数据保护概述- 信息存储理论与技术

数据保护1数据信息的可用性(Availability)%Uptime%DowntimeDowntimeperYearDowntimeperWeek98%2%7.3days3hrs22min99%1%3.65days1hr41min99.8%0.2%17hrs31min20min10sec99.9%0.1%8hrs45min10min5sec99.99%0.01%52.5min1min99.999%0.001%5.25min6sec99.9999%0.0001%31.5sec0.6secMillionsofUSDollarsperHourinLostRevenue6.53.62.82.62.01.61.61.51.31.21.1RetailbrokeragePointofsaleEnergyCreditcardsalesauthorizationTelecommunicationsCalllocationManufacturingFinancialinstitutionsInformationtechnologyInsuranceRetailSourceMetaGroup,2005数据丢失的原因用户误操作系统错误电力故障灾难事故介质故障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,adataavailabilityserviceprovider隔离的，实时的数据复制5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业的核心竞争能力6数据保护的基本原则信息冗余设备级RAID1RAID2、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RAID1RAID2、RAID3、RAID4…软件镜像时间上备份（本地、远程）快照连续数据保护7名词术语RPO-RecoveryPointObjectives恢复点目标（指能把数据恢复到过去的那一个时间点）RTO-RecoveryTimeObjectives恢复时间目标（指在出现问题后“什么时候”可以恢复数据）DataReplication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，从而保持源数据与目标数据的一致性。分同步、异步复制）CDP(ContinuousDataProtect)持续数据保护TapeBackupPeriodicReplicationRecoveryPointObjective(RPO)WksDaysHrsMinsSecsRecoveryPointRecoveryTimeRecoveryPointRecoveryTimeTapeBackupPeriodicReplicationAsynchronousReplicationAsynchronousReplicationSynchronousReplicationSynchronousReplicationSecsMinsHrsDaysWksRecoveryTimeObjective(RTO)RecoveryTimeincludes:FaultdetectionRecoveringdataBringingappsbackonlineGlobalClusterWksDaysHrsMinsSecsSecsMinsHrsDaysWksRecoveryPointRecoveryTimeRecoveryPointRecoveryTimeGlobalClusterManualMigrationManualMigrationTapeRestoreTapeRestore传统数据保护方案备份与恢复： 低廉 费时、费力 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↑价格↓更适宜构建系统12BackupandRecoveryWhy?DisasterrecoveryArchivalOperationalrequirementsPhysicaldamageofastoragedeviceSoftwarefailuresVirusattacks……13DesignGoalsConsistentbackupQuickrestoreofdataAlowercostwithminimumresources14SomeConsiderationsRetentionperiodBackupmediatypeGranularityofbackupsWhentoperformabackupLocationandtimeoftherestoreoperationFilecharacteristicsanddatacompression15ReviewRPOandRTORPOtheamountofdatalossabusinesscanendureRTOtheamountofdowntimethatabusinesscanendure,andsurvive16备份的粒度全备份（FullBackup）累积（差分）备份（Cumulative(Differential)）增量备份（Incremental）FullCumulativeIncrementalRestoringfromanincrementalbackup18Restoringfromacumulativebackup19数据备份方法热备份（HotBackup）:应用服务不中断.冷备份（ColdBackup）: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

(suchasdatabases)半结构化数据

(suchasemail)非结构化数据

(filesystems)Bare-MetalRecovery(BMR)Abackupinwhichallmetadata,systeminformation,andapplicationconfigurationsareappropriatelybackedupforafullsystemrecovery.DifferentHardware?21BackupProcess22RestoreProcess23LocalReplicationReplicatingdatawithinthesamearrayorthesamedatacenterSourceandTargetUsesofLocalReplicasAlternatesourceforbackupFastrecoveryDecision-supportactivitiessuchasreportingTestingplatform24DataConsistencyProblemFilesystemsanddatabasesbufferdatainthehostSolutionbuffersmustbeflushedtoensuredataconsistencyonthereplica,priortoitscreation25Host-BasedLocalReplication:

LVM-BasedReplicationLimitations?26Host-BasedLocalReplication:

FileSystemSnapshotCopyonFirstWrite(CoFW)BitmapBlockmap27StorageArray–BasedReplicationfull-volumemirroring,pointer-basedfull-volumereplication,andpointer-basedvirtualreplication28一种常用的数据保护技术快照（snapshot）29为什么“快照”？（1/2）1K、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；30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层应用的影响，同时保证复制操作语义的原子性。31分层与虚拟化：快照背后的思想（1/2）“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（2/2）快照技术的主要策略—分离镜像（1/3）IsitRAID1？快照技术的主要策略—分离镜像（2/3）快照技术的主要策略—分离镜像（3/3）优：安全性高，响应快，对系统性能影响小缺：空间效率低，可扩展性差，快照不适合写快照技术的主要策略—写时拷贝（1/3）37快照技术的主要策略—写时拷贝（2/3）快照技术的主要策略—写时拷贝（3/3）优：空间效率高，快照可读写，可扩展性好，易改进缺：COW操作影响系统性能快照技术的主要策略—写重定向（1/3）快照技术的主要策略—写重定向（2/3）快照技术的主要策略—写重定向（3/3）优：空间效率高，