(信息安全导论)第14章安全存储与数据恢复
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平均访问时间为：
0.950.1s 0.050.1s 1s 0.15s
结果非常接近I级存储的存取时间
存储保护设施
对主存中的信息加以严格的保护，使操作 系统及其它程序不被破坏，是其正确运行 的基本条件之一
多用户,多任务操作系统： OS给每个运行进程分配一个存储区域
问题： 多个程序同时在同一台机器上运行 怎样才能互不侵犯？
EPROM:用特殊的紫外线光照射此芯片，以“擦去” 信息，恢复原来状态，然后使用特殊EPROM写入器 写入数据
在微机中，一些常驻内存的模块以微程序形式固化在 ROM中
如:PC BIOS和CBASIC解释程序被固化于ROM中
源自文库
2、存储器的层次结构
存储系统设计三个问题： 容量、速度和成本
容量：需求无止境
必须等待CPU将其取完，才能继续向其中输入数据 为了提高设备利用率，单缓冲区不够
多缓冲区（Cache）技术： Cache：离CPU最近，使CPU快速访问常使用的数据 CPU首先到一级Cache中找 如果没有，CPU到二级Cache中找 如果没有，CPU到系统内存中找
一级Cache，CPU先访问，性能对系统性能作用很大
常被称为随机访问存储器（RAM：Random Access Memory）
RAM主要用作存放随机存取的程序的数据
只读型的存储器:
只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入 数据（写入数据只能用特殊方法）
称为只读存储器（ROM：Read-Only Memory）
变型:PROM和EPROM
PROM:一种可编程只读存储器，使用特殊PROM写 入器写入数据
保护的硬件支持：
为了保证软件程序只影响程序的内部 硬件可提供如下功能：
界地址寄存器（界限寄存器） 存储键 地址转换
界地址寄存器（界限寄存器）
界地址寄存器被广泛使用的一种存储保护技术
实现方法： 在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器
存放用户作业在主存中的下限和上限地址 也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器
第十四章
安全存储与数据恢复
讨论议题
1、存储技术简介 2、数据的安全存储 3、数据备份与容灾
第一节 存储技术简介
存储技术发展
单机存储时代
IDE、SCSI、SSA…… 信息孤岛，完全从属于计算节点 未形成独立技术领域（除了磁盘技术）
网络化存储时代
FC-SAN、NAS、IP-SAN、DAFS…… 趋于独立系统，部分脱离计算资源 架构及互联技术得以快速发展
作为限长寄存器（指示存储区长度） 每当CPU要访问主存，硬件自动将被访问的主存
地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否 越界 如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生 程序中断——越界中断（存储保护中断）
界地址寄存器 存储保护技术
存储键
每个存储块有一个由二进位组成的存储 保护键
一用户作业被允许进入主存，OS分给它 一个唯一的存储键号
层次化的存储体系结构
存储访问局部性原理
提高存储系统效能关键点：程序存储访问局部性 原理
程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一 旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指 令集合
对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳 定地保持在一个存储器的局部区域
处理器主要和存储器的局部打交道
在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会 改变
速度：能匹配处理器的速度
成本问题：成本和其它部件相比应在合 适范围之内
容量、速度和成本 三个目标不可能同时达到最优，要作权衡 存取速度快，每比特价格高 容量大，每比特价格越低，同时存取速度也
