数据恢复与容灾基本知识

数据恢复与容灾
吴春祥 2011.9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要内容：
引言 数据恢复简介 数据容灾简介
一、引言
当今的世界已经完全步入了信息时代，在我们每天 的生活当中，越来越多的事物正被以0和1的形式 表示。数字技术与我们的联系越紧密，我们在其失 效时就会承担越大的风险。 重要数据一旦破坏， 我们讲承受巨大的损失，所以数据恢复产业应运而 生。数据恢复在数据丢失和损坏时挽救这些数据， 可以针对各种软硬件平台开展，从文件的误删除， 存储设备受到严重破坏，专业的数据恢复工作都可 能将数据恢复
3．互连技术 早期的主数据中心和备援数据中心之间的数据备份，主要是基于 SAN的远程复制（镜像），即通过光纤通道FC，把两个SAN连接起 来，进行远程镜像（复制）。当灾难发生时，由备援数据中心替代主 数据中心保证系统工作的连续性。这种远程容灾备份方式存在一些缺 陷，如：实现成本高、设备的互操作性差、跨越的地理距离短（10公 里）等，这些因素阻碍了它的进一步推广和应用。 目前，出现了多种基于IP的SAN的远程数据容灾备份技术。它们 是利用基于IP的SAN的互连协议，将主数据中心SAN中的信息通过现 有的TCP/IP网络，远程复制到备援中心SAN中。当备援中心存储的 数据量过大时，可利用快照技术将其备份到磁带库或光盘库中。这种 基于IP的SAN的远程容灾备份，可以跨越LAN、MAN和WAN，成本 低、可扩展性好，具有广阔的发展前景。基于IP的互连协议包括： FCIP、iFCP、Infiniband、iSCSI等。
4. 虚拟存储 在有些容灾方案产品中，还采取了虚拟存储技术，如西瑞异地容灾方案。 虚拟化存储技术在系统弹性和可扩展性上开创了新的局面。它将几个IDE或 SCSI驱动器等不同的存储设备串联为一个存储池。存储集群的整个存储容量 可以分为多个逻辑卷，并作为虚拟分区进行管理。存储由此成为一种功能而非 物理属性，而这正是基于服务器的存储结构存在的主要限制。 虚拟存储系统还提供了动态改变逻辑卷大小的功能。事实上，存储卷的容 量可以在线随意增加或减少。可以通过在系统中增加或减少物理磁盘的数量来 改变集群中逻辑卷的大小。这一功能允许卷的容量随用户的即时要求动态改变。 另外，存储卷能够很容易的改变容量，移动和替换。安装系统时，只需为每个 逻辑卷分配最小的容量，并在磁盘上留出剩余的空间。随着业务的发展，可以 用剩余空间根据需要扩展逻辑卷。你也可以将数据在线从旧驱动器转移到新的 驱动器上，而不中断服务的运行。 存储虚拟化的一个关键优势是它允许异质系统和应用程序共享存储设备， 而不管它们位于何处。公司将不再需要在每个分部的服务器上都连接一台磁带 设备。
一个容灾备份系统，需要考虑多方面的因素， 如备份/恢复数据量大小、应用数据中心和 备援数据中心之间的距离和数据传输方式、 灾难发生时所要求的恢复速度、备援中心的 管理及投入资金等。
在建立容灾备份系统时会涉及到多种技术， 如：SAN或NAS技术、远程镜像技术、虚拟 存储、基于IP的SAN的互连技术、快照技术 等。
