какое программное и техническое обеспечение применяется при дублировании информации

Дублирование информации

Блокирование случайных угроз безопасности информации в компьютерных системах (КС) можно осуществить решением комплекса задач (рис.1).

Рис.1. Задачи защиты информации в КС от случайных угроз

Одним из самых эффективных способов обеспечения целостности информации является – дублирование. В зависимости от ценности информации, особенностей построения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы дублирования, которые классифицируются по различным признакам:

e по времени восстановления информации методы дублирования подразделяются на:

Оперативные – это методы дублирования информации, позволяющие использовать дублирующую информацию в реальном масштабе времени, т. е. переход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Методы, не обеспечивающие этого условия относятся к неоперативным.

e по используемым средствам:

¶ дополнительные внешние запоминающие устройства (блоки);

¶ специально выделенные области памяти на несъемных носителях;

¶ съемные носители информации.

e по числу копийметоды дублирования делятся:

Как правило число уровней не превышает трех.

e по степени пространственной удаленности носителей основной и дублирующей информации методы дублирования подразделяются на методы:

¶ сосредоточенного дублирования – когда носители основной и дублирующей информации находятся в одном помещении;

e в соответствии с процедурой дублированияразличают методы:

¶ полного копирования – дублируются все файлы;

¶ зеркального копирования – изменения в основной информация идентичны дублю;

¶ частичного копирования – создание дублей файлов, измененных со времени последнего копирования;

¶ комбинированного копирования – различные комбинации, например, полное и частичное копирование с различной периодичностью их проведения.

e по виду дублирующей информацииметоды разделяются на:

¶ методы со сжатием информации;

¶ методы без сжатия информации.

Надежным методом оперативного дублирования является использование зеркальных дисков. Зеркальный – жесткий магнитный диск отдельного накопителя, на котором хранится информация, полностью идентичная информации на рабочем диске. Это достигается за счет параллельного выполнения всех операций записи на оба диска. При отказе рабочего накопителя осуществляется автоматический переход на работу с зеркальным диском в режиме реального времени. При этом информация сохраняется в полном объеме.

В системах с высокими требованиями к сохранности информации (военные, банковские системы, АСУ технологическими процессами, серверы сетей и другие), как правило, используются два и более резервных диска, подключенных к отдельным контроллерам и блокам питания. Зеркальное дублирования обеспечивает надежное оперативное дублирование, но требует и больших аппаратных затрат.

Идеология надежного и эффективного хранения информации на жестких дисках нашла свое отражение в так называемой технологии RAID (Redundant Array of Independent Disks) Эта технология реализует концепцию создания блочного устройства хранения данных с возможностями параллельного выполнения запросов и восстановления информации при отказах отдельных блоков накопителей на жестких магнитных дисках. Устройства, реализующие эту технологию, называют подсистемами RAID или дисковыми массивами RAID.

В технологии RAID выделяется 6 основных уровней: с 0-го по 5-й. С учетом различных модификаций их может быть больше. Уровни RAID определяют порядок записи на независимые диски и порядок восстановления информации. Различные уровни RAID обеспечивают различное быстродействие подсистемы и различную эффективность восстановления информации.

Нулевой уровень RAID предполагает поочередное использование блоков (накопителей на магнитных дисках) для записи файлов. Дублирование не используется. Зеркальное дублирование предусматривается на 1-ом уровне RAID.

На 2-ом уровне биты информации поочередно размещаются на дисках. Данные размещаются на дисках с дублированием.

Начиная с 3-его уровня, для восстановления информации используется не дублирование данных, а контрольная информация. Восстановление возможно при отказе одного диска. На 3-ем уровне байты данных поочередно записываются на диски. Контрольная информация записывается на один выделенный диск.

Начиная с 4-ого уровня, поочередная запись на диски ведется блоками. На 4-ом уровне для записи контрольной информации отводится выделенный диск. Подсистема 4-ого уровня допускает параллельное выполнение запросов на чтение, но запись осуществляется последовательно, так как контрольная информация записывается на один диск.

