計算機安全保密XXXX可靠性

1/10/20231第三章

計算機系統(tǒng)的可靠性3.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性3.2容錯系統(tǒng)的概念3.3硬件冗余3.4軟件冗余3.5磁盤陣列的編碼容錯方案1/10/202323.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性可靠性：系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定的功能的能力?？煽啃杂每捎枚葋矶攘?。可用度：系統(tǒng)在t時刻處于正常狀態(tài)的概率?？捎枚扔嬎悖篈(t)=平均無故障時間/(平均無故障時間+平均修復時間)平均無故障時間：MTBF平均修復時間：MTRF1/10/202333.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性可用性的定量表現(xiàn)：可靠性的測度方法：抗毀性，生存性，有效性。可靠性表現(xiàn)為硬件可靠性，軟件可靠性，人員可靠性，環(huán)境可靠性等?？删S護性：平均修復時間：MTRF維修保障：后勤支援能力1/10/202343.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性浴盆曲線1/10/202353.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性電子元器件的質量等級；電子元器件的選用：對元器件性能的掌握；降額使用；熱設計；抗輻射設計；防靜電損傷；防操作過程中的損傷；儲存與保管問題。1/10/202363.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性熱設計技術熱交換途徑，熱環(huán)境影響因素(電能、機械能轉換為熱量)；冷卻方法：自然冷卻、強迫風冷、冷板式冷卻；“軟件冷卻”風道水冷，液氮冷卻熱管，導熱1/10/202373.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性1963年發(fā)明并制造出熱管，是高效傳熱元件。80年代前，熱管用于衛(wèi)星等高端系統(tǒng)。導管內填充了液態(tài)導熱介質。熱管兩端產(chǎn)生溫差的時候，蒸發(fā)端的液體就會迅速氣化，將熱量帶向冷凝端，速度非?？臁Ｒ后w在冷凝端凝結液化以后，通過毛細作用，流回蒸發(fā)端。水--氣之間的相變反應，使熱管的熱傳導效率比普通的純銅高許多倍。熱管傳熱效果好，噪音低，使用壽命長。1/10/202383.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性1/10/202393.1什么是計算機系統(tǒng)的可靠性1/10/2023103.1什什么是是計算機機系統(tǒng)的的可靠性性12/29/2022113.1什什么是是計算機機系統(tǒng)的的可靠性性12/29/20221212/29/20221312/29/20221412/29/20221512/29/20221612/29/20221712/29/20221812/29/20221912/29/20222012/29/20222112/29/20222212/29/2022233.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性元器件布局發(fā)熱元件分散散安裝使熱敏感元件件處于低溫區(qū)區(qū)采用短通路，，減少傳導熱熱阻較少接觸面熱熱阻印刷板熱設計計機箱熱設計12/29/2022243.1什什么是計算算機系統(tǒng)的的可靠性熱分析手段段熱傳導、熱熱對流、熱熱輻射美BETAsoft軟件，，可實現(xiàn)器器件級、電電路板級、、系統(tǒng)級電電子產(chǎn)品熱熱分析和熱熱設計。12/29/2022253.1什什么么是是計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)的的可可靠靠性性12/29/20222612/29/20222712/29/2022283.1什什么是是計算算機系系統(tǒng)的的可靠靠性故障、、失效效和錯錯誤的的概念念失效是是指硬硬件物物理特特性異異變。。故障是是指硬硬件或或軟件件的錯錯誤狀狀態(tài)，，是失失效在在邏輯輯上的的等效效。一一個故故障可可以用用種類類、值值、影影響范范圍和和發(fā)生生時間間來描描述。。錯誤是是指程程序或或數(shù)據(jù)據(jù)結構構中的的故障障表現(xiàn)現(xiàn)形式式，是是故障障和失失效所所造成成的后后果。。12/29/2022293.1什什么是是計算算機系系統(tǒng)的的可靠靠性故障的的分類類故障可可分為為邏輯輯故障障和非非邏輯輯故障障兩種種。按時間間劃分分，故故障可可分為為以下下三種種：1.永永久故故障是是指永永遠持持續(xù)下下去直直至修修復為為止的的故障障。硬硬件的的永久久性故故障意意味著著不可可逆的的物理理變異異。軟軟件的的永久久性故故障也也是一一個不不可自自動恢恢復的的錯誤誤狀態(tài)態(tài)。2.間間歇性性故障障是短短暫的的、斷斷續(xù)，，它具具有偶偶然性性、不不定期期的重重復性性。如如一個個處于于臨界界狀態(tài)態(tài)的電電路輸輸出時時好時時壞，，虛焊焊點也也會引引起這這樣的的故障障。12/29/2022303.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性3.