第三章-数据备份技术

1、 Page 2 Page 3 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 20世纪70年代的终端主机； 20世纪80年代后期PC； 20世纪90年代客户机/服务器； 安全性引发了存储管理的复杂化。 Page 4 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 变化 存储容量急剧膨胀； 存储时间和方式延展； 数据存储结构不同。 概念 存储：根据不同的应用环境，通过合理安全的方式将数据保 存在某种存储介质上，并能确保其有效时间。 备份：预防介质，操作系统、软件和其他重要数据文件被损 坏的重要保护措施。 Page 5 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 网络数

2、据安全 机密性、完整性、可用性、鉴别、授权的安全 我国数据存储备份的现状 数据被破坏的原因 信息系统威胁、网络和系统自身的安全隐患 数据存储的意义 Page 6 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 直接连接存储DAS（Direct Attached Storage） 原理：服务器结构和PC机构架，外部数据存储设备采用直接连在内部总 线上的方式，数据存储是整个服务器结构的一部分。 不足： 容量低 数据和操作系统未分离 Page 7 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 网络连接存储NAS（Network Attached Storage） 原理：将存储设备通

3、过标准的网络拓扑结构连接到一群计算机上。 优点：便于共享数据，不受操作系统的影响，速度快，可靠性高 缺点：NAS通过LAN实现数据的共享，性能受限于TCP/IP网络，会形成与 业务系统对网络资源的争夺，连接距离有限 体系结构： NAS=处理器文件服务管理模块多个硬盘驱动器 Page 8 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 存储区域网络SAN（Storage Area Network） 技术：以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有较高 的传输速率的光通道连接方式，提供内部任意节点之间的多路可选择的 数据交换，并将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网。 集中体现

4、了功能拆分的思想 Page 9 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 优点： 1.可实现大容量存储设备数据共享 2.可实现高速计算机与高速存储设备的高速互联 3.可实现灵活的存储设备配置要求 4.可实现数据快速备份 5.提高了数据的可靠性和安全性 缺点 价格昂贵，配置复杂，技术难度大，对管理员要求高 Page 10 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 NAS和SAN的比较 SAN是一种网络，NAS产品则是一个专有文件服务器或一个智能文件访问 设备 SAN通过光纤和服务器链接，和服务器的传输模块交换数据，当收到请求 时，服务器就连接SAN，然后读取相应的数据

5、块，而不是直接向客户端传 输文件 NAS则可以看作单独的一台网络存储服务器，突出的是高容量、高效能、 高可靠, 无论是客户段还是服务器，都可以从网络访问，直接获取数据 Page 11 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 磁盘阵列 即RAID，廉价冗余磁盘阵列的简称 分级：RAID level 05 改善可靠性和可用性 可靠性：硬盘在给定条件下发生故障的概率 可用性：硬盘在某种用途中可用的时间。 实现 服务器RAID卡多个硬盘 采用专用磁盘阵列柜 Page 12 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 双机容错和集群 容错的概念 容错系统实现方案双机容错技术

6、采用磁盘阵列技术 双服务器 SCSI电榄与阵列相连 双服务器互为备份 目的 保护数据安全及应用高可用性 应用容错 Page 13 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 实现方法 主/从、主/主 系统构成 双服务器磁盘阵列柜双机容错软件 工作原理 集群技术 使用特定的连接方式，将许多计算机设备结合起来，提供与 超级计算机性能相当的并行处理技术。 集群管理者 Page 14 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 存储备份 最简单易实现的保护技术，最后的屏障。 要求 提供数据中心的概念 面向灾难恢复 有利用应用数据的安全检查 Page 15 2 0 2 1 - 7

7、 - 2 0 数据备份与灾难恢复 存储容量快速增长 存取速度快速增加 存储价格降低 存储介质和类型多元化 存储管理手段多元化和便捷 数据存储更加安全可靠 Page 16 Page 17 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 17 数据故障 系统故障 事务故障 介质故障 采用的措施 防火墙 防病毒软件 高可靠性软件 提高网络安全性 Page 18 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 18 按备份的数据量分类 完全备份 备份系统中所有的数据 增量备份 只备份上次备份之后有变化的数据 差分备份 只备份上次完全备份以后有变化的数据 按需备份 根据临时需要有选择地进

8、行数据备份 Page 19 2021-7-20 数据备份与灾难恢复 19 类型类型备份时间备份时间占用空间占用空间恢复时恢复时 间间 完全备份完全备份最长最长最大最大最短最短 增量备份增量备份较短较短较少较少较长较长 差分备份差分备份较长较长较多较多较短较短 Page 20 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 20 按备份的状态分类 物理备份 将实际物理数据库文件从一处复制到另一处 包括冷备份和热备份 逻辑备份 将某个数据库的记录读出并写入到一个文件中 经常使用的备份方式 Page 21 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 21 从备份的层次上分类 硬件

