数据保护概述- 信息存储理论与技术ppt课件

1、数据保护数据保护数据信息的可用性数据信息的可用性(Availability)(Availability)Millions of US Dollars per Hour in Lost RevenueMillions of US Dollars per Hour in Lost Revenue6.56.53.63.62.82.82.62.62.02.01.61.61.61.61.51.51.31.31.21.21.11.1Retail brokerageRetail brokeragePoint of salePoint of saleEnergyEnergyCredit card sales

2、authorizationCredit card sales authorizationTelecommunicationsTelecommunicationsCall locationCall locationManufacturingManufacturingFinancial institutionsFinancial institutionsInformation technologyInformation technologyInsuranceInsuranceRetailRetailSource Meta Group, 2019数据丢失的原因数据丢失的原因 用户误操作用户误操作 系

3、统错误系统错误 电力故障电力故障 灾难事故灾难事故 介质故障介质故障数据丢失原因统计数据丢失原因统计人为错误应用软件故障计算机病毒场地灾害系统硬件故障32%44%3%7%14%RAID, 集群以及本地远程数据镜像唯一方式是采用远程数据复制或离线数据备份及介质异地存放软件投产前在本地的数据拷贝上进行测试source: Ontrack, a data availability service provider隔离的，实时的数据复制建立容灾高可用环境的必要性建立容灾高可用环境的必要性 降低关键业务运行风险 最大限度地保护业务数据的实时性，完整性和一致性 增强数据中心的可用性和业务规划的灵活性 增强企

4、业的核心竞争能力数据保护的基本原则 信息冗余 设备级 RAID1 RAID2、RAID3、RAID4 系统级 备份本地、远程） 快照 连续数据保护 信息冗余 空间上 RAID1 RAID2、RAID3、RAID4 软件镜像 时间上 备份本地、远程） 快照 连续数据保护名词术语名词术语 RPO-Recovery Point Objectives 恢复点恢复点目标指能把数据恢复到过去的那一个时目标指能把数据恢复到过去的那一个时间点间点 ） RTO- Recovery Time Objectives 恢复时恢复时间目标指在出现问题后间目标指在出现问题后“什么时候可以什么时候可以恢复数据恢复数据 ）

5、Data Replication 数据复制将数据拷贝数据复制将数据拷贝到另外一个或多个不同的物理站点上，从到另外一个或多个不同的物理站点上，从而保持源数据与目标数据的一致性。分同而保持源数据与目标数据的一致性。分同步、异步复制步、异步复制 ） CDP (Continuous Data Protect) 持续数持续数据保护据保护Tape Tape BackupBackupPeriodic Periodic ReplicationReplicationRecovery Point Objective (RPO)WksDaysHrsMins SecsRecovery PointRecovery Ti

6、meRecovery PointRecovery TimeTape Tape BackupBackupPeriodic Periodic ReplicationReplicationAsynchronous Asynchronous ReplicationReplicationAsynchronous Asynchronous ReplicationReplicationSynchronous Synchronous ReplicationReplicationSynchronous Synchronous ReplicationReplicationSecsMinsHrs Days WksR

7、ecovery Time Objective (RTO)Recovery Time includes:Recovery Time includes:Fault detectionFault detectionRecovering dataRecovering dataBringing apps back onlineBringing apps back onlineGlobal Global ClusterClusterWksDaysHrsMins SecsSecsMinsHrs Days WksRecovery PointRecovery TimeRecovery PointRecovery

8、 TimeGlobal Global ClusterClusterManual MigrationManual MigrationManual Manual MigrationMigrationTape RestoreTape RestoreTape RestoreTape Restore传统数据保护方案备份与恢复：备份与恢复：低廉低廉费时、费力费时、费力安全性？安全性？介质变革：磁盘 vs. 磁带磁带离线顺序访问容量大速度慢价格低磁盘在线随机访问容量速度快价钱更适宜构建系统Backup and Recovery Why? Disaster recovery Archival Operatio

9、nal requirements Physical damage of a storage device Software failures Virus attacksDesign Goals Consistent backup Quick restore of data A lower cost with minimum resourcesSome Considerations Retention period Backup media type Granularity of backups When to perform a backup Location and time of the

