第8章 容災與數(shù)據(jù)備份技術

1、第8章容災與數(shù)據(jù)備份技術 2022-5-22本章學習目標了解容災技術的基本概念了解RAID的級別及其特點了解并使用一些常用數(shù)據(jù)恢復工具了解數(shù)據(jù)備份技術的基本概念掌握Ghost的使用第3章物理安全技術8.1 容災技術8.2 數(shù)據(jù)備份技術8.3 Ghost8.1 容災技術容災技術概述RAID簡介數(shù)據(jù)恢復工具容災技術什么是容災？容災系統(tǒng)是指在相隔較遠的異地，建立兩套或多套功能相同的IT系統(tǒng)，互相之間可以進行健康狀態(tài)監(jiān)視和功能切換。當一處系統(tǒng)因意外(如火災、地震等)停止工作時，整個應用系統(tǒng)可以切換到另一處，使得該系統(tǒng)功能可以繼續(xù)正常工作。 容災技術是系統(tǒng)的高可用性技術的一個組成部分，容災系統(tǒng)更加強調處

2、理外界環(huán)境對系統(tǒng)的影響，特別是災難性事件對整個IT節(jié)點的影響，提供節(jié)點級別的系統(tǒng)恢復功能。 容災技術概述1容災的定義容災是指在發(fā)生災難性事故時，能夠利用已備份的數(shù)據(jù)或其他手段，及時對原系統(tǒng)進行恢復，以保證數(shù)據(jù)的安全性以及業(yè)務的連續(xù)性。從技術上看，衡量容災系統(tǒng)有兩個主要指標：RPO和RTO。RPO（Recovery Point Object）：即數(shù)據(jù)恢復點目標，主要是指當災難發(fā)生時業(yè)務系統(tǒng)所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量。RTO（Recovery Time Object）：即數(shù)據(jù)恢復時間目標，主要是指所能容忍的業(yè)務停止服務的最長時間，即從災難發(fā)生到業(yè)務系統(tǒng)恢復服務功能所需要的最短時間周期。RPO針對的是數(shù)據(jù)

3、丟失，而RTO針對的是服務丟失，二者沒有必然的關聯(lián)性。RPO與RTO越小，系統(tǒng)的可用性就越高，當然需要的投資也越大。容災技術概述2導致系統(tǒng)災難原因（1）硬件故障。（2）人為錯誤（3）軟件故障。（4）病毒影響。（5）自然災難。計算機病毒場地災場地災害害人為錯誤人為錯誤操作失誤或惡意破壞操作失誤或惡意破壞應用軟件故障系統(tǒng)軟硬件故障32%44%3%7%14%病毒容災技術概述災難發(fā)生后，恢復的一般步驟如下。第1步：恢復硬件。第2步：重新裝入操作系統(tǒng)。第3步：設置操作系統(tǒng)第4步：重新裝入應用程序，進行系統(tǒng)設置。第5步：用最新的備份恢復系統(tǒng)數(shù)據(jù)。容災技術概述從其對系統(tǒng)的保護程度來分，可以將容災系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)

4、級容災和應用級容災和業(yè)務級容災數(shù)據(jù)級容災應用級容災業(yè)務級容災容災技術概述（1）數(shù)據(jù)級容災所謂數(shù)據(jù)容災，就是至少在異地保存有一份可用的關鍵業(yè)務的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以是與本地生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完全實時復制，也可以比本地數(shù)據(jù)略微落后，但一定是可用的。采用的主要技術是數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)復制技術。（2）應用級容災所謂應用容災，是在數(shù)據(jù)容災的基礎上，在備份站點同樣構建一套相同的應用系統(tǒng)，把執(zhí)行應用處理能力復制一份，即提供不間斷的應用服務。通常在異地建立一套完整的與本地生產(chǎn)系統(tǒng)相當?shù)膫浞輵孟到y(tǒng)。建立這樣一個系統(tǒng)相對比較復雜，不僅需要一份可用的數(shù)據(jù)復制，還要有包括網(wǎng)絡、主機、應用、甚至IP等資源，以及各資源之間的良好協(xié)調。

