042-數(shù)據(jù)安全ppt課件

1、數(shù)據(jù)平安 哈爾濱工程大學(xué) 數(shù)據(jù)平安數(shù)據(jù)本身的平安，利用現(xiàn)代密碼學(xué)的手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展自動(dòng)維護(hù)。數(shù)據(jù)防護(hù)的平安，采用現(xiàn)代信息存儲(chǔ)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展維護(hù)，如：磁盤陣列，數(shù)據(jù)備份，異地容災(zāi)等。數(shù)據(jù)平安是一個(gè)自動(dòng)的維護(hù)措施。 數(shù)據(jù)平安數(shù)據(jù)喪失緣由分析 1、誤操作2、人為破壞3、病毒，黑客破壞4、軟硬件缺點(diǎn)，電源，硬盤驅(qū)動(dòng)器毀壞5、環(huán)境要素6、災(zāi)禍存儲(chǔ)技術(shù)引見Raid技術(shù)硬盤是計(jì)算機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)設(shè)備，但一旦硬盤損壞，數(shù)據(jù)能夠喪失。RAID是美國加利福尼亞伯克利分校提出的，Redundant Array of Inexpensive Disks ,廉價(jià)冗余磁盤陣列，又稱獨(dú)立冗余磁盤陣列。所謂的RAID就是利用

2、假設(shè)干個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器加上控制器按一定的組合方式組成的一個(gè)大容量、快速呼應(yīng)和高可靠的存儲(chǔ)子系統(tǒng)。RAID特點(diǎn)傳輸速率高 過去十幾年來,CPU的處置速度添加了五十倍有多,內(nèi)存(memory)的存取速度亦大幅添加,而數(shù)據(jù)儲(chǔ)存安裝-主要是磁盤(harddisk)-的存取速度只添加了三、四倍,構(gòu)成電腦系統(tǒng)的瓶頸,拉低了電腦系統(tǒng)的整體性能,假設(shè)不能有效的提升磁盤的存取速度,CPU、內(nèi)存及磁盤間的不平衡將使CPU及內(nèi)存的改良構(gòu)成浪費(fèi)。磁盤陣列是把多個(gè)磁盤組成一個(gè)陣列,當(dāng)作單一磁盤運(yùn)用,它將數(shù)據(jù)以分段(striping)的方式儲(chǔ)存在不同的磁盤中,存取數(shù)據(jù)時(shí),陣列中的相關(guān)磁盤一同動(dòng)作,大幅減低數(shù)據(jù)的存取時(shí)間,同時(shí)

3、有更佳的空間利用率。 RAID特點(diǎn)容錯(cuò)(faulttolerance),即平安性。普通硬盤無法提供容錯(cuò)功能。盡量的平衡CPU,內(nèi)存及磁盤的性能差別,提高電腦的整體任務(wù)性能。 RAID技術(shù) 磁盤陣列中針對(duì)不同的運(yùn)用運(yùn)用的不同技術(shù),稱為RAIDlevel,RAID是Redundent ArrayofInexpensiveDisks的縮寫,而每一level代表一種技術(shù),目前業(yè)界公認(rèn)的規(guī)范是RAID0RAID5。這個(gè)level并不代表技術(shù)的高低,level5并不高于level3,level1也不低過level4,至于要選擇那一種RAIDlevel的產(chǎn)品,純視用戶的操作環(huán)境及運(yùn)用而定,與level的高低

4、沒有必然的關(guān)系。 RAID0及RAID1適用于PC及PC相關(guān)的系統(tǒng)如小型的網(wǎng)絡(luò)效力器(networkserver)及需求高磁盤容量與快速磁盤存取的任務(wù)站等,比較廉價(jià);RAID3及RAID4適用于大型電腦及影像、CAD/CAM等處置;RAID5多用于OLTP,因有金融機(jī)構(gòu)及大型數(shù)據(jù)處置中心的迫切需求,故運(yùn)用較多而較有名氣,RAID2較少運(yùn)用,其他如AID6,RAID7,乃至RAID10等,都是廠商各做各的,并無一致的規(guī)范,在此不作闡明。引見各個(gè)RAIDlevel之前, 先看看構(gòu)成磁盤陣列的兩個(gè)根本技術(shù)。 磁盤延伸 譯為磁盤延伸,能確切的表示 diskspanning 這種技術(shù)的含義。 如圖磁盤陣

5、列控制器,聯(lián)接了四個(gè)磁盤,這四個(gè)磁盤構(gòu)成一個(gè)陣列(array),而磁盤陣列的控制器(RAID controller)是將此四個(gè)磁盤視為單一的磁盤,如DOS環(huán)境下的C:盤。這是disk spanning的意義,由于把小容量的磁盤延伸為大容量的單一磁盤,用戶不用規(guī)劃數(shù)據(jù)在各磁盤的分布,而且提高了磁盤空間的運(yùn)用率。并使磁盤容量幾乎可作無限的延伸;而各個(gè)磁盤一同作取存的動(dòng)作,比單一磁盤更為快捷。 磁盤陣列控制器磁盤1磁盤2磁盤3磁盤4磁盤延伸磁盤數(shù)據(jù)分段 由于磁盤陣列是將同一陣列的多個(gè)磁盤視為單一的虛擬盤，所以其數(shù)據(jù)是以分段(blockorsegment)的方式順序存放在磁盤陣列中,數(shù)據(jù)按需求分段,從

6、第一個(gè)磁盤開場(chǎng)放,放到最後一個(gè)磁盤再回到第一個(gè)磁盤放起,直到數(shù)據(jù)分布終了。至于分段的大小視系統(tǒng)而定,有的系統(tǒng)或以1KB最有效率,或以4KB,或以6KB,甚至是4MB或8MB的,但除非數(shù)據(jù)小于一個(gè)扇區(qū)(sector,即521bytes),否那么其分段應(yīng)是512byte的倍數(shù)。 由于磁盤的讀寫是以一個(gè)扇區(qū)為單位,假設(shè)數(shù)據(jù)小于512bytes,系統(tǒng)讀取該扇區(qū)后,還要做組合或分組(視讀或?qū)懚?的動(dòng)作,浪費(fèi)時(shí)間。從上圖我們可以看出,數(shù)據(jù)以分段于在不同的磁盤,整個(gè)陣列的各個(gè)磁盤可同時(shí)作讀寫,故數(shù)據(jù)分段使數(shù)據(jù)的存取有最好的效 率,實(shí)際上本來讀一個(gè)包含四個(gè)分段的數(shù)據(jù)所需求的時(shí)間約=(磁盤的accesstim

