《網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)》課件第9章

第9章數(shù)據(jù)安全9.1數(shù)據(jù)完整性簡介

9.2數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)

9.3歸檔和分級存儲管理

9.4數(shù)據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)

習(xí)題

9.1數(shù)據(jù)完整性簡介

9.1.1數(shù)據(jù)完整性喪失的原因

1．人類通常系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)就是使用它的人。人類是最容易犯錯(cuò)誤的，不論是最終用戶還是系統(tǒng)管理員，都可能會犯一些莫名其妙的錯(cuò)誤。它給數(shù)據(jù)完整性帶來的常見威脅有以下幾種。

(1)意外事故。

(2)缺乏經(jīng)驗(yàn)。

(3)壓力和恐慌。

(4)蓄意的破壞和竊取。

2．硬件故障任何高性能的機(jī)器都不可能長久地運(yùn)行下去，這也包含計(jì)算機(jī)部件。常見的影響數(shù)據(jù)完整性的故障有以下幾種。(1)硬盤故障。(2)I/O控制器故障。(3)電源故障。(4)存儲器故障。(5)介質(zhì)、設(shè)備和其他備份的故障。(6)芯片和主板故障。

3．網(wǎng)絡(luò)故障網(wǎng)絡(luò)上的故障通常由下面的問題引起。

(1)網(wǎng)絡(luò)接口卡和驅(qū)動程序的問題。實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)接口卡和控制它的驅(qū)動程序是不可分割的。在大多數(shù)情況下，網(wǎng)絡(luò)接口卡和驅(qū)動程序的故障并不損害數(shù)據(jù)，僅僅造成使用者無法訪問數(shù)據(jù)。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)接口卡發(fā)生故障時(shí)，服務(wù)器一般就會停止運(yùn)行，這就很難保證被打開的那些文件是否被損壞。

(2)網(wǎng)絡(luò)連接上的問題。網(wǎng)絡(luò)中被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)所造成的壓力往往是很大的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器和網(wǎng)橋)的緩沖區(qū)不夠大就會發(fā)生操作阻塞的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的丟失。相反，如果路由器和網(wǎng)橋的緩沖容量太大，則調(diào)度如此大量的信息流所造成的延時(shí)極有可能導(dǎo)致會話超時(shí)。此外，網(wǎng)絡(luò)布線不正確也可能會影響到數(shù)據(jù)的完整性。

(3)輻射問題。輻射會給數(shù)據(jù)造成損害是很自然的?？梢圆捎闷帘坞p絞線或光纖系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線來達(dá)到控制輻射的目的。

4．災(zāi)難災(zāi)難往往會在毫無防備的情況下突然襲來，就像紐約世貿(mào)大廈的倒塌一樣，所有系統(tǒng)連同數(shù)據(jù)會在頃刻間全部被毀壞，此時(shí)，數(shù)據(jù)的完整性受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。常見的災(zāi)難性事件有：(1)火災(zāi)；(2)水災(zāi)；(3)風(fēng)暴(龍卷風(fēng)、臺風(fēng)、暴風(fēng)雪等)；(4)工業(yè)事故；(5)蓄意破壞和恐怖事件。

5．邏輯問題軟件也是威脅數(shù)據(jù)完整性的一個(gè)重要因素，由于軟件問題而影響數(shù)據(jù)完整性有下列幾種途徑：

(1)軟件錯(cuò)誤。在這里，軟件錯(cuò)誤包括各式各樣的缺陷，通常與應(yīng)用程序的邏輯無關(guān)。

(2)文件損壞。文件損失是由于一些物理的或網(wǎng)絡(luò)的問題而導(dǎo)致文件被破壞。文件也可能由于系統(tǒng)控制或應(yīng)用邏輯中的一些缺陷而造成損壞。如果被損壞的文件又被其他的過程調(diào)用將會生成新的有缺陷的數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤。在文件轉(zhuǎn)換過程中，如果生成的新文件不具有正確的格式，那么也會產(chǎn)生數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤。

(4)容量錯(cuò)誤。在軟件運(yùn)行過程中，系統(tǒng)容量如內(nèi)存不夠也是導(dǎo)致出錯(cuò)的原因。

(5)不恰當(dāng)?shù)男枨蟆Ｔ谲浖_發(fā)過程中，如果需求分析、需求報(bào)告沒有正確地反映用戶要求做的工作，則系統(tǒng)就可能生成一些無用的數(shù)據(jù)。如果出錯(cuò)檢查程序未能發(fā)現(xiàn)這一情況，則程序就會產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

(6)操作系統(tǒng)錯(cuò)誤。所有的操作系統(tǒng)都有自己的錯(cuò)誤，這是眾所周知的。此外，系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口(API)被第三方開發(fā)商用來為最終用戶提供服務(wù)，第三方根據(jù)公開發(fā)布的API功能來編寫其軟件產(chǎn)品，如果這些API工作不正常就會產(chǎn)生數(shù)據(jù)被破壞的情況。

9.1.2提高數(shù)據(jù)完整性的方法

1．備份備份系統(tǒng)是用來保證信息系統(tǒng)安全的最常用的方法。所謂數(shù)據(jù)備份，就是將數(shù)據(jù)以某種方式保留，以便在系統(tǒng)遭受破壞或其他特殊情況下重新加以利用的一個(gè)過程。對系統(tǒng)而言，備份工作不僅可以保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，防范意外事件的破壞，消除系統(tǒng)使用者和操作者的后顧之憂，而且還是歷史數(shù)據(jù)保存歸檔的最佳方式。換言之，即便系統(tǒng)正常工作，沒有任何數(shù)據(jù)丟失或破壞發(fā)生，備份工作仍然具有非常重大的意義，它為我們進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，以及重要信息歸檔保存提供了可能。

2．歸檔歸檔是指將文件從網(wǎng)絡(luò)的在線存儲器上刪除，并將它們拷貝到磁帶或光學(xué)介質(zhì)上以便長期保存的過程。盡管歸檔的主要目的可能是通過刪除舊文件來使得網(wǎng)絡(luò)上的剩余存儲空間變得大一些，但是該方法也能通過從在線存儲器上刪除文件并將其轉(zhuǎn)入永久介質(zhì)上的措施來加強(qiáng)對文件系統(tǒng)的保護(hù)，因?yàn)闅w檔文件不像在線文件那樣會受到網(wǎng)絡(luò)上可能發(fā)生的事故的干擾。歸檔也是災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃的一個(gè)組成部分，存儲在永久介質(zhì)上的數(shù)據(jù)可以送到異地存放，這樣在本地系統(tǒng)遭到災(zāi)難襲擊時(shí)仍然有數(shù)據(jù)備份保存在異地。

3．分級存儲管理企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)可在線處理大量的數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，如果都采用傳統(tǒng)的在線存儲方式，則需要大容量的本地一級硬盤。這樣一來，一方面投資會相對增大，而且管理起來也相對更復(fù)雜；另一方面由于磁盤中存儲的大部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問率并不高，但仍然占據(jù)硬盤空間，這樣就會導(dǎo)致存取速度下降。在這種情況下，分級存儲可以在性能和價(jià)格之間作出最好的平衡。所謂分級存儲，就是根據(jù)數(shù)據(jù)重要性的不同、訪問頻次等指標(biāo)采用不同的存儲方式分別存儲在不同性能的存儲設(shè)備上。

