Дублирование информации

Блокирование случайных угроз безопасности информации в компьютерных системах (КС) можно осуществить решением комплекса задач (рис.1).

Рис.1. Задачи защиты информации в КС от случайных угроз

Одним из самых эффективных способов обеспечения целостности информации является – дублирование. В зависимости от ценности информации, особенностей построения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы дублирования, которые классифицируются по различным признакам:

e по времени восстановления информации методы дублирования подразделяются на:

¶ оперативные;

¶ неоперативные.

Оперативные – это методы дублирования информации, позволяющие использовать дублирующую информацию в реальном масштабе времени, т. е. переход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Методы, не обеспечивающие этого условия относятся к неоперативным.

e по используемым средствам:

¶ дополнительные внешние запоминающие устройства (блоки);

¶ специально выделенные области памяти на несъемных носителях;

¶ съемные носители информации.

e по числу копийметоды дублирования делятся:

¶ одноуровневые;

¶ многоуровневые.

Как правило число уровней не превышает трех.

e по степени пространственной удаленности носителей основной и дублирующей информации методы дублирования подразделяются на методы:

¶ сосредоточенного дублирования – когда носители основной и дублирующей информации находятся в одном помещении;

¶ рассредоточенного дублирования.

e в соответствии с процедурой дублированияразличают методы:

¶ полного копирования – дублируются все файлы;

¶ зеркального копирования – изменения в основной информация идентичны дублю;

¶ частичного копирования – создание дублей файлов, измененных со времени последнего копирования;

¶ комбинированного копирования – различные комбинации, например, полное и частичное копирование с различной периодичностью их проведения.

e по виду дублирующей информацииметоды разделяются на:

¶ методы со сжатием информации;

¶ методы без сжатия информации.

Надежным методом оперативного дублирования является использование зеркальных дисков. Зеркальный – жесткий магнитный диск отдельного накопителя, на котором хранится информация, полностью идентичная информации на рабочем диске. Это достигается за счет параллельного выполнения всех операций записи на оба диска. При отказе рабочего накопителя осуществляется автоматический переход на работу с зеркальным диском в режиме реального времени. При этом информация сохраняется в полном объеме.

В системах с высокими требованиями к сохранности информации (военные, банковские системы, АСУ технологическими процессами, серверы сетей и другие), как правило, используются два и более резервных диска, подключенных к отдельным контроллерам и блокам питания. Зеркальное дублирования обеспечивает надежное оперативное дублирование, но требует и больших аппаратных затрат.

Идеология надежного и эффективного хранения информации на жестких дисках нашла свое отражение в так называемой технологии RAID (Redundant Array of Independent Disks) Эта технология реализует концепцию создания блочного устройства хранения данных с возможностями параллельного выполнения запросов и восстановления информации при отказах отдельных блоков накопителей на жестких магнитных дисках. Устройства, реализующие эту технологию, называют подсистемами RAID или дисковыми массивами RAID.

В технологии RAID выделяется 6 основных уровней: с 0-го по 5-й. С учетом различных модификаций их может быть больше. Уровни RAID определяют порядок записи на независимые диски и порядок восстановления информации. Различные уровни RAID обеспечивают различное быстродействие подсистемы и различную эффективность восстановления информации.

Нулевой уровень RAID предполагает поочередное использование блоков (накопителей на магнитных дисках) для записи файлов. Дублирование не используется. Зеркальное дублирование предусматривается на 1-ом уровне RAID.

На 2-ом уровне биты информации поочередно размещаются на дисках. Данные размещаются на дисках с дублированием.

Начиная с 3-его уровня, для восстановления информации используется не дублирование данных, а контрольная информация. Восстановление возможно при отказе одного диска. На 3-ем уровне байты данных поочередно записываются на диски. Контрольная информация записывается на один выделенный диск.

Начиная с 4-ого уровня, поочередная запись на диски ведется блоками. На 4-ом уровне для записи контрольной информации отводится выделенный диск. Подсистема 4-ого уровня допускает параллельное выполнение запросов на чтение, но запись осуществляется последовательно, так как контрольная информация записывается на один диск.

На 5-ом уровне осуществляется поочередная запись на диски, как блоков данных, так и контрольной информации. На этом уровне возможно осуществлять одновременно несколько операций чтения или записи. В случае отказа одного диска, последний восстанавливается с помощью контрольной информации. Восстановление информации с отказавшего диска занимает не более 10 минут.

Блочная конструкция подсистем RAID позволяет наращивать число дисков. Реальные подсистемы поддерживают несколько уровней, которые выбираются пользователем с учетом требований, предъявляемых к внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) конкретной КС. В подсистемах RAID, как правило, используются резервные источники питания, что существенно повышает отказоустойчивость таких подсистем.

Для дублирования информации используются также накопители на магнитных лентах, которые обладают большей емкостью, но значительно уступают накопителям на магнитных дисках по времени доступа к информации.

Для хранения дублирующей информации используются устройства, получившие название ленточные системы с автоматической сменой кассет (библиотеки). На одной кассете может храниться 4 Гбайта несжатой или 10 Гбайт сжатой информации. В магазине системы может находиться до 60 кассет, из чего следует, что емкость таких систем позволяет хранить огромные массивы данных.

Распределенное копирование достижимо в компьютерных сетях и является практически единственным способом обеспечения целостности и доступности информации при стихийных бедствиях и крупных авариях.