7、e+數(shù)據(jù)的tranfertime)X4次,如今只需一次就可以完成。 磁盤分段圖磁盤數(shù)據(jù)分段A0-A1B0-B1C0-C1D0-D1A2-A3B2-B3C2-C3D2-D3A4-A5B4-B5C4-C5D4-D5A6-A7B6-B7C6-C7D6-D7磁盤1磁盤2磁盤3磁盤4 Diskstriping也稱為RAID0,很多人以為RAID0沒有甚么,其實(shí)這是非常錯(cuò)誤的觀念,由于RAID0使磁盤的輸出入有最高的效率。而磁盤陣列有更好效率的緣由除數(shù)據(jù)分段,它可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)輸出入的要求,由于陣列中的每一個(gè)磁盤都能獨(dú)立動(dòng)作,分段放在不同的磁盤,不同的磁盤可同時(shí)作讀寫,而且能在快取內(nèi)存及磁盤作并行存取(p

8、arallelaccess)的動(dòng)作,但只需硬件的磁盤陣列才有此性能表現(xiàn)。 RAID0至少需求兩塊硬盤，沒有任何的維護(hù)。只需一個(gè)硬盤出事，一切數(shù)據(jù)都會(huì)破壞。 所以，RAID0運(yùn)用在不重要的數(shù)據(jù)上。RAID0陣列的實(shí)踐容量為Mxn,M M為硬盤驅(qū)動(dòng)器的容量，n為硬盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量。磁盤的利用率100%。RAID0技術(shù)RAID0技術(shù)RAID0無冗余無校驗(yàn)磁盤陣列每塊硬盤可以同時(shí)寫每塊硬盤可以同時(shí)讀數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAID0表示圖 RAID1是運(yùn)用磁盤鏡像(diskmirroring)的技術(shù)，它的方式是在任務(wù)磁盤(workingdisk)之外再加一額外的備份磁盤(backupdisk),兩個(gè)磁盤

9、所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)完全一樣,數(shù)據(jù)寫入任務(wù)磁盤的同時(shí)亦寫入備份磁盤。數(shù)據(jù)的寫入時(shí)間會(huì)長一點(diǎn)。但數(shù)據(jù)的讀取沒有影響，兩塊硬盤可同時(shí)讀取數(shù)據(jù)。在一對(duì)影像盤中，假設(shè)一塊硬盤發(fā)生錯(cuò)誤不會(huì)損失任何數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)可以從影像盤中恢復(fù)。但假設(shè)兩個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器都發(fā)生了錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)那么喪失。很多人以為RAID1要加一個(gè)額外的磁盤,構(gòu)成浪費(fèi)而不看好RAID1,現(xiàn)實(shí)上磁盤越來越廉價(jià),并不見得呵斥負(fù)擔(dān),況且RAID1有最好的容錯(cuò)(faulttolerence)才干,其效率也是除RAID0之外最好的。 RAID1技術(shù)RAID1技術(shù)RAID1影像磁盤陣列復(fù)制數(shù)據(jù)分別寫入兩塊硬盤數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)每塊硬盤可同時(shí)讀RAID2技術(shù) RAID2是把數(shù)據(jù)

10、分散為位(bit)或塊(block),參與海明碼HammingCode,在磁盤陣列中作間隔寫入(interleaving)到每個(gè)磁盤中,而且地址(address)都一樣,也就是在各個(gè)磁盤中,其數(shù)據(jù)都在一樣的磁道(cylinderortrack)及扇區(qū)中。RAID2的設(shè)計(jì)是運(yùn)用共軸同步(spindlesynchronize)的技術(shù),存取數(shù)據(jù)時(shí),整個(gè)磁盤陣列一同動(dòng)作,在各作磁盤的一樣位置作平行存取,所以有最好的存取時(shí)間(accesstime),其總線(bus)是特別的設(shè)計(jì),以大帶寬(bandwide)并行傳輸所存取的數(shù)據(jù),所以有最好的傳輸時(shí)間(transfertime)。在大型檔案的存取運(yùn)用,RA

11、ID2有最好的性能,但假設(shè)檔案太小,會(huì)將其性能拉下來,由于磁盤的存取是以扇區(qū)為單位,而RAID2的存取是一切磁盤平行動(dòng)作,而且是作 單位元的存取,故小于一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)量會(huì)使其性能大打折扣。RAID2是設(shè)計(jì)給需求延續(xù)且大量數(shù)據(jù)的電腦運(yùn)用的,如大型電腦、作影像處置或CAD/CAM的任務(wù)站(workstation)等,并不適用于普通的多用戶環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)效力器 (networkserver),小型機(jī)或PC。 RAID2的平安采用內(nèi)存陣列(memoryarray)的技術(shù),運(yùn)用多個(gè)額外的磁盤作單位錯(cuò)誤校正(single-bitcorrection)及雙位錯(cuò)誤檢測(cè)(double-bitdetection);至

12、于需求多少個(gè)額外的磁盤,那么視其所采用的方法及構(gòu)造而定,例如八個(gè)數(shù)據(jù)磁盤的陣列能夠需求三個(gè)額外的磁盤,有三十二個(gè)數(shù)據(jù)磁盤的高檔陣列能夠需求七個(gè)額外的磁盤。 RAID2技術(shù)RAID2糾錯(cuò)海明碼磁盤陣列第2n個(gè)硬盤存放校驗(yàn)值校驗(yàn)值校驗(yàn)值校驗(yàn)值校驗(yàn)值校驗(yàn)值校驗(yàn)值每塊硬盤同時(shí)讀海明碼簡介碼距：一個(gè)編碼系統(tǒng)中恣意兩個(gè)合法編碼碼字之間不同的二進(jìn)數(shù)位bit數(shù)叫這兩個(gè)碼字的碼距，而整個(gè)編碼系統(tǒng)中恣意兩個(gè)碼字的的最小間隔就是該編碼系統(tǒng)的碼距。 如圖1所示的一個(gè)編碼系統(tǒng)，用三個(gè)bit來表示八個(gè)不同信息中。在這個(gè)系統(tǒng)中，兩個(gè)碼字之間不同的bit數(shù)從1到3不等，但最小值為1，故這個(gè)系統(tǒng)的碼距為1。假設(shè)任何碼字中一位或