越慢
解决方案：采用层次化的存储体系结构
当沿着层次下降时 每比特的价格将下降，容量将增大 速度将变慢，处理器的访问频率也将下降
现代体系结构中的地址转换
五、缓冲技术
缓冲区是硬件设备之间进行数据传输时，用来 暂存数据的一个存储区域
缓冲技术三种用途: 处理器与主存储器之间 处理器和其它外部设备之间 设备与设备之间的通信
目的：解决部件之间速度不匹配的问题
多缓冲区（Cache）技术
单缓冲区： 设备向缓冲区输入数据直到装满后
后网络存储时代
存储管理、虚拟存储、数据安全……其它？ 完全独立于计算资源，形成独立系统 丰富的高层应用级技术蓬勃发展
单机存储系统 1、存储器的类型
两类存储器：读写型的存储器
只读型的存储器
读写型的存储器
可把数据存入其中任一地址单元，并可在以 后的任何时候把数据读出，或者重新存入新 的数据的一种存储器
设计多级存储的体系结构
原则：级别较低存储器比率小于级别较高存储器 比率
假设两级存储器：
第I级包含1KB，存取时间为0.1μs 第II级包含1MB，存取时间为1μs
存取I级中的内容，直接存取 存取II级，首先被转移到I级，然后再存取 假设确定内容所在位置时间可以忽略 若在I级存储器中发现存取对象的概率是95%，则
➢ 光存储器：Disc，包括CD和DVD
➢ 闪存：广泛应用于各类数码设备，同时也可以作为PC系 统中方便携带的外存储器。
外存储器概述
外存储器通过各种不同的接口和PC系统相连， 通常磁存储器和光存储器使用IDE、SATA和SCSI 等接口，也可以使用适配器设备来提供USB、 IEEE-1394、并口、PCMCIA、eSATA等接口。例 如，IDE/ATA接口的硬盘可以使用外置硬盘盒和 系统的USB或IEEE-1394接口，甚至是并口相连。 闪存盘通常采用USB接口；各种闪存卡一般都采 用专用接口，需要通过适配器才能在PC机上使用。
Cache与主存储器
Cache“读”
外存储器概述
外存储器是CPU不能直接访问的存储器， 它需要经过内存储器与CPU及I/O设备交换 信息，用于长久地存放大量的包括暂不使用 的程序和数据。外存储器有三种基本的存储 类型：
➢ 磁存储器：Disk,包括硬盘、软盘、磁带、ZIP、Click以 及Microdrive
并将分配给该作业各存储块存储键也置 成同样键号
当OS挑选该作业运行时，OS将它的存储 键号放入程序状态字PSW存储键（“钥匙 ”）域中
地址转换
同时有多个程序在内存 程序在内存的位置不是固定的而是随机的
虚拟地址 CPU
Translation Box
(MMU)
物理地址
物理空间
数据读或写 （不需转换）
0.950.1s 0.050.1s 1s 0.15s
结果非常接近I级存储的存取时间
存储保护设施
对主存中的信息加以严格的保护，使操作 系统及其它程序不被破坏，是其正确运行 的基本条件之一
多用户,多任务操作系统： OS给每个运行进程分配一个存储区域
问题： 多个程序同时在同一台机器上运行 怎样才能互不侵犯？
EPROM:用特殊的紫外线光照射此芯片，以“擦去” 信息，恢复原来状态，然后使用特殊EPROM写入器 写入数据
在微机中，一些常驻内存的模块以微程序形式固化在 ROM中
如:PC BIOS和CBASIC解释程序被固化于ROM中
源自文库
2、存储器的层次结构
存储系统设计三个问题： 容量、速度和成本
容量：需求无止境
必须等待CPU将其取完，才能继续向其中输入数据 为了提高设备利用率，单缓冲区不够
多缓冲区（Cache）技术： Cache：离CPU最近，使CPU快速访问常使用的数据 CPU首先到一级Cache中找 如果没有，CPU到二级Cache中找 如果没有，CPU到系统内存中找
一级Cache，CPU先访问，性能对系统性能作用很大
常被称为随机访问存储器（RAM：Random Access Memory）
RAM主要用作存放随机存取的程序的数据
只读型的存储器:
只能从其中读取数据，但不能随意用普通方法写入 数据（写入数据只能用特殊方法）
称为只读存储器（ROM：Read-Only Memory）
变型:PROM和EPROM
PROM:一种可编程只读存储器，使用特殊PROM写 入器写入数据
保护的硬件支持：
为了保证软件程序只影响程序的内部 硬件可提供如下功能：
界地址寄存器（界限寄存器） 存储键 地址转换
