用性、数据备份和灾难恢复能力往往是企业用户首先要考虑的问题。为防止灾难事件对数据的毁坏，关键数据还要考虑异地备份和容灾问题。数据的灾难恢复是保证系统安全可靠的基础。12/10/2023483.3硬件冗余存储管理和维护自动化由于存储系统越来越复杂，管理维护人员的出差错的可能性也越来越大，稍不注意就会丢失数据。现代存储系统要求具有智能化的自动管理和维护功能。12/10/2023493.3硬件冗余备份策略:备份策略是所要采用的备份方式,要根据自己的实际情况来制定。基本的备份策略有三种。12/10/2023503.3硬件冗余1.完全备份策略每次都对自己的系统进行完全备份。

1234512/10/2023513.3硬件冗余2.增量备份策略每次仅对增加或变更的数据进行备份。4352112/10/2023523.3硬件冗余3.差分备份策略入1234512/10/2023533.3硬件冗余按备份介质存放位分为本地备份和异地备份；按备份后数据是否可改变分为活备份与死备份；按选择的备份软件的功能可分为动态备份和静态备份。12/10/2023543.3硬件冗余3.双机容错系统4.双机热备份5.三机表决系统6.集群系统12/10/2023553.3硬件冗余集群(Cluster)集群技术可如下定义：一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统，并以单一系统的模式加以管理。此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。12/10/2023563.3硬件冗余集群(Cluster)集群必须可以协调管理各分离的组件的错误和失败，并可透明地向集群中加入组件。一个集群包含多台(至少二台)拥有共享数据存储空间的服务器。任何一台服务器运行一个应用时，应用数据被存储在共享的数据空间内。12/10/2023573.3硬件冗余集群(Cluster)每台服务器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储存空间上。集群内各节点服务器通过一内部局域网相互通讯。当一台节点服务器发生故障时，这台服务器上所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管。当一个应用服务发生故障时，应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。当以上的任一故障发生时，客户都将能很快连接到新的应用服务上。12/10/2023583.3硬件冗余集群(Cluster)集群技术的出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域相互通信。当某一服务器故障时，它所运行的应用程序将由其它服务器自动接管。12/10/2023593.3硬件冗余集群(Cluster)群集网格(grid)12/10/2023603.3硬件冗余服务器群集：群集由通过输入输出系统互联的若干服务器构成。这些服务器连接到存储介质中，由分布资源管理软件DRM进行管理。群集组成部分处在不断的改进之中：刀片式服务器，快速InfiniBandI/O技术和更为复杂的DRM软件，这些部分组合在一起构成群集。群集是由一组独立的计算机组成，这些计算机一起工作以运行一系列共同的应用程序，为客户和应用提供单一的系统映射。12/10/2023613.3硬件冗余群集内的计算机物理上通过电缆连接，程序上则通过群集软件连接。群集允许计算机使用故障应急与负载均衡功能。12/10/2023623.3硬件冗余Windows2000群集技术：高度的可用性，可伸缩性，易管理性；在Windows2000AdvancedServer和Windows2000DataCenterServer操作系统支持群集技术。12/10/2023633.3硬件冗余Windows2000群集技术：群集服务:这种服务起初是针对为数据库、消息系统和文件/打印服务等应用提供故障应急支持的要求而开发的。支持双节点故障应急群集和四节点群集。网络负载均衡(NLB):该项服务可在32个节点的群集内平衡引入的IP通信量。网络负载均衡技术还将充当一个理想的负载均衡结构体系，在分布式的Web区环境下与MS即将发布的应用中心(AppCenter)服务器共同使用。12/10/2023643.3硬件冗余双机容错系统的结构(1)双机并联结构双机并联系统除了两套硬件及软件系统外，还需要配置专用切换软件和管理软件。为了确保系统正常运行，必须不断地进行两种检查：联机相互健康检查及检查点检查。12/10/2023653.3硬件冗余双机并联系统结构图12/10/2023663.3硬件冗余(2)部件级容错系统这种部件级容错计算机系统只要单机配置，没有切换软件，用户开发管理非常方便，并且容错对用户透明，从而使系统的应用开发费用大大降低。12/10/2023673.3硬件冗余故障检测为了检测错误，每块电路板上都有两组相同逻辑，板内设计有比较自检测逻辑。在发生故障时，为了实现容错，每种电路板和外围设备都是双重冗余的。故障处理当一块电路板或相连接的外围设备故障时，它自己立即退出服务，并向操作系统发出一个中断信号，操作系统的维护软件判明这次出错是瞬时性的还是持久性的。12/10/2023683.3硬件冗余部件级容错系统12/10/2023693.4软件冗余向前恢复向后恢复1.恢复块方法1975，动态屏蔽技术—恢复块方法，是一种向后恢复策略。12/10/20237012/10/2023713.4软件冗余2.N-版本程序设计1977，N-版本程序设计，是一种静态屏蔽技术,采用向前恢复策略。12/10/20237212/10/2023733.4软件冗余3.防卫式程序设计程序中包含错误检查代码和错误恢复代码；发生错误时，程序能撤销错误状态，恢复到一个已知的正常状态。12/10/2023743.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID(RedundantArrayofInexpensiveDrive。RAID的优点在于可用性、容量、性能。1988年加利福尼亚大学伯克莱分校的Patterson教授等人提出了廉价磁盘冗余阵列RAID的概念。12/10/2023753.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID技术主要优点有：把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷，提供磁盘跨越功能。通过把数据分成多个数据块，并行写/读多个磁盘以提高访问磁盘的速度。通过镜像或校验操作提供容错能力。12/10/2023763.5磁盘阵列存储器的编码容错方案常用的RAID级别有以下几种：RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5等。为提高可靠性和性能，常使用RAID5和RAID（0+1）。12/10/20237712/10/20237812/10/20237912/10/20238012/10/20238112/10/20238212/10/202383支持4个SerialATA串行硬盘以及RAID0,RAID1,RAID0+1。12/10/20238412/10/202385