9、冗余 双机容错、磁盘双工、RAID和磁盘镜像 优点：提高容错能力、可靠性 不足：不能解决数据灾难和错误写入 软件备份 与硬件容错相结合解决软件故障或人为误操作造成的数据丢失 硬件冗余软件备份理想的备份系统 Page 22 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 22 从备份的地点分类 本地备份 在本地硬盘的指定区域备份文件 用于系统或人为误操作造成的数据损坏和丢失 异地备份 备份的数据放在异地 用于地域性灾难造成的数据问题 Page 23 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 23 数据备份与服务器容错 数据备份系统是将服务器和工作站上的数据可调度性的备份到永

10、 久存储设备。 服务器容错系统是使部分服务器硬件在损坏的情况下仍然能够实 现整个系统的不停机。 两者有着密切联系，也有本质区别。 数据备份提供数据的保护，服务器容错提供硬件保护。 容错系统数据备份系统安全的系统 Page 24 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 24 理想的网络数据备份 软件数据备份 硬件级物理容错系统 自动跨越整个网络系统平台 基本要素 保护性 可管理性 可扩展性 Page 25 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 25 如何建立完善的网络数据备份系统 计算机网络数据备份的自动化 数据备份工作制度化，科学化 介质管理的有效化 数据形成

11、分门别类的介质存储 自动介质的清洗轮转 以备份服务器形成备份中心 维护人员可以容易地恢复损坏的系统和数据 考虑到网络带宽、平台选择、安全性、冗余和扩展性 Page 26 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 26 用于大容量数据存储的硬件设备 磁盘阵列、磁带设备、光盘库等 磁盘阵列 用于网络系统中的海量数据的即时存取 磁带设备 用于网络系统中的海量数据的定期备份 光盘库 用于网络系统中的海量数据的访问 Page 27 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 27 备份策略 制定需要备份的内容、备份时间以及备份方式。 选取备份方式的考虑因素 备份窗口：完成一次给

12、定备份所需要的时间 恢复窗口：恢复整个系统所需要的时间 实际应用根据备份窗口和恢复窗口，以及数据量决定备份方 式 一般采用完全备份结合差分备份的方式较为适宜 Page 28 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 28 备份设备容量的计算 网络中的总数据量，q1。 数据备份时间表,假设每天增量备份，周末全备份，d=6 每日数据改变量，即q2 期望无人干预的时间，假定为3个月，m=3 数据增长量的估计,假定以每年20递增，i=20% 考虑坏带，为不可预见因素，一般为30，假定u=30% 备份设备容量大概为 C=(q1+q2*d)*4*m*(1+i)*(1+u) Page 29 2

13、 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 29 用户根据推算的备份容量，再考虑一定的冗余，以及是否需要 增加磁带库的驱动器。 大规模的数据备份，建议采用SAN数据存储方案 Page 30 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 30 容量方面需要考虑到未来23年的需要 确定所需要的驱动器、磁带机数量、连接的方式 是否需要备份软件 选择厂商 机械手速度、安全性、稳定性等指标 支持磁带机的种类 MTBF值、可知持最多存储次数、服务等指标 Page 31 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复 31 个人数据备份 操作系统、应用软件或重要文档 操作系统 安

14、装完操作系统与应用软件后，将操作系统所在的分区映射为一个镜像 文件，保存在另一块硬盘或另一个逻辑分区上。 文件最好每天进行备份，每月做全备份，每天作增量备份。 Page 32 2021-7-20 数据备份与灾难恢复 32 光盘光盘磁带磁带磁盘磁盘 价格价格较低较低最低最低较高较高 保存保存容易容易容易容易较难较难 携带携带容易容易容易容易较难较难 访问时间访问时间长长较短较短短短 容量容量较小较小较大较大大大 Page 33 Page 34 Page 35 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 35 网络数据备份的意义和目标 网络数据备份的需求分析 网络数据备份的实现 远程数据备份

15、网络数据备份常用技术介绍 网络数据备份系统的实效测试 Page 36 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 36 安装防火墙 安装防病毒软件，采取存取控制措施 选用高可用性的软件产品 增强计算机网络的安全性 最后一道防线 数据的备份与数据恢复 Page 37 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 37 网络数据库 传统数据库 C/S技术 网络数据库应用 Web化数据检索服务 远程信息检索服务 Page 38 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 38 网络和数据库的发展，使得网络数据恢复更加困难 完整网络数据安全 硬件级物理容错 软件级数据备份 能够自动跨越整个系

