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1、第九章 备份技术,内容提要：概 述 数据备份方案 数据备份与数据恢复策略 备份软件简介 小结,9.1 数据备份概述,产生数据失效的主要原因 备份及其相关概念 备份的误区 选择理想的备份介质 备份技术和备份方法,9.1.1 产生数据失效的主要原因,（1）计算机软硬件故障（2）人为操作故障（3）资源不足引起的计划性停机（4）生产地点的灾难,数据失效的因果关系,物理损坏,l 电源故障 l 存储设备故障 l 网络设备故障 l 自然灾害 l 操作系统故障 l 数据丢失,常见的逻辑损坏,l 数据不完整 l 数据不一致 l 数据错误,9.1.2 备份及其相关概念,数据备份是指将计算机硬盘上的原始数据复制到可
2、移动媒体上，如磁带、光盘等。在出现数据丢失或系统灾难时将复制在可移动媒体上的数据恢复到硬盘上，从而保护计算机的系统数据和应用数据。,9.1.3备份的误区,（1）用人工操作进行简单的数据备份代替专业备份工具的完整解决方案（2）忽视数据备份介质管理的统一通用性（3）用硬件冗余容错设备代替对系统的全面数据备份（4）忽视数据异地备份的重要性（5）用用户应用数据备份替代系统全备份（6）忽视制定完整的备份和恢复计划和维护计划并测试的重要性（7）忽视对负责系统备份恢复系统人员的理论培训,9.1.4选择理想的备份介质,磁带 硬盘备份 MO可擦写光盘机 双机“热”备份系统 1.44M软驱、ZIP驱动器 可写一次
3、光盘（CD-Recordable）,9.1.5 备份技术和备份方法,灾难恢复步骤：恢复硬件重新装入操作系统设置操作系统（驱动程序设置、系统、用户设置等）重新装入应用程序，进行系统设置用最新的备份恢复系统数据,灾难恢复,与系统备份对应的概念是灾难恢复。灾难恢复同普通数据恢复的最大区别在于，在整个系统都失效时，用灾难恢复措施能够迅速恢复系统。,9.2 数据备份方案,为保证关键数据和应用系统的正常运行，根据数据和应用系统的特点，制定数据备份方案是至关重要的。数据备份方案主要有：磁盘备份 双机备份网络备份,9.2.1 磁盘备份,磁盘备份顾名思义就是用磁盘备份数据，就是把重要的数据备份到磁盘上，它的主要
4、方式是磁盘阵列和磁盘镜像。磁盘阵列 1987年，加州伯克利大学的一位人员发表了名为“磁盘阵列研究”的论文，正式提到了RAID也就是磁盘阵列，论文提出廉价的5.25及3.5的硬盘也能如大机器上的8盘那样提供大容量、高性能和数据的一致性，并详述了RAID1至5的技术。,形成磁盘阵列的两个基本技术,磁盘延伸 这四个磁盘形成一个阵列（array），而磁盘阵列的控制器（RAID controller）是将此四个磁盘视为单一的磁盘，如DOS环境下的C:盘。磁盘或数据分段 因为磁盘阵列是将同一阵列的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘（virtual disk），所以其数据是以分段（block or segment）
5、的方式顺序存放在磁盘阵列中。,磁盘延伸（Disk Spanning）,RAID 0,Disk striping也称为RAID 0，disk spanning定义了RAID的基本形式，提供了一个便宜、灵活、高性能的系统结构，而disk striping解决了数据的存取效率和磁盘的利用率问题，RAID 1至RAID 5是在此基础上提供磁盘安全的方案。,RAID 1,RAID 1是使用磁盘镜像（disk mirroring）的技术。磁盘镜像应用在RAID 1之前就在很多系统中使用，它的方式是在工作磁盘（working disk）之外再加一额外的备份磁盘（backup disk），两个磁盘所储存的数据
6、完全一样，数据写入工作磁盘的同时亦写入备份磁盘。RAID 1的磁盘是以磁盘延伸的方式形成阵列，而数据是以数据分段的方式作储存，因而在读取时，它几乎和RAID 0有同样的性能。,RAID 2,RAID 2是把数据分散为位（bit）或块（block），加入海明码Hamming Code，在磁盘阵列中作间隔写入（interleaving）到每个磁盘中，而且地址（address）都一样，也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道（cylinder or track）及扇区中。RAID 2的安全采用内存阵列（memory array）的技术，使用多个额外的磁盘作单位错误校正（single-bit corr
7、ection）及双位错误检测（double-bit detection）,RAID 3,RAID 3的数据储存及存取方式都和RAID 2一样，但在安全方面以奇偶校验（parity check）取代海明码做错误校正及检测，所以只需要一个额外的校验磁盘（parity disk）。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。,RAID 4,RAID 4是以扇区作数据分段，各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段（parity block），放在校验磁盘。,RAID 5,RAID 5避免了RAID 4的瓶颈，方法是不用校验磁盘