RAID012/10/202386RAID1

12/10/202387RAID0+1

12/10/2023883.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID3在安全方面以奇偶校验做错误校正及检测，只需要一个额外的校检磁盘。奇偶校验值的计算是以各个磁盘的相对应位作XOR的逻辑运算，然后将结果写入奇偶校验磁盘，任何数据的修改都要做奇偶校验计算。如某一磁盘故障，换上新的磁盘后，整个磁盘阵列需重新计算一次，将故障磁盘的数据恢复并写入新磁盘中，如奇偶校验磁盘故障，则重新计算奇偶校验值，以达容错的要求。12/10/202389RAID3

12/10/2023903.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID5也是一种具容错能力的RAID操作方式，但与RAID3不一样的是RAID5的容错方式不应用专用容错硬盘，容错信息是平均的分布到所有硬盘上。当阵列中有一个硬盘失效，磁盘阵列可以从其他的几个硬盘的对应数据中算出已掉失的数据。由于我们需要保证失去的信息可以从另外的几个硬盘中算出来，我们就需要在一定容量的基础上多用一个硬盘以保证其他的成员硬盘可以无误地重组失去的数据。12/10/2023913.5磁盘阵列存储器的编码容错方案其总容量为(N-1)x最低容量硬盘的容量。从容量效率来讲，RAID5同样地消耗了一个硬盘的容量，当有一个硬盘失效时，失效硬盘的数据可以从其他硬盘的容错信息中重建出来，但如果有两个硬盘同时失效的话，所有数据将尽失。12/10/202392RAID5

12/10/2023933.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID7级是新一代RAID标准。RAID7是存储计算机。RAID7自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源。RAID7具有更高的性能和卓越的存储管理能力，集多种RAID优点于一身，RAID7系统整体性能极佳。12/10/2023943.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID7存储计算机操作系统是一套实时事件驱动操作系统。主要用来进行系统初始化和安排RAID7磁盘阵列的所有数据传输，并把它们转换到相应的物理存储驱动器上。存储计算机操作系统可使主机I/O传输性能达到最佳。如果一个磁盘出现故障，可自动执行恢复操作，并可管理备份磁盘的重建过程。12/10/2023953.5磁盘阵列存储器的编码容错方案RAID7采用了非同步访问方式，极大地减轻了写数据的瓶颈，提高了I/O速度。非同步访问：即RAID7的每个I/O接口都有一条专用的高速通道，作为数据或控制信息的流通路径，可独立地控制自身系统中每个磁盘的数据存取。12/10/202396RAID