5、應用級容災比數(shù)據(jù)級容災要求更高容災技術概述容災技術概述（3）業(yè)務級容災在數(shù)據(jù)級容災和應用級容災基礎之上的一個更高級別的容災，它是指在生產(chǎn)中心和容災中心對業(yè)務請求同時進行處理的一種容災方式，能夠確保業(yè)務持續(xù)可用。在災難發(fā)生時，保證所有的業(yè)務都是正常運行的，對于用戶來講是不受災難影響的。同時要達到所期望的業(yè)務級容災解決方案，不僅要在技術上做到所有受災難影響的應用程序可以平滑切換到備用系統(tǒng)，而且在業(yè)務操作流程上也有很嚴格的規(guī)定，這樣才可以保證業(yè)務操作的不中斷。業(yè)務級容災的大部分內容是非IT系統(tǒng)，比如電話、辦公地點等。容災技術概述一個完整的容災系統(tǒng)應該包含3個部分：本地容災、異地容災和有效的管理機制。

6、本地容災。主要手段是容錯，基本思想是在系統(tǒng)體系結構上精心設計，利用外加資源的冗余技術來達到屏蔽故障，自動恢復系統(tǒng)或安全停機的目的。異地容災。是指在相隔較遠的異地，建立兩套或多套功能相同的IT系統(tǒng)，當主系統(tǒng)因意外停止工作時，備用系統(tǒng)可以接替工作，保證系統(tǒng)的不間斷運行。2022-5-214容災技術概述容災系統(tǒng)包含的關鍵技術數(shù)據(jù)存儲管理數(shù)據(jù)復制災難檢測系統(tǒng)遷移災難恢復容災技術概述5容災備份技術SAN技術 DAS技術 NAS技術遠程鏡像技術虛擬存儲基于IP的SAN的互連技術快照技術推技術RAIT并行流技術2022-5-216容災技術概述備份建議（1）操作系統(tǒng)與應用軟件備份。（2）文檔備份。（3）郵件與

7、地址簿備份。容災備份等級 根據(jù)這些因素和不同的應用場合，將容災備份劃分為4個等級。容災技術概述7數(shù)據(jù)容災與備份的聯(lián)系備份與容災關注的對象不同，備份關注數(shù)據(jù)的安全，容災關注業(yè)務應用的安全?？梢园褌浞莘Q做是“數(shù)據(jù)保護”，而容災稱做“業(yè)務應用保護”。備份通過備份軟件使用磁帶機或者磁帶庫（有些用戶使用磁盤、光盤）作為存儲介質將數(shù)據(jù)進行復制，容災則表現(xiàn)為通過高可用方案將兩個站點或者系統(tǒng)連接起來。數(shù)據(jù)容災與數(shù)據(jù)備份的聯(lián)系主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 （1）數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)容災的基礎。 （2）容災不是簡單備份。真正的數(shù)據(jù)容災就是要避免傳統(tǒng)冷備份所具有的先天不足，它能在災難發(fā)生時，全面、及時地恢復整個系統(tǒng)。 （3）

8、容災不僅是技術，是一個系統(tǒng)工程。2022-5-218容災技術概述8容災計劃（1）業(yè)務持續(xù)計劃（2）業(yè)務恢復計劃（3）操作連續(xù)性計劃（4）事件響應計劃（5）場所緊急計劃（6）危機通信計劃（7）災難恢復計劃容災技術概述9組織與職責分配（1）事件響應小組。（2）應急行動小組。（3）損失評估小組。（4）應急管理小組。（5）異地存儲小組。 8.1.2 RAID簡介RAID組合方式RAID相關的概念條帶條帶是磁盤上一塊由若干個地址連接的磁盤塊構成的大小固定的區(qū)域。2022-5-2231 RAID 0（無差錯控制的帶區(qū)組）RAID 0RAID 0代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID 0提高存儲性

9、能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個磁盤上存取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請求就可以被多個磁盤并行的執(zhí)行，每個磁盤執(zhí)行屬于它自己的那部分數(shù)據(jù)請求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。RAID 0至少需要兩塊硬盤才能夠實現(xiàn)，它的容量為組成這個系統(tǒng)的各個硬盤容量之和。缺點是不提供數(shù)據(jù)冗余，因此一旦用戶數(shù)據(jù)損壞，損壞的數(shù)據(jù)將無法得到恢復。典型應用：無故障的迅速讀寫，要求安全性不高 2022-5-2252RAID 1（鏡像結構）RAID 1（鏡像結構） 2022-5-2262RAID 1（鏡像結構）RAID 1又稱為Mirror或Mirroring（鏡像），它的宗旨是最大限度的保證