8、而将校验数据以循环的方式放在每一个磁盘中。,磁盘镜像,简单地讲，磁盘镜像就是一个原始的设备虚拟技术。原理是：系统产生的每个I/O操作都在两个磁盘上执行，而这一对磁盘看起来就像一个磁盘一样。实现磁盘镜像的方式:软件镜像 外部磁盘子系统中的镜像 主机I/O控制器镜像,软件镜像,大多数主流服务器操作系统和文件系统都提供基本的磁盘镜像功能；软件磁盘镜像既可以使用内部驱动器，也可以使用外部磁盘组机柜中的磁盘；软件镜像是一个系统的管理应用，它运行在主机系统上，并利用主机的处理器周期和内存资源，影响服务器的性能；软件镜像更容易集成到各种服务器和网络存储环境中。,外部磁盘子系统中的镜像,位于外部RAID子系统
9、，RAID包含着一个智能处理器，能够提供高级的磁盘操作和管理，有较好的性能；管理方面却有待于进一步完善，难于提供基于服务器的配置和错误报告的管理方案，这类系统很难集成到现存的管理系统中；置换磁盘驱动器的方便性与性能的优势是外部磁盘子系统真正吸引人之处。,主机I/O控制器镜像,实现位于主机I/O控制器中，通过主机中的RAID卡来实现磁盘镜像；集中了软件镜像和外部子系统镜像的许多优点，提供了较好的性能。,9.2.2 双机备份,纯软件方案 灾难备份方案 共享磁盘阵列方案 双机单柜方案 双机双柜方案,纯软件方案,不使用任何附加硬件 数据通过镜像专用网络将数据实时备份到备机 无公共的存储设备（通常是磁盘
10、阵列）,灾难备份方案,一种异地容灾方案 采用异步传输的方式同时镜像到其它镜像站点 自动的定时同步保证各站点间数据变化过程中的一致性。,共享磁盘阵列方案,由两台服务器和共享磁盘阵列柜构成高可用系统；双机通过共享独立的存储子系统来保证故障切换后数据的一致性；在两台服务器中安装所有的服务模块；服务监测模块通过网络和串口来定时监测对方状态及服务。,双机单柜方案,磁盘阵列子系统单独连接到主机；磁盘阵列中的数据只给主机专用；数据通过专用的数据网完整并且实时备份到备机上；风险完全分散到双机上。,双机双柜方案,主备机各连接一台磁盘阵列子系统；其上的数据通过镜像专用网实时镜像到备机；备用机和主机有完全相同的系统
11、和数据环境。,9.2.3 网络备份,网络备份系统的作用 在网络系统安全建设中必不可少的一个环节就是数据的常规备份和历史保存。一般在生产本地的备份目的主要有两个：一是生产系统的业务数据由于系统或人为误操作造成损坏或丢失后，可及时在生产本地实现数据的恢复；另一个目的是在发生地域性灾难（地震、火灾、机器毁坏等）时，可及时在本地或异地实现数据及整个系统的灾难恢复。,理想的网络备份系统应该具备以下功能 集中式管理 全自动的备份 数据库备份和恢复 在线式的索引 归档管理 有效的媒体管理 分级存储管理（HSM）系统灾难恢复 满足系统不断增加的需求,相关技术介绍 分级存储管理（HSM）技术 HSM主要是用于对
12、海量数据的存储备份，HSM是一个将硬驱、磁带驱动器和光驱组合起来的自动存储系统。存储区域网（SAN）技术 SAN就是通过集线器或交换机，把两个或更多的存储系统连接到两个或更多的服务器上。SAN拥有三种主要部件：接口（包括SCSI、光纤通道等）、互连设备（如路由器、交换机、集线器等）和交换光纤。,9.3 数据备份与数据恢复策略,9.3.1 数据备份策略 备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。目前被采用最多的备份策略主要有三种：完全备份（Full Backup）增量备份（Incremental Backup）差分备份（Differential Backup）,9.3.2 灾难恢复策略,数
13、据备份的最终目的是灾难恢复，灾难恢复措施在整个备份制度中占有相当重要的地位。全盘恢复 个别文件恢复 重定向恢复,9.4 备份软件简介,前面介绍的备份技术与方法在关键领域应用非常广泛，但是对于小型的应用或者个人用户来说，这些技术和方法的应用成本比较高。对于非关键领域或个人用户，目前也有非常适用的备份软件，Norton Ghost和Second Copy是其中两种，下面对它们的使用做一简单介绍。,9.6.1 Norton Ghost,Norton Ghost是系统快速备份及恢复工具，对现有的操作系统都有良好的支持，包括FAT16、FAT32、NTFS、HPFS、UNIX、NOVELL、Linux等
14、文件存储格式。Ghost 支持的存储介质有对等LPT接口、对等USB接口、对等TCP/IP接口、SCSI磁带机、便携式设备（JAZ、ZIP、MO等）、光盘刻录机（CDR、CDRW）等。Ghost有系统备份、系统克隆、系统恢复等功能。,9.6.2 Second Copy,Second Copy是一个文件夹同步备份工具软件，该工具的特点是能够根据设定的备份策略比较并同步源文件夹和目标文件夹，使目标文件夹和源文件夹高度一致。软件具有自动后台备份功能，完全不用用户干涉，而且程序提供了良好的管理备份策略文件功能。,Second Copy的启动主界面,9.5 小结,保证数据的有效性具有非常重要的作用；目前造成数据失效的原因大致可以分为4类：计算机软硬件故障，人为操作故障，资源不足引起的计划性停机，生产地点的灾难；备份是提高系统可靠性的重要手段，其目的是防止数据失效的发生；一个完整的系统备份方案应包括：硬件备份、备份软件、日常备份制度和灾难恢复制度四个部分；目前最常用的备份介质是磁带。,备份技术,硬盘备份 包括磁盘阵列和磁盘镜像。双机备份 主要包括：纯软件方案、灾难备份方案、共享磁盘阵列方案、双机单柜方案、双机双柜方案。网络备份技术数据备份 包括完全备份、增量备份和差分备份,返回本章首页,本章到此结束，谢谢！,
