第一讲 数字保存研究

1第一讲

数字(shùzì)保存研究共四十三页2数字保存当前研究(yánjiū)方向主要有三个方面：数字(shùzì)长期保存数字容灾备份数据恢复共四十三页3★数字的反演变(yǎnbiàn)原理

人类信息技术的历史已有几千年，但信息技术从上世纪50年代开始了信息的转移，多种多元的信息形式和过程都变成统一的0和1。这一现象可以用变换反演原理来解释，比如一个域A，一个域B，遇A的事情很难解决，可以放到域B，域B很容易(róngyì)解决，解决完之后再返过来。如计算19999*19999（查对数表）,模拟信号变为数字信号（电话），图像信息的转换（电视）等。

共四十三页4★物质、能量和信息(xìnxī)的转换

人类历史上有三大变化转换现象(xiànxiàng)，第一个转换是钱，把物质变为钱，钱可以买东西，这样钱可以很好沟通了，这是物质变化的因素。第二个转换是能量，把各种各样的能量变为电，电很容易传输，电线拉到哪里，能量就拉到哪里。第三个转换是数字，各种各样形式的过程都变成数，数就很容易传输、存储，做完以后，我们把它变换回来到各种各样的形式和过程。共四十三页5★数字时代(shídài)的特点通信是传播知识，而存储是基本知识，通信技术和存储技术，是促进人类文明发展缺一不可(quēyībùkě)的技术。如果一种技术以空间传递为主，我们称为通信技术。如果一种技术以时间传递为主，我们称为时间技术，很多技术，实际上是同时具有时空传递的特性，如我们的甲骨文，竹简等，甲骨文跨度三千年，那时候空间传播的距离是我们人走到哪带到哪；竹简时间跨度二千年，那时候有马车，马车走到哪里，就把信息载到哪里，这也是时空传播。现在由于高密度存储技术的发明，它记录了无数的历史时刻，如电影和录像使我们看到二战的身影，现在的网络使我们能看到世界上任何地方正在发生的事件。

共四十三页6存储技术走过了石器时代来到了磁器时代，它的重量是越来越轻，越来越容易携带，越来越具有通信功能。而容量是越来越大，但可靠性和自主性越来越差，我们可以看到二千年前纸质载体上的信息，但现在一个硬盘、一个光盘可能几年的时间就不行了，所以(suǒyǐ)，它的可靠性反而越来越差。通信技术走过风火狼烟、纸张、电缆、无线电、光纤的时代，最后通信和存储一起走向信息传递的数字时代。共四十三页7★数字存储介质与操作系统(cāozuòxìtǒnɡ)类型目前数字存储介质有三大类

●磁存储介质（硬盘、软盘和磁带等）

●光存储介质（CD、DVD、PD、MO和BD）

●电存储介质（U盘、数码(shùmǎ)卡等）操作系统主要有：●windows●Linux●Unix●Mac共四十三页8★数字灾难(zāinàn)原因自然灾难有火灾、洪水、地震、台风等，其它有设备故障、软件错误、电信网络中断和电力故障等等。此外，人为因素有操作员错误、破坏(pòhuài)、植入有害代码和恐怖袭击等。

911事件、2005年，美国超过300万的信用卡用户资料外泄，2008年四川地震和南方冰雪灾害。。共四十三页9

★如何保护(bǎohù)数据一是逻辑上的保护，比如防止病毒破坏、黑客入侵等等。二是物理上的保护，比如人为错误或不可抗拒的灾难。前者需要系统的安全防护，后者需要长期保存、数据备份/容灾保护和数据恢复技术等。因此(yīncǐ)，数字保护是一项系统工程。共四十三页10一、数字长期(chángqī)保存(存储技术)★数字长期(chángqī)保存研究方向主要有：存储载体寿命研究数据迁移技术数字仿真技术

共四十三页11（一）载体寿命(shòumìng)研究磁性载体：磁盘、软盘、磁带(cídài)。光学载体：CD、DVD、BD及磁光盘和相变光盘等。电学载体：U盘、数码卡（SD、CF、MS、MMC、SM和XD等）。共四十三页12（二）数据(shùjù)迁移迁移时间：确定旧载体上信息的最佳迁移时间。太早浪费，太晚数据丢失迁移载体：选用(xuǎnyòng)什么样的载体。迁移方式：采用什么样的手段，整个打包，还是另外整理。迁移格式：是原文件格式，还是其他格式。共四十三页13（三）数字(shùzì)仿真技术

主要(zhǔyào)是解决原有旧系统和现有新系统在软件方面不兼容的问题，通过数字仿真技术，使现有的系统能读取旧系统中保存的原始信息。从而不需要对旧系统上的信息进行迁移。共四十三页14二、数据(shùjù)的容灾备份容灾或灾难备份是指：为了减少各类灾难发生后造成的损失而采取的各种防范措施。

