Технологии резервного копирования

Хранение в основном затрагивает блочные операции адресного пространства, включая создание виртуальной среды, когда адреса логического блока хранения отображаются из одного адресного пространства в другое. Вообще говоря, в сетевых хранилищах функция хранения почти не изменилась, если не считать двух заметных отличий. Первое - это возможность нахождения технологий виртуализации устройства, например управление устройством внутри оборудования сетевого хранения. Этот вид функции иногда называют контроллером домена хранения или виртуализацией LUN. Второе главное отличие хранения заключается в масштабируемости. Продукты хранения, такие как подсистемы хранения, имеют значительно больше контроллеров/интерфейсов, чем предыдущие поколения шинной технологии, а также намного больший объем хранения.

Функция организации файлов представляет абстрактный объект конечному пользователю и приложениям, а также организует разметку данных на реальных или виртуальных устройствах хранения. Основную часть функциональности файлов в сетевых хранилищах обеспечивают файловые системы и базы данных; их дополняют приложения управления хранением, например, операции резервного копирования, также являющиеся файловыми приложениями. Сетевое хранение к настоящему времени почти не изменило файловые функции, за исключением разработки файловых систем NAS, в частности файловой системы WAFL компании NetworkAppliance. Кроме упомянутых технологий хранения данных NAS и SAN, ориентированных на крупные и глобальные сети, в небольших локальных сетях доминирующее положение занимает технология DAS, в соответствии с которой хранилище находится внутри сервера, обеспечивающего объем хранилища и необходимую вычислительную мощность.

Простейшим примером DAS может служить накопитель на жестком диске внутри персонального компьютера или ленточный накопитель, подключенный к единственному серверу. Запросы ввода-вывода (называемые также командами или протоколами передачи данных) непосредственно обращаются к этим устройствам. Однако такие системы плохо масштабируются, и компании с целью расширения объема хранилища вынуждены приобретать дополнительные серверы. Эта архитектура очень дорогая и может использоваться только для создания небольших по объему хранилищ данных.

Дисковые накопители

Существует два наиболее часто встречающихся вида дисковых накопителей: накопители на жёстких магнитных дисках и накопители на оптических дисках.

Накопители на жестких магнитных дисках (HardDiskDrive, HDD) являются основными устройствами оперативного хранения информации. Для современных одиночных накопителей характерны объемы от сотен мегабайт до нескольких гигабайт при времени доступа 5-15 мс и скорости передачи данных 1-10 Мбайт/с. Относительно корпуса сервера различают внутренние и внешние накопители. Внутренние накопители существенно дешевле, но их максимальное количество ограничивается числом свободных отсеков корпуса, мощностью и количеством соответствующих разъемов блока питания сервера. Установка и замена обычных внутренних накопителей требует выключения сервера, что в некоторых случаях недопустимо. Внутренние накопители с возможностью "горячей" замены (HotSwap) представляют собой обычные винчестеры, установленные в специальные кассеты с разъемами. Кассеты обычно вставляются в специальные отсеки со стороны лицевой панели корпуса, конструкция позволяет вынимать и вставлять дисководы при включенном питании сервера. Для стандартных корпусов существуют недорогие приспособления (MobileRack), обеспечивающие оперативную съемность стандартных винчестеров. Внешние накопители имеют собственные корпуса и блоки питания, их максимальное количество определяется возможностями интерфейса. Обслуживание внешних накопителей может производиться и при работающем сервере, хотя может требовать прекращения доступа к части дисков сервера.

Для больших объемов хранимых данных применяются блоки внешних накопителей - дисковые массивы и стойки, представляющие собой сложные устройства с собственными интеллектуальными контроллерами, обеспечивающими, кроме обычных режимов работы, диагностику и тестирование своих накопителей. Более сложными и надежными устройствами хранения являются RAID-массивы (Redundant Array of Inexpensive Disks - избыточный массив недорогих дисков). Для пользователя RAID представляет собой один (обычно SCSI) диск, в котором производится одновременная распределенная избыточная запись (считывание) данных на несколько физических накопителей (типично 4-5) по правилам, определяемым уровнем реализации (0-10).