4．鏡像技術(shù)鏡像是磁盤鏡像的簡稱。數(shù)據(jù)庫一旦建立鏡像，則產(chǎn)生的每個(gè)I/O操作將都在兩個(gè)磁盤上執(zhí)行，而兩個(gè)磁盤看起來就像一個(gè)磁盤一樣。鏡像磁盤在配置時(shí)即確定了磁盤的主次，一般數(shù)據(jù)首先被發(fā)送到主磁盤，然后被發(fā)送到從磁盤。在鏡像技術(shù)中，兩個(gè)系統(tǒng)是等同的。兩個(gè)系統(tǒng)都完成了一個(gè)任務(wù)才算是真正完成了。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可將故障識別出來并切換到單子系統(tǒng)操作狀態(tài)。對磁盤而言，鏡像技術(shù)能很好地工作，但要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的鏡像是極具挑戰(zhàn)性的。因?yàn)樵趦膳_機(jī)器上對內(nèi)部總線傳輸和軟件產(chǎn)生的系統(tǒng)故障等事件，會使鏡像技術(shù)變得更加困難。目前，鏡像有三種實(shí)現(xiàn)方式：軟件鏡像、主機(jī)I/O控制器鏡像和外部磁盤陣列子系統(tǒng)。

5．廉價(jià)冗余磁盤陣列廉價(jià)冗余磁盤陣列(RedundantArrayofInexpensiveDisks，RAID)技術(shù)能夠提高數(shù)據(jù)的可用性。它將多個(gè)硬盤構(gòu)成一個(gè)同步化的磁盤陣列，作為一個(gè)虛擬的存儲設(shè)備，將數(shù)據(jù)展開存儲在多臺磁盤上，并以冗余技術(shù)提高存儲系統(tǒng)的可靠性。RAID能夠保證一個(gè)或多個(gè)硬盤失效時(shí)有效地防止數(shù)據(jù)丟失，并且保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，RAID技術(shù)大大提高了數(shù)據(jù)的存儲速度。

6．容災(zāi)計(jì)劃災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃是能夠在災(zāi)難發(fā)生后重建系統(tǒng)的指導(dǎo)性文件。災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃不僅規(guī)定了災(zāi)難前如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份、存儲，還制定了如何在廢墟上一步一步地重建系統(tǒng)，恢復(fù)數(shù)據(jù)和服務(wù)。雖然災(zāi)難并不經(jīng)常發(fā)生，但是災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃仍然必不可少，它可以使系統(tǒng)在遭受毀滅性破壞后仍然能夠恢復(fù)到災(zāi)難發(fā)生前的正常狀態(tài)。

9.2數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)

9.2.1數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的分類

1．按接口分類備份系統(tǒng)按其接口可分為總線備份系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)。

1)總線備份系統(tǒng)如圖9.1所示為一個(gè)總線備份系統(tǒng)。該系統(tǒng)從需要備份的服務(wù)器上用一根數(shù)據(jù)總線把備份設(shè)備連接起來。常用的總線包括SCSI總線、光纖通道等。

圖9.1總線備份系統(tǒng)

傳統(tǒng)的DAS(DirectAttachedStorage，直接外掛存儲)方式，是基于總線的備份系統(tǒng)，這種備份系統(tǒng)的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如同PC機(jī)結(jié)構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(如磁盤陣列、光盤機(jī)和磁帶機(jī)等)都直接掛接在服務(wù)器的內(nèi)部總線上，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是整個(gè)服務(wù)器結(jié)構(gòu)的一部分，同樣服務(wù)器也擔(dān)負(fù)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲職責(zé)?？偩€備份系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易維護(hù)，但增加備份設(shè)備的容量困難，并且備份設(shè)備與服務(wù)器的距離十分有限，比如SCSI總線的長度只有6～25m。

2)網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)如圖9.2所示為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)。該系統(tǒng)服務(wù)器與備份設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。由于網(wǎng)絡(luò)具有開放性，因此這種系統(tǒng)很容易添加新的備份設(shè)備，并且服務(wù)器與備份設(shè)備的距離可以從幾米到數(shù)千千米。

圖9.2網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)

2．按應(yīng)用流量與備份流量是否分開分類備份系統(tǒng)按其應(yīng)用流量與備份流量是否分開可分為混合流量備份系統(tǒng)和獨(dú)立流量備份系統(tǒng)。在建立備份系統(tǒng)前，先分析備份系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量是非常重要的，這對備份系統(tǒng)的性能和可維護(hù)性有直接的影響。應(yīng)用流量是指與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)的流量。備份流量是指把原數(shù)據(jù)拷貝到備份設(shè)備而產(chǎn)生的流量。從另一個(gè)角度來說，由于備份系統(tǒng)只是為提高原來應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性而附加的軟硬件系統(tǒng)，因此應(yīng)用流量就是沒有備份系統(tǒng)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的流量，而備份流量就是在應(yīng)用系統(tǒng)上因附加備份系統(tǒng)而新增加的那部分?jǐn)?shù)據(jù)流量。

1)混合流量備份系統(tǒng)應(yīng)用流量和備份流量通過同一個(gè)總線或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，會產(chǎn)生相互干擾，相互競爭。為了保證實(shí)際應(yīng)用，備份操作和管理往往選在應(yīng)用系統(tǒng)不太忙的時(shí)間進(jìn)行。

2)獨(dú)立流量備份系統(tǒng)應(yīng)用流量和備份流量通過不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，備份操作和管理可隨時(shí)進(jìn)行，對應(yīng)用系統(tǒng)的影響不大。如圖9.3所示為獨(dú)立流量備份系統(tǒng)的示意圖。

圖9.3獨(dú)立流量備份系統(tǒng)

9.2.2設(shè)備和介質(zhì)

1．磁帶介質(zhì)磁帶是所有存儲媒體中單位存儲信息成本最低，容量最大，標(biāo)準(zhǔn)化程度最高，技術(shù)最成熟的常用存儲介質(zhì)之一。它互換性好，易于保存。近年來，由于采用了具有高糾錯(cuò)能力的編碼技術(shù)和即寫即讀的通道技術(shù)，因此大大提高了磁帶存儲的可靠性和讀寫速度。一盒磁帶可存儲高達(dá)400GB以上的數(shù)據(jù)，而一個(gè)磁帶機(jī)傳輸速度可達(dá)本機(jī)30MB/s、壓縮60MB/s。但是磁帶只能順序存取，這是磁帶備份的最大不足。

2．磁盤介質(zhì)磁盤介質(zhì)存儲數(shù)據(jù)是根據(jù)電-磁轉(zhuǎn)換原理實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)磁盤工作時(shí)，盤片高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)置在盤片表面的磁頭在電路控制下徑向移動到指定位置，然后將數(shù)據(jù)存儲或讀取出來。當(dāng)系統(tǒng)向磁盤寫入數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭中“寫數(shù)據(jù)”電流將產(chǎn)生磁場，使盤片表面磁性物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生改變，并在寫電流磁場消失后仍能保持，這樣數(shù)據(jù)就存儲下來了；當(dāng)系統(tǒng)從磁盤中讀數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭經(jīng)過盤片指定區(qū)域，盤片表面磁場將使磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流或線圈阻抗將產(chǎn)生變化，經(jīng)相關(guān)電路處理后還原成數(shù)據(jù)。

常見的磁盤有軟盤和硬盤兩種。軟盤的容量有360KB、720KB、1.44MB和2.88MB等幾種。由于軟盤很容易損壞且容量太小，因此軟盤不適于長期存儲和存儲容量較大的數(shù)據(jù)。目前，軟盤將逐步被淘汰。硬盤由一個(gè)或幾個(gè)表面鍍有磁性物質(zhì)的金屬或玻璃等物質(zhì)盤片以及盤片兩面所安裝的磁頭和相應(yīng)的控制電路組成，其中盤片和磁頭密封在無塵的金屬殼中。硬盤中的磁頭在盤片表面讀、寫數(shù)據(jù)時(shí)所形成的若干個(gè)同心圓軌跡叫磁道，磁道從最外圈向內(nèi)依次編為0道、1道等等。將硬盤中的所有盤片表面的任一磁道重合起來就形成一個(gè)空心圓柱體，這個(gè)空心圓柱體在磁盤技術(shù)中被稱為柱面。盤片上每條磁道平均分為若干段，每一段就是一個(gè)扇區(qū)。硬盤的容量比軟盤大得多，目前市面上已有容量高達(dá)400GB的硬盤，存取速度也比軟盤快得多。

