网络数据的存储与备份幻灯片.ppt
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1、网络数据的存储与备份第1页,共36页,编辑于2022年,星期二10.1 10.1 数据存储备份技术数据存储备份技术 10.1.1 10.1.1 存储备份技术的基本概念存储备份技术的基本概念 1 1备份的基本概念备份的基本概念 随着计算机技术和网络技术的迅猛发展,无论是国外还是国内,无论是政府部门还是军事机构,也无论是国家、单位还是个人,都已离不开计算机和网络,可以说,人们已使用计算机及网络在处理一切事务,包括国家计划、军事机密、日常事务处理和家庭开支。人们在使用计算机及网络系统处理日常业务提高工作效率的同时,系统安全、数据安全的问题也越来越突出。一旦系统崩溃或数据丢失,企业就会陷入困境。客户资
2、料、技术文件、财务帐目等数据可能被破坏得面目全非,严重时会导致系统和数据无法恢复,其结果是不堪设想的。比如2001年美国的“9.11事件”,就给许多大型企业,包括一些金融机构带来了巨大的损失,其教训是深刻的。第2页,共36页,编辑于2022年,星期二 解决上述问题的最佳方案就是进行数据备份,备份的主要目的是一旦系统崩溃或数据丢失,就能用备份的系统和数据进行及时的恢复,使损失减少到最小。现代备份技术涉及的备份对象有操作系统、应用软件及其数据。对计算机系统进行全面的备份,并不只是简单地进行文件拷贝。一个完整的系统备份方案,应由备份硬件、备份软件、日常备份制度和灾难恢复措施四个部份组成。选择了备份硬
3、件和软件后,还需要根据本单位的具体情况制定日常备份制度和灾难恢复措施,并由系统管理人员切实执行备份制度。第3页,共36页,编辑于2022年,星期二 2.2.系统备份系统的设计目标系统备份系统的设计目标 系统备份的最终目的是保障网络系统的顺利运行,所以一份优秀的网络备份方案应能够备份系统所有数据,在网络出现故障甚至损坏时,能够迅速地恢复网络系统和数据。从发现故障到完全恢复系统(含系统程序),理想的备份方案耗时不应超过半个工作日。这样,如果系统出现灾难性故障,我们就可以把损失降到最低。要做到灾难恢复,首先我们备份系统时要做到满足系统容量不断增加的需求,并且备份软件必须能支持多平台系统,当网络连接上
4、其它的应用服务器时,对于网络存储管理系统来说,只需安装支持这种服务器的客户端软件即可将数据备份到磁带库或光盘库中。其次,网络数据存储管理系统是指在分布式网络环境下,通过专业的数据存储管理软件,结合相应的硬件和存储设备,来对全网络的数据备份进行集中管理,从而能实现自动化的备份、文件归档、数据分级存储以及灾难恢复等功能。第4页,共36页,编辑于2022年,星期二 3 3备份技术的三个层次备份技术的三个层次 备份可以分为3个层次:硬件级、软件级和人工级。(1)硬件级备份 硬件级备份是指用冗余的硬件来保证系统的连续运行。比如磁盘镜像,双机容错等方式。如果主硬件损坏,后备硬件马上能够接替其工作,这种方式
5、可以有效地防止硬件故障,但无法防止数据的逻辑损坏。当逻辑损坏发生时,硬件备份只会将错误复制一遍,无法真正保护数据。硬件备份的作用实际上是保证系统在出现故障时能够连续运行,硬件级备份又称为硬件容错。(2)软件级备份 软件级备份是指将系统数据保存到其他介质上,当出现错误时可以将系统恢复到备份前的状态。由于这种备份是由软件来完成的,所以称为软件备份。当然,用这种方法备份和恢复都要花费一定时间。但这种方法可以完全防止逻辑损坏,因为备份介质和计算机系统是分开的,错误不会复制到介质上,这就意味着只要保存足够长的历史数据,就能对系统数据进行完整的恢复。(3)人工级备份 人工级备份最为原始,也最简单和有效。但
6、如果要用手工方式从头恢复所有数据,耗费的时间恐怕会令人难以忍受。第5页,共36页,编辑于2022年,星期二 目前采用的备份措施在硬件级备份有磁盘镜像、磁盘阵列、双机容错等;在软件一级有数据拷贝。这几种措施的特点如下:l磁盘镜像(Mirroring):可以防止单个硬盘的物理损坏,但无法防止逻辑损坏。l磁盘阵列(Disk Array):磁盘阵列一般采用RAID5技术,可以防止多个硬盘的物理损坏,但无法防止逻辑损坏。l双机容错:SFTIII、Standby、Cluster都属于双机容错的范畴。双机容错可以防止单台计算机的物理损坏,但无法防止逻辑损坏。l数据拷贝:可以防止系统的物理损坏,可以在一定程度
