4.7.3. Реализация резервного копирования данных

Структурная схема резервирования данных в АРМ представлена на рис. 4.9.

В техническом исполнении резервное копирование реализовано на базе единого сервера под управлением операционной системы Windows Server 2003. В состав соответствующего модуля входят следующие процедуры: задания параметров резервирования; резервирования DAS; теневого копирования; зеркалирования; виртуализации хранилища. Резервное хранилище включает 4 жестких магнитных диска емкостью 500 ГГб каждый. На схеме оно показано в роли источника резервируемых данных.

В рамках процедуры задания параметров резервирования системный администратор вводит значения требуемых параметров резервирования, таких как:

- количество месячных резервных копий;

- количество еженедельных резервных копий;

- количество ежедневных резервных копий;

- наиболее целесообразный временной интервал резервирования данных;

- частота формирования теневых копий;

- размер места, отведенного для теневых копий.

Процедура резервирования DAS (direct-attached-storage) используется для реализации соответствующего типа резервирования. Выбор данного типа обусловлен его простотой реализации и относительно невысокой стоимостью. Поскольку резервное хранилище реализовано на жестких магнитных дисках, а не на накопителях на магнитных лентах, данный тип резервного копирования оказался практически лишенным недостатков.

Процедура теневого копирования реализует получение так называемых «Теневых копий». Системный администратор включает и настраивает службу Volume Shadow Copy, входящую в состав используемой операционной системы Windows Server 2003. Чтобы разрешить на сервере теневое копирование, вызывается окно свойств тома, осуществляется переход на вкладку «Теневые копии (Shadow Copies)», выбирается том и активизируется опция «Включить (Enable)». В результате пользователь имеет возможность доступа к различным версиям документа в соответствии с привязкой к определенному моменту времени. Само теневое копирование производится «на лету», независимо от того, открыт файл или нет. В этом режиме Windows Server 2003 копирует все файлы в общих папках и помечает их атрибутами с текущей датой и временем. Пока разрешено теневое копирование тома, Windows Server 2003 будет ежедневно создавать по две копии файлов. Этот процесс продолжится до исчерпания на диске места, отведенного под теневые копии. Вот почему в процедуре задания параметров резервирования важно настроить частоту копирования и размер места, отведенного для теневых копий. Теневое копирование томов позволяет создавать библиотеки версий файлов, тем самым обеспечивая доступ к сохраненным версиям удаленных или поврежденных файлов, что избавляет системных администраторов от одной из наиболее обременительных задач — восстановления одиночных файлов, ошибочно удаленных пользователями.

Для обеспечения надежности и восстановления после сбоев данные хранятся в различных местах и постоянно обновляются, благодаря чему изменение в одной реплике данных отражается и на других репликах. Именно эта идея лежит в основе схем зеркального отражения и репликации. Зеркалирование (mirroring) – технология, обеспечивающая копирование данных с одного носителя на другой в реальном времени. Она реализована в процедуре зеркалирования и обеспечивает систему хранения с резервированием всех данных. Технология зеркалирования тесно связана с формированием массивов RAID. Аббревиатура RAID расшифровывается как Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков. Практически для всех реализаций массивов RAID общей является идея чередования (striping). Чередование состоит из определения базовой единицы ввода-вывода (обычно она имеет размер от 512 байт до 4 или 8 Мбайт) и метода физического размещения этих единиц на различных дисках. Таким образом, формируются логические блоки для кластеров более высокого уровня. Первая единица может находиться на диске 1, вторая — на диске 2 и т. д [81]. Реализация массивов RAID может быть аппаратной и программной. Использована аппаратная реализация массива RAID. Аппаратный RAID – устройство RAID, созданное и поддерживаемое на аппаратном уровне. Для операционной системы такое устройство выглядит как один физический жесткий диск – отдельные диски, составляющие данное устройство, системе невидны. Наиболее удобное, надежное и относительно не дешевое решение. Тем не менее данные затраты окупятся, поскольку позволят решить основные проблемы программной реализации массива RAID, в частности:

- вычисление четности и других данных, необходимых для работы массива, требует значительных затрат времени центрального процессора;

- для каждой операции записи по шине ввода-вывода передается две операции записи, одна для данных, вторая для четности;

- при использовании программных массивов RAID два уровня абстракции могут значительно повысить сложность и накладные расходы. Во-первых, файловая система добавляет уровень абстракции, осуществляя преобразование данных файлового ввода-вывода в данные блочного ввод-вывода на уровне тома. Во-вторых, диспетчер тома (внедряющий программный массив RAID) добавляет еще один уровень абстракции, выполняя преобразование блоков тома в дисковые блоки. В контексте распределенной файловой системы (DFS) это означает необходимость получения двухуровневых блокировок — физических или виртуальных (т.е. файл, открытый в эксклюзивном режиме, может обрабатываться как виртуально заблокированный). Последнее имело принципиальное значение для реализации виртуализации хранилища.

Процедура виртуализации хранилища обеспечивает предоставление единого интерфейса для управления коммутаторами связной архитектуры. Данный интерфейс не зависит от производителя коммутатора, его модели и возможностей. Последовательность действий системного администратора при проведении резервного копирования заключается в следующем:

• создание тома (может потребоваться управление дисками или массивами RAID);

• обеспечение доступности тома для механизма создания моментальных снимков (может потребоваться перенастройка зонирования);

• создание моментального снимка;

• том с моментальным снимком делается доступным для сервера резервного копирования.

• проведение резервного копирования;

• возвращение снимка в пул свободных ресурсов хранилища, для чего может также потребоваться дополнительная настройка коммутатора.

Обычно все происходит таким образом: администратор хранилища выполняет часть действий вручную, запускает программное обеспечение, выполняет еще несколько ручных операций, запускает другое программное обеспечение и т.д.

Процедура виртуализации хранилища позволяет полностью автоматизировать эти задачи.

Достаточно значимое место в работе АРМ занимает подсистема нейросетевого прогнозирования временных рядов. Центральное место в данной подсистеме занимают ИНС. Ввиду того, что на сегодняшний день ИНС встречается великое множество, необходима их классификация.