13、多位被顛倒了，結(jié)果這個(gè)碼字就不能與其它有效信息區(qū)分開。例如，假設(shè)傳送信息001，而被誤收為011，因011仍是表中的合法碼字，接納機(jī)仍將以為011是正確的信息。然而，假設(shè)用四個(gè)二進(jìn)數(shù)字來編8個(gè)碼字，那么在碼字間的最小間隔可以添加到2，如圖2的表中所示。 海明碼留意，圖2的8個(gè)碼字相互間最少有兩bit的差別。因此，假設(shè)任何信息的一個(gè)數(shù)位被顛倒，就成為一個(gè)不用的碼字，接納機(jī)能檢查出來。例如信息是1001，誤收為1011，接納機(jī)知道發(fā)生了一個(gè)過失，由于1011不是一個(gè)碼字表中沒有。然而，過失不能被糾正。假定只需一個(gè)數(shù)位是錯(cuò)的，正確碼字可以是1001，1111，0011或1010。接納者不能確定原來究

14、竟是這4個(gè)碼字中的那一個(gè)。也可看到， 在這個(gè)系統(tǒng)中，偶數(shù)個(gè)2或4過失也無法發(fā)現(xiàn)。 海明碼奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)可描畫為：給每一個(gè)碼字加一個(gè)校驗(yàn)位，用它來構(gòu)成奇性或偶性校驗(yàn)。例如，在圖8-2中，就是這樣做的。可以看出，附加碼元d2，是簡單地用來使每個(gè)字成為偶性的。因此，假設(shè)有一個(gè)碼元是錯(cuò)的，就可以分辨得出，由于奇偶校驗(yàn)將成為奇性。奇偶校驗(yàn)編碼經(jīng)過添加一位校驗(yàn)位來使編碼中1個(gè)個(gè)數(shù)為奇數(shù)奇校驗(yàn)或者為偶數(shù)偶校驗(yàn)，從而使碼距變?yōu)?。由于其利用的是編碼中1的個(gè)數(shù)的奇偶性作為根據(jù)，所以不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)位錯(cuò)誤。再以數(shù)字0的七位ASCII碼0110000為例，假設(shè)傳送后右邊第一位出錯(cuò)，0變成1。接納端還以為是一個(gè)合法的代

15、碼0110001數(shù)字1的ASCII碼。假設(shè)在最左邊加一位奇校驗(yàn)位，編碼變?yōu)?0110000，假設(shè)傳送后右邊第一位出錯(cuò)，那么變成10110001，1的個(gè)數(shù)變成偶數(shù)，就不是合法的奇校驗(yàn)碼了。但假設(shè)有兩位假設(shè)是第1、2位出錯(cuò)就變成10110011，1的個(gè)數(shù)為5，還是奇數(shù)。接納端還以為是一個(gè)合法的代碼數(shù)字3的ASCII碼。所以奇偶校驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)。 海明碼海明校驗(yàn)推求海明碼時(shí)的一項(xiàng)根本思索是確定所需最少的校驗(yàn)位數(shù)k。思索長度為m位的信息，假設(shè)附加了k個(gè)校驗(yàn)位，那么所發(fā)送的總長度為m+k。圖列出了m=4，k=3時(shí)，信息位和校驗(yàn)位的分布情況。 圖 海明碼中校驗(yàn)位和信息位的定位 海明碼校驗(yàn)位確實(shí)定 k個(gè)校驗(yàn)位是

16、經(jīng)過對(duì)m+k位復(fù)合碼字進(jìn)展奇偶校驗(yàn)而確定的。其中：P1位擔(dān)任校驗(yàn)海明碼的第1、3、5、7、P1、D1、D2、D4、位，包括P1本人P2擔(dān)任校驗(yàn)海明碼的第2、3、6、7、P2、D1、D3、D4、位，包括P2本人P3擔(dān)任校驗(yàn)海明碼的第4、5、6、7、P3、D2、D3、D4、位，包括P3本人海明碼因此可得到三個(gè)校驗(yàn)方程及確定校驗(yàn)位的三個(gè)公式：A=B1B3B5B7=0 得P1=D1D2D4B=B2B3B6B7=0 得P2=D1D3D4C=B4B5B6B7=0 得P3=D2D3D4海明碼假設(shè)四位信息碼為1001，利用這三個(gè)公式可求得三個(gè)校驗(yàn)位P1、P2、P3值。和海明碼，如圖7那么表示了信息碼為1001

17、時(shí)的海明碼編碼的全部情況。而圖8中那么列出了全部16種信息D1D2D3D4=00001111的海明碼。 海明碼在接納方，也可根據(jù)這三個(gè)校驗(yàn)方程對(duì)接納到的信息進(jìn)展同樣的奇偶測(cè)試：A=B1B3B5B7=0；B=B2B3B6B7=0；C=B4B5B6B7=0。假設(shè)三個(gè)校驗(yàn)方程都成立,即方程式右邊都等于0，那么闡明沒有錯(cuò)。假設(shè)不成立刻方程式右邊不等于0，闡明有錯(cuò)。從三個(gè)方程式右邊的值，可以判別那一位出錯(cuò)。例如，假設(shè)第3位數(shù)字反了，那么C=0(此方程沒有B3，A=B=1這兩個(gè)方程有B3?？蓸?gòu)成二進(jìn)數(shù)CBA，以A為最低有效位，那么錯(cuò)誤位置就可簡單地用二進(jìn)數(shù)CBA=011指出。同樣，假設(shè)三個(gè)方程式右邊的值為

18、001，闡明第1位出錯(cuò)。假設(shè)三個(gè)方程式右邊的值為100，闡明第4位出錯(cuò)。RAID3技術(shù)RAID3的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及存取方式都和RAID2一樣,但在平安方面以奇偶校驗(yàn)(paritycheck)取代海明碼做錯(cuò)誤校正及檢測(cè),所以只需求一個(gè)額外的校檢磁盤(paritydisk)。奇偶校驗(yàn)值的計(jì)算是以各個(gè)磁盤的相對(duì)應(yīng)位作XOR的邏輯運(yùn)算,然后將結(jié)果寫入奇偶校驗(yàn)磁盤,任何數(shù)據(jù)的修正都要做奇偶校驗(yàn)計(jì)算。如某一磁盤缺點(diǎn),換上新的磁盤后,整個(gè)磁盤陣列(包括奇偶校驗(yàn)磁盤)需重新計(jì)算一次, 將缺點(diǎn)磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)并寫入新磁盤中;如奇偶校驗(yàn)磁盤缺點(diǎn),那么重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)值, 以達(dá)容錯(cuò)的要求。RAID3技術(shù)RAID3帶校驗(yàn)的并