界地址寄存器（界限寄存器）
界地址寄存器被广泛使用的一种存储保护技术
实现方法： 在CPU中设置一对下限寄存器和上限寄存器
存放用户作业在主存中的下限和上限地址 也可将一个寄存器作为基址寄存器，另一寄存器
第十四章
安全存储与数据恢复
讨论议题
1、存储技术简介 2、数据的安全存储 3、数据备份与容灾
第一节 存储技术简介
存储技术发展
单机存储时代
IDE、SCSI、SSA…… 信息孤岛，完全从属于计算节点 未形成独立技术领域（除了磁盘技术）
网络化存储时代
FC-SAN、NAS、IP-SAN、DAFS…… 趋于独立系统，部分脱离计算资源 架构及互联技术得以快速发展
作为限长寄存器（指示存储区长度） 每当CPU要访问主存，硬件自动将被访问的主存
地址与界限寄存器的内容进行比较，以判断是否 越界 如果未越界，则按此地址访问主存，否则将产生 程序中断——越界中断（存储保护中断）
界地址寄存器 存储保护技术
存储键
每个存储块有一个由二进位组成的存储 保护键
一用户作业被允许进入主存，OS分给它 一个唯一的存储键号
层次化的存储体系结构
存储访问局部性原理
提高存储系统效能关键点：程序存储访问局部性 原理
程序执行时，有很多的循环和子程序调用，一 旦进入这样的程序段，就会重复存取相同的指 令集合
对数据存取也有局部性，在较短的时间内，稳 定地保持在一个存储器的局部区域
处理器主要和存储器的局部打交道
在经过一段时间以后，使用的代码和数据集合会 改变
速度：能匹配处理器的速度
成本问题：成本和其它部件相比应在合 适范围之内
容量、速度和成本 三个目标不可能同时达到最优，要作权衡 存取速度快，每比特价格高 容量大，每比特价格越低，同时存取速度也
越慢
解决方案：采用层次化的存储体系结构
当沿着层次下降时 每比特的价格将下降，容量将增大 速度将变慢，处理器的访问频率也将下降
现代体系结构中的地址转换
五、缓冲技术
缓冲区是硬件设备之间进行数据传输时，用来 暂存数据的一个存储区域
缓冲技术三种用途: 处理器与主存储器之间 处理器和其它外部设备之间 设备与设备之间的通信
目的：解决部件之间速度不匹配的问题
多缓冲区（Cache）技术
单缓冲区： 设备向缓冲区输入数据直到装满后
后网络存储时代
存储管理、虚拟存储、数据安全……其它？ 完全独立于计算资源，形成独立系统 丰富的高层应用级技术蓬勃发展
单机存储系统 1、存储器的类型
两类存储器：读写型的存储器
只读型的存储器
读写型的存储器
可把数据存入其中任一地址单元，并可在以 后的任何时候把数据读出，或者重新存入新 的数据的一种存储器
设计多级存储的体系结构
原则：级别较低存储器比率小于级别较高存储器 比率
假设两级存储器：
第I级包含1KB，存取时间为0.1μs 第II级包含1MB，存取时间为1μs
存取I级中的内容，直接存取 存取II级，首先被转移到I级，然后再存取 假设确定内容所在位置时间可以忽略 若在I级存储器中发现存取对象的概率是95%，则
➢ 光存储器：Disc，包括CD和DVD
➢ 闪存：广泛应用于各类数码设备，同时也可以作为PC系 统中方便携带的外存储器。
外存储器概述
外存储器通过各种不同的接口和PC系统相连， 通常磁存储器和光存储器使用IDE、SATA和SCSI 等接口，也可以使用适配器设备来提供USB、 IEEE-1394、并口、PCMCIA、eSATA等接口。例 如，IDE/ATA接口的硬盘可以使用外置硬盘盒和 系统的USB或IEEE-1394接口，甚至是并口相连。 闪存盘通常采用USB接口；各种闪存卡一般都采 用专用接口，需要通过适配器才能在PC机上使用。
Cache与主存储器
Cache“读”
外存储器概述
外存储器是CPU不能直接访问的存储器， 它需要经过内存储器与CPU及I/O设备交换 信息，用于长久地存放大量的包括暂不使用 的程序和数据。外存储器有三种基本的存储 类型：
➢ 磁存储器：Disk,包括硬盘、软盘、磁带、ZIP、Click以 及Microdrive
并将分配给该作业各存储块存储键也置 成同样键号
当OS挑选该作业运行时，OS将它的存储 键号放入程序状态字PSW存储键（“钥匙 ”）域中
地址转换
同时有多个程序在内存 程序在内存的位置不是固定的而是随机的
虚拟地址 CPU
Translation Box
(MMU)
物理地址
物理空间
数据读或写 （不需转换）