偶然性故故障的出現(xiàn)是是暫時的，且且可能是非重重復性的。常常因環(huán)境的變變化、電源干干擾、元器件件性能的波動動、軟件的隨隨機變化、電電磁干擾等因因素而引起。。統(tǒng)計表明，間間歇性故障和和偶然性故障障占整個故障障的很大比例例，成為系統(tǒng)統(tǒng)出錯的主要要根源。早期期美國空軍的的一項研究報報告指出，這這類故障占所所有故障的80%。IBM公司的一一項報告指出出：這類故障障占所有現(xiàn)場場失效的90%。12/29/2022313.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性錯誤的根源：：錯誤是失效效和故障所引引起的后果，，其根源可以以歸納為下圖圖。12/29/2022323.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性容錯技術能達達到對故障的的“容忍”，，但并非是““無視”故故障的存在。。它首先能自動動地適時地檢檢測并診斷出出系統(tǒng)的故障障，然后采取取對故障的控控制或處理的的策略。根據(jù)錯誤的不不同情況，一一個容錯系統(tǒng)統(tǒng)可能分10個階段:(1)故障限限制(2)故故障檢測(3)故障屏屏蔽(4)重試(5)診斷(6)重組(7)恢復復(8)重重啟動(9)修復(10)重構構12/29/2022333.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性按照系統(tǒng)的這這些失效響應應方式，容錯錯技術可分成成三種：故障障檢測、靜態(tài)態(tài)冗余、動態(tài)態(tài)冗余。靜態(tài)冗余能容容忍故障，但但不給出故障障警告。動態(tài)冗余用于于糾錯碼存儲儲器或具有固固定配置(即即線路器件之之間的邏輯連連接保持不變變)的多數(shù)表表決冗余計算算機之類的系系統(tǒng)中。12/29/2022343.1什什么么是是計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)的的可可靠靠性性12/29/2022353.1什什么么是是計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)的的可可靠靠性性提高高系系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠性性的的方方法法：：避錯錯：：提提高高軟軟硬硬件件質質量量，，抵抵御御故故障障。。容錯錯：：故故障障發(fā)發(fā)生生時時系系統(tǒng)統(tǒng)仍仍能能繼繼續(xù)續(xù)運運行行，，提提供供服服務務與與資資源源。。美國國容容錯錯計計算算機機有有限限公公司司:Stratus天騰騰公公司司TandenComputers，，1974年年成成立立。。12/29/2022363.1什什么是是計算算機系系統(tǒng)的的可靠靠性Stratus容錯錯服務務器采采用容容錯設設計2004年年3月月29日美美國容容錯技技術有有限公公司與與微軟軟在北北京宣宣布，，Stratus生生產(chǎn)的的基于于WindowsServer2000操作作系統(tǒng)統(tǒng)的容容錯服服務器器FtServer。。FtServer是基基于IntelIA架架構，，使用用可互互相替替換的的冗余余硬件件。各各個冗冗余部部件工工作在在時鐘鐘同步步鎖定定模式式下，，以單單一的的操作作系統(tǒng)統(tǒng)映像像，同同時執(zhí)執(zhí)行相相同的的應用用和交交易。。12/29/2022373.1什什么是是計算算機系系統(tǒng)的的可靠靠性HPNonStopHPNonStop是HP工工業(yè)標標準服服務器器系列列產(chǎn)品品中的的高端端產(chǎn)品品，是是一個個開放放的專專用平平臺。。NonStop服務務器的的專用用性表表現(xiàn)在在它的的核心心容錯錯結構構，可可進行行全面面的故故障檢檢測和和隔離離，并并保護護數(shù)據(jù)據(jù)的完完整性性，整整個系系統(tǒng)無無任何何單點點故障障，其其可用用性達達到99.999%，足足以讓讓最關關鍵和和復雜雜的應應用得得到滿滿足。。12/29/2022383.1什什么是計算算機系統(tǒng)的的可靠性NonStop服務務器的處理理性能通過過松散耦合合的非共享享體系結構構得以線性性方式進行行擴展，支支持2到4080個個處理器，，并對用戶戶透明。NonStop服務務器正全面面轉向安騰騰平臺。12/29/20223912/29/2022403.1什什么是是計算機機系統(tǒng)的的可靠性性容錯技術術的發(fā)展展與應用用展望1.容錯錯技術的的應用是是網(wǎng)絡時時代的客客觀需求求2.軟件件容錯技技術將有有較大進進展3.硬件件容錯、、操作系系統(tǒng)容錯錯相結合合的容錯錯設計方方法將備備受重視視4.VLSI的的容錯設設計技術術將發(fā)揮揮巨大作作用5.系統(tǒng)統(tǒng)容錯設設計的應應用目標標明確12/29/2022413.1什么么是計算機系系統(tǒng)的可靠性性容錯技術的發(fā)發(fā)展與應用展展望6.容錯技術術應用向PC發(fā)展7.容錯技術術向智能化發(fā)發(fā)展8.容錯技術術應用和應用用服務技術相相結合9.容錯技術術將走向開放放化、標準化化12/29/2022423.2容錯錯系統(tǒng)的概念念容錯：系統(tǒng)資資源冗余。硬件容錯軟件容錯時間容錯：校校驗、糾錯信息容錯12/29/2022433.2容錯錯系統(tǒng)的概念念元器件級容錯錯部件級容錯分系統(tǒng)級容錯錯系統(tǒng)級容錯容錯：平衡可可靠性與資源源消耗的關系系。