Устройства считывания компакт-дисков CD-ROM расширяют возможности системы хранения данных NetWare. Существующие накопители обеспечивают скорость считывания от 150 кбайт/с до 300/600/900/1500 Кбайт/c для 2-,4-,6- и 10-скоростных моделей при времени доступа 200-500 мс. NetWare позволяет монтировать компакт-диск как сетевой том, доступный пользователям для чтения. Объем тома может достигать 682 Мбайт (780 Мбайт для Mode 2). Устройства CD-ROM выпускаются с различными интерфейсами, как специфическими (Sony, Panasonic, Mitsumi), так и общего применения: IDE и SCSI. Сервер NetWare обслуживает только CD-ROM с интерфейсами SCSI, новые драйверы существуют и для IDE; устройства со специфическими интерфейсами могут использоваться только в DOS для инсталляции системы. С точки зрения повышения производительности предпочтительнее использование CD-ROM SCSI, однако они существенно дороже аналогичных IDE-устройств. В сервере с дисками SCSI применение CD-ROM с интерфейсом IDE может оказаться невозможным из-за конфликтов адаптеров.

Достоинствами таких накопителей является:

1. быстрый доступ к данным;
2. возможность параллельного доступа к данным без значительной потери скорости.

Недостатки дисковых накопителей:

3. более высокая стоимость чем ленты;
4. более высокое энергопотребление;
5. более дорогое расширение системы хранения данных;
6. невозможность обеспечения высокой безопасности копий .

RAID - массивы

RAID(англ. redundant array of independent disks — избыточный массив независимых дисков) — массив из нескольких дисков (запоминающих устройств), управляемых контроллером, связанных между собой скоростными каналами передачи данных и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи.

Аббревиатура «RAID» изначально расшифровывалась как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле дисков SLED (SingleLargeExpensiveDrive)). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (DavidA.Patterson), Гибсоном (Garth A.Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем «RAID» стали расшифровывать как «redundant array of independent disks » («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

Калифорнийский университет в Беркли представил следующие уровни спецификации RAID, которые были приняты как стандарт де-факто:

1. RAID 0 — дисковый массив повышенной производительности с чередованием, без отказоустойчивости;

2. RAID 1 — зеркальный дисковый массив;

3. RAID 2— зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга;

4. RAID 3 и 4 — дисковые массивы с чередованием и выделенным диском чётности;

5. RAID 5 — дисковый массив с чередованием и «невыделенным диском чётности»;

6. RAID 6 — дисковый массив с чередованием, использующий две контрольные суммы, вычисляемые двумя независимыми способами;

7. RAID 10 — массив RAID 0, построенный из массивов RAID 1;

8. RAID 50 — массив RAID 0, построенный из массивов RAID 5;

9. RAID 60 — массив RAID 0, построенный из массивов RAID 6.

Аппаратный RAID-контроллер может поддерживать несколько разных RAID-массивов одновременно, суммарное количество жёстких дисков которых не превышает количество разъёмов для них. При этом контроллер, встроенный в материнскую плату, в настройках BIOS имеет всего два состояния (включён или отключён), поэтому новый жёсткий диск, подключённый в незадействованный разъём контроллера при активированном режиме RAID, может игнорироваться системой, пока он не будет ассоциирован как ещё один RAID-массив типа JBOD (spanned), состоящий из одного диска. JBOD – данная аббревиатура расшифровывается как "Just a BunchofDisks", то есть просто группа дисков. Данная технология позволяет объединять в массив диски различной емкости, правда, прироста скорости в этом случае не происходит, скорее, даже наоборот.

Расслоение дисков, также известное как режим RAID 0, уменьшает число обращений к дискам при чтении и записи для многих приложений. Данные делятся между несколькими дисками в массиве так, чтобы операции чтения и записи проводились одновременно для нескольких дисков. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения/записи (теоретически - удвоение), но низкую надежность. Для домашнего пользователя – наверное, самый интересный вариант, позволяющий добиться существенного роста скорости чтения и записи данных с накопителей.