16、统网络平台 Page 39 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 39 主要的几个方面 构造交易服务器的双机容错系统 多平台系统文件备份 各类数据库的备份 网络故障和灾难恢复 备份任务管理 Page 40 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 40 网络对经济行为的影响 网上购物 个性化服务 大量供求信息 网络对政治行为的影响 发布信息，远程办公 信息查询，数据处理 Page 41 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 41 目的是为了数据恢复 本地备份 系统数据损坏或丢失时，及时在本地实施恢复 地域性灾难，进行系统恢复 两个副本 本地备份 异地保存，需要建立异地

17、存放制度 Page 42 1 4: 5 7: 3 3 数据备份与灾难恢复 42 需求分析 明确目标和任务 建立网络数据存储管理系统 选择存储备份软件、存储备份技术（包括存储备份硬件及存 储备份介质）、数据备份的策略。 备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。各个 单位要根据自己的实际情况来制定不同的备份策略。 Page 43 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 43 计算机系统的故障分类 A类：计算机软硬件故障 B类：人为操作故障 C类：资源不足引起的计划性停机 D类：生产地点的灾难 Page 44 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 44 现有备份方式的不足

18、数据管理工作难以形成制度化 数据分散，管理分散 难以实现数据库数据的高效在线备份 运行的系统 业务人员工作效率下降 存储媒体管理困难 历史数据保留比较困难 来自非计算机系统因素的隐患,如火灾、地震等灾难后 的系统重建和业务数据运作。 Page 45 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 45 数据备份自动化 数据备份工作制度化,科学化 介质管理的有效化 以备份服务器形成备份中心 网络备份系统还应考虑 网络带宽对备份性能的影响 备份服务器的平台选择及安全性 备份系统容量的适度冗余 备份系统良好的扩展性等因素 Page 46 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 46 集中式管

19、理 网络存储备份管理系统对整个网络的数据进行管理。 全自动的备份 网络备份能够实现定时自动备份，大大减轻管理员的压力 。 Page 47 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 47 定义 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 Page 48 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 48 工作原理 选择一台应用服务器作为网络数据存储管理服 务器，安装网络数据存储管理服务器端软件，在该备 份服务器上连接一台大容量存储设备。在网络中其他 需要进行数

20、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管理到与备份服务器 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 Page 49 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 49 备份介质类型有 磁盘、磁带、光盘和MO（磁光盘）等。 备份设备类型有 光盘库、磁带机、光盘塔、磁带驱动器等 备份容量的计算 大规模数据备份选择SAN（光纤通道为基础的区域存 储网络）数据备份方案。 Page 50 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 50 Page 51 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 51 全备份：备份系统中所有的数据 增量备份：只备

21、份上次备份以后有变化的数据 差分备份：只备份上次完全备份以后有变化的数据 按需备份：根据临时需要有选择地进行数据备份 Page 52 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 52 完整)数据库备份 包括事务日志的整个数据库。 差异数据库备份 在完整数据库备份之间执行差异数据库备份。 事务日志备份 日志备份序列提供了连续的事务信息链，可支持从数据库、 差异或文件备份中快速恢复。 文件和文件组备份 备份数据库中的一个或多个文件组 Page 53 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 53 制定备份策略 制定备份日程表 制定备份客户机分组方案 制定备份卷分组方案 配置各客户机选项

22、其它选项配置 Page 54 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 54 数据库全备份：选择在周五（或周六）自动进行。 数据库增量备份：每晚作批前和批后由Unix或其它主 机系统执行，批处理人员触发或由系统自动执行。 文件全备份：将主机系统和其它服务器的数据作全备 份，选择在周日自动进行。 文件增量备份：在周一到周四之间备份文件的增量。 Page 55 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 55 系统全量：在月初的周日备份系统及数据库的全量。 系统增量：在其余的时间仅备份系统和数据库配置的增量。 跟踪备份：实时备份系统增量(事务日志备份)。 Page 56 1 4: 5 7

23、: 3 4 数据备份与灾难恢复 56 建议建立 数据库介质：专门放置数据库信息。 文件介质：除数据库以外的文件。 数据库日志和系统日志介质：安全稽核和系统恢复的重要数 据记录须较长时间保存，建议由安全管理官员在NT一侧建立 管理，形成与主机系统管理人员分离的运行数据记录。 系统介质：备份系统和系统配置等的变化，做到快速恢复系 统。 Page 57 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 57 自动备份进程由备份服务器发动。每天晚上，自动按照事先 制订的时间表所要求内容进行 批前批后备份在Unix或其它主机端发起。 其它文件的自由备份。 在线跟踪备份。 灾难备份异地存放介质的克隆。 Pa