3．光學(xué)介質(zhì)光學(xué)介質(zhì)技術(shù)用來將從介質(zhì)表面反射回來的激光信號識別成信息。光學(xué)介質(zhì)上的0和1以不同的方式反射激光，這樣光驅(qū)就可以向光軌上發(fā)射一束激光并檢測反射光的不同?？偟膩碚f，光學(xué)介質(zhì)比磁帶牢靠得多，因?yàn)檫@種介質(zhì)是靜態(tài)的，也就是說，它不用在磁帶傳輸機(jī)構(gòu)中運(yùn)動并以很高的速度繞在卷軸上。另外，這種介質(zhì)自身也不產(chǎn)生臟物。但另一方面，往光學(xué)介質(zhì)上寫數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)性比往磁帶中的要大得多。

1)磁光介質(zhì)磁光技術(shù)是基于磁技術(shù)和激光技術(shù)的一門綜合技術(shù)。簡單地說，磁光技術(shù)的工作原理為：當(dāng)升高盤片上材料的溫度時(shí)，磁盤上的磁排列方式會快速地改變。該介質(zhì)的磁特性在常溫下不能被改變，這就是可以將要長期保存的數(shù)據(jù)寫在磁光介質(zhì)上的一個(gè)原因。磁光盤簡稱為MO(Magneto-Optical)，在所有的現(xiàn)有介質(zhì)中具有最好的持久性和耐磨性。MO介質(zhì)的容量為138MB～9.1GB，而主流產(chǎn)品有2.6GB、1.3GB、640MB、230MB等多種，尺寸有3.5英寸和5.25英寸兩種，使用得最多的是3.5英寸、640MB的MO。

2)可刻錄光盤可記錄CD(CD-R，CD-recordable)介質(zhì)的表面光滑、透明，下面有一種染料襯底材料能夠改變，用不同的特性代表數(shù)據(jù)位。寫激光束能通過改變?nèi)玖蠈?shù)據(jù)寫入CD。CD-R被看成WORM(WriteOnce，ReadMany，一次寫，多次讀)設(shè)備。CD-RW盤是指可以多次寫入、多次讀取的可擦寫光盤。CD-RW的工作原理是使用了一種所謂的“相變”(FaceChange)技術(shù)，同樣也是利用激光的大功率輻射，對光盤本身的感光物質(zhì)進(jìn)行瞬間的加溫。與CD-R不同的是，CD-RW還要進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換來記錄資料，由此可以制成能夠提供讀取的反射點(diǎn)，而且這些類似小泡的反射點(diǎn)也是可以重復(fù)燒制的?？啼浌獗P的容量在650MB左右。容量更高的DVD-R、DVD-RW刻錄光盤容量可達(dá)3.95～9.4GB。

9.2.3備份和恢復(fù)策略

1．備份策略備份最基本的問題是：為了保證能恢復(fù)全部系統(tǒng)，那么需要備份多少以及何時(shí)進(jìn)行備份。目前常用的備份方法有如下幾種。

1)全盤備份全盤備份是指將所有文件寫入備份介質(zhì)。盡管全盤備份簡單易行，但數(shù)據(jù)太多將會導(dǎo)致備份時(shí)間過長，成本過高。因此實(shí)際上很少單獨(dú)采用全盤備份，還需要找一些更為有效的方法。

2)增量備份增量備份只備份那些在上次備份之后更改過的文件。增量備份是進(jìn)行備份最有效的方法。如果每天只需做增量備份，則性能和容量問題就可以大大減小。但是，從所有磁帶中恢復(fù)數(shù)據(jù)所用的時(shí)間可能會很長。增量備份的另一個(gè)問題是：它通常依靠文件的系統(tǒng)屬性來識別改變過的文件，而這種方法有時(shí)是不可靠的。有時(shí)可以建立一個(gè)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫或某種記錄來標(biāo)志最近更改過的文件。這種方法很精確，但也可能導(dǎo)致其他的系統(tǒng)問題。增量備份通常與全盤備份一起使用，從而實(shí)現(xiàn)快速備份。這種方法可以減少恢復(fù)時(shí)所需的磁帶數(shù)。舉例來說，許多公司在周末進(jìn)行全盤備份，在星期一到星期四進(jìn)行增量備份。

3)差異備份差異備份是指僅備份上次全盤備份之后更改過的文件的一種方法。它與增量備份類似，只是在全盤備份之后，每一次備份都要備份在那次全盤備份之后有改變的所有文件。因此，在下一次全盤備份之前，日常備份工作所需的時(shí)間會一天比一天長。差異備份可以根據(jù)數(shù)據(jù)文件屬性的改變，也可以根據(jù)對更改文件的追蹤來進(jìn)行。差異備份的主要優(yōu)點(diǎn)是全部系統(tǒng)只需兩組數(shù)據(jù)就可以恢復(fù)：最后一次全盤備份的數(shù)據(jù)和最后一次差異備份的數(shù)據(jù)。

4)按需備份按需備份是指在正常的備份安排之外，額外進(jìn)行的備份操作。進(jìn)行這種額外備份可以有許多理由。例如，可能只想備份很少的幾個(gè)文件或目錄，也可能備份服務(wù)器上所有的必需信息以便能進(jìn)行更安全的升級。按需備份也可以彌補(bǔ)冗余管理或長期轉(zhuǎn)存的日常備份的不足。

5)排除排除在本質(zhì)上不是一種方法，只是排除不想備份的文件。保證這些文件不會被拷貝到介質(zhì)上的方法有許多。這些文件有可能很大，但并不重要。也可能在備份時(shí)這些文件總是導(dǎo)致出錯(cuò)而且無法排除這個(gè)故障。

2．恢復(fù)策略恢復(fù)操作通?？梢苑譃閮深悾旱谝活愂侨P備份恢復(fù)，第二類是個(gè)別文件恢復(fù)。值得一提的是，還有一種稱為重定向恢復(fù)的恢復(fù)操作。一般來說，恢復(fù)操作比備份操作更容易出問題。備份只是將信息從磁盤上拷貝出來，而恢復(fù)則要在目標(biāo)系統(tǒng)上創(chuàng)建文件。在創(chuàng)建文件時(shí)有許多別的東西有可能會出錯(cuò)，包括超出了容量限制，權(quán)限問題和文件覆蓋錯(cuò)誤。備份操作不需要“知道”太多的系統(tǒng)信息，只需拷貝指定的東西就可以了。恢復(fù)操作則需要知道哪些文件需要恢復(fù)而哪些文件不需要恢復(fù)。

1)全盤恢復(fù)全盤恢復(fù)用在災(zāi)難事件發(fā)生之后，或進(jìn)行系統(tǒng)升級、重組及合并的時(shí)候。全盤恢復(fù)的辦法很簡單：將存儲在介質(zhì)上的給定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)存到它們原來的地方。

2)個(gè)別文件恢復(fù)對大多數(shù)備份產(chǎn)品來說，這是一個(gè)相對簡單的操作。它們只需瀏覽備份數(shù)據(jù)庫或目錄，找到該文件，然后執(zhí)行一次恢復(fù)操作就可以了。