На 5-ом уровне осуществляется поочередная запись на диски, как блоков данных, так и контрольной информации. На этом уровне возможно осуществлять одновременно несколько операций чтения или записи. В случае отказа одного диска, последний восстанавливается с помощью контрольной информации. Восстановление информации с отказавшего диска занимает не более 10 минут.

Блочная конструкция подсистем RAID позволяет наращивать число дисков. Реальные подсистемы поддерживают несколько уровней, которые выбираются пользователем с учетом требований, предъявляемых к внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) конкретной КС. В подсистемах RAID, как правило, используются резервные источники питания, что существенно повышает отказоустойчивость таких подсистем.

Для дублирования информации используются также накопители на магнитных лентах, которые обладают большей емкостью, но значительно уступают накопителям на магнитных дисках по времени доступа к информации.

Для хранения дублирующей информации используются устройства, получившие название ленточные системы с автоматической сменой кассет (библиотеки). На одной кассете может храниться 4 Гбайта несжатой или 10 Гбайт сжатой информации. В магазине системы может находиться до 60 кассет, из чего следует, что емкость таких систем позволяет хранить огромные массивы данных.

Распределенное копирование достижимо в компьютерных сетях и является практически единственным способом обеспечения целостности и доступности информации при стихийных бедствиях и крупных авариях.

Источник

ДУБЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Для блокирования (парирования) случайных угроз безопасно­сти информации в компьютерных системах должен быть решен комплекс задач (рис. 1).

Рис. 1. Задачи защиты информации в КС от случайных угроз

Дублирование информации является одним из самых эффек­тивных способов обеспечения целостности информации. Оно обеспечивает защиту информации как от случайных угроз, так и от преднамеренных воздействий.

В зависимости от ценности информации, особенностей по­строения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы дублирования, которые классифицируются по различным признакам.

По времени восстановления информации методы дублиро­вания могут быть разделены на:

К оперативным методам относятся методы дублирования ин­формации, которые позволяют использовать дублирующую ин­формацию в реальном масштабе времени. Это означает, что пере­ход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Все ме­тоды, не обеспечивающие выполнения этого условия, относят к неоперативным методам дублирования.

По используемым для целей дублированиясредствам мето­ды дублирования можно разделить на методы, использующие:

• дополнительные внешние запоминающие устройства (блоки);

• специально выделенные области памяти на несъемных машинных носителях;

• съемные носители информации.

В качестве внешних запоминающих устройств для хранения дублирующей информации используются накопители на жестких магнитных дисках и магнитных лентах. Накопители на жестких магнитных дисках применяются обычно для оперативного дубли­рования информации.

Наиболее простым методом дублирования данных в КС явля­ется использование выделенных областей памяти на рабочем дис­ке. В этих областях дублируется наиболее важная системная ин­формация. Например, таблицы каталогов и таблицы файлов дуб­лируются таким образом, чтобы они были размещены на цилинд­рах и поверхностях жесткого диска (пакета дисков), отличных от тех, на которых находятся рабочие таблицы. Такое дублирование защищает от полной потери информации при повреждении от­дельных участков поверхности дисков.

Очень надежным методом оперативного дублирования являет­ся использование зеркальных дисков (избыточность 50 %). Зеркальным называют жест­кий магнитный диск отдельного накопителя, на котором хранится информация, полностью идентичная информации на рабочем дис­ке. Достигается это за счет параллельного выполнения всех опе­раций записи на оба диска. При отказе рабочего накопителя осу­ществляется автоматический переход на работу с зеркальным диском в режиме реального времени. Информация при этом со­храняется в полном объеме.

В компьютерных системах, к которым предъявляются высокие требования по сохранности информации (военные системы, АСУ технологическими процессами, серверы сетей, коммуникацион­ные модули сетей и другие), как правило, используются два и бо­лее резервных диска, подключенных к отдельным контроллерам и блокам питания. Зеркальное дублирование обеспечивает надеж­ное оперативное дублирование, но требует, как минимум, вдвое больших аппаратных затрат.

