数据安全与灾备管理

第一篇数据存储概述

第1章数据存储基础3

1.1数据存储发展历史4

1.1.1信息数据发展4

1.1.2存储的基本概念5

1.2数据存储原理5

1.2.1存储的基本原理5

1.2.2常见存储设备及其组件6

1.2.3存储网络的分类9

1.2.4存储网络的比较12

1.2.5RAID存储技术15

1.2.6存储性能指标15

1.3数据存储技术16

1.3.1备份技术背景16

1.3.2数据备份原则17

1.3.3数据灾难基础17

1.3.4数据容灾与备份18

1.3.5数据容灾指标19

1.3.6数据容灾级别19

1.4数据存储与应用21

1.4.1数据存储与数据访问21

1.4.2存储网络对应用系统的影响21

1.4.3存储网络对应用系统的意义23

任务拓展24

第2章存储应用环境25

2.1IT基础设施26

2.1.1计算机系统组成26

2.1.2IT系统简介26

2.1.3数据中心的概念292.2存储环境31

2.2.1主机的内部应用环境31

2.2.2传统内置存储遇到的问题31

2.2.3网络存储应用环境31

2.3存储介质33

2.3.1机械硬盘33

2.3.2SSD硬盘38

2.3.3SSD与HDD的比较48

2.3.4SSD性能优势50

2.3.5SSD在存储中的应用51

2.4存储主机应用系统52

2.4.1主机硬件系统52

2.4.2主机软件系统54

2.4.3主机的管理56

2.5存储中应用数据库59

2.5.1数据库的基本概念59

2.5.2数据库处理系统60

2.5.3数据库的基本结构60

2.5.4数据库的主要特点60

2.5.5数据库的结构模型61

2.5.6数据库的备份与恢复62

任务拓展65

第3章数据存储技术66

3.1存储阵列系统的组成67

3.1.1存储阵列系统的基本概念67

3.1.2存储阵列在存储系统架构中的位置67

3.1.3存储阵列系统硬件的组成67

3.2传统的存储系统68

3.2.1传统的内置存储68

3.2.2外置存储网络的形态69

3.2.3DAS存储的形态70

3.2.4DAS存储的局限性70

3.3SAN技术与应用71

3.3.1SAN存储基础71

3.3.2FC连接与协议74

3.3.3SCSI协议介绍80

3.3.4iSCSI协议介绍85

3.3.5IP SAN的产生与发展89

3.3.6IP SAN的组成和组网连接92

3.3.7FC协议与TCP协议融合95

3.4NAS技术与应用104

3.4.1NAS存储基础104

3.4.2NAS网络拓扑104

3.4.3NAS的发展及特点105

3.4.4集群NAS105

3.4.5NAS与文件服务器的对比105

3.4.6NAS系统的组成与部件106

3.4.7NAS文件共享协议CIFS及NFS108

3.4.8NAS文件系统的I/O与性能110

3.4.9NAS的实现与应用111

任务拓展117

第二篇数据灾备概述

第4章RAID技术与应用121

4.1RAID技术介绍122

4.1.1RAID简介122

4.1.2RAID的实现技术分类122

4.1.3RAID的基本原理122

4.1.4RAID的关键技术123

4.1.5RAID的优势125

4.2RAID级别分类125

4.2.1RAID0126

4.2.2RAID1126

4.2.3RAID2126

4.2.4RAID3127

4.2.5RAID4128

4.2.6RAID5128

4.2.7RAID6129

4.2.8RAID组合等级129

4.2.9非标准RAID等级132

4.2.10RAID的实现方式136

4.3RAID的应用选择137

任务拓展138

第5章虚拟磁带库技术139

5.1虚拟磁带库介绍及相关产品对比140

5.1.1架构140

5.1.2各种VTL产品间的重要差异141

5.1.3虚拟磁带库和磁带库的对比143

5.2虚拟磁带库的实现方式144

5.2.1备份软件型虚拟磁带库(第Ⅰ代D2D) 144

5.2.2应用服务器级虚拟磁带库方案(第Ⅱ代D2D) 145

5.2.3智能化专用型虚拟磁带库设备方案(第Ⅲ代D2D) 145

5.3虚拟磁带库功能介绍147

5.3.1新型环境与创新存储的应用147

5.3.2直接磁带输出147

5.3.3删除重复数据148

5.3.4I/O负载平衡148

5.3.5硬件压缩148

5.3.6无服务器磁带备份148

5.3.7销毁虚拟磁带148

5.3.8磁带整合149