3)重定向恢復(fù)重定向恢復(fù)是將備份的文件恢復(fù)到另一個(gè)不同的位置或系統(tǒng)上去，而不是進(jìn)行備份操作時(shí)它們當(dāng)時(shí)所在的位置。重定向恢復(fù)可以是全盤恢復(fù)也可以是個(gè)別文件恢復(fù)。

9.2.4常見的備份解決方案

1．WindowsServer2003中的備份系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)硬件或存儲媒體發(fā)生故障時(shí)，WindowsServer2003中的備份功能將有助于防止數(shù)據(jù)的意外丟失。例如，可以使用“備份”來創(chuàng)建硬盤中數(shù)據(jù)副本，然后將數(shù)據(jù)存儲到其他存儲設(shè)備上。備份存儲介質(zhì)可以是邏輯驅(qū)動器(如硬盤)、單獨(dú)的存儲設(shè)備(如可移動磁盤)，也可以是由自動交換器組織和控制的整個(gè)磁盤庫或磁帶庫。如果硬盤上的原始數(shù)據(jù)被意外刪除或覆蓋，或因?yàn)橛脖P故障不能訪問該數(shù)據(jù)，那么用戶可以十分方便地從存檔副本中還原該數(shù)據(jù)。WindowsServer2003中的備份和恢復(fù)功能非常強(qiáng)大，完全可以滿足中小企業(yè)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的基本需求。

1)備份所需要的權(quán)限和用戶權(quán)利必須具有特定權(quán)限和用戶權(quán)利的人員才能備份文件和文件夾。如果是本地組中的管理員或BackupOperator組成員，則可以備份本地計(jì)算機(jī)上本地組適用的所有文件和文件夾。同樣地，如果是域控制器上的管理員或備份操作員，則可以備份本地、域中或者具有雙向信任關(guān)系的域中所有計(jì)算機(jī)上的任何文件和文件夾。但是，如果不是管理員或備份操作員，又想備份文件，那么就必須是要備份的文件和文件夾的所有者，或者必須針對所要備份的文件和文件夾具有一個(gè)或多個(gè)以下權(quán)限：讀取、讀取和執(zhí)行、修改或完全控制。

2)備份數(shù)據(jù)將文件備份到文件或磁帶的步驟如下所述。

(1)打開“開始”菜單，選擇“程序”→“附件”→“系統(tǒng)工具”→“備份”，打開“備份和還原向?qū)А?，如圖9.4所示。在這個(gè)界面上，提供了備份和還原的兩種模式：向?qū)Ｊ胶透呒壞Ｊ健?/p>

圖9.4“備份或還原向?qū)А睂υ捒?/p>

(2)單擊“下一步”按鈕，將選擇向?qū)Ｊ?，出現(xiàn)如圖9.5的對話框，選擇“備份文件和設(shè)置”，進(jìn)入備份向?qū)А?/p>

圖9.5“備份或還原”對話框

(3)單擊“下一步”按鈕，打開如圖9.6所示的對話框。在這個(gè)對話框中選擇要備份的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如果要備份整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，則選擇“這臺計(jì)算機(jī)上的所有信息”單選項(xiàng)；如果只是要備份某些指定的內(nèi)容，則選擇“讓我選擇要備份的內(nèi)容”單選項(xiàng)。

圖9.6“要備份的內(nèi)容”選項(xiàng)卡

(4)如果選擇的是“這臺計(jì)算機(jī)上的所有信息”單選項(xiàng)，單擊“下一步”按鈕，打開如圖9.7的對話框。在這個(gè)對話框中可以為所進(jìn)行的備份活動指定一個(gè)名稱和備份文件的存放路徑。

圖9.7“備份類型、目標(biāo)和名稱”選項(xiàng)卡

備份文件的存放位置可以選用本地磁盤(在企業(yè)備份中通常不這樣選擇)，也可以選用網(wǎng)絡(luò)中其他計(jì)算機(jī)上的磁盤，還可以選用磁帶機(jī)、光盤機(jī)、磁帶庫或光盤庫等存儲媒體。中小企業(yè)通常選用磁帶機(jī)，而大中型企業(yè)則通常選用磁帶庫、光盤庫等大型存儲設(shè)備。至于備份文件名則通常要求帶有備份的日期和備份的類型或用途等，以便識別。如這里進(jìn)行的系統(tǒng)備份文件的名稱為“SystemBackup-06-05-21”，其中包括了備份的類型為SystemBackup(系統(tǒng)備份)，備份日期為2006年5月21日。

(1)在圖9.4的界面選擇“高級模式”，打開備份工具界面，如圖9.8所示，所有的備份和還原工作，都可以從這個(gè)界面開始。

圖9.8“備份工具”選項(xiàng)卡

(2)單擊“備份”選項(xiàng)卡，可打開如圖9.9所示的對話框。在這個(gè)對話框中選擇要備份的文件夾，如果要備份某個(gè)磁盤或文件夾上的文件，則單擊相應(yīng)磁盤或文件夾前面的“+”號，展開各文件夾，直到出現(xiàn)要備份的文件夾。選擇備份文件名及路徑，然后單擊“開始備份”按鈕。

圖9.9“備份”選項(xiàng)卡

(3)如圖9.10所示，在“備份作業(yè)信息”界面單擊“高級”按鈕，打開如圖9.11所示的對話框。在這個(gè)對話框中可以選擇此次備份活動所用的“備份類型”以及是否啟用“備份后驗(yàn)證數(shù)據(jù)”、“禁用卷影復(fù)制”等功能。

(4)如圖9.10所示界面，單擊“開始備份”按鈕，系統(tǒng)將自動完成備份功能。

圖9.10“備份作業(yè)信息”對話框

圖9.11“高級備份選項(xiàng)”對話框

3)還原數(shù)據(jù)還原數(shù)據(jù)也可采用向?qū)Ｊ胶透呒壞Ｊ?，下面僅以高級模式為例作一簡要說明。

(1)在“備份工具”界面(如圖9.8所示)上，單擊“還原和管理媒體”選項(xiàng)，打開“還原和管理媒體”對話框，如圖9.12所示。在這個(gè)界面上可以看見前面已經(jīng)備份好的文件，在這個(gè)界面還可選擇要還原的文件，以及是否將文件還原到原位置或其他備用位置。

(2)在圖9.12所示的界面中單擊“開始還原”按鈕，出現(xiàn)“確認(rèn)還原”界面，如圖9.13所示。如果需要高級設(shè)置，則單擊“高級”按鈕，隨后可設(shè)置“還原安全機(jī)制”“還原交界點(diǎn)”“保留現(xiàn)有卷的裝入點(diǎn)”等若干項(xiàng)目。

圖9.12“還原和管理媒體”選項(xiàng)卡

(3)在圖9.13所示的界面中，單擊“確定”按鈕，還原工作開始。

圖9.13“確認(rèn)還原”選項(xiàng)卡

4)計(jì)劃作業(yè)的添加和刪除如果用戶覺得手動備份驅(qū)動器、文件夾和文件比較麻煩，WindowsServer2003提供了計(jì)劃備份的方式來進(jìn)行備份計(jì)劃安排，讓系統(tǒng)自動完成備份操作。要添加計(jì)劃作業(yè)步驟如下所述。

(1)在圖9.8所示的界面中，單擊“計(jì)劃作業(yè)”選項(xiàng)，打開如圖9.14所示的選項(xiàng)卡。

圖9.14“計(jì)劃作業(yè)”選項(xiàng)卡

(2)根據(jù)當(dāng)前的日期，在日歷中為計(jì)劃選擇一個(gè)起始日期(注意：單擊左箭頭按鈕或右箭頭按鈕可改變?nèi)諝v的月份，直接單擊日歷中的表格也可改變?nèi)掌?。