12/29/2022443.2容容錯系系統(tǒng)的的概念念容錯系系統(tǒng)工工作過過程自動偵偵測自動切切換自動恢恢復12/29/2022453.3硬硬件冗冗余1.增增加線線路、、設備備、部部件，，形成成備份份12/29/2022463.3硬硬件冗冗余2.數(shù)數(shù)據(jù)備備份數(shù)據(jù)備備份的的目的的為了有有效地地利用用和保保護數(shù)數(shù)據(jù)，，存儲儲備份份是必必不可可少的的措施施。存儲備備份的的主要要目的的有兩兩個：：(1)數(shù)據(jù)據(jù)共享享；(2)用用于于系系統(tǒng)統(tǒng)災災難難恢恢復復。。12/29/2022473.3硬硬件件冗冗余余信息息存存儲儲系系統(tǒng)統(tǒng)的的可可靠靠性性和和可可用用性性、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)備備份份和和災災難難恢恢復復能能力力往往往往是是企企業(yè)業(yè)用用戶戶首首先先要要考考慮慮的的問問題題。。為防防止止災災難難事事件件對對數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的毀毀壞壞，，關關鍵鍵數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)還還要要考考慮慮異地地備備份份和和容容災災問題題。。數(shù)據(jù)據(jù)的的災災難難恢恢復復是是保保證證系系統(tǒng)統(tǒng)安安全全可可靠靠的的基基礎礎。。12/29/2022483.3硬硬件冗冗余存儲管理理和維護護自動化化由于存儲儲系統(tǒng)越越來越復復雜，管管理維護護人員的的出差錯錯的可能能性也越越來越大大，稍不不注意就就會丟失失數(shù)據(jù)?！，F(xiàn)代存儲儲系統(tǒng)要要求具有有智能化化的自動動管理和和維護功功能。12/29/2022493.3硬硬件冗冗余備份策略略:備份策略略是所要要采用的的備份方方式,要要根據(jù)自自己的實實際情況況來制定定?；镜膫鋫浞莶呗月杂腥N種。12/29/2022503.3硬硬件冗冗余1.完完全備備份策策略每次都都對自自己的的系統(tǒng)統(tǒng)進行行完全全備份份。1234512/29/2022513.3硬硬件冗冗余2.增增量備備份策策略每次僅僅對增增加或或變更更的數(shù)數(shù)據(jù)進進行備備份。。4352112/29/2022523.3硬硬件件冗冗余余3.差差分分備備份份策策略略入入1234512/29/2022533.3硬硬件件冗冗余余按備備份份介介質質存存放放位位分分為為本本地地備備份份和和異異地地備備份份；；按備備份份后后數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)是是否否可可改改變變分分為為活活備備份份與與死死備備份份；；按選選擇擇的的備備份份軟軟件件的的功功能能可可分分為為動動態(tài)態(tài)備備份份和和靜靜態(tài)態(tài)備備份份。。12/29/2022543.3硬件件冗余3.雙機容錯錯系統(tǒng)4.雙機熱備備份5.三機表決決系統(tǒng)6.集群系統(tǒng)統(tǒng)12/29/2022553.3硬件件冗余集群(Cluster)集群技術可如如下定義：一一組相互獨立立的服務器在在網(wǎng)絡中表現(xiàn)現(xiàn)為單一的系系統(tǒng)，并以單單一系統(tǒng)的模模式加以管理理。此單一系系統(tǒng)為客戶工工作站提供高高可靠性的服服務。大多數(shù)模式下下，集群中所所有的計算機機擁有一個共共同的名稱，，集群內任一一系統(tǒng)上運行行的服務可被被所有的網(wǎng)絡絡客戶所使用用。12/29/2022563.3硬硬件冗冗余集群(Cluster)集群必必須可可以協(xié)協(xié)調管管理各各分離離的組組件的的錯誤誤和失失敗，，并可可透明明地向向集群群中加加入組組件。。一個集集群包包含多多臺(至少少二臺臺)擁擁有共共享數(shù)數(shù)據(jù)存存儲空空間的的服務務器。。任何何一臺臺服務務器運運行一一個應應用時時，應應用數(shù)數(shù)據(jù)被被存儲儲在共共享的的數(shù)據(jù)據(jù)空間間內。。12/29/2022573.3硬硬件冗冗余集群(Cluster)每臺服務務器的操操作系統(tǒng)統(tǒng)和應用用程序文文件存儲儲在其各各自的本本地儲存存空間上上。集群群內各節(jié)節(jié)點服務務器通過過一內部部局域網(wǎng)網(wǎng)相互通通訊。當當一臺節(jié)節(jié)點服務務器發(fā)生生故障時時，這臺臺服務器器上所運運行的應應用程序序將在另另一節(jié)點點服務器器上被自自動接管管。當一一個應用用服務發(fā)發(fā)生故障障時，應應用服務務將被重重新啟動動或被另另一臺服服務器接接管。當以上的的任一故故障發(fā)生生時，客客戶都將將能很快快連接到到新的應應用服務務上。12/29/2022583.3硬硬件冗冗余集群(Cluster)集群技術術的出發(fā)發(fā)點是提提供高可可靠性、、可擴充充性和抗抗災難性性。集群群包含多多臺擁有有共享數(shù)數(shù)據(jù)存儲儲空間的的服務器器，各服服務器通通過內部部局域相相互通信信。當某一服服務器故故障時，，它所運運行的應應用程序序將由其其它服務務器自動動接管。。12/29/2022593.3硬硬件冗冗余集群(Cluster)群集網(wǎng)格(grid)12/29/2022603.3硬硬件冗余服務器群集集：群集由由通過輸入入輸出系統(tǒng)統(tǒng)互聯(lián)的若若干服務器器構成。