7、上防止逻辑损坏。可以看到,前三种措施都属于硬件级备份,对火灾、水淹、线路故障造成的系统损坏和逻辑损坏则无能为力。只有第四种措施:数据拷贝可以防止任何物理故障;在有严格的备份方案和计划的前提下,能够在一定程度上防止逻辑故障。第6页,共36页,编辑于2022年,星期二 10.1.2 10.1.2 数据备份模式数据备份模式 1.1.传统存储模式与现代存储模式传统存储模式与现代存储模式 过去,数据信息存储系统的灾难恢复被企业看作一种保险策略,其本身并不具备任何财务效益,但是又不得不做投资,而投入资金以后却又收不到红利。现在,随着企业业务数据量的急剧增加,随着那些满足全球化客户需求的系统必须开展7243
8、65连续运营,越来越多的企业认识到了加快、加强企业业务数据存储备份和灾难恢复的必要性。据估计,全球有许多企业在近年中都曾经遭遇过灾难性事件,对此切肤之痛,企业没有理由不重视业务数据的存储备份和灾难恢复。传统的企业业务数据存储备份和灾难恢复思想是每天将企业业务数据备份在磁带库中,以在发生紧急情况时实现保护和恢复。但是近年来,关键数据的范围正在日益扩大,处于常规生产系统之外的电子邮件、知识产权、客户关系管理、企业计划资源、电子业务、电子商务、供应链和交易记录已经进入其中,再加上“9.11”事件之后提出的数据安全存储要求,这种传统的基于磁带的数据备份和灾难恢复模式已经不能满足新的客户需求了。因此,采
9、用最新技术信息基础架构或存储网络的新业务连续性计划,从而将员工解放出来,转而从事更富生产力的项目,提高人员和资源重新部署的效率,并缩短重新恢复关键性业务功能的时间成为了新的追求。第7页,共36页,编辑于2022年,星期二 2.2.异地备份异地备份 为了有效地进行灾难恢复,重要的网络系统和应用系统的数据库必须进行异地备份,这里指的“异地”,指的是在两个以上不同城市甚至是不同国家之间进行热备份。比如,中国人民银行总行网络系统的中心主机设在北京,可同时在上海和广州设立实时热备份的主机,即将银行资料同时备份在三个城市的计算机上,如图9-1所示。如果北京中心主机或主机房被破坏,则可及时地从上海和广州的存
10、储介质上恢复系统程序和数据,而且还可用广州或上海的主机代替北京中心主机继续进行银行交易活动。第8页,共36页,编辑于2022年,星期二图9-1异地备份拓扑图第9页,共36页,编辑于2022年,星期二 10.1.3 10.1.3 存储设备的选择存储设备的选择 1.1.磁盘磁盘 磁盘存储容量大,通常作为实时热备份的理想的存储设备,可采用双硬盘备份技术或磁盘阵列技术进行实时热备份。也可将大容量硬盘作为非实时的系统备份之用。2.2.磁带磁带 较之于其他存储方法,磁带具有成本低、便于从网络数据存储系统拆装、防震且经久耐用、格式可靠等诸多优点。但备份和恢复时间长。3.3.磁鼓磁鼓 磁鼓的最大特点是存取速度
11、快,可作为热备份的存储设备。4.4.光盘光盘 光盘也是一种常用的存储备份设备,由于单张光盘的容量有限,若要用光盘作为备份介质时,最理想的是使用光盘塔。第10页,共36页,编辑于2022年,星期二 10.1.4 10.1.4 几种常用的备份技术几种常用的备份技术 (1)双机热备份技术 双机热备份实现技术是在中心站点用两台相同配置和性能的计算机同时运行同一套系统,其中一台作为主机,另一台作为备用主机,当主机故障时,系统能自动切换到备用主机上运行。保证了系统运行的稳定性、可靠性和连续性。(2)磁盘阵列技术 该技术支持在一台计算机同时使用两块硬盘(一块主硬盘,一块备用硬盘),系统运行时,两块硬盘进行同
12、步的实时热备份。当主硬盘故障时,系统能自动切换到备用硬盘上工作,保证了系统运行的稳定性和连续性。(3)磁盘境像技术 将重要的系统及数据备份到本地和异地的多台计算机中,其他用户要访问这些数据时,首先到最近的境像站点去查找,若该站点上无所需数据时,再到中心站点主机上查找。如图9-2所示。(4)光盘塔 一般的计算机支持的存储设备是有限的,硬盘和光驱的个数不能超过4个。而光盘塔则支持多张光盘,即可同时往多张光盘上存储数据。第11页,共36页,编辑于2022年,星期二图9-2 磁盘境像访问技术第12页,共36页,编辑于2022年,星期二10.2 10.2 网络存储备份方案网络存储备份方案 10.2.1
13、10.2.1 网络数据备份系统的设计目标网络数据备份系统的设计目标 为在整个网络系统内实现全自动的数据存储管理,备份服务器、备份管理软件与智能存储设备的有机结合是这一目标实现的基础。网络数据存储管理系统的工作原理是在网络上选择一台应用服务器作为网络数据存储管理服务器,在其上安装网络数据存储管理服务器端软件,作为整个网络的备份服务器。在备份服务器上连接一台大容量存储设备。在网络中需要进行数据备份管理的服务器上安装备份客户端软件,通过局域网将数据集中备份到与备份服务器连接的存储设备上。网络数据存储管理系统的核心是备份管理软件,通过备份软件的规划,可为整个企业建立一个完善的备份计划及策略,并可借助备