19、行磁盤陣列數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)值讀數(shù)據(jù)讀寫操作跨越硬盤RAID5技術(shù)RAID4是以扇區(qū)作數(shù)據(jù)分段,各磁盤一樣位置的分段構(gòu)成一個(gè)校驗(yàn)磁盤分段(parity block),放在校驗(yàn)磁盤。這種方式可在不同的磁盤平行執(zhí)行不同的讀取命今,大幅提高磁盤陣列的讀取性能;但寫入數(shù)據(jù)時(shí),因受限于校驗(yàn)磁盤,同一時(shí)間只能作一次,啟動(dòng)一切磁盤讀取數(shù)據(jù)構(gòu)成同一校驗(yàn)分段的一切數(shù)據(jù)分段,與要寫入的數(shù)據(jù)做好校驗(yàn)計(jì)算再寫入,因有RAID5而使得RAID4較少運(yùn)用。RAID5防止了RAID4的瓶頸,方法是不用校驗(yàn)磁盤而將校驗(yàn)數(shù)據(jù)以循環(huán)的方式放在每一個(gè)磁盤中。磁盤陣列的第一個(gè)磁盤分段是校驗(yàn)值,第二個(gè)磁盤至后一個(gè)磁盤再折回第一個(gè)

20、磁盤的分段是數(shù)據(jù),然后第二個(gè)磁盤的分段是校驗(yàn)值,從第三個(gè)磁盤再折回第二個(gè)磁盤的分段是數(shù)據(jù),以此類推,直到放完為止。也就是校驗(yàn)值是由各磁盤同一位置的分段的數(shù)據(jù)所計(jì)算出來。這種方式能大幅添加小檔案的存取性能,不但可同時(shí)讀取,甚至有能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)寫入的動(dòng)作,如可寫入數(shù)據(jù)到磁盤1而其parityblock在磁盤2,同時(shí)寫入數(shù)據(jù)到磁盤4而其parityblock在磁盤1。RAID5技術(shù)帶校驗(yàn)不固定磁盤的磁盤陣列數(shù)據(jù)/校驗(yàn)值數(shù)據(jù)/校驗(yàn)值數(shù)據(jù)/校驗(yàn)值數(shù)據(jù)/校驗(yàn)值數(shù)據(jù)/校驗(yàn)值每塊硬盤可同時(shí)讀磁盤陣列磁盤陣列是將多個(gè)類型、容量一致的公用硬盤或普通硬盤連成一個(gè)陣列，使其能以某種快速、準(zhǔn)確和平安的方式來讀寫磁盤數(shù)

21、據(jù)，從而到達(dá)提高數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)和平安性的一個(gè)手段。提高了存儲(chǔ)容量，提高數(shù)據(jù)傳輸率。有校驗(yàn)技術(shù)，提高了可靠性。磁盤陣列的額外的容錯(cuò)功能現(xiàn)實(shí)上容錯(cuò)功能已成為磁盤陣列最受青睞的特性,為了加強(qiáng)容錯(cuò)的功能以及使系統(tǒng)在磁盤缺點(diǎn)的情況下能迅速的重建數(shù)據(jù),以維持系統(tǒng)的性能,普通的磁盤陣列系統(tǒng)都可運(yùn)用熱備份的功能,所謂熱備份是在建立磁盤陣列系統(tǒng)的時(shí)候,將其中一磁盤指定為后備磁盤,此一磁盤在平常并不操作,但假設(shè)陣列中某一磁盤發(fā)生缺點(diǎn)時(shí),磁盤陣列即以后備磁盤取代缺點(diǎn)磁盤,并自動(dòng)將缺點(diǎn)磁盤的數(shù)據(jù)重建(rebuild)在后備磁盤之上,由于反響快速,加上快取內(nèi)存減少了磁盤的存取, 所以數(shù)據(jù)重建很快即可完成,對(duì)系統(tǒng)的性能影響

22、很小。對(duì)于要求不停機(jī)的大型數(shù)據(jù)處置中心或控制中心而言,熱備份更是一項(xiàng)重要的功能,由于可防止晚間或無人值守時(shí)發(fā)生磁盤缺點(diǎn)所引起的種種不便。壞扇區(qū)轉(zhuǎn)移(badsectorreassignment)。壞扇區(qū)是磁盤缺點(diǎn) 的主要緣由,通常磁盤在讀寫時(shí)發(fā)生壞扇區(qū)的情況即表示此磁盤缺點(diǎn),不能再作讀寫,甚至有很多系統(tǒng)會(huì)由于不能完成讀寫的動(dòng)作而死機(jī)。壞扇區(qū)轉(zhuǎn)移是當(dāng)磁盤陣列系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)磁盤有壞扇區(qū)時(shí),以另一空白且無缺點(diǎn)的扇區(qū)取代該扇區(qū),以延伸磁盤的運(yùn)用壽命,減少壞磁盤的發(fā)生率以及系統(tǒng)的維護(hù)本錢。 硬件磁盤陣列還是軟件磁盤陣列 一個(gè)完好的磁盤陣列硬件與系統(tǒng)相接。內(nèi)置CPU,與主機(jī)并行運(yùn)作,一切的I/O都在磁盤陣列中完成

23、,減輕主機(jī)的任務(wù)負(fù)載,添加系統(tǒng)整體性能。有杰出的總線主控(busmastering)及DMA才干,加速數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能。與快取內(nèi)存結(jié)合在一同,不但添加數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能,更因減少對(duì)磁盤的存取而添加磁盤的壽命。軟件磁盤陣列是一個(gè)程序,在主機(jī)執(zhí)行,透過一塊SCSI卡與磁盤相接構(gòu)成陣列,它最大的優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià),由于沒有硬件本錢(包括研發(fā)、消費(fèi)、維護(hù)等),而SCSI卡很廉價(jià)(亦有的軟件磁盤陣列運(yùn)用指定的很貴的SCSI卡);它最大的缺陷是使主機(jī)多了很多進(jìn)程 (process),添加了主機(jī)的負(fù)擔(dān),尤其是輸出入需求量大的系統(tǒng)。目前市面上的磁盤陣列系統(tǒng)大部份是硬件磁盤陣列,軟件磁盤陣列較少。 IDE，SCS