10、restore operation File characteristics and data compressionReview RPO and RTO RPO the amount of data loss a business can endure RTO the amount of downtime that a business can endure, and survive 备份的粒度备份的粒度全备份全备份Full Backup）累积差分备份累积差分备份Cumulative (Differential)Cumulative (Differential)）增量备份增量备份Increm

11、entalIncremental）FullCumulativeIncrementalRestoring from an incremental backupRestoring from a cumulative backup数据备份方法数据备份方法 热备份Hot Backup）: 应用服务不中断. 冷备份Cold Backup）: 应用服务被中断. 一般通过备份代理管理备份不同类型的数据: 结构化数据 (such as databases) 半结构化数据 (such as ) 非结构化数据 (file systems)Bare-Metal Recovery (BMR) A backup in

12、which all metadata, system information, and application configurations are appropriately backed up for a full system recovery. Different Hardware?Backup ProcessRestore ProcessLocal Replication Replicating data within the same array or the same data center Source and Target Uses of Local Replicas Alt

13、ernate source for backup Fast recovery Decision-support activities such as reporting Testing platformData Consistency Problem File systems and databases buffer data in the host Solution buffers must be flushed to ensure data consistency on the replica, prior to its creationHost-Based Local Replicati

14、on: LVM-Based Replication Limitations?Host-Based Local Replication: File System Snapshot Copy on First Write (CoFW) Bitmap BlockmapStorage ArrayBased Replication full-volume mirroring, pointer-based full-volume replication, and pointer-based virtual replication一种常用的数据保护技术 快照snapshot）为什么“快照”？（1/2） 1K

15、、1M、1G、1T我们是否愿意等待？ “快”：解决批量数据备份中的长时间窗口问题； “照”：至少在逻辑上生成独立冗余数据，解决硬件故障以外的本地数据保护问题；为什么“快照”？（2/2） 存储网络工业协会SNIA对快照的定义： 快照snapshot为一个数据对象产生完全可用的副本，它包含对该数据对象在某一时间点的映象，快照在快照时间点对数据对象进行逻辑复制操作，产生数据对象在该时间点的一致性数据副本，但实际的部分或全部物理复制过程可能在复制时间点之外的某些时间进行。快照可以在非常短的时间内完成数据对象逻辑副本的创建，其数量级通常为几秒，因此也称为零时间复制。 快照技术可以最大限度减小复制操作对上

16、层应用的影响，同时保证复制操作语义的原子性。分层与虚拟化：快照背后的思想分层与虚拟化：快照背后的思想1/21/2）“零时间复制产生一致性数据副本意味着什么？独立的逻辑数据视图关联的物理数据分布“完全可用的副本意味着什么？逻辑的副本具备可用性分层与虚拟化：快照背后的思想分层与虚拟化：快照背后的思想2/22/2）快照技术的主要策略分离镜像1/3）ApplicationsWrite Read逻辑数据集物理数据集应用Is it RAID1Is it RAID1？快照技术的主要策略分离镜像2/3）ApplicationsApp: e.g. BackupWrite Read逻辑数据集物理数据集应用Read

17、Write差量数据集缓冲区快照技术的主要策略分离镜像3/3）ApplicationsWrite Read逻辑数据集物理数据集应用差量数据集缓冲区优：安全性优：安全性高，响应快，高，响应快，对系统性能影对系统性能影响小响小缺：空间效缺：空间效率低，可扩展率低，可扩展性差，快照不性差，快照不适合写适合写快照技术的主要策略写时拷贝1/3）ApplicationsWrite Read逻辑数据集物理数据集应用快照技术的主要策略写时拷贝2/3）ApplicationsApp: e.g. BackupWrite Read逻辑数据集物理数据集应用ReadWrite快照技术的主要策略写时拷贝3/3）Applic

18、ationsApp: e.g. BackupWrite Read逻辑数据集物理数据集应用ReadWrite1:Copy2:Write优：空间优：空间效率高，快效率高，快照可读写，照可读写，可扩展性好，可扩展性好，易改进易改进缺：缺：COWCOW操作影响系操作影响系统性能统性能快照技术的主要策略写重定向1/3）ApplicationsWrite Read逻辑数据集物理数据集应用快照技术的主要策略写重定向2/3）ApplicationsWriteRead逻辑数据集物理数据集应用App: e.g. BackupReadWrite快照技术的主要策略写重定向3/3）ApplicationsWrite Read逻辑数据集物理数据集应用App: e.g. BackupReadWriteRO