Операторы резервного копирования

Операции резервного копирования должны быть запротоколированы с указанием да­ты, времени и типа резервного копирования. Эта информация должна быть также записана в файл сетевого журнала. Операторы резервного копирования должны быть хорошо подготов­лены и выделены для важной задачи системного резервного копирования, В целях безопас­ности человек, который имеет доступ к лентам резервного копирования, должен быть хоро­шо известен и пользоваться доверием.

Устройство бесперебойного питания

Устройство бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply — UPS) представ­ляет собой большую переключаемую батарею, соединяющую стенную розетку и компьютер. В случае выхода внешнего питания за установленные границы UPS немедленно начнет обес­печение компьютера электроэнергией. Это происходит настолько быстро, что работа компь­ютера не нарушается в результате отсутствия питания. Многие устройства UPS обладают способностью информировать компьютер, что он работает на батарее и сколько еще времени он предположительно сможет так работать. Это позволяет компьютеру вычислить, когда нужно выполнить полное выключение до окончательного выхода из строя электроснабже­ния. Многие системы могут также послать администратору предупреждение, когда компью­тер переходит от питания переменным током на питание от UPS.

Кроме того, многие UPS действуют в качестве стабилизатора. Напряжение в настен­ной розетке, номинально равное 100 или 220 вольтам, может колебаться выше или ниже это­го уровня. Эти изменяющиеся уровни могут повредить чувствительные электронные компо­ненты. UPS, выполняя роль стабилизатора, гарантирует, что компьютер получает напряже­ние в нужном диапазоне.

Многие операционные системы (включая Windows NT) не сразу записывают данные на диск. Система кэширует данные, предназначенные для записи на диск, и ждет, пока про­цессор не освободится. По достижении определенного порога накопления данные записыва­ются на диск. Хотя такая схема является наиболее эффективным способом для работы сис­темы, если электроснабжение выходит из строя, все данные, которые находятся еще в кэше, будут потеряны. UPS предоставляет необходимое время, чтобы администратор мог безопас­но выключить систему (либо чтобы система выключилась сама).

Устойчивые к сбоям системы

Устойчивость к сбоям (fault tolerance) — это термин, используемый для описания спо­собности системы восстанавливаться после сбоев.

Устойчивые к сбоям жесткие диски (fault tolerant hard disks) определены серией спе­цификаций, известной как RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — Избыточный мас­сив недорогих дисков).

1. RAID уровня 0. Disk striping without parity (чередование дисков без контроля четно­сти).

2. RAID уровня 1. Disk mirroring (зеркализация дисков) или duplexing (дублирование).

3. RAID уровня 2. Disk striping with ECC (чередование дисков с кодом коррекции оши­бок).

4. RAID уровня 3. Disk ECC stored as parity (диск с кодом коррекции ошибок, хранимым как контроль четности).

5. RAID уровня 4. Disk striping with large blocks (чередование дисков с крупными бло­ками).

6. RAID уровня 5. Disk striping with parity (чередование дисков с контролем четности).

Каждый из этих уровней описывает, как несколько физических жестких дисков могут быть использованы для увеличения производительности системы и/или повышения устойчи­вости к сбоям.

RAID уровня 0 — чередование дисков без контроля четности

Наборы дисков с чередованием (без контроля четности) не обеспечивают устойчиво­сти к сбоям. Если один диск выходит из строя, все данные теряются. Однако пропускная способность в системах, использующих чередование дисков без контроля четности, высока. Это происходит потому, что самым медленным элементом в операции записи на диск явля­ется сам жесткий диск. При двух дисках в наборе дисков с чередованием один диск будет получать данные от контроллера и начинать запись на диск. Контроллер может немедленно переключиться на следующий диск и послать данные ему, и этот диск сможет начать сохра­нение данных. Первый диск может еще не закончить первую операцию записи, и контролле­ру придется ждать. Если увеличить количество дисков в наборе дисков с чередованием, для записи на каждый диск будет больше времени.

RAID уровня 1 — зеркализация или дублирование дисков

RAID уровня 1 позволяет операционной системе сохранять данные на двух отдельных жестких дисках. Этот уровень обычно ассоциируется с зеркализацией дисков (disk mirroring) и дублированием дисков (disk duplexing). Зеркализация дисков использует два жестких диска и один контроллер для обоих. Если один из дисков выходит из строя, другой жесткий диск доступен с полным набором всех данных. Дублирование дисков использует два жестких диска, каждый из которых имеет свой собственный контроллер. Эта техника также обес­печивает избыточность для контроллеров жестких дисков. Как и в случае зеркализации дис­ков, если один из дисков выходит из строя, другой по-прежнему будет доступен. Однако при дублировании дисков, если выходит из строя контроллер диска или сам диск, данные по-пре­жнему доступны. Недостатком RAID уровня 1 является малая степень использования дисков. В случае двух дисков в наборе степень использования равна 50%. Если в системе с активным RAID уровня 1 имеются два диска по 1 Гбайт, доступен для использования будет только 1 Гбайт.