24、I，F(xiàn)C接口硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的銜接部件，作用是在硬盤緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決議著硬盤與控制器之間的銜接速度，在整個(gè)系統(tǒng)中，硬盤接口的性能高低對(duì)磁盤陣列整體性能有直接的影響。 SCSI是一種連結(jié)主機(jī)和外圍設(shè)備的接口，支持包括磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、光驅(qū)、掃描儀在內(nèi)的多種設(shè)備。它由SCSI控制器進(jìn)展數(shù)據(jù)操作，SCSI控制器相當(dāng)于一塊小型CPU，有本人的命令集和緩存。可以處置大部分任務(wù)，減輕了中央處置器的負(fù)擔(dān)(CPU占用率)。FC光纖通道接口，帶寬高，適宜于SAN存儲(chǔ)方案。DAS、NAS、SAN存儲(chǔ)方式目前磁盤存儲(chǔ)市場(chǎng)上，存儲(chǔ)分類如下表一根據(jù)效力器類型分為：封鎖系統(tǒng)的存儲(chǔ)和

25、開放系統(tǒng)的存儲(chǔ)，封鎖系統(tǒng)主要指大型機(jī)，AS400等效力器，開放系統(tǒng)指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)的效力器；開放系統(tǒng)的存儲(chǔ)分為：內(nèi)置存儲(chǔ)和外掛存儲(chǔ)；開放系統(tǒng)的外掛存儲(chǔ)根據(jù)銜接的方式分為：直連式存儲(chǔ)Direct-Attached Storage，簡稱DAS和網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)Fabric-Attached Storage，簡稱FAS；開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)根據(jù)傳輸協(xié)議又分為：網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)Network-Attached Storage，簡稱NAS和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)Storage Area Network，簡稱SAN。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲(chǔ)占有目前磁盤存儲(chǔ)市場(chǎng)的

26、70%以上，因此本文主要針對(duì)開放系統(tǒng)的外掛存儲(chǔ)進(jìn)展論述闡明。 存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)方案直連式存儲(chǔ)DAS直連式存儲(chǔ)依賴效力器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)展數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲(chǔ)維護(hù)管理，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用效力器主機(jī)資源包括CPU、系統(tǒng)IO等，數(shù)據(jù)流需求回流主機(jī)再到效力器銜接著的磁帶機(jī)庫，數(shù)據(jù)備份通常占用效力器主機(jī)資源20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數(shù)據(jù)備份經(jīng)常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不忙碌時(shí)進(jìn)展，以免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。直連式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時(shí)間就越長，對(duì)效力器硬件的依賴性和影響就越大。直連式存儲(chǔ)與效力器主機(jī)之間的銜接通道通常采用SCSI銜接，帶寬為10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/

27、s等，隨著效力器CPU的處置才干越來越強(qiáng)，存儲(chǔ)硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數(shù)量越來越多，SCSI通道將會(huì)成為IO瓶頸；效力器主機(jī)SCSI ID資源有限，可以建立的SCSI通道銜接有限。無論直連式存儲(chǔ)還是效力器主機(jī)的擴(kuò)展，從一臺(tái)效力器擴(kuò)展為多臺(tái)效力器組成的群集(Cluster)，或存儲(chǔ)陣列容量的擴(kuò)展，都會(huì)呵斥業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機(jī)，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于銀行、電信、傳媒等行業(yè)724小時(shí)效力的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。問題處理針對(duì)I/O是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，將數(shù)據(jù)從通用的運(yùn)用效力器中分別出來以簡化存儲(chǔ)管理。 存在的問題：每個(gè)新的運(yùn)用效力器都要有它本人的存儲(chǔ)器。這樣呵斥數(shù)據(jù)處置復(fù)雜，隨

28、著運(yùn)用效力器的不斷添加，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率會(huì)急劇下降。問題處理將存儲(chǔ)器從運(yùn)用效力器中分別出來，進(jìn)展集中管理。這就是所說的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)Storage Networks 專家們針對(duì)這一方法又采取了兩種不同的實(shí)現(xiàn)手段，即NASNetwork Attached Storage網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)和SAN(Storage Area Networks)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)Storage Area Network，簡稱SAN采用光纖通道Fibre Channel技術(shù)，經(jīng)過光纖通道交換機(jī)銜接存儲(chǔ)陣列和效力器主機(jī)，建立公用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN經(jīng)過十多年歷史的開展，曾經(jīng)相當(dāng)成熟，成為業(yè)界的現(xiàn)實(shí)規(guī)范

29、但各個(gè)廠商的光纖交換技術(shù)不完全一樣，其效力器和SAN存儲(chǔ)有兼容性的要求。SAN存儲(chǔ)采用的帶寬從100MB/s、200MB/s，開展到目前的1Gbps、2Gbps。 網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)NAS 網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)Network-Attached Storage，簡稱NAS采用網(wǎng)絡(luò)TCP/IP、ATM、FDDI技術(shù)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)銜接存儲(chǔ)系統(tǒng)和效力器主機(jī)，建立公用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)私網(wǎng)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展，網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)NAS技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。 NAS，SAN的不同NAS：用戶經(jīng)過TCP/IP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，采用業(yè)界規(guī)范文件共享協(xié)議如：NFS、CIFS實(shí)現(xiàn)共享。 SAN：經(jīng)過公用光纖通道交換機(jī)訪問數(shù)據(jù)，采用SCS

30、I、FC-AL接口。什么是NAS和SAN的根本不同點(diǎn)？NAS和SAN最本質(zhì)的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖： 由圖可以看出，SAN構(gòu)造中，文件管理系統(tǒng)FS還是分別在每一個(gè)運(yùn)用效力器上；而NAS那么是每個(gè)運(yùn)用效力器經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議如：NFS、CIFS運(yùn)用同一個(gè)文件管理系統(tǒng)。換句話說：NAS和SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有本人的文件系統(tǒng)管理。 數(shù)據(jù)備份 哈爾濱工程大學(xué)數(shù)據(jù)備份技術(shù)簡介數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的不平安性主要來自以下幾個(gè)方面：病毒、非法操作、黑客攻擊、內(nèi)部人員故意破壞篡改、誤操作、自然災(zāi)禍等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，硬件缺點(diǎn)、軟件錯(cuò)誤、人的誤操作是數(shù)據(jù)喪失的最主要緣由。50%以上的數(shù)據(jù)喪失是由于硬件缺點(diǎn)或軟件錯(cuò)誤呵