(3)計(jì)劃起始日期后，單擊“添加作業(yè)”按鈕，可打開“備份向?qū)А睂υ捒?，單擊“下一步”按鈕，打開如圖9.15所示界面，選擇保存?zhèn)浞莸奈恢煤蛡浞菸募拿Q，在圖9.16所示的界面中，選擇備份的類型。

圖9.15“備份類型、目標(biāo)和名稱”選項(xiàng)卡

圖9.16“備份類型”選項(xiàng)卡

(4)在圖9.17界面中，選擇“以后”單選項(xiàng)，使計(jì)劃在以后執(zhí)行。如果用戶要系統(tǒng)馬上執(zhí)行備份計(jì)劃，則選擇“現(xiàn)在”單選項(xiàng)，同時(shí)在“作業(yè)名”文本框?yàn)閭浞萦?jì)劃輸入一個(gè)作業(yè)名。單擊“設(shè)定備份計(jì)劃”按鈕，打開“計(jì)劃作業(yè)”對話框，如圖9.18所示。

圖9.17“備份時(shí)間”選項(xiàng)卡

圖9.18“日程安排”選項(xiàng)卡

圖9.19“設(shè)置帳戶信息”選項(xiàng)卡

(5)在“計(jì)劃作業(yè)”選項(xiàng)卡中進(jìn)行日程安排，同時(shí)還可以選擇“設(shè)置”選項(xiàng)對該項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，如圖9.18所示。

(6)單擊“確定”按鈕，然后單擊“下一步”按鈕，要求用戶“設(shè)置帳戶信息”，如圖9.19所示。設(shè)置完畢后，即可進(jìn)入“完成備份向?qū)А苯缑?，檢查信息是否有誤，無誤則單擊“完成”按鈕即可。

2．基于NAS的備份系統(tǒng)

NAS(NetworkAttachedStorage，網(wǎng)絡(luò)附加存儲)方式是獨(dú)立于PC服務(wù)器，單獨(dú)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲而開發(fā)的一種文件服務(wù)器。它提供了一個(gè)簡單、高性價(jià)比、高可用性、高擴(kuò)展性和低總擁有成本(TCO)的網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案。在這個(gè)存儲方案中，最關(guān)鍵的就是一臺專用于數(shù)據(jù)存儲設(shè)備管理和數(shù)據(jù)存儲的文件服務(wù)器(俗稱“NAS服務(wù)器”)。它安裝了一個(gè)簡化的操作系統(tǒng)，配備了一些需要的組件。NAS服務(wù)器可直接通過IP以太雙絞線連接在原有企業(yè)網(wǎng)絡(luò)上，作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)而存在。服務(wù)器和工作站用戶都可以直接通過網(wǎng)絡(luò)訪問NAS服務(wù)器。NAS方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9.20所示。

圖9.20NAS方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在這個(gè)NAS服務(wù)器上集中連接所有網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備(如各種磁盤陣列、磁帶盒光盤機(jī)等)，存儲容量可以得到較好的擴(kuò)展，同時(shí)由于這種網(wǎng)絡(luò)存儲方式是NAS服務(wù)器獨(dú)立承擔(dān)的，因此對原來的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器性能基本上沒有影響，進(jìn)而可確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能不受影響。

NAS方案是基于局域網(wǎng)而設(shè)計(jì)的，按照傳統(tǒng)的TCP/IP進(jìn)行通信，面向消息傳遞，以文件I/O總線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LAN環(huán)境下，NAS已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺之間的數(shù)據(jù)級共享，比如Windows、Linux和Unix等平臺的共享。所以，NAS方案對于企業(yè)來說，其使用和維護(hù)成本相當(dāng)?shù)停耆梢杂涩F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理員操作。

由于NAS方案是基于原有局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的，是部件級的存儲方法，因此NAS將存儲設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接到一群計(jì)算機(jī)上，在適用性方面具有較強(qiáng)優(yōu)勢。

(1)NAS方案無需網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器直接上網(wǎng)，不依賴于通用的操作系統(tǒng)，而是采用一個(gè)面向用戶設(shè)計(jì)的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作系統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，因此使整個(gè)系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單。

(2)NAS服務(wù)器是真正的即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在工作組內(nèi)，也可放在其他地點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)連接。

(3)NAS方案是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在存儲領(lǐng)域的延伸和發(fā)展，數(shù)據(jù)以文件的形式按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在客戶機(jī)與存儲設(shè)備之間流動，它可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺的客戶機(jī)對數(shù)據(jù)的共享，集成在存儲設(shè)備內(nèi)的專用文件服務(wù)器，從而提高了文件傳輸?shù)腎/O速度。一旦用戶把互聯(lián)性和多平臺性放在首位，NAS的考慮就會多一些。

3．基于SAN的備份系統(tǒng)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork，SAN)是1997年由COMPAQ公司率先提出的，它是一種采用了光纖接口將磁盤陣列、磁帶以及相關(guān)服務(wù)器連接起來的高速專用子網(wǎng)。

SAN結(jié)構(gòu)允許服務(wù)器連接任何存儲陣列或磁帶，這樣不管數(shù)據(jù)放置在哪里，服務(wù)器都可直接存取所需的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸是通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨(dú)立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。簡而言之，SAN將多個(gè)存儲設(shè)備通過光交換網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器互聯(lián)，使得存儲系統(tǒng)有更好的可靠性和擴(kuò)展性，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9.21所示。

圖9.21SAN數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在這種方案中，起著核心作用的是光纖交換機(jī)，其支撐技術(shù)是FibreChannel(FC，光纖通道)協(xié)議，這是ANSI為網(wǎng)絡(luò)和通道I/O接口建立的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集成，支持HIPPI、IPI、SCSI、IP和ATM等多種高級協(xié)議。在對性能和可靠性要求較高的場合，采用先進(jìn)的SAN數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)，可以使數(shù)據(jù)的存儲和備份等活動獨(dú)立于原先的局域網(wǎng)之外，從而減輕LAN的負(fù)載，保證原有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的順暢。SAN網(wǎng)絡(luò)采用光纖傳輸通道，可以得到高速的數(shù)據(jù)傳輸速率。SAN中的數(shù)據(jù)以集中的方式進(jìn)行存儲，從而加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可管理性。

與NAS相比，SAN具有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

(1)SAN具有無限的擴(kuò)展能力。由于SAN采用了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器可以訪問存儲在網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)存儲設(shè)備，因此用戶可以自由增加磁盤陣列、磁帶庫和服務(wù)器等，從而使得整個(gè)系統(tǒng)的存儲空間和處理能力得以按客戶需求不斷擴(kuò)大。

(2)SAN具有更高的連接速度和處理能力。SAN采用了為大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸而專門設(shè)計(jì)的光纖通道技術(shù)，從實(shí)測的結(jié)果來看，SAN系統(tǒng)可以在不占用大量CPU的情況下，輕松地超過NAS的性能。在服務(wù)器集群、遠(yuǎn)程災(zāi)難恢復(fù)和因特網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域也顯現(xiàn)出比NAS更高的適用能力。

SAN與NAS一樣，在具有一定優(yōu)勢的同時(shí)，也存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)SAN方案成本太高，許多中小型企業(yè)無法承受。這主要是因?yàn)樗娜饫w通道部署需要另外購置昂貴的光纖通道交換機(jī)、支持光纖通道的磁盤陣列以及其他存儲設(shè)備。在一般情況下，同一個(gè)系統(tǒng)采用SAN的價(jià)格要比采用NAS貴10%～30%，盡管在性能上有較大提升，但許多中小型企業(yè)還是接受不了這個(gè)不小的差價(jià)。多數(shù)大中型企業(yè)也覺得SAN方案投資太大，于是采用一種綜合方案，就是將NAS和SAN混合的存儲方案，即在本地網(wǎng)絡(luò)中，采用NAS存儲方式，在總公司與分支機(jī)構(gòu)之間采用SAN方案進(jìn)行鏡像，因?yàn)楣饫w的傳輸距離可達(dá)10km以上。

