计算机网络安全技术- 课件 王艳军 第7章 数据存储备份技术

RAID中的关键概念和技术一、RAID中的关键概念和技术（1）镜像。镜像是一种冗余技术，为磁盘提供了保护功能，以防止磁盘发生故障而造成数据丢失。对于RAID而言，采用镜像技术将会同时在阵列中产生两个完全相同的数据副本，分布在两个不同的磁盘驱动器组中。镜像提供了完全的数据冗余能力，当一个数据副本失效不可用时，外部系统仍可正常访问另一个副本，不会对应用系统的运行和性能产生影响。此外，镜像不需要额外的计算和校验，用于修复故障非常快，直接复制即可。镜像技术可以从多个副本并发读取数据，提供了更高的读取性能，但不能并行写数据，写多个副本时会导致一定的I/O性能降低。（1）镜像一、RAID中的关键概念和技术磁盘存储的性能瓶颈在于磁头寻道定位，它是一种慢速机械运动，无法与高速的CPU匹配。再者，单个磁盘驱动器性能存在物理极限，I/O性能非常有限。RAID由多块磁盘组成，数据条带技术将数据以块的方式分布存储在多个磁盘中，从而可以对数据进行并发处理。这样写入和读取数据即可在多个磁盘中同时进行，并发产生非常高的聚合I/O，有效地提高整体I/O性能，且具有良好的线性扩展性。这在对大容量数据进行处理时效果尤其显著，如果不分块，则数据只能先按顺序存储在磁盘阵列的磁盘中，需要时再按顺序读取。而通过条带技术，可获得数倍于顺序访问的性能提升。（2）数据条带一、RAID中的关键概念和技术镜像具有安全性高、读取性能高的特点，但冗余开销太大。数据条带通过并发性大幅提高了性能，但未考虑数据安全性、可靠性。数据校验是一种冗余技术，它以校验数据提供数据的安全性，可以检测数据错误，并在能力允许的前提下进行数据重构。相对于镜像，数据校验大幅缩减了冗余开销，用较小的代价换取了极佳的数据完整性和可靠性。数据条带技术提升了整体I/O性能，数据校验提供了数据安全性，不同等级的RAID往往同时结合使用这两种技术。采用数据校验时，RAID要在写入数据的同时进行校验计算，并将得到的校验数据存储在RAID成员磁盘中。校验数据可以集中保存在某个磁盘或分散存储在多个磁盘中，校验数据也可以分块，不同RAID等级的实现各不相同。当其中一部分数据出错时，就可以对剩余数据和校验数据进行反校验计算以重建丢失的数据。相对于镜像技术而言，校验技术节省了大量开销，但由于每次数据读写都要进行大量的校验运算，因此对计算机的运算速度要求很高，必须使用硬件RAID控制器。在数据重建恢复方面，校验技术比镜像技术复杂得多且速度慢得多。（3）数据校验感谢您的观看主讲崔升广ThankYOU!数据备份的分类主讲崔升广一、数据备份的分类数据备份不仅是数据的保护，其最终目的是为了在系统遇到人为或自然灾难时，能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。备份不是单纯的复制，管理也是备份的重要组成部分。管理包括备份的可计划性、磁盘的自动化操作、历史记录的保存以及日志记录等。数据备份技术有多种实现形式，从不同的角度可以对备份进行不同的分类。一、数据备份的分类按备份时系统的工作状态分类，数据备份可分为冷备份和热备份。（1）冷备份。冷备份又称离线备份，指在进行备份操作时，系统处于停机或维护状态。采用这种方式备份的数据与系统中此时段的数据完全一致。冷备份的缺点是备份期间备份数据源不能使用。（2）热备份。热备份又称在线备份或同步备份，指进行备份操作时，系统处于正常运转状态下的备份。这种情况下，由于系统中的数据可能随时在更新，备份的数据相对于系统的真实数据可有一定的滞后。1．按备份时系统的工作状态分类一、数据备份的分类按备份策略分类，数据备份可分为完全备份、增量备份和差分备份。（1）完全备份（fullbackup）。完全备份是指对整个系统或用户指定的所有文件进行一次完整的备份，这是最基本也是最简单的备份方式，这种备份方式的好处是很直观，容易被人理解。每天对自己的系统进行完全备份，如星期一用一块磁盘对整个系统进行备份，星期二再用另一块磁盘对整个系统进行备份，依此类推。这种备份策略的好处是：当发生数据丢失的灾难时，只要用一块磁盘（即灾难发生前一天的备份磁盘），就可以恢复丢失的数据。然而它亦有不足之处，首先，由于每天都对整个系统进行完全备份，造成备份的数据大量重复。这些重复的数据占用了大量的磁盘空间，这对用户来说就意味着增加成本。其次，由于需要备份的数据量较大，因此备份所需的时间也就较长。对于那些业务繁忙、备份时间有限的单位来说，选择这种备份策略是不明智的。2．按备份策略分类一、数据备份的分类（2）增量备份(incrementalbackup)。为了解决完全备份的主要缺点，增量备份应运而生。增量备份只备份相对与上一次备份操作以来新创建或者更新过的数据。通常特定的时间段内只有少量的文件发生改变，没有重复的备份数据，既节省了存储空间，又缩短了备份的时间。因而这种备份方法比较经济，可以频繁地进行。如星期天进行一次完全备份，然后在接下来的六天里只对当天新的或被修改过的数据进行备份。这种备份策略的优点是节省了磁盘空间，缩短了备份时间。但它的缺点在于，当灾难发生时，数据的恢复比较麻烦。例如，系统在星期三的早晨发生故障，丢失了大量的数据，那么现在就要将系统恢复到星期二晚上时的状态。这时系统管理员就要首先找出星期天的那盘完全备份磁盘进行系统恢复，然后再找出星期一的磁盘来恢复星期一的数据，然后找出星期二的磁盘来恢复星期二的数据。很明显，这种方式很繁琐。另外，这种备份的可靠性也很差。在这种备份方式下，各盘磁盘间的关系就象链子一样，一环套一环，其中任何一块磁盘出了问题都会导致整条链子脱节。比如在上例中，若星期二的磁盘出了故障，那么管理员最多只能将系统恢复到星期一晚上时的状态。2．按备份策略分类一、数据备份的分类（3）差分备份(differentialbackup)。差分备份即备份上一次完全备份后产生和更新的所有新的数据。管理员先在星期天进行一次系统完全备份，然后在接下来的几天里，管理员再将当天所有与星期天不同的数据（新的或修改过的）备份到磁盘。差分备份策略在避免了以上两种策略的缺陷的同时，又具有了它们的所有优点。首先，它无需每天都对系统做完全备份，因此备份所需时间短，并节省了磁盘空间，其次，它的灾难恢复也很方便。系统管理员只需两盘磁盘，即星期天的磁盘