10、用戶數(shù)據(jù)的可用性和可修復性。RAID 1的操作方式是把用戶寫入硬盤硬盤的數(shù)據(jù)百分之百地自動復制到另外一個硬盤上。RAID1工作原理：當讀取數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)先從RAID1的源盤讀取數(shù)據(jù)，如果讀取數(shù)據(jù)成功，則系統(tǒng)不去管備份盤上的數(shù)據(jù)；如果讀取源盤數(shù)據(jù)失敗，則系統(tǒng)自動轉而讀取備份盤上的數(shù)據(jù)，不會造成用戶工作任務的中斷。當然，我們應當及時地更換損壞的硬盤并利用備份數(shù)據(jù)重新建立Mirror，避免備份盤在發(fā)生損壞時，造成不可挽回的數(shù)據(jù)損失。優(yōu)點：RAID 1提供最高的數(shù)據(jù)安全保障。缺點：備份數(shù)據(jù)占了總存儲空間的一半 ，磁盤空間利用率低，存儲成本高。 適用于存放重要數(shù)據(jù)，如服務器和數(shù)據(jù)庫存儲等領域。 3RAID

11、 2（帶海明碼校驗）RAID 2（帶海明碼校驗） 4RAID 3（帶奇偶校驗碼的并行傳送）RAID 3（帶奇偶校驗碼的并行傳送） 2022-5-2295RAID 4（塊奇偶校驗陣列） RAID 4（塊奇偶校驗陣列） 6RAID 5（塊分布奇偶校驗陣列）NoImage6RAID 5（塊分布奇偶校驗陣列）典型應用：隨機數(shù)據(jù)傳輸要求安全性高，如金融、數(shù)據(jù)庫、存儲等。 RAID 5 是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 以五個硬盤組成的RAID 5為例，其數(shù)據(jù)存儲方式圖所示：圖中，P0為A0，B0、C0和D0的奇偶校驗信息，其它以此類推。由圖中可以看出，RAID 5不對存儲的數(shù)據(jù)進行

12、備份，而是把數(shù)據(jù)和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數(shù)據(jù)。不能經(jīng)受2塊及以上磁盤故障。6RAID 5（塊分布奇偶校驗陣列）RAID 5 是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入

13、數(shù)據(jù)的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由于多個數(shù)據(jù)對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低。 RAID5需要的磁盤數(shù)：三個或更多。RAID5可用容量：（n-1）/n的總磁盤容量（n為磁盤數(shù)）。2022-5-2337RAID 6（雙重塊分布奇偶校驗陣列）8RAID 01（高可靠性與高效磁盤結構）9RAID 53（高效數(shù)據(jù)傳送磁盤結構） RAID 6（雙重塊分布奇偶校驗陣列） 數(shù)據(jù)恢復工具 1FinalData2EasyRecovery3DataExplore4R-Studio5Lost&Found8.2 數(shù)據(jù)備份技術數(shù)據(jù)備份的定義 數(shù)據(jù)備份技術

14、分類 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)功能要求在制定或規(guī)劃備份策略時需要考慮的因素 制訂備份策略應考慮的問題 8.2 數(shù)據(jù)備份技術數(shù)據(jù)備份就是將數(shù)據(jù)以某種方式加以保留，以便在系統(tǒng)遭受破壞或其他特定情況下，重新加以利用的一個過程。指數(shù)據(jù)從在線狀態(tài)剝離到離線狀態(tài)的過程。在系統(tǒng)正常工作的情況下，數(shù)據(jù)備份工作是系統(tǒng)的“額外負擔”，一個好的備份系統(tǒng)，應該能夠以很低的系統(tǒng)資源占用率和很少的網(wǎng)絡帶寬，來進行自動而高速度的數(shù)據(jù)備份。注意：復制和備份的區(qū)別，備份不單是拷貝文件里的內容，還可以備份文件的權限以及系統(tǒng)內的各種參數(shù)，這些參數(shù)不能通過簡單的復制來完成。此外，備份和復制產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式不同，復制得到的數(shù)據(jù)格式不變，備份得到的數(shù)