12/10/202397RAID

名称实质特点RAID0数据分块将数据分布在多个盘上，无冗余信息（严格地说，它不属于RAID系列）。RAID1镜像盘系统可靠性高，但效率低。RAID2位交叉海明编译阵列原理上比较优越，但冗余信息的开销太大，未被广泛应用。RAID3单盘容错并行传输阵列数据以位的形式存于各盘，冗余的奇偶校验信息存在一台专用盘上。RAID4专用奇偶校验独立存取的阵列数据以块（块大小可变）交叉的方式存于各盘，冗余的校验信息存于一台专用盘上。RAID5旋转奇偶校验独立存取的阵列数据以块交叉的方式于各盘，但无专用的校验盘，而是把冗余的奇偶校验信息均匀地分布在所有磁盘上。RAID6二维奇偶校验独立存取的阵列数据以块的交叉方式存于各盘，冗余的检、纠错信息均匀分布于所有磁盘上。每次写入数据都要访问一个数据盘和两个校验盘，可容许双盘出错。RAID7采用Cache和异步技术的RAID6使响应速度和传输速率有较大的提高。12/10/202398JBODJBOD(JustaBunchOfDisks，磁盘簇)JBOD通常又称为Span。Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起，从而提供一个大的逻辑磁盘。Span上的数据简单地从第一个磁盘开始存储，当第一个磁盘的存储空间用完后，再依次从后面的磁盘开始存储数据。Span不提供数据安全保障。它只是简单地提供一种利用磁盘空间的方法，Span的存储容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。12/10/202399JBOD优缺点明显JBOD与RAID阵列相比较的优势在于它的低成本，可以将多个磁盘合并到共享电源和风扇的盒子里。JBOD最主要的问题是在单独的磁盘出现故障时缺少恢复能力。JBOD中的磁盘阵列有着严格的制冷系统和电源设施，理论上，JBOD解决方案应该在管理状态通过向预警软件发送标准信息来告知管理人员目前数据的问题。其中的一个解决办法是软件RAID。从主机端来看，采用软件RAID和JBOD的结合与硬件RAID在逻辑上没有任何区别。对于共享存储，改进JBOD的另一个方法是使用存储虚拟化设备，它们位于主机系统和JBOD目标之间。12/10/2023100MatrixRAID915/925芯片组中，Intel提出MatrixRAID技术。ICH6南桥芯片除了支持传统的RAID0和RAID1外，还支持MatrixRAID。MatrixRAID技术将RAID0+1技术带入低端应用。MatrixRAID技术在2块硬盘上实现RAID0＋1的功能。12/10/2023101MatrixRAID12/10/2023102MatrixRAID图中红色区域是物理硬盘，蓝色区域是系统中形成的磁盘阵列。这种方法将两块硬盘的前一部分组成阵列以提高速度，而在后面部分使用镜像模式提供对重要数据的保护。两块80GB的硬盘可获得80GB的RAID0和40GB的RIAD1，总容量是原先的3/4。这是一个折中方案，用户可将读取频繁的数据放在RAID0上，将重要数据放在RAID1上。12/10/2023103MatrixRAID如仅利用两个SATA通道来创建MatrixRAID模式，可利用余下的两个SATA通道来实现自动重建和热备盘两个功能。自动重建是针对RAID0的，当系统通过S.M.A.R.T等功能侦测到其中一块硬盘发生故障，有损坏可能的时候，会在屏幕上显示报警信息，提醒用户插入一块完好的硬盘，将故障硬盘上的数据导入该硬盘后替换掉。12/10/2023104MatrixRAID热备盘则用于RAID1，即系统中平时就留有一块完好的空硬盘，当组成RAID1的2块硬盘中有1块损坏时，自动地接替它的工作。由于MatrixRAID在工作环境下只需要两个物理硬盘，因此用户可以配备第三个SATA硬盘来作为“热备用”硬盘。如果出现硬盘崩溃，可使用MatrixRAID的第三个“热备用”硬盘对RAID1分区进行数据恢复和系统重建。12/10/2023105MatrixRAID由于ICH6-R南桥可以支持4个SATA/150接口，因此可以利用四块硬盘来组建双MatrixRAID运行模式，而这两个MatrixRAID阵列之间是相互独立的。MatrixRAID是Intel的独门技术，需硬件层和软件层同时支持。目前IntelApplicationAcclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。12/10/2023106实现磁盘容错功能的关键技术1、自动检验技术系统必须要有能力来及时发现这些引起错误和损坏的原因，提供完整的自动检验技术的支持。自校验装置不仅能及时检查出系统模块的差错，还能够检测出自身的差错。自动检验技术可以大大提高系统对差错的反应能力，使差错的潜伏期缩短，能有效地放置错误的进一步蔓延。12/10/2023107实现磁盘容错功能的关键技术2、热定位技术热定位技术对写入磁盘的数据进行一些检查比较工作，从而确定刚刚读入的数据是否正确或者是否有其他方面的问题。进行检修比较工作时，该技术可以自动从硬盘中把刚写入的数据读出来与内存中的原始数据进行比较。如出现错误，则利用在硬盘内开设的一个被称为“热定位重定区”的区，将硬盘坏区记录下来，并将已确定的在坏区中的数据用原始数据写入热定位重定区上。12/10/2023108实现磁盘容错功能的关键技术3、全自动备份技术4、故障的在线修复技术5、文件分配表和目录表技术6、事务跟踪技术7、自动重启技术12/10/2023109磁带存储技术1.数据记录方式(1)线性记录方式磁带机利用宽阔的磁带记录面获得更大面积的存储空间，通过增加记录磁轨数量的方式提升数据传输率。线性记录磁带机机械构造简单、精度高，磁带介质的磨损被降低到最低，可以更好地保护磁带中的数据。12/10/2023110磁带存储技术1.数据记录方式(2)线性记录方式12/10/202311112/10/202311212/10/202311312/10/2023114HPSureStoreDLT80磁带机磁带存储技术12/10/2023115昆腾SDLT220磁带机磁带存储技术12/10/2023116盒式磁带