31、斥的；30%以上的數(shù)據(jù)喪失是由人的錯(cuò)誤操作呵斥的；病毒和自然災(zāi)禍呵斥的數(shù)據(jù)喪失不到15%。調(diào)查結(jié)果顯示，具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的公司有2/3遭遇過數(shù)據(jù)喪失的情況。在這種情形下，數(shù)據(jù)備份的作用曾經(jīng)越來越引起人們的注重。數(shù)據(jù)備份技術(shù)也逐漸成為人們研討的熱點(diǎn)。備份技術(shù)分類數(shù)據(jù)備份有多種實(shí)現(xiàn)方式，從不同的角度可以對(duì)備份進(jìn)展不同的分類：從備份方式來看，可以分為物理備份和邏輯備份；從備份戰(zhàn)略來看，可以分為完全備份、增量備份和差分備份；根據(jù)備份效力器在備份過程中能否可以接納用戶呼應(yīng)和數(shù)據(jù)更新，又可以分為離線備份和在線備份，或稱為冷備份和熱備份。物理備份-基于塊block-based的備份，基于文件file-base

32、d的備份基于設(shè)備device-based的備份備份方式邏輯備份 每個(gè)文件都是由不同的邏輯塊組成的，每一個(gè)邏輯的文件塊存儲(chǔ)在延續(xù)的物理磁盤塊上。但是，組成一個(gè)文件的不同邏輯塊極有能夠存儲(chǔ)在分散的磁盤塊上。比如UNIX系統(tǒng)，它運(yùn)用了索引節(jié)點(diǎn)或“inode構(gòu)造來映射邏輯塊地址和相應(yīng)的磁盤上的物理地址。一個(gè)inode包含了指向物理磁盤塊的指針。對(duì)于比較大的文件來說，一個(gè)單一的inode太小，無法映射一切的邏輯塊，需求多個(gè)塊的間接援用包含更多的指針。 備份軟件通常既可以進(jìn)展文件操作又可以對(duì)磁盤塊進(jìn)展操作。基于文件的備份系統(tǒng)可以識(shí)別文件構(gòu)造，并拷貝一切的文件和目錄到備份資源上。這樣的系統(tǒng)跨越了存儲(chǔ)在每個(gè)i

33、node上的指針，順序的讀取每個(gè)文件的物理塊。然后備份軟件延續(xù)的將文件寫入到備份媒介上。這樣的備份使得每個(gè)單獨(dú)文件的恢復(fù)變得很快。但是，延續(xù)的存儲(chǔ)文件會(huì)使得備份速度減慢，由于在對(duì)非延續(xù)存儲(chǔ)在磁盤上的文件進(jìn)展備份時(shí)需求額外的查找操作。這些額外的查找操作添加了磁盤的開銷，降低了磁盤的吞吐率?；谖募倪壿媯浞莸牧硗庖粋€(gè)缺陷就是對(duì)于文件的一個(gè)很小的改動(dòng)也需求將整個(gè)文件備份。物理備份 與之相比，物理的或“基于設(shè)備的備份系統(tǒng)在拷貝磁盤塊到備份媒介上時(shí)忽略文件構(gòu)造。這樣會(huì)提高備份的性能，由于備份軟件在執(zhí)行過程中，破費(fèi)在搜索操作上的開銷很少。但是，這種方法使得文件的恢復(fù)變得復(fù)雜而且緩慢。由于文件并不是延續(xù)的

34、存儲(chǔ)在備份媒介上。為了允許文件恢復(fù)，基于設(shè)備的備份必需求搜集文件和目錄是如何在磁盤上組織的信息，才干使得備份媒介上的物理塊與特定的文件相關(guān)聯(lián)。因此，基于設(shè)備的備份適宜于指定一個(gè)特定的文件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，并且不易移植?；谖募姆桨改敲锤滓浦?，由于備份文件包含的是延續(xù)文件。基于設(shè)備的備份方案的另外一個(gè)缺陷是能夠引入數(shù)據(jù)的不一致性。操作系統(tǒng)的中心普通會(huì)在寫磁盤前對(duì)要寫的數(shù)據(jù)進(jìn)展緩存；基于設(shè)備的備份方案的特征就是跨越磁盤塊，這樣就會(huì)忽略文件緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)，備份文件的較早版本。相對(duì)的，基于文件的備份方案思索了文件的緩存區(qū)，備份了文件的當(dāng)前版本。備份戰(zhàn)略數(shù)據(jù)備份戰(zhàn)略決議何時(shí)進(jìn)展備份，備份搜集何種數(shù)據(jù)，以及

35、出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)進(jìn)展恢復(fù)的方式。完全備份full backup完全備份是指對(duì)整個(gè)系統(tǒng)如組效果勞器的一切卷或用戶指定的一切文件數(shù)據(jù)進(jìn)展一次全面的備份。這是最根本也是最簡單的備份方式，這種備份方式的益處就是很直觀，容易被人了解。假設(shè)在備份間隔期間出現(xiàn)數(shù)據(jù)喪失等問題，可以只運(yùn)用一份備份文件快速的恢復(fù)所喪失的數(shù)據(jù)。但是它的缺乏之處也很明顯：它需求備份一切的數(shù)據(jù)，并且每次備份的任務(wù)量也很大，需求大量的備份介質(zhì)，假設(shè)完全備份進(jìn)展的比較頻繁，在備份文件中就有大量的數(shù)據(jù)是反復(fù)的。這些反復(fù)的數(shù)據(jù)占用了大量的磁帶磁盤空間，這對(duì)用戶來說就意味著添加本錢。而且假設(shè)需求備份的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，備份數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)展讀寫操作所需的時(shí)間也會(huì)