24、ge 58 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 58 全盘恢复 应用在服务器发生意外灾难导致数据全部丢失、系统崩溃或是有计划的 系统升级、系统重组等，也称为系统恢复。 个别文件恢复 利用网络备份系统的恢复功能，只需浏览备份数据库或目录，找到该文 件，触动恢复功能，软件将自动驱动存储设备，加载相应的存储媒体， 然后恢复指定文件。 重定向恢复 重定向恢复是将备份的文件恢复到另一个不同的位置或系统上去，而不 是进行备份操作时它们当时所在的位置。 Page 59 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 59 充分统计备份信息 做好培训工作 更新和测试 日常维护 Page 60 1

25、4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 60 备份和恢复日常维护的相关问题 日常维护包含两方面工作，即硬件维护和软件维护。 如果硬件设备具有很好的可靠性，系统正常运行后基本不 需要经常维护。一般来说，磁带库的易损部件是磁带驱动 器，磁头自动清洗操作一般可以由备份软件自动管理，一 般一个月清洗一次磁头。 软件系统工作过程检测软硬件错误和警告信息 管理员利用远程管理功能，全面监控备份系统运行情况。 Page 61 1 4: 5 7: 3 4 数据备份与灾难恢复 61 一个完整的灾难备份及恢复方案，应包括： 备份硬件 备份软件 备份制度 灾难恢复计划 Page 62 Page 63 2 0 2

26、1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 63 含义 时机 选择了存储备份软件，确定了存储备份技术，包括存储备 份硬件及存储备份介质后 定义 确定需要备份的内容、备份时间以及备份方式 Page 64 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 64 分类 完全备份 增量备份 差分备份 以上的组合 采用磁带，需要确定磁带轮转策略 根据一般原则和实际需要确定备份策略 Page 65 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 65 完全备份（full backup） 每天对自己的系统进行完全备份。 好处 用一盘磁带就可以恢复丢失的数据。 不足 占用了大量的磁带

27、空间,增加成本。 备份所需的时间也就较长。 Page 66 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 66 增量备份 星期天进行完全备份，接下来的六天只对当天新的或被修改过的数据进 行备份。 优点 节省磁带空间，缩短备份时间 缺点 数据恢复麻烦 可靠性差 Page 67 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 67 差分备份 星期天完全备份，接下来每天将当天所有与星期天不同的数据备份到磁 带上。 优点 备份时间短、节省磁带空间 恢复方便 Page 68 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 68 综合型完全备份 当备份时间较短时进行

28、从完全备份、差分备份和增量备份中读取信息，创建一个新的完全备份 优点 离线进行，不影响网络和系统性能 Page 69 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 69 重要因素 备份窗口 完成一次给定备份所需要的时间 恢复窗口 恢复整个系统所需要的时间 建议 采用完全备份结合差分备份的方式 Page 70 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 70 创建一个磁带轮换时间表 采用合适的软件、合适的磁带轮换方式和良好的管理制度 解决问题 如何灵活使用备份方法 有效分配磁带 有效利用介质 Page 71 2021-7-20 数据备份与灾难恢复策略 71 三带轮换

29、策略 只需要三盘磁带。用户每星期都用一盘磁带对整个网 络系统进行增量备份。 星星 期期 一一 星星 期期 二二 星星 期期 三三 星星 期期 四四 星期五星期五星星 期期 六六 星星 期期 日日 第一周第一周 增量备份增量备份磁带磁带1 1 第二周第二周增量备份增量备份磁带磁带2 2 第三周第三周 增量备份增量备份磁带磁带3 3 Page 72 2021-7-20 数据备份与灾难恢复策略 72 六带轮换策略 这种策略需要六盘磁带。 星期星期 一一 星期星期 二二 星期星期 三三 星期星期 四四 星期星期 五五 星期星期 六六 星期星期 日日 第第 一一 周周 增量增量 备份备份 磁带磁带1 1

30、 增量增量 备份备份 磁带磁带2 2 增量增量 备份备份 磁带磁带3 3 增量增量 备份备份 磁带磁带4 4 全备全备 份份磁磁 带带5 5 第第 二二 周周 增量增量 备份备份 磁带磁带1 1 增量增量 备份备份 磁带磁带2 2 增量增量 备份备份 磁带磁带3 3 增量增量 备份备份 磁带磁带4 4 全备全备 份份磁磁 带带6 6 Page 73 2 0 2 1 - 7 - 2 0 数据备份与灾难恢复策略 73 祖-父-子轮换策略 将六带轮换策略扩展到 一个月以上，就成为祖-父-子轮换策 略。 这种策略由三级备份组成：日备份、 周备份、月备份，日备 份为增量备份，月备份和周备份为完全备份。 日增量备份（4盘）：周一至四，周轮换使用； 周完全备份 （4盘）：周五用一盘，月换一次； 每月完全备份（12盘） ：每个月的最后一个周五，每年结束后可存档或重新使用。 Page 74 2021-7-20 数据备份与灾难恢复策略 7