12/10/2023117单键恢复

12/10/2023118HPLTOUltrium230磁带机磁带存储技术12/10/2023119索尼AIT磁带机磁带存储技术12/10/2023120磁带存储技术6.单键灾难恢复HP单键灾难恢复最简捷的灾难恢复方案使用这种磁带机和最新的备份磁带，就可以在发生了硬盘故障、数据崩溃、病毒破坏及硬件以旧换新后快速地进行数据恢复。很好的灾难恢复解决方案，使用极其简便。

12/10/2023121STKL700磁带库磁带存储技术12/10/2023122ADICScalar10K磁带库磁带存储技术12/10/2023123SAN&NASDAS直连方式存储SAN存储局域网络NAS网络附加存储12/10/2023124SAN&NASDAS方式中存储设备通过电缆直接到服务器。I/O请求直接发送到存储设备。DAS也称服务器附加存储SAS。12/10/2023125SAN&NASSAN存储局域网络NAS网络附加存储SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过高速光通道连接，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN技术的存储设备是用专用网络相连的，目前这个网络是基于光纤通道协议。

SAN实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。12/10/202312612/10/2023127SAN&NASNAS是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、网络磁盘阵列。NAS包括核心处理器、文件服务管理工具等。NAS可以应用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NAS上存取任意格式的文件。NAS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。NAS独立于操作平台。12/10/202312812/10/2023129SAN&NAS差别在原理上NAS以文件传输协议为基础，使用网络传输技术实现；SAN以块为传输协议为基础，通过光纤通道传输的技术。NAS是专门为文件服务的设备，采用TCP/IP进行文件的访问和存储。采用专用操作系统进行文件的处理，这些操作系统支持标准的网络协议。SAN占据的大型应用领域，NAS集中于中小型的应用，但也正在进入主流行业。12/10/2023130存储虚拟化存储由配角变为主角存储正在从服务器体系中独立出来，成为一个独立的资源。网络存储被推到了IP网络的中央。数据以存储为中心不仅仅是计算机业的重大技术革新，而且是人们思维的一次重大转变，制造商和提供商以数据为驱动，客户以数据为中心布置业务。12/10/2023131存储虚拟化存储需求催生虚拟存储互联网的发展和壮大，产生了许多以数据密集为主要特点的应用。异构操作环境。高可用性存储管理自动化与智能化的需求12/10/2023132存储虚拟化虚拟化存储并不虚幻通过存储虚拟化的技术方法，将系统中各种异构的存储设备映射为一个单一的存储资源，对用户完全透明，达到互操作性的目的。典型的网络存储技术有NAS和SAN两种。12/10/2023133存储虚拟化分级存储——整合多种存储设备分级存储是根据不同数据对存储服务不同的需求，利用不同存储系统提供不同的服务，整合了多种存储技术的优势，消除了单一存储系统的不足。12/10/2023134存储虚拟化分级存储系统采用的主要技术包括以下一些：1.分级存储管理：按照系统管理员预设的各种指令将数据从昂贵的RAID系统中迁移到廉价的JBOD阵列和磁带库中，在降低存储成本的同时对数据进行长期、安全的归档存储。2.多协议存储架构，将企业存储系统分成三个层次：第一层采用以传统SAN架构为基础的存储方式；第二层采用以传统NAS架构为基础的存储方式；第三层采用离线存储方式。12/10/2023135存储虚拟化分级存储系统采用的主要技术包括以下一些：3.信息生命周期管理：将数据分成不同的生命周期，实现不同的管理功能。12/10/2023136存储虚拟化存储虚拟化：存储服务与管理的基础平台虚拟化屏蔽系统的复杂性，增加或集成新的功能，仿真，整合或分解现有的服务功能等。存储虚拟化将各种结构不同、位置分散的物理存储设备抽象为统一的、更加灵活的、易于管理的虚拟对象。1.虚拟的位置2.虚拟的层次3.虚拟的方法12/10/2023137存储虚拟化全球文件系统：一处存储，随处访问智能存储管理将开拓信息网格。