這這些服務器器連接到存存儲介質中中，由分布布資源管理理軟件DRM進行管管理。群集組成部部分處在不不斷的改進進之中：刀刀片式服務務器，快速速InfiniBandI/O技術術和更為復復雜的DRM軟件，，這些部分分組合在一一起構成群群集。群集是由一一組獨立的的計算機組組成，這些些計算機一一起工作以以運行一系系列共同的的應用程序序，為客戶戶和應用提提供單一的的系統(tǒng)映射射。12/29/2022613.3硬硬件冗余群集內的計計算機物理理上通過電電纜連接，，程序上則則通過群集集軟件連接接。群集允許計計算機使用用故障應急與負載均衡衡功能。12/29/2022623.3硬硬件冗余Windows2000群集集技術：高度的可用用性，可伸伸縮性，易易管理性；；在Windows2000AdvancedServer和和Windows2000DataCenterServer操操作系統(tǒng)支支持群集技技術。12/29/2022633.3硬件件冗余Windows2000群集技術：：群集服務:這這種服務起初初是針對為數(shù)數(shù)據(jù)庫、消息息系統(tǒng)和文件件/打印服務務等應用提供供故障應急支支持的要求而而開發(fā)的。支支持雙節(jié)點故故障應急群集集和四節(jié)點群群集。網(wǎng)絡負載均衡衡(NLB):該項服務務可在32個個節(jié)點的群集集內平衡引入入的IP通信信量。網(wǎng)絡負載均衡衡技術還將充充當一個理想想的負載均衡衡結構體系，，在分布式的的Web區(qū)環(huán)環(huán)境下與MS即將發(fā)布的的應用中心(AppCenter)服務器共同同使用。12/29/2022643.3硬硬件冗冗余雙機容容錯系系統(tǒng)的的結構構(1)雙機機并聯(lián)聯(lián)結構構雙機并并聯(lián)系系統(tǒng)除除了兩兩套硬硬件及及軟件件系統(tǒng)統(tǒng)外，，還需需要配配置專專用切切換軟軟件和和管理理軟件件。為了確確保系系統(tǒng)正正常運運行，，必須須不斷斷地進進行兩兩種檢檢查：：聯(lián)機機相互互健康康檢查查及檢檢查點點檢查查。12/29/2022653.3硬硬件冗冗余雙機并并聯(lián)系系統(tǒng)結結構圖圖12/29/2022663.3硬硬件冗冗余(2)部件件級容容錯系系統(tǒng)這種部部件級級容錯錯計算算機系系統(tǒng)只只要單單機配配置，，沒有有切換換軟件件，用用戶開開發(fā)管管理非非常方方便，，并且且容錯錯對用用戶透透明，，從而而使系系統(tǒng)的的應用用開發(fā)發(fā)費用用大大大降低低。12/29/2022673.3硬硬件件冗冗余余故障障檢檢測測為了了檢檢測測錯錯誤誤，，每每塊塊電電路路板板上上都都有有兩兩組組相相同同邏邏輯輯，，板板內內設設計計有有比比較較自自檢檢測測邏邏輯輯。。在發(fā)發(fā)生生故故障障時時，，為為了了實實現(xiàn)現(xiàn)容容錯錯，，每每種種電電路路板板和和外外圍圍設設備備都都是是雙雙重重冗冗余余的的。。故障障處處理理當一一塊塊電電路路板板或或相相連連接接的的外外圍圍設設備備故故障障時時，，它它自自己己立立即即退退出出服服務務，，并并向向操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)發(fā)出出一一個個中中斷斷信信號號，，操操作作系系統(tǒng)統(tǒng)的的維維護護軟軟件件判判明明這這次次出出錯錯是是瞬瞬時時性性的的還還是是持持久久性性的的。。12/29/2022683.3硬硬件冗冗余部件級容容錯系統(tǒng)統(tǒng)12/29/2022693.4軟軟件冗冗余向前恢復復向后恢復復1.恢復復塊方法法1975，動態(tài)態(tài)屏蔽技技術—恢復塊方法法，是一一種向后后恢復策策略。12/29/20227012/29/2022713.4軟件件冗余2.N-版本本程序設計1977，N-版本程序序設計，是一一種靜態(tài)屏蔽蔽技術,采用用向前恢復策策略。12/29/20227212/29/2022733.4軟軟件冗余3.防衛(wèi)式式程序設計計程序中包含含錯誤檢查查代碼和錯錯誤恢復代代碼；發(fā)生錯誤時時，程序能能撤銷錯誤誤狀態(tài)，恢恢復到一個個已知的正正常狀態(tài)。。12/29/2022743.5磁磁盤盤陣陣列列存存儲儲器器的的編編碼碼容容錯錯方方案案RAID(RedundantArrayofInexpensiveDrive。。RAID的的優(yōu)優(yōu)點點在在于于可可用用性性、、容容量量、、性性能能。。1988年年加加利利福福尼尼亞亞大大學學伯伯克克萊萊分分校校的的Patterson教教授授等等人人提提出出了了廉廉價價磁磁盤盤冗冗余余陣陣列列RAID的的概概念念。。12/29/2022753.5磁磁盤盤陣陣列列存存儲儲器器的的編編碼碼容容錯錯方方案案RAID技技術術主主要要優(yōu)優(yōu)點點有有：：把多多個個磁磁盤盤組組織織在在一一起起作作為為一一個個邏邏輯輯卷卷，，提提供供磁磁盤盤跨跨越越功功能能。。通過過把把數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分成成多多個個數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)塊塊，，并并行行寫寫/讀讀多多個個磁磁盤盤以以提提高高訪訪問問磁磁盤盤的的速速度度。。通過過鏡鏡像像或或校校驗驗操操作作提提供供容容錯錯能能力力。。12/29/2022763.5磁盤盤陣列存儲器器的編碼容錯錯方案常用的RAID級別有以以下幾種：RAID0，，RAID1，RAID0+1，RAID3，，RAID5等。為提高可靠性性和性能，常常使用RAID5和RAID（0+1）。12/29/20227712/29/20227812/29/20227912/29/20228012/29/20228112/29/20228212/29/202283支持4個SerialATA串行硬盤以及RAID0,RAID1,RAID0+1。12/29/20228412/29/202285