15、據(jù)格式變了，所以備份的數(shù)據(jù)必須先被恢復過來，然后才能使用。數(shù)據(jù)備份的類型按照備份的數(shù)據(jù)量分類完全備份差量備份增量備份按照備份狀態(tài)分類按照備份的層次分類按照備份的地點分類按照備份的數(shù)據(jù)量分類完全備份：整個系統(tǒng)全面完整的備份，備份系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，包括所有的應用、操作系統(tǒng)組件和數(shù)據(jù)。優(yōu)點： 恢復時間最短 操作最方便（使用災難發(fā)生前一天的備份，就可以恢復丟失的數(shù)據(jù)） 最可靠缺點： 若每天都對系統(tǒng)進行完全備份，在備份數(shù)據(jù)中存在大量的重復信息，增加用戶的成本 由于需要備份的數(shù)據(jù)量很大，備份很耗時按照備份的數(shù)據(jù)量分類差異備份：對所有上次完全備份后已被修改或添加的文件的存儲。 優(yōu)點：恢復時間較快缺點： 備份

16、時間較長 占用空間較多 每個日常的差異備份都要比以前的備份大并且速度慢周六周日周一周二周三周四周五圖4-2 差分備份按照備份的數(shù)據(jù)量分類增量備份：只備份上次備份以后有變化的數(shù)據(jù)。每一次增量都源自上一次備份后的改動部分。差分備份需在完全備份的之后的每一天都備份上次完全備份以后變化過的所有數(shù)據(jù)，所以在下次完全備份之前，每天備份的工作量在逐漸增加。 優(yōu)點： 備份時間較短 占用空間較少缺點：恢復時間長周六周日周一周二周三周四周五圖4-1 增量備份按照備份的數(shù)據(jù)量分類三種備份方式的比較 在使用過程中，三種備份策略常結合使用，常用的方法有：完全備份、完全備份+增量備份、完全備份+差異備份。占用空間備份速度

17、恢復速度完全備份最多最慢最快增量備份最少最快最慢差異備份介于兩者之間介于兩者之間介于兩者之間按照備份狀態(tài)分類物理備份：將實際物理數(shù)據(jù)庫文件從一處復制到另一處的備份。 冷備份（脫機備份）：以正常方式關閉數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫的所有文件進行備份。缺點：需要一定的時間來完成，在備份期間，最終用戶無法訪問數(shù)據(jù)庫；不易做到實時備份 熱備份（聯(lián)機備份）：在數(shù)據(jù)庫打開和用戶對數(shù)據(jù)庫進行操作的情況下進行的備份。邏輯備份：將某個數(shù)據(jù)庫的記錄讀出并將其寫入到一個文件中，這是經(jīng)常使用的一種備份方式。按照備份的層次分類硬件冗余：目前的硬件冗余技術有雙機容錯、磁盤雙工、廉價冗余磁盤陣列（Redundant Array of

18、 Inexpensive Disks，RAID）與磁盤鏡像等多種形式。 優(yōu)點：使系統(tǒng)具有充分的容錯能力，提高系統(tǒng)的可靠性。 缺點： 不能解決因病毒或人為誤操作引起的數(shù)據(jù)丟失以及系統(tǒng)癱瘓等災難 如果錯誤數(shù)據(jù)也寫入備份磁盤，硬件冗余也會無能為力理想的備份系統(tǒng)應使用硬件容錯和軟件備份相結合的方式按照備份的地點分類本地備份：通過磁帶機、外置硬盤、光盤等設備在本地進行數(shù)據(jù)備份。異地備份：將數(shù)據(jù)備份至企業(yè)生產(chǎn)中心以外的地點。重要數(shù)據(jù)備份一般要求一份數(shù)據(jù)至少應有兩個拷貝，一份拷貝放在生產(chǎn)中心，以保證數(shù)據(jù)的正常恢復；另一份則要異地保存，以保證在本地應用出現(xiàn)災難后的數(shù)據(jù)恢復，使得業(yè)務可以連續(xù)性開展。8.2 數(shù)據(jù)備份技術3數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)功能要求4在制定或規(guī)劃備份策略時需要考慮的因素（1）選擇合適的備份頻率。（2）根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性可選擇一種或幾種備份交叉的形式制定備份策略。（3）當數(shù)據(jù)庫比較小，或者當數(shù)據(jù)庫實時性不強或者是只讀的，則備份的介質可采用磁盤或光盤。（4）當數(shù)據(jù)庫的實時性要求較強，或數(shù)據(jù)的變化較多而數(shù)據(jù)需要長期保存時，則備份介質可采用磁盤或磁