Windows NT Server поддерживает как зеркализацию дисков, так и дублирование дис­ков.

RAID уровня 2 — чередование дисков с кодом коррекции ошибок

Реализации RAID уровня 2 записывают данные минимум на три диска, привязанных к одному контроллеру, а для отслеживания данных используется ECC (Error Correction Code — Код коррекции ошибок). Группа дисков называется набором дисков с чередованием (stripe set), а процесс — чередованием данных (data striping). В то время как данные записываются на набор дисков с чередованием, код коррекции ошибок записывается на отдельный диск. Поскольку код коррекции ошибок использует больше пространства, чем код контроля четно­сти, и обеспечивает минимальное увеличение использования дисковой емкости, этот уровень используется редко.

RAID уровня 3 — диск с кодом коррекции ошибок, хранимым как кон­троль четности

RAID уровня 3 имеет сходство с RAID уровня 2, за исключением того, что код кор­рекции ошибок заменен схемой контроля четности. Вместо вычисления кода коррекции ошибок система проверяет данные путем добавления к данным математической формулы, в которой количество единиц в данных должно быть всегда одинаковым. Эта система провер­ки данных известна как проверка четности. Она позволяет системе гарантировать правиль­ность данных и занимает меньше дискового пространства, чем код коррекции ошибок. Толь­ко один диск используется для хранения данных четности; если этот диск выходит из строя, данные могут оказаться потерянными, если не была сделана резервная копия.

RAID уровня 4 — чередование дисков с крупными блоками

RAID уровня 4 определяет метод записи целых блоков данных на каждый диск вместо того, чтобы чередовать блоки данных по всем дискам набора. Чередование RAID уровня 4 использует информацию четности, чтобы гарантировать, что данные записаны правильно. Информация четности записана на одном диске. В результате каждый раз, когда данные за­писываются на набор дисков с чередованием, четность должна быть вычислена и записана на диск четности. Эта система хорошо работает с большими блоками данных, но она неэф­фективна, поскольку информация четности должна быть записана в то время, когда записы­ваются данные. Windows NT не поддерживает RAID уровней 2,3 и 4, но они могут поддер­живаться как аппаратные реализации RAID.

RAID уровня 5 — чередование дисков с контролем четности

Этот уровень RAID записывает данные и информацию четности на все диски в наборе дисков с чередованием, гарантируя, что информация четности, связанная с этими данными, находится не на том же диске, что и сами данные. Если выходит из строя отдельный диск, информация четности (вместе с данными, по-прежнему имеющимися на других дисках) мо­жет динамически заменить потерянные данные. Однако если одновременно выйдут из строя сразу два диска, чередование с контролем четности не сможет восстановить данные. Единст­венным решением в такой ситуации является восстановление с ленты. RAID уровня 5 под­держивается Windows NT и является более эффективной техникой, чем RAID уровней 2, 3 и 4.

Поскольку информация четности должна быть записана при каждой операции записи, некоторое дисковое пространство занято информацией четности. Это означает, что исполь­зуемое дисковое пространство равно общему размеру всех дисков в системе, за исключением информации четности, объем которой может быть определен как единица, деленная на коли­чество физических дисков в системе и умноженная на объем диска в системе. Например, ес­ли система использует четыре диска по 3 Гбайт, общее пространство набора дисков должно быть: 3+3+3+3= 12 Гбайт. Информация четности должна занимать 25% от общего объема набора дисков (единица, деленная на общее количество физических дисков, равное 4), то есть 3 Гбайт. Общий объем, доступный для данных в этом сценарии, равен 9 Гбайт (12 Гбайт минус 3 Гбайт).

Другой пример: если система использует шесть дисков по 2 Гбайт каждый, общее пространство в наборе должно быть: 2+2+2+2+ +2+2=12 Гбайт (так же, как в предыдущем примере). Информация четности должна использовать одну шестую часть набора дисков (единица, деленная на шесть), что равно 2 Гбайт- Общее пространство, доступное для дан­ных, должно быть равным 10 Гбайт (или 12 Гбайт минус 2 Гбайт).

Поскольку диски в наборе дисков с чередованием и контролем четности должны быть оди­накового размера, простой способ вычисления общего пространства, доступного для хранения данных, заключается в том, чтобы сложить доступное пространство на всех дисках и от­нять доступное пространство на единственном диске. По мере того как возрастает число дисков в наборе, для хранения данных становится больше доступного пространства, так как для информации четности требуется меньше пространства.