RAID012/29/202286RAID1

12/29/202287RAID0+1

12/29/2022883.5磁磁盤陣陣列存存儲器器的編編碼容容錯方方案RAID3在在安全全方面面以奇奇偶校校驗做做錯誤誤校正正及檢檢測，，只需需要一一個額額外的的校檢檢磁盤盤。奇偶校校驗值值的計計算是是以各各個磁磁盤的的相對對應位位作XOR的邏邏輯運運算，，然后后將結結果寫寫入奇奇偶校校驗磁磁盤，，任何何數(shù)據(jù)據(jù)的修修改都都要做做奇偶偶校驗驗計算算。如某一一磁盤盤故障障，換換上新新的磁磁盤后后，整整個磁磁盤陣陣列需需重新新計算算一次次，將將故障障磁盤盤的數(shù)數(shù)據(jù)恢恢復并并寫入入新磁磁盤中中，如如奇偶偶校驗驗磁盤盤故障障，則則重新新計算算奇偶偶校校驗值值，以以達容容錯的的要求求。12/29/202289RAID3

12/29/2022903.5磁磁盤陣陣列存存儲器器的編編碼容容錯方方案RAID5也也是一一種具具容錯錯能力力的RAID操操作作方式式，但但與RAID3不不一樣樣的是是RAID5的容容錯方方式不不應用用專用用容錯錯硬盤盤，容容錯信信息是是平均均的分分布到到所有有硬盤盤上。。當陣列列中有有一個個硬盤盤失效效，磁磁盤陣陣列可可以從從其他他的幾幾個硬硬盤的的對應應數(shù)據(jù)據(jù)中算算出已已掉失失的數(shù)數(shù)據(jù)。。由于我我們需需要保保證失失去的的信息息可以以從另另外的的幾個個硬盤盤中算算出來來，我我們就就需要要在一一定容容量的的基礎礎上多多用一一個硬硬盤以以保證證其他他的成成員硬硬盤可可以無無誤地地重組組失去去的數(shù)數(shù)據(jù)。。12/29/2022913.5磁磁盤陣陣列存儲儲器的編編碼容錯錯方案其總容量量為(N-1)x最低低容量硬硬盤的容容量。從從容量效效率來講講，RAID5同樣樣地消耗耗了一個個硬盤的的容量，，當有一一個硬盤盤失效時時，失效效硬盤的的數(shù)據(jù)可可以從其其他硬盤盤的容錯錯信息中中重建出出來，但但如果有有兩個硬硬盤同時時失效的的話，所所有數(shù)據(jù)據(jù)將盡失失。12/29/202292RAID5

12/29/2022933.5磁盤盤陣列存儲器器的編碼容錯錯方案RAID7級是新一代代RAID標標準。RAID7是存儲計算算機。RAID7自身帶有智智能化實時操操作系統(tǒng)和用用于存儲管理理的軟件工具具，可完全獨獨立于主機運運行，不占用用主機CPU資源。RAID7具有更高的的性能和卓越越的存儲管理理能力，集多多種RAID優(yōu)點于一身身，RAID7系統(tǒng)整整體性能極佳佳。12/29/2022943.5磁盤盤陣列存儲器器的編碼容錯錯方案RAID7存儲計算機機操作系統(tǒng)是是一套實時事事件驅動操作作系統(tǒng)。主要要用來進行系系統(tǒng)初始化和和安排RAID7磁盤盤陣列的所有有數(shù)據(jù)傳輸，，并把它們轉轉換到相應的的物理存儲驅驅動器上。存儲計算機機操作系統(tǒng)統(tǒng)可使主機機I/O傳傳輸性能達達到最佳。。如果一個磁磁盤出現(xiàn)故故障，可自自動執(zhí)行恢恢復操作，，并可管理理備份磁盤盤的重建過過程。12/29/2022953.5磁磁盤陣列存存儲器的編編碼容錯方方案RAID7采用了了非同步訪訪問方式，，極大地減減輕了寫數(shù)數(shù)據(jù)的瓶頸頸，提高了了I/O速速度。非同步訪問問：即RAID7的每個I/O接口口都有一條條專用的高高速通道，，作為數(shù)據(jù)據(jù)或控制信信息的流通通路徑，可可獨立地控控制自身系系統(tǒng)中每個個磁盤的數(shù)數(shù)據(jù)存取。。12/29/202296RAID

12/29/202297RAID

名稱實質特點RAID0數(shù)據(jù)分塊將數(shù)據(jù)分布在多個盤上，無冗余信息（嚴格地說，它不屬于RAID系列）。RAID1鏡像盤系統(tǒng)可靠性高，但效率低。RAID2位交叉海明編譯陣列原理上比較優(yōu)越，但冗余信息的開銷太大，未被廣泛應用。RAID3單盤容錯并行傳輸陣列數(shù)據(jù)以位的形式存于各盤，冗余的奇偶校驗信息存在一臺專用盤上。RAID4專用奇偶校驗獨立存取的陣列數(shù)據(jù)以塊（塊大小可變）交叉的方式存于各盤，冗余的校驗信息存于一臺專用盤上。RAID5旋轉奇偶校驗獨立存取的陣列數(shù)據(jù)以塊交叉的方式于各盤，但無專用的校驗盤，而是把冗余的奇偶校驗信息均勻地分布在所有磁盤上。RAID6二維奇偶校驗獨立存取的陣列數(shù)據(jù)以塊的交叉方式存于各盤，冗余的檢、糾錯信息均勻分布于所有磁盤上。每次寫入數(shù)據(jù)都要訪問一個數(shù)據(jù)盤和兩個校驗盤，可容許雙盤出錯。RAID7采用Cache和異步技術的RAID6使響應速度和傳輸速率有較大的提高。12/29/202298JBODJBOD(JustaBunchOfDisks，，磁磁盤盤簇簇)JBOD通通常常又又稱稱為為Span。。Span是是在在邏邏輯輯上上把把幾幾個個物物理理磁磁盤盤一一個個接接一一個個串串聯(lián)聯(lián)到到一一起起，，從從而而提提供供一一個個大大的的邏邏輯輯磁磁盤盤。。