Идеология надежного и эффективного хранения информации на жестких дисках нашла свое отражение в так называемой техно­логии RAID (Redundant Array of Independent Disks). (Избыточность 25%). Эта тех­нология реализует концепцию создания блочного устройства хра­нения данных с возможностями параллельного выполнения за­просов и восстановления информации при отказах отдельных блоков накопителей на жестких магнитных дисках. Устройства, реализующие эту технологию, называют подсистемами RAID или дисковыми массивами RAID.

В технологии RAID выделяется 6 основных уровней: с 0-го по 5-й. С учетом различных модификаций их может быть больше. Уровни RAID определяют порядок записи на независимые диски и порядок восстановления информации. Различные уровни RAID обеспечивают различное быстродействие подсистемы и различ­ную эффективность восстановления информации.

Нулевой уровеньRAIDпредполагает поочередное использование блоков (накопителей на магнитных дисках) для записи фай­лов. Дублирование не используется. Зеркальное дублирование предусматривается на 1-м уровне RAID. На 2-м уровне биты ин­формации поочередно размещаются на дисках. Данные размеща­ются на дисках с дублированием. Начиная с 3-го уровня, для вос­становления информации используется не дублирование данных, а контрольная информация. Восстановление возможно при отказе одного диска. На 3-м уровне байты данных поочередно записы­ваются на диски. Контрольная информация записывается на один выделенный диск. Начиная с 4-го уровня, поочередная запись на диски ведется блоками. На 4-м уровне для записи контрольной информации отводится выделенный диск. Подсистема 4-го уров­ня допускает параллельное выполнение запросов на чтение, но запись осуществляется последовательно, так как контрольная ин­формация записывается на один диск. На 5-м уровне осуществля­ется поочередная запись на диски как блоков данных, так и кон­трольной информации. На этом уровне возможно осуществлять одновременно несколько операций чтения или записи. В случае отказа одного диска последний восстанавливается с помощью контрольной информации. Для восстановления информации с от­казавшего диска требуется до 10 минут времени.

Для дублирования информации используются также накопи­тели на магнитных лентах. Такие устройства обладают большой емкостью, но значительно уступают накопителям на магнитных дисках по времени доступа к информации. В настоящее время для хранения дублирующей информации используются устройства, получившие название ленточные сис­темы с автоматической сменой кассет (их называют также биб­лиотеками). Они используются для неоперативного дублирования, поэтому информация на ленты обычно записывается в сжатом виде. С помощью этих устройств осуществляется полное, частич­ное и комбинированное копирование с созданием копий различ­ных уровней.

По числу копий методы дублирования делятся на:

• одноуровневые; • многоуровневые. Как правило, число уровней не превышает трех.

При использовании многоуровневого дублирования может быть реализован следующий подход к созданию и использованию копий. В качестве эталона верхнего уровня используется редко изменяемая информация (программы, постоянные исходные дан­ные). Эталон первого уровня используется только для восстанов­ления информации, если ее невозможно восстановить с эталонов более низкого уровня, а также при изменениях информации и при периодическом контроле. Эталон второго уровня получается пу­тем полного копирования информации с определенной периодич­ностью, например, один раз в сутки. На эталон первого уровня осуществляется инкрементное копирование либо по времени (раз в смену), либо после существенных и важных изменений. Напри­мер, получение важных сообщений по сети или результатов вы­полнения программ.

По степени пространственной удаленности носителей ос­новной и дублирующей информации методы дублирования могут быть разделены на следующие методы:

• рассредоточенного (распределенного) дублирования

Для определенности целесообразно считать методами сосре­доточенного дублирования такие методы, для которых носители с основной и дублирующей информацией находятся в одном поме­щении. Все другие методы относятся к рассредоточенным.

Распределенное дублирование достижимо в компьютерных се­тях и является практически единственным способом обеспечения целостности и доступности информации при стихийных бедстви­ях и крупных авариях.

В соответствии с процедурой дублирования различают ме­тоды:

• полного копирования; • зеркального копирования; • частичного копирования;

При полном копировании дублируются все файлы. При зеркальном копировании любые изменения основной ин­формации сопровождаются такими же изменениями дублирую­щей информации. При таком дублировании основная информация и дубль всегда идентичны.