3. 容灾不仅是技术 容灾是一个工程，而不仅仅是技术。目前很多客户还停留在对容灾 技术的关注上，而对容灾的流程、规范及其具体措施还不太清楚。也 从不对容灾方案的可行性进行评估，认为只要建立了容灾方案即可高 枕无忧，其实这具有很大风险的。特别是在一些中小企业中，认为自 己的企业为了数据备份和容灾，整年花费了大量的人力和财力，而结 果几年下来根本就没有发生任何大的灾难，于是放松了警惕。可一旦 发生了灾难时，后悔晚矣！这一点国外的跨国公司就做得非常好，尽 管几年下来的确未出现大的灾难，备份了那么磁带，几乎没有派上任 何用场，但仍一如既往、非常认真地做好每一步，并且基本上每月都 有对现行容灾方案的可行性进行评估，进行实地演练。
三、数据容灾
企业关键数据丢失会中断企业正常商务运行， 造成巨大经济损失。要保护数据，企业需要 备份容灾系统。但是很多企业在搭建了备份 系统之后就认为高枕无忧了，其实还需要搭 建容灾系统。
数据容灾与数据备份的联系主要体现在以下几个方面： 1. 数据备份是数据容灾的基础 数据备份是数据高可用的最后一道防线，其目的是为了系统 数据崩溃时能够快速的恢复数据。虽然它也算一种容灾方案， 但这种容灾能力非常有限，因为传统的备份主要是采用数据内 置或外置的磁带机进行冷备份，备份磁带同时也在机房中统一 管理，一旦整个机房出现了灾难，如火灾、盗窃和地震等灾难 时，这些备份磁带也随之销毁，所存储的磁带备份也起不到任 何容灾功能。
2．容灾不是简单备份 真正的数据容灾就是要避免传统冷备份所具有先天不足，它能在灾 难发生时，全面、及时地恢复整个系统。容灾按其容灾能力的高低可 分为多个层次，例如国际标准SHARE 78 定义的容灾系统有七个层次： 从最简单的仅在本地进行磁带备份，到将备份的磁带存储在异地，再 到建立应用系统实时切换的异地备份系统，恢复时间也可以从几天到 小时级到分钟级、秒级或0数据丢失等。 无论是采用哪种容灾方案，数据备份还是最基础的，没有备份的数据， 任何容灾方案都没有现实意义。但光有备份是不够的，容灾也必不可 少。容灾对于IT而言，就是提供一个能防止各种灾难的计算机信息系 统。从技术上看，衡量容灾系统有两个主要指标：RPO（Recovery Point Object）和RTO（Recovery Time Object），其中RPO代表 了当灾难发生时允许丢失的数据量；而RTO则代表了系统恢复的时间。
2．快照技术 远程镜像技术往往同快照技术结合起来实现远程备份，即通过镜像 把数据备份到远程存储系统中，再用快照技术把远程存储系统中的信 息备份到远程的磁带库、光盘库中。 快照是通过软件对要备份的磁盘子系统的数据快速扫描，建立一个 要备份数据的快照逻辑单元号LUN和快照cache，在快速扫描时，把 备份过程中即将要修改的数据块同时快速拷贝到快照cache中。快照 LUN是一组指针，它指向快照cache和磁盘子系统中不变的数据块 （在备份过程中）。在正常业务进行的同时，利用快照LUN实现对原 数据的一个完全的备份。它可使用户在正常业务不受影响的情况下， 实时提取当前在线业务数据。其“备份窗口”接近于零，可大大增加 系统业务的连续性，为实现系统真正的7×24运转提供了保证。 快照是通过内存作为缓冲区（快照cache），由快照软件提供系统 磁盘存储的即时数据映像，它存在缓冲区调度的问题。