(2)SAN方案不是采用傳統(tǒng)的IP技術(shù)，所以一般的網(wǎng)絡(luò)管理員并不熟悉，可能需要聘請專門人員或者花高價(jià)培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)管理員，這樣維護(hù)成本就大大增加了。

(3)SAN目前還面臨著標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一的難題。不同SAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的產(chǎn)品不能相互兼容，使得用戶難以作出恰當(dāng)?shù)倪x擇。目前，有一個(gè)由多個(gè)著名網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備商共同提出的OpenSAN的概念，在這個(gè)概念的支持下，至少這個(gè)概念的提出者的產(chǎn)品之間可以相互兼容，從而為用戶提供了很大的選擇便利。

9.3歸檔和分級存儲管理

9.3.1歸檔歸檔是指將數(shù)據(jù)拷貝或打包，以便能進(jìn)行長時(shí)間的歷史性保存。很顯然，歸檔的主要作用是長期保存數(shù)據(jù)，可將有價(jià)值的數(shù)據(jù)安全地保存很長時(shí)間，例如人力資源信息、工程圖、詳細(xì)商業(yè)分析、藥物研究數(shù)據(jù)、數(shù)字圖像等數(shù)據(jù)。歸檔數(shù)據(jù)的另一個(gè)原因是在線系統(tǒng)上數(shù)據(jù)太多，以至于系統(tǒng)效率大大下降，這時(shí)需要將其中的一些數(shù)據(jù)另找地方存放，在以后需要時(shí)再從后備(離線)存儲器中訪問。歸檔和備份的目的不同，歸檔用于長期保存數(shù)據(jù)，而備份主要是恢復(fù)由于某些原因損毀或丟失的數(shù)據(jù)。歸檔和備份數(shù)據(jù)的保存時(shí)間也不同，歸檔數(shù)據(jù)可長期保存，備份數(shù)據(jù)通常不會超過兩個(gè)月。另外，備份通常每天都要進(jìn)行，而歸檔通常就不那么頻繁了。

9.3.2歸檔策略在決定歸檔文件時(shí)，首先要考慮的事情是想歸檔什么文件。有4個(gè)文件系統(tǒng)指標(biāo)常用來進(jìn)行這種選擇。表9.1列出了這4種指標(biāo)，并指出它們是否主要用于歷史性歸檔或容量管理。

表9.1歸檔策略中的文件系統(tǒng)指標(biāo)

9.3.3歸檔方法和工具

1．文檔管理幾乎所有的文檔管理軟件都包含歸檔文件的方法。歸檔文件的方法有容量管理歸檔和歷史性歸檔兩種。文檔管理系統(tǒng)一般管理網(wǎng)絡(luò)上一些定義過的文檔組。通過包括關(guān)鍵字、文本串、題目、所有權(quán)，甚至模糊語言匹配算法在內(nèi)的各種搜索方法，文檔管理系統(tǒng)可以快速地尋找到所需的文檔。這種方案能幫助有繁重文檔處理要求的機(jī)構(gòu)盡快地尋找到文檔。這些系統(tǒng)會通過選擇符合歸檔判據(jù)的一些文檔文件以便清理目錄結(jié)構(gòu)。這些判據(jù)通常是時(shí)間(距離最后一次備份的時(shí)間)。隨后，文件管理系統(tǒng)將這些文件移入作為臨時(shí)存放處的目錄中保存，最終在文件被寫入可移動介質(zhì)或被用戶刪除時(shí)刪除該文件。

文檔管理系統(tǒng)的操作員應(yīng)定期檢查該目錄，將其中的文件寫入可移動介質(zhì)通常是磁帶上。這個(gè)過程一般手工進(jìn)行，由操作員用另一個(gè)產(chǎn)品執(zhí)行真正的介質(zhì)寫入操作。該操作過程包括校驗(yàn)文件確實(shí)已被正確地寫入磁帶和給磁帶命名，以使文件管理系統(tǒng)可以識別該磁帶。當(dāng)文件被傳輸?shù)酱艓虾螅僮鲉T還應(yīng)進(jìn)行另一項(xiàng)操作，在文檔管理系統(tǒng)中將已歸檔的文件從歸檔目錄中刪除，并將這些文件的位置重置到它們被寫入的那些磁帶上。盡管上述方法可以工作，但仍存在很大的弱點(diǎn)，主要是在磁帶管理中沒有冗余配置，如果磁帶由于任何原因變得不可讀，則數(shù)據(jù)將會丟失。另一個(gè)主要弱點(diǎn)是該過程是手工操作和自動操作的混合，沒有完整性檢查，文件管理系統(tǒng)將無法校驗(yàn)以保證所有的文件在被刪除之前已被正確寫入磁帶。

2．壓縮歸檔這是PC網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔的流行方法。其基本原理是用數(shù)據(jù)壓縮工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，使其占用的磁盤空間少一些，然后定期地將其拷貝下來存在其他地方或?qū)⑵鋭h除。該方法與前面描述的文件管理很像，只是沒有自動的、由系統(tǒng)配置的文件選擇，也沒有一個(gè)預(yù)定義的存放要?dú)w檔文件的保留目錄。管理員使用壓縮歸檔時(shí)，一般用文件系統(tǒng)工具按照大小、時(shí)間和所有者來識別和選擇文件。檢查選出的文件后，管理員用壓縮工具對文件進(jìn)行壓縮并刪除原始文件。這樣做通?？梢怨?jié)省高達(dá)70%的磁盤空間。通常文件并不是一對一地進(jìn)行壓縮，即一個(gè)壓縮文件僅對應(yīng)一個(gè)原始的未壓縮文件，而是由壓縮工具將文件組合在一起壓縮成一個(gè)大的壓縮文件。

由于可以從壓縮文件中搜索出包含文件的目錄，因此該方法很適合于數(shù)據(jù)管理。這是一種直截了當(dāng)?shù)姆椒ǎ琇AN系統(tǒng)管理員必須詳細(xì)地記錄包括目錄、磁帶和壓縮文件在內(nèi)的所有信息。除此之外，這種方法不像文檔管理系統(tǒng)，該方法沒有簡單的工具可以使最終用戶找到所需的那些文件，也沒有強(qiáng)制性的冗余策略來保證數(shù)據(jù)不會由于介質(zhì)損壞而丟失。該方法的最大問題可能是操作過程沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)，使用起來有很多個(gè)人因素。這使得進(jìn)行壓縮歸檔的人由于某些原因離開原位之后，其他人將難以從壓縮文件中尋找和恢復(fù)任何東西。

3．用備份系統(tǒng)歸檔備份系統(tǒng)也是一種常用的歸檔方法。首先確定什么文件要進(jìn)行歸檔，然后運(yùn)行一次備份操作將這些文件存在可移動介質(zhì)上，最后刪除這些文件。這種方法提供了壓縮歸檔和文件管理系統(tǒng)都缺乏的設(shè)備和介質(zhì)寫入操作功能。先進(jìn)的LAN備份產(chǎn)品都提供一些歸檔文件的功能。這些功能稱為磁盤修飾或文件遷移。但不幸的是，像前面討論的壓縮歸檔方法一樣，大多數(shù)備份系統(tǒng)的歸檔功能都不提供對介質(zhì)上的文件的校驗(yàn)。備份系統(tǒng)也許有一些進(jìn)程日志或數(shù)據(jù)庫能用來追蹤文件，但這些信息的最終用戶并不是總可以訪問的。