从国外情况来看，上世纪七八十年代，灾备起步，上世纪九十年代尤其是2000年前后，因为千年虫和突发性灾难等事件，国际上的一些企业开始特别(tèbié)重视业务连续性规划和管理，这推动了灾备理论和体系不断向前发展。我国的灾备开始于2000年后,特别是2008年的四川特大地震灾害和南方的冰雪灾害，加快了容灾的步伐。

共四十三页15（一）数据(shùjù)的存储结构不同操作系统下的存储结构●windows（FAT和NTFS）●Linux（EXT2和EXT3）●Mac（HFS）●服务器的数据存储方式（RAID）●磁盘阵列在网络中的存储方式如下(rúxià)：

NAS：NetworkAttachedStorage（网络附加存储）

SAN：StorageAreaNetwork（存储区域网络）

DAS：DirectAttachedStorage（直接附加存储）共四十三页16（二）数据(shùjù)容灾技术主要有：主机型远程容灾存储系统型异地(yìdì)容灾虚拟化容灾技术

CDP容灾技术共四十三页17★主机(zhǔjī)型远程容灾简单的说，就是通过安装在服务器的数据复制软件，或是应用程序提供的数据复制/灾难恢复工具(如数据库的相关工具)，利用TCP/IP网络连接远端的灾备服务器，实现异地数据复制。主机(zhǔjī)型远程容灾的优点是在服务器较少的环境下，所需的成本较低，用户不需更换太多现有的系统架构，也不用担心后端存储系统的兼容性问题，只需支付软件的授权费和灾备端的硬件设备费用即可。共四十三页18★存储系统型异地(yìdì)容灾它是基于存储系统(光纤磁盘阵列、NAS)的模式。通过存储系统内建的固件(firmware)或操作系统，通过IP网络(wǎngluò)或光纤信道等传输接口连结，将数据以同步或异步的方式复制到远端。与主机型远程容灾相比，存储系统型远程容灾的优点就是将数据与运行分开，对主机系统的运行资源影响比较小。共四十三页19★虚拟化容灾技术(jìshù)它是一种网络存储型远程容灾架构，是在前端应用服务器与后端存储系统之间的存储区域网络(SAN)，加入一层存储网关，前端连接服务器主机，后端连接存储设备，它的角色就好像是存储网络中的交通警察，所有的I/O都交由它来控制管理。现在出现了旁路(side-band)的控制方式，对于IO流量进行旁路监控和分流，实现异地数据(shùjù)复制。

共四十三页20★CDP容灾技术(jìshù)它是虚拟化容灾方式所衍生出来(chūlái)的一种实时系统备份技术，是一种容灾和备份的合成技术。共四十三页21（三）容灾备份(bèifèn)方式主要有：热备份(bèifèn)冷备份在线备份脱机备份两地三中心备份数据中心备份共四十三页22共四十三页23共四十三页24（四）我国灾备整体(zhěngtǐ)情况我国在灾备法律保障、指挥协调机制、信息发布和收集技术平台、社会力量动员等方面有了长足的进步，初步形成(xíngchéng)了有效的监督、保障和执行体系；但也存在很多不足，比如管理架构有待整合，缺乏统一协调机制，信息、资源需进一步共享等。共四十三页25（五）我国灾备行业当前(dāngqián)应用和技术热点应用热点表现为：

★能源、制造、交通行业灾备需求升温；

★中小企业灾备市场启动；

★多点热备趋势(qūshì)渐浓；

★灾备外包认可度越来越高；

★灾备演练越来越普遍；

★政府监管力度更强。共四十三页26技术热点体现(tǐxiàn)在四个方面

★虚拟化、

★绿色IT、

★SaaS、

★CDP等方面。共四十三页27★能源、制造、交通(jiāotōng)行业灾备需求升温一方面是受地震、雪灾等大规模自然灾害的拉动，另一方面也是因为这些(zhèxiē)行业中的企业信息化程度越来越高，IT与业务的联系越来越紧密，对数据安全、系统管理和业务连续的需求更普遍。

共四十三页28★中小企业灾备市场(shìchǎng)启动事实上，无论企业规模大小(dàxiǎo)，都需要进行灾备建设，因为灾难从来不具有选择性。相比那些在资金、管理、资源、设备、人才等方面更有优势的大型企业，中小企业更需要灾备建设。共四十三页29★多点热备趋势(qūshì)渐浓为预防类似地震、雪灾等大范围自然灾害，多点热备将成为(chéngwéi)灾备领域发展的重要趋势之一。其中，比较典型的方式是两地三中心模式，即设立主生产中心、同城灾备中心和异地灾备中心。

共四十三页30★灾备外包认可度越来越高灾备外包在发达国家早已经过实践检验，成为普遍惯例，在欧美等发达国家，超过70%以上的企业采用第三方服务外包模式(móshì)，而我国在一两年前的情况则正好相反，超过70%以上的企业均采用自建模式。