在信息网格中数据管理功能必须确保数据能够被应用系统访问和使用，确保数据符合应用系统所使用的格式，并确保数据能够在系统出现故障时迅速恢复。1.存储集群2.视域网12/10/2023138存储虚拟化对象存储：给存储设备添加智能对象存储使存储设备开始具备学习其所处操作环境特性的能力。智能化存储正向着两个方向发展：存储管理更加智能化和自动化，智能存储管理甚至形成了新的存储系统结构；存储设备中增加了更多的管理智能，使智能存储设备拥有更多的自管理能力。12/10/2023139存储虚拟化今天，由于基于块的存储设备管理的是不透明的数据块，因此存储设备对实际使用它们的用户和应用一无所知。而对象存储能够理解存储设备上块与块之间的部分关系，并能利用这些信息更好地组织数据和预估需求，实现基于策略驱动的自动化，以适应生产者和消费者在性能方面的变化。存储对象的设备是对象存储设备OSD。12/10/2023140存储虚拟化对象拥有大量丰富的属性，如时间戳、计数信息、QoS参数，用户组和用户信息以及客户端特定的使用模式。这些属性为基于策略的存储管理与一个对象行为及其属性进行关联打下了基础。12/10/2023141存储备份软件备份软件VeritasBackupExecCAARCserverIT或CAArcServer200012/10/2023142存储备份软件ARCserve2000包括联机备份应用系统和数据文件，先进的设备和介质管理，快速、顺利的灾难恢复以及对光纤通道存储区域网(SAN)的支持等。ARCserve2000工作组版，主要用于中小型企业以及大型企业中的部门。工作组版支持一台WindowsNT/2000服务器，能通过客户机代理将数据保护扩展到与它连接的客户机。12/10/2023143存储备份软件ARCserve2000高级版，适用于多数大中型企业的扩展需求，它尤其适合多服务器混合环境。可集中管理所有工作组版、高级版存储服务器。提供套件、选件。12/10/2023144存储备份软件ARCserve2000中的新特性：基于Web的图形用户界面(GUI)；中央数据库将多台ARCserve2000服务器中的工作记录、事件记录和设备信息等所有存储相关信息都存储在一个本地或远程的中央数据库中。中央数据库能实现运行在WindowsNT/2000上的多台ARCserve2000服务器之间的互操作性；12/10/2023145存储备份软件ARCserve2000中的新特性：集群环境保护，ARCserve2000支持MicrosoftClusterService，其服务器在集群环境中的高可用性和集成容错性通过集成的任务灾难恢复得到保证；Windows2000ActiveDirectory保护。12/10/2023146存储备份软件ARCserve2000中的新特性：集成的客户机代理支持，ARCserve2000借助支持Windows、NetWare、Linux、UNIX和OS/2等多种台式机的集成客户机代理将数据保护扩展到整个企业。远程集中任务管理，ARCserve2000能从基于Web的单一管理用户界面远程集中管理整个企业的所有正在进行和已经完成的ARCserve2000任务，因而降低了管理成本。12/10/2023147存储备份软件ARCserve2000中的新特性：集成的磁带库和光盘库支持，ARCserve2000包括自动加载机支持，能免费支持一个磁带机无限制的插槽的磁带库和光库。广泛的设备支持，ARCserve2000支持多种存储设备，包括几乎所有的磁带、可擦除驱动器或光设备及MO磁光介质。高级介质管理，ARCserve2000高级介质管理工具包括自动磁带输出功能，基于日期的备份和附加的命令行功能。12/10/2023148存储备份软件ARCserve2000中的新特性：高级日程安排，任务可立即执行，也可以根据预定时间随时执行。基于日历的日常安排使用户能设制存储战略，包括定义循环方案。确保的数据完整性，ARCserve2000支持多种认证方法，包括CRC、快速磁带扫描和逐字节认证，以保证数据完整性，能将数据认证方法扩展到ARCserve2000NTFS5系统。12/10/2023149存储备份软件ARCserve2000中的新特性：集成的警告通知，ARCserve2000应用多种错误/问题通知方法，包括寻呼机、电子邮件、SNMP陷阱、事件记录或网络广播，这完全有管理员配置。动态内存高速缓存，ARCserve2000可随着可用内存的增加动态扩展性能，从而大大提高了性能。12/10/2023150习题与思考题