Span上上的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)簡簡單單地地從從第第一一個個磁磁盤盤開開始始存存儲儲，，當當?shù)诘谝灰粋€個磁磁盤盤的的存存儲儲空空間間用用完完后后，，再再依依次次從從后后面面的的磁磁盤盤開開始始存存儲儲數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。Span不不提提供供數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)安安全全保保障障。。它它只只是是簡簡單單地地提提供供一一種種利利用用磁磁盤盤空空間間的的方方法法，，Span的的存存儲儲容容量量等等于于組組成成Span的的所所有有磁磁盤盤的的容容量量的的總總和和。。12/29/202299JBOD優(yōu)缺點明明顯JBOD與RAID陣陣列相比比較的優(yōu)優(yōu)勢在于于它的低低成本，，可以將將多個磁磁盤合并并到共享享電源和和風扇的的盒子里里。JBOD最主要要的問題題是在單單獨的磁磁盤出現(xiàn)現(xiàn)故障時時缺少恢恢復能力力。JBOD中的磁磁盤陣列列有著嚴嚴格的制制冷系統(tǒng)統(tǒng)和電源源設施，，理論上上，JBOD解解決方案案應該在在管理狀狀態(tài)通過過向預警警軟件發(fā)發(fā)送標準準信息來來告知管管理人員員目前數(shù)數(shù)據(jù)的問問題。其中的一一個解決決辦法是是軟件RAID。從主主機端來來看，采采用軟件件RAID和JBOD的結合合與硬件件RAID在邏邏輯上沒沒有任何何區(qū)別。。對于共享享存儲，，改進JBOD的另一一個方法法是使用用存儲虛虛擬化設設備，它它們位于于主機系系統(tǒng)和JBOD目標之之間。12/29/2022100MatrixRAID915/925芯片組組中，Intel提出出MatrixRAID技技術。ICH6南橋芯芯片除了了支持傳傳統(tǒng)的RAID0和和RAID1外，還還支持MatrixRAID。MatrixRAID技術術將RAID0+1技術帶帶入低端端應用。。MatrixRAID技術術在2塊塊硬盤上上實現(xiàn)RAID0＋＋1的功功能。12/29/2022101MatrixRAID12/29/2022102MatrixRAID圖中紅色色區(qū)域是是物理硬硬盤，藍藍色區(qū)域域是系統(tǒng)統(tǒng)中形成成的磁盤盤陣列。。這種方法法將兩塊塊硬盤的的前一部部分組成成陣列以以提高速速度，而而在后面面部分使使用鏡像像模式提提供對重重要數(shù)據(jù)據(jù)的保護護。兩塊80GB的的硬盤可可獲得80GB的RAID0和40GB的RIAD1，總總容量是是原先的的3/4。這是一個個折中方方案，用用戶可將將讀取頻頻繁的數(shù)數(shù)據(jù)放在在RAID0上，將將重要數(shù)數(shù)據(jù)放在在RAID1上。12/29/2022103MatrixRAID如僅利用用兩個SATA通道來來創(chuàng)建MatrixRAID模式式，可利利用余下下的兩個個SATA通道道來實現(xiàn)現(xiàn)自動重重建和熱熱備盤兩兩個功能能。自動重建建是針對對RAID0的，當當系統(tǒng)通通過S.M.A.R.T等功功能偵測測到其中中一塊硬硬盤發(fā)生生故障，，有損壞壞可能的的時候，，會在屏屏幕上顯顯示報警警信息，，提醒用用戶插入入一塊完完好的硬硬盤，將將故障硬硬盤上的的數(shù)據(jù)導導入該硬硬盤后替替換掉。。12/29/2022104MatrixRAID熱備盤盤則用用于RAID1，，即系系統(tǒng)中中平時時就留留有一一塊完完好的的空硬硬盤，，當組組成RAID1的的2塊塊硬盤盤中有有1塊塊損壞壞時，，自動動地接接替它它的工工作。。由于MatrixRAID在工工作環(huán)環(huán)境下下只需需要兩兩個物物理硬硬盤，，因此此用戶戶可以以配備備第三三個SATA硬硬盤來來作為為“熱熱備用用”硬硬盤。。如果果出現(xiàn)現(xiàn)硬盤盤崩潰潰，可可使用用MatrixRAID的的第三三個““熱備備用””硬盤盤對RAID1分分區(qū)進進行數(shù)數(shù)據(jù)恢恢復和和系統(tǒng)統(tǒng)重建建。12/29/2022105MatrixRAID由于ICH6-R南南橋可可以支支持4個SATA/150接口口，因因此可可以利利用四四塊硬硬盤來來組建建雙MatrixRAID運行行模式式，而而這兩兩個MatrixRAID陣列列之間間是相相互獨獨立的的。MatrixRAID是Intel的獨獨門技技術，，需硬硬件層層和軟軟件層層同時時支持持。目目前IntelApplicationAcclerator軟軟件和和Windows操操作系系統(tǒng)均均對軟軟件層層提供供了支支持。。12/29/2022106實現(xiàn)現(xiàn)磁磁盤盤容容錯錯功功能能的的關關鍵鍵技技術術1、、自自動動檢檢驗驗技技術術系統(tǒng)統(tǒng)必必須須要要有有能能力力來來及及時時發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)這這些些引引起起錯錯誤誤和和損損壞壞的的原原因因，，提提供供完完整整的的自自動動檢檢驗驗技技術術的的支支持持。。自校校驗驗裝裝置置不不僅僅能能及及時時檢檢查查出出系系統(tǒng)統(tǒng)模模塊塊的的差差錯錯，，還還能能夠夠檢檢測測出出自自身身的的差差錯錯。。自動動檢檢驗驗技技術術可可以以大大大大提提高高系系統(tǒng)統(tǒng)對對差差錯錯的的反反應應能能力力，，使使差差錯錯的的潛潛伏伏期期縮縮短短，，能能有有效效地地放放置置錯錯誤誤的的進進一一步步蔓蔓延延。。