5.3.9磁带缓冲149

5.3.10按需扩容149

5.4虚拟磁带库的优势与劣势149

5.4.1VTL的优点150

5.4.2VTL的缺点150

5.5虚拟磁带库的管理方式151

5.6虚拟磁带库数据的迁移151

5.7虚拟磁带库与重复数据删除技术介绍152

5.7.1重复数据删除的概念152

5.7.2重复数据删除的技术基础153

5.7.3重复数据删除技术的分类154

5.7.4重复数据删除操作的基本原理155

5.7.5重复数据删除可选择的方式156

5.7.6重复数据删除的优势157

5.8虚拟磁带库的趋势介绍159

5.8.1变化中的虚拟磁带库市场159

5.8.2用户的需求159

5.8.3下一代产品的增强特性160

任务拓展161

第6章数据灾备与恢复技术162

6.1灾备技术介绍163

6.1.1数据备份技术164

6.1.2本地介质备份及异地介质存放方案164

6.1.3远程数据备份方案165

6.2基于目的端重复数据删除技术的备份方案介绍167

6.2.1技术描述167

6.2.2资源配置要求168

6.2.3技术特点168

6.2.4适用范围168

6.2.5可选技术168

6.3基于源端重复数据删除技术的备份方案介绍168

6.3.1技术描述168

6.3.2资源配置要求169

6.3.3技术特点169

6.3.4适用范围170

6.3.5可选技术170

6.4基于智能存储设备的数据复制技术170

6.4.1技术描述170

6.4.2技术架构及特点170

6.4.3生产—同城复制模式(即A—B模式)171

6.4.4资源配置要求173

6.4.5适用范围174

6.4.6主流技术174

6.4.7实施步骤174

6.5基于数据库的数据复制技术174

6.5.1技术描述174

6.5.2资源配置要求175

6.5.3技术特点175

6.5.4主要实施步骤176

6.5.5适用范围176

6.5.6主流技术176

6.6基于主机的数据复制方案介绍176

6.6.1数据卷镜像方案176

6.6.2数据卷复制方案179

6.6.3主要实施步骤181

6.7基于存储虚拟化的数据复制技术介绍182

6.7.1模式一: 带外数据、带外管理模式182

6.7.2模式二: 带内数据、带外管理模式183

6.7.3模式三: 带内数据、带内管理模式184

6.8灾备技术对比表186

任务拓展187

第7章虚拟化技术188

7.1虚拟化技术概述188

7.1.1虚拟化的定义188

7.1.2虚拟化的发展历史189

7.1.3百花齐放的虚拟化技术191

7.1.4虚拟化的优势192

7.1.5虚拟化的目的193

7.2现有虚拟化技术的分析与对比194

7.2.1服务器虚拟化194

7.2.2网络虚拟化214

7.2.3存储虚拟化217

7.2.4应用虚拟化220

7.2.5虚拟化技术的比较222

7.3虚拟化架构对比分析223

7.4虚拟平台所面临的安全问题227

7.4.1使用虚拟化环境时存在的缺陷227

7.4.2保障虚拟服务器环境安全的措施227

7.5虚拟化未来发展趋势229

7.5.1被重构的IT图景229

7.5.2云计算的演进229

任务拓展231

第三篇数据灾备应用

第8章灾备系统设计与典型案例分析235

8.1灾备需求分析236

8.1.1信息可行性分析236

8.1.2故障分析236

8.1.3基础架构分析237

8.2系统的设计思路和设计原则243

8.2.1系统设计的理论依据和规范243

8.2.2系统设计方法论243

8.2.3技术路线243

8.2.4系统设计原则244

8.3备份系统建设的重要性245

8.3.1系统灾难分析245

8.3.2国家对数据安全的重视246

8.3.3备份系统保护数据安全246

8.3.4备份系统的保护场景246

8.4典型案例分析246

8.4.1基本数据保护及数据归档场景246

8.4.2应用保护场景248

8.4.3大型灾备场景249

任务拓展251

第9章数据中心安全运维252

9.1运维体系介绍252

9.1.1运维管理服务体系253

9.1.2服务提升工具255

9.1.3运维监控平台的建设原则255

9.1.4系统集中监控方案256

9.1.5统一事件管理平台建设259

9.1.6报表管理系统259

9.1.7运维服务管理平台建设260

9.1.8应急机构与职责261

9.1.9突发事件分级262

9.1.10应急响应265

9.2运维制度管理267