2008年，中国灾备外包接受程度有所提高：国家开发银行、华夏银行、国投瑞银等在内的一大批金融企业选择了灾备外包；2008年底，针对中国灾备市场进行的调研报告显示，考虑全部系统灾备外包的比例为9.9%，考虑部分外包的比例更高达55.8%。共四十三页31★灾备演练(yǎnliàn)越来越普遍

2008年，在应对地震危机中，人们记住了安县桑枣中学，更记住了该校校长叶志平。他通过不断进行应急演练并加以改进，创造了一个举世瞩目的生命奇迹：在地震发生后，全校2200多名学生、上百名老师，从不同的教学楼和不同的教室中，全部冲到操场，用时仅1分36秒，并且无一伤亡。在北京奥运保障过程中，应急演练也频频曝光，我国银行、证券、保险、航空等诸多重点行业企业纷纷组织了有针对性的奥运应急演练，确保(quèbǎo)了“平安奥运”的实现。除专项应急演练外，金融、电力、航空等行业企业还针对自身特点进行了多项信息系统应急演练。共四十三页32★政府(zhèngfǔ)监管力度更强

除专项灾难恢复法律、法规之外，各行业还有很多与灾备相关的法律（重要信息系统）、规定，比如政府行业有安全涉密法，保密法，机房网络安全管理制度；制造行业有安全生产管理条例、信息系统安全分级管理法等；境外上市公司还受萨班斯法案、新巴塞尔协议的制约等。

2007年7月，国务院信息化工作办公室领导编制的《重要信息系统灾难恢复指南》正式升级成为国家标准《信息系统灾难恢复规范(guīfàn)》（GB/T20988-2007）。这是中国灾难备份与恢复行业的第一个国家标准，并于2007年11月1日开始正式实施。共四十三页33★虚拟化虚拟化可以让本地和远程拥有多个操作系统和应用程序，可以让计算、存储、应用从物理和地理环境限制中解放出来。它将有效解决异构平台的资源共享问题、管理复杂化等问题，并大幅节约成本。对于灾备行业来说，虚拟化将是省时，省空间，高效、灵活和可靠的技术手段。虚拟化对于不同的硬件能在较短时间内轻松实现数据的复制和性能(xìngnéng)的全面恢复，因此，政府、企业能够在运行中快速恢复系统镜像，并减少设置错误，缩短恢复所需时间。共四十三页34★绿色(lǜsè)IT绿色IT技术目前有很多，比如通过重复数据删除和硬件(yìnɡjiàn)压缩技术，利用备份环境中的自动精简配置技术，虚拟化技术，甚至改善气流管理方式和冷却容量，选择低能耗电源、多核服务器等都可以降低能耗，达到绿色节能目的。共四十三页35★

SaaS

SaaS是Software-as-a-service（软件即服务）的简称，它是一种通过Internet提供软件的模式。SaaS的出现(chūxiàn)，使软件行业正在经历一场深刻的变革。目前，这场变革已经渗透到灾备服务行业，包括CA、EMC、赛门铁克等很多软件厂商都已推出基于SaaS模式的容灾解决方案。相比传统灾备方式，SaaS方式通过互联网服务，灾难备份和恢复速度更快，投资成本更低，抗灾性更好，管理维护更简单，甚至不再需要专业技术人员，非常适合中小企业的灾备应用。共四十三页36★

CDP

CDP（ContinuousDataProtection续数据保护）是一种数据的连续时间点的保护技术，其价值在于能在故障瞬间完成任何时间点的故障恢复，达到业务快速、连续的作用。这从根本上解决了传统备份中低恢复能力和非精细时间策略(cèlüè)的先天弱点。并且，与目前基于存储复制的容灾数据复制技术不同的是，CDP除了对灾难导致的数据物理破坏提供保护外，还能对逻辑错误导致的数据破坏提供保护。

CDP技术将带来灾备技术领域的一场革命。2009以及今后数年，人们仍将看到这种技术带来的深远影响。共四十三页37三、数据恢复数据恢复是把遭受破坏或误操作导致丢失的数据恢复出来。数据恢复不仅对文件进行恢复，还可以恢复物理操作的磁盘数据，也可以恢复不同操作系统的数据。但是在一些特殊情况则完全(wánquán)不能恢复：数据被覆盖、低级格式化、磁盘盘片严重损伤等。从整体来看，数据恢复涉及了存储设备（硬件）、操作系统、文件格式、加密解密等等多个交叉综合的领域，覆盖了光学电学磁学、机械以及材料学、软件程序控制等，是一门新兴的综合学科和技术技能。共四十三页38★数据恢复的类型(lèixíng)可以分为(fēnwéi)：电子取证硬件恢复技术软件恢复技术数据库恢复技术共四十三页39（一）电子(diànzǐ)取证它是检查计算机系统和相关的电子设备，以提取、保护(bǎohù)并分析