Рис.1. Схема RAID 0

RAID 1 (mirroring — «зеркалирование») — массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга. Не следует путать с массивами RAID 1+0, RAID 0+1 и RAID 10, в которых используется более двух дисков и более сложные механизмы зеркалирования.RAID 1 предназначен для тех, кто хочет легко резервировать наиболее важные данные. Каждая операция записи производится дважды, параллельно. Зеркальная, или дублированная, копия данных может храниться на том же диске или на втором резервном диске в массиве. RAID 1 обеспечивает резервную копию данных, если текущий том или диск поврежден или стал недоступен из-за сбоя в аппаратном обеспечении. Зеркалирование дисков может применяться для систем с высоким коэффициентом готовности или для автоматического резервирования данных вместо утомительной ручной процедуры дублирования информации на более дорогие и менее надежные носители.

Достоинства:

1. Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов;
2. Имеет высокую надёжность — работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна произведению вероятностей отказа каждого диска, т.е. значительно ниже вероятности выхода из строя отдельного диска. На практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры — вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва.

Недостаток RAID 1 в том, что по цене двух жестких дисков пользователь фактически получает лишь один.

Рис.2.RAID 1

Рис.3.Схема RAID 1

RAID 10 — зеркалированный массив, данные в котором записываются последовательно на несколько дисков, как вRAID 0. Эта архитектура представляет собой массив типа RAID 0, сегментами которого вместо отдельных дисков являются массивы RAID 1. Соответственно, массив этого уровня должен содержать как минимум 4 диска (и всегда чётное количество). RAID 10 объединяет в себе высокую отказоустойчивость и производительность.

Утверждение, что RAID 10 является самым надёжным вариантом для хранения данных, ошибочно, т.к., несмотря на то, что для данного уровня RAID возможно сохранение целостности данных при выходе из строя половины дисков, необратимое разрушение массива происходит при выходе из строя уже двух дисков, если они находятся в одной зеркальной паре.

Рис.4.Схема RAID 10

 

Глава 2.  Программные средства резервного копирования

1. Обзор программ резервного копирования

На сегодняшний день существует множество программных продуктов для обеспечения технологии резервного копирования данных.

Рассмотрим следующие программы:

- Acronis TrueImage Home.

- Paragon DriveBackup Server Edition.

- Symantec Backup Exec.

- DejaDup.

Acronis TrueImage Home

Acronis True Image Home – популярная программа для резервного копирования данных. Программа решает проблему резервного копирования данных, гарантируя полную сохранность всей информации,  хранящейся на жестких дисках компьютера. С ее помощью можно производить резервное копирование отдельных файлов и папок, любых категорий пользовательских данных по выбору, а также целых дисков или их разделов. В случае какого-либо сбоя, нарушившего доступ к информации или работу системы, а также в случае нечаянного удаления нужных файлов, легко можно восстановить работу системы и утраченную информацию.

Возможности программы:

1. Создание точной копии жесткого диска;
2. Резервное копирование сообщений электронной почты, параметров и данных Outlook;
3. Защита параметров конфигурации установленных приложений;
4. Резервное копирование и восстановление данных по категориям: музыка, видео, документы и т.п.;
5. Try&Decide™ (Пробный режим): удобный инструмент для безопасной установки и испытания новых приложений;
6. Автоматическое резервное копирование по расписанию: в определенное время или при возникновении определенных событий;
7. Защита личных данных.

Paragon DriveBackup Server Edition

Paragon DriveBackup Server Edition - надежная защита операционной системы и данных жесткого диска как персональных компьютеров, так и корпоративных сетей. Помимо инструментов резервного копирования и восстановления, пользователь получает уникальную возможность управлять задачами резервного копирования удаленно, на других сетевых компьютерах. PARAGON DriveBackup предоставляет полный набор инструментов для создания бэкапа, восстановления и копирования жестких дисков и их разделов. Используя программу, можно осуществить резервное копирование данных, в том числе автоматическое резервирование диска, тем самым надежно сохранив архив на удобном носителе, а также создать Recovery CD, позволяющий запустить систему и восстановить информацию после любого системного сбоя.