36、較長。因此這種備份不能進(jìn)展得太頻繁，只能每隔一段較長時(shí)間才進(jìn)展一次完好的備份。但是這樣一旦發(fā)生數(shù)據(jù)喪失，只能運(yùn)用上一次的備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到前次備份時(shí)數(shù)據(jù)情況，這期間內(nèi)更新的數(shù)據(jù)就有能夠喪失。備份戰(zhàn)略增量備份incremental backup：增量備份為理處理上述完全備份的兩個(gè)缺陷，更快、更小的增量備份應(yīng)時(shí)而出。增量備份只備份相對(duì)與上一次備份操作以來新創(chuàng)建或者更新過的數(shù)據(jù)。由于在特定的時(shí)間段內(nèi)只需少量的文件發(fā)生改動(dòng)，沒有反復(fù)的備份數(shù)據(jù)，既節(jié)省了磁帶空間，又縮短了備份的時(shí)間。因此這種備份方法比較經(jīng)濟(jì)，可以頻繁的進(jìn)展。典型的增量備份方案是在偶爾進(jìn)展完全備份后，頻繁的進(jìn)展增量備份。但是在增量備份系統(tǒng)中，

37、一旦發(fā)生數(shù)據(jù)喪失或文件誤刪除操作時(shí)，恢復(fù)任務(wù)會(huì)比較費(fèi)事；由于恢復(fù)操作需求查詢一系列的備份文件，從最后一次完全備份開場(chǎng)，將記錄在一次或多次的增量備份中的改動(dòng)運(yùn)用到文件上，增量備份的恢復(fù)需求多份的備份文件才可以完成。在這種備份下，各盤磁帶間的關(guān)系就像鏈子一樣，一環(huán)套一環(huán)，其中任何一盤磁帶出現(xiàn)了問題都會(huì)導(dǎo)致整條鏈子脫節(jié)。因此這種備份的可靠性也最差。差分備份技術(shù)差分備份即備份上一次完全備份后產(chǎn)生和更新的一切新的數(shù)據(jù)。它的主要目的是將完全恢復(fù)時(shí)涉及到的備份記錄數(shù)量限制在2個(gè)，以簡化恢復(fù)的復(fù)雜性。差分備份在防止了另外兩種戰(zhàn)略缺陷的同時(shí)，又具有了它們的優(yōu)點(diǎn)。首先，它無需頻繁的作完全備份，任務(wù)量小于完全備份，

38、因此備份所需求時(shí)間短，并節(jié)省磁盤空間；其次，雖然每次做差分備份任務(wù)的義務(wù)比增量備份的任務(wù)量要大，但是它的災(zāi)難恢復(fù)相對(duì)簡單。系統(tǒng)管理員只需求對(duì)兩份備份文件進(jìn)展恢復(fù)，即完全備份的文件和災(zāi)難發(fā)生前最近的一次。差分備份文件，就可以將系統(tǒng)恢復(fù)。而在增量備份中，要順序的進(jìn)展從上次完全備份以來的每一次增量備份的恢復(fù)。增量備份和差分備份區(qū)別這兩種方法的備份方法都是依賴于時(shí)間，或者是基于上一次備份(增量)，或者基于上一次完全備份。冷備份冷備份又叫離線備份，它是指當(dāng)執(zhí)行備份操作時(shí)，效力器將不接受來自用戶和運(yùn)用對(duì)數(shù)據(jù)的更新。離線備份很好的處理了備份選擇進(jìn)展時(shí)并發(fā)更新帶來的數(shù)據(jù)不一致性問題，缺陷是用戶需求等待很長的時(shí)

39、間，效力器將不能及時(shí)響運(yùn)用戶的需求。目前的新技術(shù)有LAN-Free、Server-Free等，這種方式的恢復(fù)時(shí)間比較長，但投資較少。熱備份熱備份也稱在線備份，或數(shù)據(jù)復(fù)制，即同步數(shù)據(jù)備份，就是在用戶和運(yùn)用正在更新數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)也可以進(jìn)展備份。由于是同步備份，資源占用比較多，投資較大，但是它的恢復(fù)時(shí)間非常短。在熱備份中有一個(gè)很大的問題就是數(shù)據(jù)有效性和完好性，假設(shè)備份過程中產(chǎn)生了數(shù)據(jù)不一致性，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不可用。處理此問題的方法是對(duì)于一些總是處于翻開形狀的重要數(shù)據(jù)文件，備份系統(tǒng)可以采取文件的單獨(dú)寫/修正特權(quán)，保證在該文件備份期間其他運(yùn)用不能對(duì)它進(jìn)展更新。集群技術(shù) 哈爾濱工程大學(xué) 集群技術(shù)簡介 Clus

40、ter集群技術(shù)可如下定義：一組相互獨(dú)立的效力器在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的方式加以管理。此單一系統(tǒng)為客戶任務(wù)站提供高可靠性的效力。大多數(shù)方式下，集群中一切的計(jì)算機(jī)擁有一個(gè)共同的稱號(hào)，集群內(nèi)任一系統(tǒng)上運(yùn)轉(zhuǎn)的效力可被一切的網(wǎng)絡(luò)客戶所運(yùn)用。Cluster必需可以協(xié)調(diào)管理各分別的組件的錯(cuò)誤和失敗，并可透明地向Cluster中參與組件。一個(gè)Cluster包含多臺(tái)(至少二臺(tái))擁有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的效力器。任何一臺(tái)效力器運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)運(yùn)用時(shí)，運(yùn)用數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在共享的數(shù)據(jù)空間內(nèi)。每臺(tái)效力器的操作系統(tǒng)和運(yùn)用程序文件存儲(chǔ)在其各自的本地儲(chǔ)存空間上 Cluster內(nèi)各節(jié)點(diǎn)效力器經(jīng)過一內(nèi)部局域網(wǎng)相互通訊。當(dāng)一臺(tái)節(jié)點(diǎn)