12/29/2022107實現(xiàn)磁盤盤容錯功功能的關關鍵技術術2、熱定定位技術術熱定位技技術對寫寫入磁盤盤的數(shù)據(jù)據(jù)進行一一些檢查查比較工工作，從從而確定定剛剛讀讀入的數(shù)數(shù)據(jù)是否否正確或或者是否否有其他他方面的的問題。。進行檢修修比較工工作時，，該技術術可以自自動從硬硬盤中把把剛寫入入的數(shù)據(jù)據(jù)讀出來來與內存存中的原原始數(shù)據(jù)據(jù)進行比比較。如出現(xiàn)錯錯誤，則則利用在在硬盤內內開設的的一個被被稱為““熱定位位重定區(qū)區(qū)”的區(qū)區(qū)，將硬硬盤壞區(qū)區(qū)記錄下下來，并并將已確確定的在在壞區(qū)中中的數(shù)據(jù)據(jù)用原始始數(shù)據(jù)寫寫入熱定定位重定定區(qū)上。。12/29/2022108實現(xiàn)磁盤盤容錯功功能的關關鍵技術術3、全自自動備份份技術4、故障障的在線線修復技技術5、文件件分配表表和目錄錄表技術術6、事務務跟蹤技技術7、自動動重啟技技術12/29/2022109磁帶存儲儲技術1.數(shù)據(jù)據(jù)記錄方方式(1)線線性記錄錄方式磁帶機利利用寬闊闊的磁帶帶記錄面面獲得更更大面積積的存儲儲空間，，通過增增加記錄錄磁軌數(shù)數(shù)量的方方式提升升數(shù)據(jù)傳傳輸率。。線性記錄錄磁帶機機機械構構造簡單單、精度度高，磁磁帶介質質的磨損損被降低低到最低低，可以以更好地地保護磁磁帶中的的數(shù)據(jù)。。12/29/2022110磁帶存儲技技術1.數(shù)據(jù)記記錄方式(2)線性性記錄方式式12/29/202211112/29/202211212/29/202211312/29/2022114HPSureStoreDLT80磁帶機磁帶存儲技術術12/29/2022115昆騰SDLT220磁帶機磁帶存儲技術術12/29/2022116盒式磁帶

12/29/2022117單鍵鍵恢恢復復

12/29/2022118HPLTOUltrium230磁帶機磁帶帶存存儲儲技技術術12/29/2022119索尼AIT磁帶機磁帶帶存存儲儲技技術術12/29/2022120磁帶存儲儲技術6.單鍵鍵災難恢恢復HP單鍵鍵災難恢恢復最簡簡捷的災災難恢復復方案使用這種種磁帶機機和最新新的備份份磁帶，，就可以以在發(fā)生生了硬盤盤故障、、數(shù)據(jù)崩崩潰、病病毒破壞壞及硬件件以舊換換新后快快速地進進行數(shù)據(jù)據(jù)恢復。。很好的災災難恢復復解決方方案，使使用極其其簡便。。

12/29/2022121STKL700磁帶庫磁帶存儲儲技術12/29/2022122ADICScalar10K磁帶庫磁帶存存儲技技術12/29/2022123SAN&NASDAS直連連方式式存儲儲SAN存儲儲局域域網(wǎng)絡絡NAS網(wǎng)絡絡附加加存儲儲12/29/2022124SAN&NASDAS方式式中存存儲設設備通通過電電纜直直接到到服務務器。。I/O請求求直接接發(fā)送送到存存儲設設備。。DAS也稱稱服務器附附加存儲SAS。12/29/2022125SAN&NASSAN存儲儲局域網(wǎng)絡絡NAS網(wǎng)絡絡附加存儲儲SAN以數(shù)數(shù)據(jù)存儲為為中心，采采用可伸縮縮的網(wǎng)絡拓拓撲結構，，通過高速速光通道連連接，提供供SAN內內部任意節(jié)節(jié)點之間的的多路可選選擇的數(shù)據(jù)據(jù)交換，并并將數(shù)據(jù)存存儲管理集集中在相對對獨立的存存儲區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)內。SAN技術的存儲儲設備是用用專用網(wǎng)絡絡相連的，，目前這個個網(wǎng)絡是基基于光纖通通道協(xié)議。。SAN實現(xiàn)現(xiàn)在多種操操作系統(tǒng)下下，最大限限度的數(shù)據(jù)據(jù)共享和數(shù)數(shù)據(jù)優(yōu)化管管理，以及及系統(tǒng)的無無縫擴充。。12/29/202212612/29/2022127SAN&NASNAS是是專專業(yè)業(yè)的的網(wǎng)網(wǎng)絡絡文文件件存存儲儲及及文文件件備備份份設設備備，，或或稱稱為為網(wǎng)網(wǎng)絡絡直直聯(lián)聯(lián)存存儲儲設設備備、、網(wǎng)網(wǎng)絡絡磁磁盤盤陣陣列列。。NAS包包括括核核心心處處理理器器、、文文件件服服務務管管理理工工具具等等。。NAS可可以以應應用用在在任任何何的的網(wǎng)網(wǎng)絡絡環(huán)環(huán)境境當當中中。。主服服務務器器和和客客戶戶端端可可以以非非常常方方便便地地在在NAS上上存存取取任任意意格格式式的的文文件件。。NAS根根據(jù)據(jù)服服務務器器或或者者客客戶戶端端計計算算機機發(fā)發(fā)出出的的指指令令完完成成對對內內在在文文件件的的管管理理。。NAS獨獨立立于于操操作作平平臺臺。。12/29/202212812/29/2022129SAN&NAS差別在原理上上NAS以文件件傳輸協(xié)議為為基礎，使用用網(wǎng)絡傳輸技技術實現(xiàn)；SAN以塊為為傳輸協(xié)議為為基礎，通過過光纖通道傳傳輸?shù)募夹g。。NAS是專門門為文件服務務的設備，采采用TCP/IP進行文文件的訪問和和存儲。采用用專用操作系系統(tǒng)進行文件件的處理，這這些操作系統(tǒng)統(tǒng)支持標準的的網(wǎng)絡協(xié)議。。