9.3.4分級存儲管理分級存儲管理(HSM，HierarchicalStorageManagement)是一種對用戶和管理員而言都透明的、提供歸檔功能的自動系統(tǒng)。HSM和歸檔的主要區(qū)別是：HSM在本質(zhì)上并不將文件刪除，而是在文件原來的地方留下一個(gè)很小的文件。當(dāng)最終用戶想要訪問原文件時(shí)，這個(gè)文件就被用來自動地將原始文件找回來。另外，HSM系統(tǒng)用“遷移”一詞代替術(shù)語“歸檔”。存儲形式包括在線存儲(OnStore)、近在線存儲(NearStore)和離線存儲(OffStore)。在線存儲又稱工作級的存儲，存儲設(shè)備和所存儲的數(shù)據(jù)時(shí)刻保持“在線”狀態(tài)，是可隨意讀取的，可滿足計(jì)算機(jī)平臺對數(shù)據(jù)訪問速度的要求。如我們PC機(jī)中常用的磁盤基本上都采用這種存儲形式。一般在線存儲設(shè)備都為磁盤和磁盤陣列等磁盤設(shè)備，價(jià)格相對昂貴，但性能最好。

離線存儲主要用于對在線存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防范可能發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，因此又稱備份級的存儲。離線海量存儲的典型產(chǎn)品就是磁帶或磁帶庫，價(jià)格相對低廉。離線存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)在讀寫時(shí)是按順序進(jìn)行的。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，需要把帶子卷到頭，再進(jìn)行定位。當(dāng)需要對已寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，所有的數(shù)據(jù)都需要全部進(jìn)行改寫。因此，離線海量存儲的訪問是慢速的、低效率的。

所謂近在線存儲，就是指將那些并不經(jīng)常用到，或者說數(shù)據(jù)的訪問量并不大的數(shù)據(jù)存放在性能較低的存儲設(shè)備上。對這些設(shè)備的要求是尋址迅速，傳輸率高，因此，近在線存儲對性能要求相對來說并不高。但由于不常用的數(shù)據(jù)要占總數(shù)據(jù)量的大多數(shù)，因此這也就意味著近在線存儲設(shè)備首先要保證的是容量。在分級數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)中，磁帶庫等成本較低的存儲資源用來存放訪問頻率較低的信息，而磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設(shè)備用來存儲經(jīng)常訪問的重要信息。數(shù)據(jù)分級存儲的工作原理是數(shù)據(jù)訪問的局部性。通過將不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)自動移到存儲中較低的層次，釋放出較高成本的存儲空間給更頻繁訪問的數(shù)據(jù)，這樣可以獲得更好的總體性價(jià)比。

簡要地說，HSM是這樣工作的：文件由HSM系統(tǒng)選擇進(jìn)行遷移，然后被拷貝到HSM介質(zhì)上。當(dāng)文件被正確地拷貝后，一個(gè)與原文件有相同名字的標(biāo)志文件被創(chuàng)建，但它只占用比原文件小得多的磁盤空間。當(dāng)用戶想訪問這個(gè)標(biāo)志文件時(shí)，HSM系統(tǒng)就會介入進(jìn)來將原始文件從正確的HSM介質(zhì)上恢復(fù)過來。

HSM的分級含義來自于當(dāng)數(shù)據(jù)變得越來越陳舊時(shí)，它們被從一種存儲介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種介質(zhì)上。HSM采用一種能有效利用介質(zhì)和存儲子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來優(yōu)化性能并節(jié)省金錢。研究指出，文件越是在近期被修改就越有可能再次被訪問，所以應(yīng)把最近使用過的數(shù)據(jù)存放在最快也最貴的介質(zhì)上。當(dāng)數(shù)據(jù)很久沒有被更新，近期也可能不被訪問時(shí)，它就被移動到廉價(jià)一些也慢一些的介質(zhì)上，如圖9.22所示顯示了HSM系統(tǒng)中3種最常見的分級：在線、近在線和離線。在線數(shù)據(jù)存放在系統(tǒng)磁盤上。近在線數(shù)據(jù)被移動到與磁盤相比一般不太貴的介質(zhì)上，在這種介質(zhì)上數(shù)據(jù)可以快速地被訪問。離線數(shù)據(jù)則再次被移動到更廉價(jià)的介質(zhì)上，并且可能不能自動地被尋回。

圖9.22HSM系統(tǒng)的分級存儲管理

1．HSM的功能組件

1)自動遷移遷移是執(zhí)行歸檔功能的操作。換句話說，遷移就是將文件拷貝到可移動介質(zhì)上，并在服務(wù)器上將這些文件刪除。在HSM中，遷移組件也負(fù)責(zé)創(chuàng)建標(biāo)志文件。該方法采用一組參數(shù)來決定文件何時(shí)應(yīng)被歸檔以及哪些文件應(yīng)被歸檔。

自動遷移通常由于一個(gè)系統(tǒng)存儲容量門限被超過而觸發(fā)，也有可能按安排好的設(shè)置而觸發(fā)。例如，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程以判斷系統(tǒng)的磁盤容量是否超過了95%，如果超過了，HSM系統(tǒng)就會介入并開始拷貝和刪除文件。設(shè)定的容量水平就像是一個(gè)高水位標(biāo)志，通常設(shè)在85%～95%的磁盤容量之間。一旦磁盤容量超過了某一點(diǎn)，就有可能會出現(xiàn)一個(gè)問題，即遷移持續(xù)不斷地進(jìn)行，并開始移動欲保存在在線存儲器上的那些文件。所以應(yīng)當(dāng)有一個(gè)門限容量決定何時(shí)停止遷移操作。這個(gè)門限容量稱為低水位標(biāo)志。典型的低水位標(biāo)志在磁盤總?cè)萘康?0%～70%之間。

2)自動回喚自動回喚是在用戶想要訪問標(biāo)志文件時(shí)，將文件從HSM系統(tǒng)中恢復(fù)過來的功能。該過程對用戶而言越透明、越快就越好。其工作原理為：在系統(tǒng)中建立一種機(jī)制使其可以識別出一個(gè)標(biāo)志文件。這種機(jī)制可以通過捕獲每一個(gè)打開文件請求的監(jiān)控程序來實(shí)現(xiàn)，也可以通過文件系統(tǒng)的修改來實(shí)現(xiàn)，這樣文件系統(tǒng)自己就可以識別標(biāo)志文件了。一旦標(biāo)志文件被識別出來，從其中讀出的少量信息就會被送到HSM系統(tǒng)中，然后HSM系統(tǒng)獲得這些信息并決定使用什么介質(zhì)來恢復(fù)該文件。正確的介質(zhì)被裝載，然后文件被恢復(fù)到磁盤上，將標(biāo)志文件用原始文件覆蓋。

3)標(biāo)志文件或占位文件標(biāo)志文件與原始文件擁有相同的文件名，但它比原始文件小得多。標(biāo)志文件的可移動性十分重要。標(biāo)志文件如果要能移動，它就必須能自我描述，并包含在創(chuàng)建時(shí)自己的位置信息。例如，假定有一個(gè)名為A的目錄，HSM系統(tǒng)將其中的文件遷移并留下了標(biāo)志文件。后來用戶將A改名為B，其他任何東西都沒有被改變。當(dāng)用戶想訪問他們遷移了的文件時(shí)，只需打開標(biāo)志文件，回喚操作就開始了?；謴?fù)操作開始后，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目錄不是從前那個(gè)目錄，這時(shí)系統(tǒng)回喚該文件，但恢復(fù)操作只將文件恢復(fù)到它原始的位置上。