Частичное копирование предполагает создание дублей опре­деленных файлов, например, файлов пользователя. Одним из ви­дов частичного копирования, получившим название инкрементного копирования, является метод создания дублей файлов, изме­ненных со времени последнего копирования.

Наконец,по виду дублирующей информации методы дубли­рования разделяются на:

• методы со сжатием информации; • методы без сжатия информации.

Источник

Какое программное и техническое обеспечение применяется при дублировании информации

Для блокирования (парирования) случайных угроз безопасности информации в компьютерных системах должен быть решен комплекс задач (рис. 3).

Рис. 3. Защита информации в КС от случайных угроз

Дублирование информации является одним из самых эффективных способов обеспечения целостности информации. Оно обеспечивает защиту информации как от случайных угроз, так и от преднамеренных воздействий.

В зависимости от ценности информации, особенностей построения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы дублирования, которые классифицируются по различным признакам [43].

К оперативным методам относятся методы дублирования информации, которые позволяют использовать дублирующую информацию в реальном масштабе времени. Это означает, что переход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Все методы, не обеспечивающие выполнения этого условия, относят к неоперативным методам дублирования.

Как правило, число уровней не превышает трех.

Для определенности целесообразно считать методами сосредоточенного дублирования такие методы, для которых носители с основной и дублирующей информацией находятся в одном помещении. Все другие методы относятся к рассредоточенным.

При полном копировании дублируются все файлы.

При зеркальном копировании любые изменения основной информации сопровождаются такими же изменениями дублирующей информации. При таком дублировании основная информация и дубль всегда идентичны.

Частичное копирование предполагает создание дублей определенных файлов, например, файлов пользователя. Одним из видов частичного копирования, получившим название инкрементного копирования, является метод создания дублей файлов, измененных со времени последнего копирования.

Комбинированное копирование допускает комбинации, например, полного и частичного копирования с различной периодичностью их проведения.

В качестве внешних запоминающих устройств для хранения дублирующей информации используются накопители на жестких магнитных дисках и магнитных лентах. Накопители на жестких магнитных дисках применяются обычно для оперативного дублирования информации.

Наиболее простым методом дублирования данных в КС является использование выделенных областей памяти на рабочем диске. В этих областях дублируется наиболее важная системная информация. Например, таблицы каталогов и таблицы файлов дублируются таким образом, чтобы они были размещены на цилиндрах и поверхностях жесткого диска (пакета дисков), отличных от тех, на которых находятся рабочие таблицы. Такое дублирование защищает от полной потери информации при повреждении отдельных участков поверхности дисков.

Очень надежным методом оперативного дублирования является использование зеркальных дисков. Зеркальным называют жесткий магнитный диск отдельного накопителя, на котором хранится информация, полностью идентичная информации на рабочем диске. Достигается это за счет параллельного выполнения всех операций записи на оба диска. При отказе рабочего накопителя осуществляется автоматический переход на работу с зеркальным диском в режиме реального времени. Информация при этом сохраняется в полном объеме.

В компьютерных системах, к которым предъявляются высокие требования по сохранности информации (военные системы, АСУ технологическими процессами, серверы сетей, коммуникационные модули сетей и другие), как правило, используются два и более резервных диска, подключенных к отдельным контроллерам и блокам питания. Зеркальное дублирование обеспечивает надежное оперативное дублирование, но требует, как минимум, вдвое больших аппаратных затрат.

Идеология надежного и эффективного хранения информации на жестких дисках нашла свое отражение в так называемой технологии RAID (Redundant Array of Independent Disks) [42]. Эта технология реализует концепцию создания блочного устройства хранения данных с возможностями параллельного выполнения запросов и восстановления информации при отказах отдельных блоков накопителей на жестких магнитных дисках. Устройства, реализующие эту технологию, называют подсистемами RAID или дисковыми массивами RAID.