14、份时的呼叫功能,让所有的服务器备份都能在同一时间进行。备份软件也提供完善的灾难恢复手段,能够将备份硬件的优良特性完全发挥出来,使备份和灾难恢复时间大大缩短,实现网络数据备份的全自动智能化管理。第13页,共36页,编辑于2022年,星期二 10.2.2 10.2.2 网络数据备份策略网络数据备份策略 网络数据存储管理系统是指在分布式网络环境下,通过专业的数据存储管理软件,结合相应的硬件和存储设备,对整个网络的数据备份进行集中管理,从而实现自动化的备份、文件归档、数据分级存储以及灾难恢复等。1.1.全备份(全备份(Full BackupFull Backup)所谓全备份就是用一盘磁带对整个系统进行
15、完全备份,包括系统和数据。这种备份方式的好处就是很直观,容易被人理解。而且当发生数据丢失的灾难时,只要用一盘磁带(即灾难发生之前的备份磁带),就可以恢复丢失的数据。然而它也有不足之处:首先由于每天都对系统进行完全备份,因此在备份数据中有大量是重复的,例如操作系统与应用程序。这些重复的数据占用了大量的磁带空间,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相当大,因此备份所需时间较长。对于那些业务繁忙,备份窗口小的用户来说,选择这种备份策略无疑是不明智的。第14页,共36页,编辑于2022年,星期二 2.2.增量备份(增量备份(Incremental BackupIncremental
16、 Backup)每次备份的数据是相对于上一次备份后增加的和修改过的数据。这种备份的优点很明显:没有重复的备份数据,即节省磁带空间,又缩短了备份时间。但它的缺点在于当发生灾难时,恢复数据比较麻烦。举例来说,如果系统在星期四的早晨发生故障,丢失大批数据,那么现在就需要将系统恢复到星期三晚上的状态。这时管理员需要首先找出星期一的那盘完全备份磁带进行系统恢复,然后再找出星期二的磁带来恢复星期二的数据,然后在找出星期三的磁带来恢复星期三的数据。很明显这比第一种策略要麻烦得多。另外这种备份可靠性也差。在这种备份下,各磁带间的关系就像链子一样,一环套一环,其中任何一盘磁带出了问题都会导致整条链子脱节。第15
17、页,共36页,编辑于2022年,星期二 3.3.差分备份(差分备份(Differential BackupDifferential Backup)差分备份就是每次备份的数据是相对于上一次全备份之后新增加的和修改过的数据。管理员先在星期一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一不同的数据(新的或经改动的)备份到磁带上。举例来说,在星期一,网络管理员按惯例进行系统完全备份;在星期二,假设系统内只多了一个资产清单,于是管理员只需将这份资产清单备份下来即可;在星期三,系统内又多了一份产品目录,于是管理员不仅要将这份目录,还要连同星期二的那份资产清单一并备份下来。如果在星期
18、四系统内又多了一张工资表,那么星期四需要备份的内容就是:工资表+产品目录+资产清单。如图9-3所示。第16页,共36页,编辑于2022年,星期二系统及数据资产清单产品目录工资表系统及数据资产清单资产清单产品目录资产清单产品目录工资表图9-3 差分备份技术 星期一 星期二 星期三 星期四第17页,共36页,编辑于2022年,星期二 4.4.数据备份方式数据备份方式 自动备份进程由备份服务器承担。每天晚上,自动按照事先制订的时间表所要求内容,进行增量或全量的备份。批前及批后备份。在主机端,由批处理人员键入触发备份命令,自动按要求备份数据库有关内容。其它文件的自由备份。进入软件交互菜单,选择要求备份
19、的文件后备份。在线跟踪备份。配合数据存储管理软件的数据库在线备份功能,可定义实时或定时将日志备份。灾难备份异地存放介质的克隆。自动复制每日完成后的数据,并进行异地备份以作灾难恢复。第18页,共36页,编辑于2022年,星期二 6.6.虚拟存储技术虚拟存储技术 使用虚拟存储技术的最主要目的就是为了集中存储资源,以便更好地对大容量数据进行管理存储。简单地说,虚拟存储技术就是对应该技术的产品或者架构被仿真设计为一个普通的类似数据存储磁带机的一种物理存储设备,虚拟存储技术在对数据存储时,通过对“软”技术的管理控制,间接达到对“硬”存储设备的管理和控制。换句话说,人们对虚拟存储技术进行的各种性能操作都会
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