2．分級結(jié)構(gòu)在有關(guān)HSM的討論中用到的一個(gè)概念是近在線存儲。近在線存儲是指用來快速地恢復(fù)已遷移文件的子系統(tǒng)。一般說來，近在線存儲通常由一個(gè)自動裝填機(jī)或唱機(jī)式設(shè)備組成，其中裝有存儲著已遷移文件的介質(zhì)。研究顯示，最常見的回喚操作發(fā)生在最近被修改的那些文件上，也就是說，最新的HSM介質(zhì)最有可能被用戶訪問。

1)兩級分級一個(gè)兩級分級的HSM系統(tǒng)是基于這樣的認(rèn)識建立的，即僅僅只需一個(gè)存儲空間來存儲遷移數(shù)據(jù)，也就是近在線存儲。當(dāng)達(dá)到了設(shè)備的存儲容量時(shí)，只需將最老的介質(zhì)從中移出并存放在涼爽、干燥的地方即可。盡管沒有從近在線到離線的自動數(shù)據(jù)遷移，但這種方法仍和圖9.22所示的HSM模型相一致。考慮一個(gè)兩級分級系統(tǒng)的另一個(gè)辦法是將其看成是在線系統(tǒng)的擴(kuò)展文件系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)適合于許多LAN。

2)三級系統(tǒng)三級分級的HSM系統(tǒng)是最常見的。像前面所描述的那樣，遷移文件先被存放在近在線設(shè)備上以備快速回喚，然后隨著時(shí)間的推移，再次移動到離線存儲介質(zhì)中。離線系統(tǒng)可以是像大型磁帶庫那樣的自動系統(tǒng)，也可以是與作為近在線存儲的光學(xué)唱機(jī)式設(shè)備一起組成系統(tǒng)的磁帶庫，它可以提供慢速但是自動地從離線存儲子系統(tǒng)的文件回喚。

9.4數(shù)據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)

9.4.1容災(zāi)系統(tǒng)的組成一個(gè)完整的容災(zāi)系統(tǒng)應(yīng)該有以下幾個(gè)部分組成。

(1)本地的高可用系統(tǒng)。確保本地發(fā)生局部故障或單點(diǎn)故障時(shí)，仍然能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和服務(wù)的連續(xù)性。

(2)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。用于抵御用戶誤操作，病毒入侵，黑客攻擊等威脅。

(3)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程復(fù)制系統(tǒng)。保證本地?cái)?shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程備份數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)一致性。

(4)遠(yuǎn)程的高可用管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理，它基于本地的高可用系統(tǒng)，在遠(yuǎn)程可實(shí)現(xiàn)故障的診斷、分類并能及時(shí)采取相應(yīng)的故障接管措施。數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程復(fù)制技術(shù)是容災(zāi)系統(tǒng)的核心技術(shù)，是保證遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步和實(shí)行災(zāi)難恢復(fù)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)存在兩種主流模式。●

硬件數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)。硬件數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)是指通過專線來實(shí)現(xiàn)磁盤存儲設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，由存儲系統(tǒng)的專用硬件控制實(shí)現(xiàn)。復(fù)制時(shí)主機(jī)開銷較小，但磁盤開銷大，傳輸距離有限。

●

軟件數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)。軟件數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)是指通過備份軟件進(jìn)行系統(tǒng)邏輯卷的復(fù)制。它可以通過廣域網(wǎng)基于IP來實(shí)現(xiàn)，管理十分靈活，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的高可用體系(遠(yuǎn)程監(jiān)控和切換)。軟件復(fù)制方式傳輸距離長，存儲設(shè)備開放，對本地業(yè)務(wù)產(chǎn)生的效率影響較小，但對主機(jī)的開銷較大。

數(shù)據(jù)復(fù)制的方式主要有如下兩種?！裢椒绞?。同步方式指通過容災(zāi)軟件(或硬件系統(tǒng))將本地生成的數(shù)據(jù)以完全同步的方式復(fù)制到異地，每一個(gè)本地I/O事務(wù)均需要等待遠(yuǎn)程復(fù)制操作完成后方可釋放。這種方式的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和本地?cái)?shù)據(jù)完全同步，但本地?cái)?shù)據(jù)處理過程受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響較大，本地I/O訪問效率不高，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)故障后的恢復(fù)機(jī)制復(fù)雜?！?/p>

異步方式。異步方式指通過容災(zāi)軟件(或硬件系統(tǒng))將本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以后臺同步的方式拷貝到異地，它不影響本地的數(shù)據(jù)操作，受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響較小，在軟件復(fù)制方式中被廣泛采用。

9.4.2容災(zāi)等級

1級：卡車運(yùn)送訪問方式

1級要求設(shè)計(jì)一個(gè)災(zāi)難恢復(fù)方案，根據(jù)該方案在平時(shí)備份所需要的信息，將它運(yùn)送到異地保存。在災(zāi)難發(fā)生時(shí)將根據(jù)需要，有選擇地搭建備援的硬件平臺并在其上恢復(fù)數(shù)據(jù)?？ㄜ囘\(yùn)送方式是一種廣泛使用的容災(zāi)系統(tǒng)。備份數(shù)據(jù)被送到異地保存，可抵御大規(guī)模的災(zāi)難事件。災(zāi)難發(fā)生后，需要按規(guī)定的數(shù)據(jù)恢復(fù)程序購置和安裝備援硬件平臺，恢復(fù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，并提供服務(wù)。這種容災(zāi)系統(tǒng)成本較低，且易于配置。但當(dāng)數(shù)據(jù)容量增大時(shí)，將出現(xiàn)備份數(shù)據(jù)難以管理的問題，用戶難以及時(shí)知道所需要的數(shù)據(jù)存儲在什么地方。

2級：卡車運(yùn)送方式＋熱備份站點(diǎn)

2級在1級的基礎(chǔ)上增加一個(gè)熱備份站點(diǎn)。所謂熱備份站點(diǎn)，是指擁有足夠的硬件、備份數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，當(dāng)主數(shù)據(jù)中心被破壞時(shí)，可切換到用于支持關(guān)鍵應(yīng)用的備援站點(diǎn)。對于十分關(guān)鍵的應(yīng)用，必須由熱備份站點(diǎn)在異地提供支持，這樣當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)才能及時(shí)恢復(fù)。雖然移動數(shù)據(jù)到熱備份站點(diǎn)增加了成本，但縮減了災(zāi)難恢復(fù)的時(shí)間，一般在一天左右。

3級：電子鏈接

3級在2級的基礎(chǔ)上用電子鏈接取代了卡車運(yùn)送方式。熱備份站點(diǎn)和主數(shù)據(jù)中心在地理上必須遠(yuǎn)離，備份數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于熱備份站點(diǎn)要持續(xù)運(yùn)行，因此系統(tǒng)成本高于2級，但進(jìn)一步提高了災(zāi)難恢復(fù)的速度。

4級：活動狀態(tài)的備援站點(diǎn)

4級要求地理上分開的兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)處于工作狀態(tài)，并相互管理彼此的備份數(shù)據(jù)。另一項(xiàng)重大的改進(jìn)就是兩個(gè)站點(diǎn)之間可以相互分擔(dān)工作負(fù)擔(dān)，備援操作可以在任何一個(gè)方向發(fā)生。關(guān)鍵的在線數(shù)據(jù)不停地在兩個(gè)站點(diǎn)之間復(fù)制和傳送，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)，另一站點(diǎn)可通過網(wǎng)絡(luò)迅速切換來支持關(guān)鍵應(yīng)用。但是該系統(tǒng)最近一次數(shù)據(jù)復(fù)制以后的數(shù)據(jù)變化將會丟失，其他非關(guān)鍵應(yīng)用也需要手工恢復(fù)。

5級：雙站點(diǎn)，兩步提交

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