9.2.1管理制度架构267

9.2.2管理制度说明267

9.2.3运维服务内容综述269

9.2.4基础设施保障服务270

9.2.5变更管理服务272

9.2.6问题管理服务275

9.2.7客户服务管理277

9.2.8运维服务质量管理278

9.2.9服务水平管理279

9.2.10灾难恢复服务279

9.2.11应急资源保障280

9.2.12应急宣传、培训与演练281

9.3安全管理服务282

9.3.1安全管理通则282

9.3.2人员的安全282

9.3.3物理的安全283

9.3.4安全审核283

任务拓展283

第四篇数据灾备趋势

第10章云计算应用与云灾备287

10.1云计算的应用287

10.1.1云物联287

10.1.2云安全288

10.1.3云存储289

10.1.4云游戏289

10.1.5云计算289

10.1.6私有云289

10.1.7云教育290

10.1.8云会议290

10.1.9云社交290

10.2云的三种服务模式和四种服务模型290

10.2.1云服务的模式290

10.2.2云服务的部署模型291

10.3云灾备介绍293

10.3.1云灾备的概念293

10.3.2云灾备服务详情293

10.3.3云灾备的服务类型293

10.3.4云灾备服务优势294

10.3.5基于云灾备的数据安全存储关键技术294

10.4Google云计算原理介绍295

10.4.1Google文件系统GFS295

10.4.2系统架构296

10.4.3容错机制298

10.4.4系统管理技术298

10.4.5并行数据处理MapReduce299

10.4.6实现机制300

10.4.7分布式锁服务Chubby303

10.4.8通信协议308

10.4.9正确性与性能310

10.4.10分布式结构化数据表Bigtable311

任务拓展319

第11章大数据存储320

11.1大数据存储的概念321

11.2分布式存储系统介绍324

11.2.1分布式文件系统324

11.2.2典型架构325

11.2.3问题及解决方法325

11.2.4主控服务器327

11.2.5数据服务器328

11.2.6HDFS介绍329

11.2.7分布式文件系统HDFS的特性330

11.3分布式数据库331

11.3.1分布式数据库结构331

11.3.2分布式并发控制技术332

11.3.3NoSQL数据库介绍334

11.3.4HBase介绍337

11.4关键技术分析343

11.4.1元数据管理343

11.4.2数据去重344

11.4.3数据分布和负载均衡344

11.5不同数据库公司的大数据主张345

11.6大数据时代的数据保护347

11.6.1HDFS347

11.6.2HBase349

11.6.3Zookeeper351

11.6.4OpenStack352

任务拓展356

参考文献357

本书基于项目化教学方式编写而成，并引入实际企业案例。主要内容包括: 数据存储基础、存储应用环境、数据存储技术、RAID技术与应用、虚拟磁带库技术、数据灾备与恢复技术、虚拟化技术、灾备系统设计与典型案例分析、数据中心安全运维、云计算应用与云灾备、大数据存储。全书以社会调查、企业岗位需求为基准，以一家真实企业公司在不同发展时期的IT架构建设、数据安全与灾备为背景，从数据灾备系统建设到数据中心、数据安全维护进行了详细讲解，并配合详细的案例分析与实训内容，本着“学生能学、教师能教、企业能用”的原则，注重理论知识与实践技能的掌握，不断培养学习者的自信心和自学能力，力求学习者通过学习对此技术领域形成一个比较全面的知识体系，并且掌握数据安全与灾备相关的主流技术和产品管理，从而提高自身技能与分析解决问题的能力，将对知识的理解和实践应用有机地结合为一体，更好地应用于社会服务中。本书既适合作为计算机相关专业本科、专科学生的教材，也可以作为相关工程技术人员的学习用书。

本书相应国家安全号召，坚持“自主开发、安全可控”的原则，结合国内众多知名企业人大金仓、精容数安、安恒、聚比特科技等多年积累的计算机系统建设、存储系统管理、数据安全管理等经验、数据备份系统建设项目等真实案例，致力于为用户提供*完整的解决方案，涵盖了从高可用性、远程／异地容灾、数据整合到网络数据备份、零停机备份以及长期归档等等数据管理和数据保护的解决方案。它不仅能够支持自身的操作系统平台，而且能够支持COMPAQ、IBM、Microsoft、SGI、Sun等各种主流操作系统平台和多种数据库和应用平台。