41、效力器發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，這臺(tái)效力器上所運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)用程序?qū)⒃诹硪还?jié)點(diǎn)效力器上被自動(dòng)接納。當(dāng)一個(gè)運(yùn)用效力發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，運(yùn)用效力將被重新啟動(dòng)或被另一臺(tái)效力器接納。當(dāng)以上的任一缺點(diǎn)發(fā)生時(shí)，客戶都將能很快銜接到新的運(yùn)用效力上。 運(yùn)用的效力器容錯(cuò)技術(shù) 效力器群集技術(shù)雙機(jī)熱備份技術(shù)單機(jī)容錯(cuò)技術(shù) 它們各自所對(duì)應(yīng)的容錯(cuò)級(jí)別是從低到高的，也就是說效力器群集技術(shù)容錯(cuò)級(jí)別最低，而單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)級(jí)別最高。 雙機(jī)熱備份技術(shù)雙機(jī)熱備份技術(shù)是一種軟硬件結(jié)合的較高容錯(cuò)運(yùn)用方案。該方案是由兩臺(tái)效力器系統(tǒng)和一個(gè)外接共享磁盤陣列柜(也可沒有，而是在各自的效力器中采取RAID卡)及相應(yīng)的雙機(jī)熱備份軟件組成，如下圖。雙機(jī)熱備份系統(tǒng)在這個(gè)容錯(cuò)方案中，

42、操作系統(tǒng)和運(yùn)用程序安裝在兩臺(tái)效力器的本地系統(tǒng)盤上，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是經(jīng)過磁盤陣列集中管理和數(shù)據(jù)備份的。數(shù)據(jù)集中管理是經(jīng)過雙機(jī)熱備份系統(tǒng)，將一切站點(diǎn)的數(shù)據(jù)直接從中央存儲(chǔ)設(shè)備讀取和存儲(chǔ)，并由專業(yè)人員進(jìn)展管理，極大地維護(hù)了數(shù)據(jù)的平安性和嚴(yán)密性。用戶的數(shù)據(jù)存放在外接共享磁盤陣列中，在一臺(tái)效力器出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，備機(jī)自動(dòng)替代主機(jī)任務(wù)，保證網(wǎng)絡(luò)效力不延續(xù)。雙機(jī)熱備份系統(tǒng)采用“心跳方法保證主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)。所謂“心跳，指的是主從系統(tǒng)之間相互按照一定的時(shí)間間隔發(fā)送通訊信號(hào)，闡明各自系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。一旦“心跳信號(hào)闡明主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)，或者備用系統(tǒng)無法收到主機(jī)系統(tǒng)的“心跳 信號(hào)，那么系統(tǒng)的高可用性管理軟件以

43、為主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)，主機(jī)停頓任務(wù)，并將系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移到備用系統(tǒng)上，備用系統(tǒng)將替代主機(jī)發(fā)揚(yáng)作用，以保證網(wǎng)絡(luò)效力運(yùn)轉(zhuǎn)不延續(xù)。雙機(jī)熱備份任務(wù)方式 雙機(jī)熱備方式、雙機(jī)互備方式和雙機(jī)雙工方式。雙機(jī)熱備方式即目前通常所說的active/standby 方式，active效力器處于任務(wù)形狀;而standby 效力器處于監(jiān)控預(yù)備形狀，效力器數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同時(shí)往兩臺(tái)或多臺(tái)效力器寫入(通常各效力器采用RAID磁盤陣列卡)，保證數(shù)據(jù)的即時(shí)同步。當(dāng)active效力器出現(xiàn)缺點(diǎn)的時(shí)候，經(jīng)過軟件診測(cè)或手工方式將standby機(jī)器激活，保證運(yùn)用在短時(shí)間內(nèi)完全恢復(fù)正常運(yùn)用。典型運(yùn)用在證券資金效力器或行情效力器。這是目前采用較

44、多的一種方式，但由于另外一臺(tái)效力器長期處于后備的形狀，從計(jì)算資源方面考量，就存在一定的浪費(fèi)。雙機(jī)互備方式，是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)用在兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，但彼此均設(shè)為備機(jī)，當(dāng)某一臺(tái)效力器出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)，另一臺(tái)效力器可以在短時(shí)間內(nèi)將缺點(diǎn)效力器的運(yùn)用接納過來，從而保證了運(yùn)用的繼續(xù)性，但對(duì)效力器的性能要求比較高。配置相對(duì)要好。雙機(jī)雙工方式:是目前cluster(群集)的一種方式，兩臺(tái)效力器均為活動(dòng)，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣的運(yùn)用，保證整體的性能，也實(shí)現(xiàn)了負(fù)載平衡和互為備份，需求利用磁盤柜存儲(chǔ)技術(shù)(最好采用San方式)。WEB效力器或FTP效力器等用此種方式比較多。單機(jī)容錯(cuò)技術(shù) 從上面的分析我們知道，雙機(jī)熱備份技術(shù)所采用的是

45、兩臺(tái)配置完全一樣的效力器系統(tǒng)，其實(shí)效力器群集方案中的容錯(cuò)技術(shù)也是一種多效力器容錯(cuò)技術(shù)。而本節(jié)所要引見的單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)那么是在一臺(tái)效力器實(shí)現(xiàn)高性能容錯(cuò)的，它的容錯(cuò)才干要遠(yuǎn)比效力器群集和雙機(jī)熱備份中容錯(cuò)才干要高，所以更加適宜那些如證券、電信、金融、醫(yī)療等對(duì)容錯(cuò)才干特別苛刻的行業(yè)。以往的集群系統(tǒng)在出現(xiàn)缺點(diǎn)的情況下，需求中斷效力器的運(yùn)轉(zhuǎn)，然后用一定的時(shí)間切換至備用的效力器上面進(jìn)展運(yùn)轉(zhuǎn)，才干進(jìn)展維修和恢復(fù)，這其中所付出的本錢和帶來的損失是用戶最不情愿看到的。具有容錯(cuò)技術(shù)的容錯(cuò)效力器，最大的優(yōu)勢(shì)就在于它可以自動(dòng)分別缺點(diǎn)模塊，在不中斷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，進(jìn)展模塊互換，對(duì)損壞的部件進(jìn)展維護(hù)，并且在一切物理缺點(diǎn)消除后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重新同步運(yùn)轉(zhuǎn)，從而有效的處理了客戶的后顧之憂。 單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)容錯(cuò)效力器是經(jīng)過CPU時(shí)鐘鎖頻，經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)中一切硬件的備份，包括CPU、內(nèi)存和I/O總線等的冗余備份;經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)一切冗余部件的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的容錯(cuò)。系統(tǒng)任何部件的缺點(diǎn)都不會(huì)呵斥系統(tǒng)停頓和數(shù)據(jù)喪失。目前很多容錯(cuò)系統(tǒng)是基于IA架構(gòu)的效力器，與 Windows 2