В технологии RAID выделяется 6 основных уровней: с 0-го по 5-й. С учетом различных модификаций их может быть больше. Уровни RAID определяют порядок записи на независимые диски и порядок восстановления информации. Различные уровни RAID обеспечивают различное быстродействие подсистемы и различную эффективность восстановления информации.

Нулевой уровень RAID предполагает поочередное использование блоков (накопителей на магнитных дисках) для записи файлов. Дублирование не используется. Зеркальное дублирование предусматривается на 1-м уровне RAID. На 2-м уровне биты информации поочередно размещаются на дисках. Данные размещаются на дисках с дублированием. Начиная с 3-го уровня, для восстановления информации используется не дублирование данных, а контрольная информация. Восстановление возможно при отказе одного диска. На 3-м уровне байты данных поочередно записываются на диски. Контрольная информация записывается на один выделенный диск. Начиная с 4-го уровня, поочередная запись на диски ведется блоками. На 4-м уровне для записи контрольной информации отводится выделенный диск. Подсистема 4-го уровня допускает параллельное выполнение запросов на чтение, но запись осуществляется последовательно, так как контрольная информация записывается на один диск. На 5-м уровне осуществляется поочередная запись на диски как блоков данных, так и контрольной информации. На этом уровне возможно осуществлять одновременно несколько операций чтения или записи. В случае отказа одного диска последний восстанавливается с помощью контрольной информации. Для восстановления информации с отказавшего диска требуется до 10 минут времени.

Блочная конструкция подсистем RAID позволяет наращивать число дисков. Реальные подсистемы поддерживают несколько уровней, которые выбираются пользователем с учетом требований, предъявляемых к внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) конкретной КС. В подсистемах RAID, как правило, используются резервные источники питания, что существенно повышает отказоустойчивость таких подсистем.

Для дублирования информации используются также накопители на магнитных лентах. Такие устройства обладают большой емкостью, но значительно уступают накопителям на магнитных дисках по времени доступа к информации.

В настоящее время для хранения дублирующей информации используются устройства, получившие название ленточные системы с автоматической сменой кассет (их называют также библиотеками). Такие системы состоят из одного или нескольких лентопротяжных механизмов, механизма перемещения кассет и магазина для кассет. На одной кассете может храниться 10 Гбайт сжатой или 4 Гбайта несжатой информации. Если учесть, что в магазине системы может находиться до 60 кассет (Spectra Logic 4655), то емкость таких систем позволяет хранить огромные массивы данных. Наряду с такими мощными системами могут использоваться и компактные системы с емкостью магазина в несколько кассет. Например, ленточная система Conner Peripherals 4586 NP имеет магазин емкостью 4 кассеты. С учетом возможности замены кассет такие системы позволяют дублировать на ленты объемы информации, ограниченные только наличием свободных кассет. Они используются для неоперативного дублирования, поэтому информация на ленты обычно записывается в сжатом виде. С помощью этих устройств осуществляется полное, частичное и комбинированное копирование с созданием копий различных уровней.

Съемные машинные носители могут использоваться для дублирования информации без использования специальных аппаратных средств. Для этих целей используются, как правило, гибкие магнитные диски, оптоэлектронные диски, а также жесткие съемные магнитные диски и магнитные ленты.

Методы использования съемных носителей информации сходны с методами использования ленточных систем с автоматической сменой кассет.

При использовании многоуровневого дублирования может быть реализован следующий подход к созданию и использованию копий. В качестве эталона верхнего уровня используется редко изменяемая информация (программы, постоянные исходные данные). Эталон первого уровня используется только для восстановления информации, если ее невозможно восстановить с эталонов более низкого уровня, а также при изменениях информации и при периодическом контроле. Эталон второго уровня получается путем полного копирования информации с определенной периодичностью, например, один раз в сутки. На эталон первого уровня осуществляется инкрементное копирование либо по времени (раз в смену), либо после существенных и важных изменений. Например, получение важных сообщений по сети или результатов выполнения программ.

Распределенное копирование достижимо в компьютерных сетях и является практически единственным способом обеспечения целостности и доступности информации при стихийных бедствиях и крупных авариях.

Источник