SAN占據(jù)的的大型應用領領域，NAS集中于中小小型的應用，，但也正在進進入主流行業(yè)業(yè)。12/29/2022130存儲虛虛擬化化存儲由由配角角變?yōu)闉橹鹘墙谴鎯φ趶膹姆談掌黧w體系中中獨立立出來來，成成為一一個獨獨立的的資源源。網(wǎng)絡存存儲被被推到到了IP網(wǎng)網(wǎng)絡的的中央央。數(shù)據(jù)以以存儲儲為中中心不不僅僅僅是計計算機機業(yè)的的重大大技術術革新新，而而且是是人們們思維維的一一次重重大轉轉變，，制造造商和和提供供商以以數(shù)據(jù)據(jù)為驅驅動，，客戶戶以數(shù)數(shù)據(jù)為為中心心布置置業(yè)務務。12/29/2022131存儲虛虛擬化化存儲需需求催催生虛虛擬存存儲互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展和和壯大大，產(chǎn)產(chǎn)生了了許多多以數(shù)數(shù)據(jù)密密集為為主要要特點點的應應用。。異構操操作環(huán)環(huán)境。。高可用用性存儲管管理自自動化化與智智能化化的需需求12/29/2022132存儲儲虛虛擬擬化化虛擬擬化化存存儲儲并并不不虛虛幻幻通過過存存儲儲虛虛擬擬化化的的技技術術方方法法，，將將系系統(tǒng)統(tǒng)中中各各種種異異構構的的存存儲儲設設備備映映射射為為一一個個單單一一的的存存儲儲資資源源，，對對用用戶戶完完全全透透明明，，達達到到互互操操作作性性的的目目的的。。典型型的的網(wǎng)網(wǎng)絡絡存存儲儲技技術術有有NAS和和SAN兩兩種種。。12/29/2022133存儲虛擬擬化分級存儲儲——整整合多種種存儲設設備分級存儲儲是根據(jù)據(jù)不同數(shù)數(shù)據(jù)對存存儲服務務不同的的需求，，利用不不同存儲儲系統(tǒng)提提供不同同的服務務，整合合了多種種存儲技技術的優(yōu)優(yōu)勢，消消除了單單一存儲儲系統(tǒng)的的不足。。12/29/2022134存儲虛擬擬化分級存儲儲系統(tǒng)采采用的主主要技術術包括以以下一些些：1.分級級存儲管管理：按按照系統(tǒng)統(tǒng)管理員員預設的的各種指指令將數(shù)數(shù)據(jù)從昂昂貴的RAID系統(tǒng)中中遷移到到廉價的的JBOD陣列列和磁帶帶庫中，，在降低低存儲成成本的同同時對數(shù)數(shù)據(jù)進行行長期、、安全的的歸檔存存儲。2.多協(xié)協(xié)議存儲儲架構，，將企業(yè)業(yè)存儲系系統(tǒng)分成成三個層層次：第第一層采采用以傳傳統(tǒng)SAN架構構為基礎礎的存儲儲方式；；第二層層采用以以傳統(tǒng)NAS架架構為基基礎的存存儲方式式；第三三層采用用離線存存儲方式式。12/29/2022135存儲虛擬化分級存儲系統(tǒng)統(tǒng)采用的主要要技術包括以以下一些：3.信息生命命周期管理：：將數(shù)據(jù)分成成不同的生命命周期，實現(xiàn)現(xiàn)不同的管理理功能。12/29/2022136存儲虛擬化存儲虛擬化：：存儲服務與與管理的基礎礎平臺虛擬化屏蔽系系統(tǒng)的復雜性性，增加或集集成新的功能能，仿真，整整合或分解現(xiàn)現(xiàn)有的服務功功能等。存儲虛擬化將將各種結構不不同、位置分分散的物理存存儲設備抽象象為統(tǒng)一的、、更加靈活的的、易于管理理的虛擬對象象。1.虛擬的位位置2.虛擬的層層次3.虛擬的方方法12/29/2022137存儲虛擬化全球文件系統(tǒng)統(tǒng)：一處存儲儲，隨處訪問問智能存儲管理理將開拓信息息網(wǎng)格。在信息網(wǎng)格中中數(shù)據(jù)管理功功能必須確保保數(shù)據(jù)能夠被被應用系統(tǒng)訪訪問和使用，，確保數(shù)據(jù)符符合應用系統(tǒng)統(tǒng)所使用的格格式，并確保保數(shù)據(jù)能夠在在系統(tǒng)出現(xiàn)故故障時迅速恢恢復。1.存儲集集群2.視域網(wǎng)網(wǎng)12/29/2022138存儲虛擬化化對象存儲：：給存儲設設備添加智智能對象存儲使使存儲設備備開始具備備學習其所所處操作環(huán)環(huán)境特性的的能力。智能化存儲儲正向著兩兩個方向發(fā)發(fā)展：存儲管理更更加智能化化和自動化化，智能存存儲管理甚甚至形成了了新的存儲儲系統(tǒng)結構構；存儲設備中中增加了更更多的管理理智能，使使智能存儲儲設備擁有有更多的自自管理能力力。12/29/2022139存儲虛擬化化今天，由于于基于塊的的存儲設備備管理的是是不透明的的數(shù)據(jù)塊，，因此存儲儲設備對實實際使用它它們的用戶戶和應用一一無所知。。而對象存儲儲能夠理解解存儲設備備上塊與塊塊之間的部部分關系，，并能利用用這些信息息更好地組組織數(shù)據(jù)和和預估需求求，實現(xiàn)基基于策略驅驅動的自動動化，以適適應生產(chǎn)者者和消費者者在性能方方面的變化化。存儲對象的的設備是對對象存儲設設備OSD。12/29/2022140存儲儲虛虛擬擬化化對象象擁擁有有大大量量豐豐富富的的屬屬性性，，如如時時間間戳戳、、計計數(shù)數(shù)信信息息、、QoS參參數(shù)數(shù)，，用用戶戶組組和和用用戶戶信信息息以以及及客客戶戶端端特特定定的的使使用用模模式式。。這這些些屬屬性性為為基基于于策策略略的的存存儲儲管管理理與與一一個個對對象象行行為為及及其其屬屬性性進進行行關關聯(lián)聯(lián)打打下下了了基基礎礎。。12/29/2022141存儲備份份軟件