简述数据完整性的概念及影响数据完整性的主要因素。什么是容错冗余技术，实现容错系统的主要方法有哪些？实现存储系统冗余的方法有哪些？实现网络信息备份需要解决哪些问题？存储虚拟化对数据安全提供了什么帮助？12/10/2023151存储管理体系结构的多样化：DAS、SAN、NAS；接口协议的多样化：IDE/ATA、SCSI、SSA、IP、iSCSI、FC、FCIP、iFCP、SATA、P1394；存储介质的多样化：磁盘、光盘、磁带、芯片(RAM/DRAM/SRAM/SDRAM)；存储规模越来越大：大型磁盘阵列的磁盘数可扩展到数千个，超大型磁带库的磁带数可达到数万盒；设备体积越来越小：用于移动数字设备的微硬盘和芯片存储体积越来越小；

I/O速度越来越快：高达百万IOPS。12/10/2023152存储管理新的存储技术改变了企业IT系统的现状，甚至给企业IT系统带来了革命性的变化，存储系统发挥出更高的效能。存储系统从服务器的附属设备上升为IT系统中一个完全独立的层次，在IT系统中的地位也越来越重要。智能化存储管理：分级存储、虚拟存储和集群存储。在存储设备/系统中也加入了更多的管理智能，而存储网络管理的统一标准也在讨论之中。12/10/2023153存储管理分级存储——整合多种存储设备根据不同数据对存储服务不同需求，利用不同存储系统提供不同的服务，整合了多种存储技术的优势，消除了单一存储系统的不足。在物理上由多个存储设备组成一个分散结构，通过特定反馈机制实现数据在存储系统中适当层次之间的自动移动。将使用频繁的数据储存在高性能的存储层，把很少访问和价值降低的数据迁移到大容量存储层。分级存储系统采用的主要技术：12/10/2023154存储管理1．分级存储管理按照系统管理员预设的指令将数据从昂贵的RAID系统中迁移到廉