同步远程镜像（同步复制技术）是指通过远程镜像软件，将本地数据 以完全同步的方式复制到异地，每一本地的I/O事务均需等待远程复 制的完成确认信息，方予以释放。同步镜像使远程拷贝总能与本地机 要求复制的内容相匹配。当主站点出现故障时，用户的应用程序切换 到备份的替代站点后，被镜像的远程副本可以保证业务继续执行而没 有数据的丢失。但它存在往返传播造成延时较长的缺点，只限于在相 对较近的距离上应用。 异步远程镜像（异步复制技术）保证在更新远程存储视图前完成向 本地存储系统的基本I/O操作，而由本地存储系统提供给请求镜像主 机的I/O操作完成确认信息。远程的数据复制是以后台同步的方式进 行的，这使本地系统性能受到的影响很小，传输距离长（可达1000 公里以上），对网络带宽要求小。但是，许多远程的从属存储子系统 的写没有得到确认，当某种因素造成数据传输失败，可能出现数据一 致性问题。为了解决这个问题，目前大多采用延迟复制的技术，即在 确保本地数据完好无损后进行远程数据更新
盘片
坏道 逻辑性坏道，修复坏道工具MHDD
物理性坏道 重要信息丢失或损坏（指厂家写的信息：如固件又称伺服信息，用PC3000进 行修复）。 磁头组件（包括磁头、磁头臂、小车、预放大器称磁头芯片又放大芯片）
软件故障
修复被CIH病毒破坏的硬盘； 修复被恶意程序锁住硬盘； 修复被引导区破坏的硬盘（WYX.B）； 个别磁盘介质老化的修复； 介绍一些特殊硬盘：DELL引导区的特殊（不能用 ）、PQ分区的特殊； 正常硬盘不要随便用Fdisk进行查看，常常会出现 的故障每隔63个扇区被破坏； FAT16/FAT32/NTFS格式；
。随着数据恢复技术的进步，以及大量功能强大的 数据恢复软件的面世，往常不可企及的事现在非专 业人员也可以问津了。对常见的数据丢失或损坏 情况，如误删除或误格式化、分区丢失、磁盘产生 坏道、中低强度加密等，在一定条件下，普通用户 就可以借助数据恢复软件或密码破解软件进行数据 的恢复或修 复。 。
尽管大多数数据恢复软件还存在这样或那样 的问题，但综合利用多种数据恢复软件并掌 握一定的技巧，仍然可以将绝大多数数据恢 复过来
1. 远程镜像技术 远程镜像技术是在主数据中心和备援中心之间的数据备份时 用到。镜像是在两个或多个磁盘或磁盘子系统上产生同一个数 据的镜像视图的信息存储过程，一个叫主镜像系统，另一个叫 从镜像系统。按主从镜像存储系统所处的位置可分为本地镜像 和远程镜像。 远程镜像又叫远程复制，是容灾备份的核心技术，同时也是 保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。远程镜像按请求镜 像的主机是否需要远程镜像站点的确认信息，又可分为同步远 程镜像和异步远程镜像。
二、数据恢复
数据恢复就是把由于硬件缺陷导致不可访问、不 可获得、或由于误操作等各种原因破坏 或丢失的数据还原成正常数据。 数据恢复是出现问题之后的一种补救措施，既不是 预防措施，也不是备份，所以，在一 些特殊情况下数据将很难被恢复，如数据被覆盖、 低级格式化清零、磁盘盘片严重损伤等。
硬件故障
1、磁头定位不准； 2、电路板烧毁； 3、电机不转； 4、盘片划伤； 硬盘硬性故障数据恢复情况： 硬盘： 硬盘： 电路板（芯片烧坏或击穿、三极管等故障），数据修复率 100% 盘体
因特网的普及，使计算机暴露在更加“险 恶”的环境中，存储于其中的数据受到的威 胁成倍增加。而目前中小企业和个人数据安 全意识普遍较差，对计算机的可靠 性和安 全性既缺乏了解又信任过了头，以致连起码 的数据备份也疏于做或懒得做，于是数据轻 易丢失又费尽周折找回的悲喜剧每天都在上 演。
镜头一:一夜损失200万元! 2005年6月12日晚，上海某国际货运公司由 三块SCSI硬盘组成的RAID5磁盘阵列突然出现故 障而无法读取。由于这组磁盘阵列中存储了客户的 数 据，因此一旦出现故障整个公司的业务将陷入 瘫痪。为拯救数据一夜就付出200万元的代价，对 这个公司来说其感受就一个字——“痛”!