Дипломная (вкр): Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН

- условно - постоянной информации с магнитного носителя;

переменной и условно-постоянной информации при кратковременном отключении питания.

По объему восстанавливаемой информации различают:

- полное ИВ - восстановление всей условно-постоянной и всей переменной;

частичное ИВ - восстановление либо условно-постоянной, либо переменной информации, либо информации БД, либо информации в пределах определенного временного интервала.

Виды информационного восстановления приведены на рисунке 2.3.

2.4 Выводы по второму разделу

Во втором разделе сформулированы требования к подсистеме автоматического резервирования данных пользователей и их восстановления после инцидентов в ИСУ СН. Описаны состав, назначение КП "Эксплуатационное обслуживание" и его компонентов. Представлена структурная схема комплекса программ "Эксплуатационное обслуживание".

Определена постановка задачи, состав и функции подсистемы автоматического резервирования данных пользователей и их восстановления после инцидентов в ИСУ СН.

Рисунок 2.3 - Виды информационного восстановления объекта

3. Проектирование функций подсистемы. Построение структурно-функциональной схемы подсистемы

3.1 Описание подсистем ПК "Создание и контроль версий ПО"

ПК "Создание и контроль версий ПО" состоит из пяти подсистем, каждая из которых отвечает за выполнение соответствующих функций.

Структурная схема ПК "Создание и контроль версий ПО" представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Структурная схема ПК "Создание и контроль версий ПО"

Подсистема автоматического резервирования данных пользователей и их восстановление после инцидентов в ИУС СН включает в себя:

средства автоматического резервирования данных пользователей;

средства восстановления данных.

Подсистема создания версии ПО предоставляет функцию администрирования. Для создания версии ПО администратору необходимо выбрать техническое средство, данные которого необходимо зарезервировать. Далее нужно выбрать способ резервного копирования данных: полное, разностное или выборочное. Затем администратор выбирает режим резервирования: автоматический (по регламенту) или автоматизированный (по команде администратора).

Подсистема автоматического резервирования данных обеспечивает следующие функции:

-  обработка команды на резервирование данных;

-       выбор объектов резервирования (файлов);

-       архивирование выбранных данных;

-       размещение архива в хранилище данных ( сервер);

-       квитирование создания резервных копий;

-       агент.

Контроль версий ПО осуществляется путем создания БД версий ПО, контроля соответствия и целостности резервных копий.

После выполнения резервного копирования, версия ПО сохраняется на сервере и на одном из разделов жесткого диска на АРМ, предназначенном для её хранения. При необходимости администратор может в любой момент времени посмотреть актуальность копии на АРМ.

Подсистема восстановления данных обеспечивает следующие функции:

-  восстановление ПО из резервной копии;

-       восстановление БД;

-       квитирование процесса восстановления.

В подсистеме учета данных заносится разнородная информация, как то: дата выполнения резервного копирования, информации о компьютере, версия ПО которого создавалась, вид резервного копирования, данные сотрудника, информация о носителе.

Принцип работы программы - агента состоит в следующем.

Программа - агент ждет от администратора команду, если таковой не последовало, то она осуществляет резервирование по расписанию и отправляет её на сервер хранения.

3.2 Архитектура ПК "Создание и контроль версий ПО"

ПК "Создание и контроль версий ПО" имеет следующую архитектуру:

-    сервер приложений и БД;

-       клиент, предоставляющий консоль управления программой администратору;

-       агент.

Общий принцип работы программного комплекса "Создание и контроль версий ПО" следующий:

-    подготовка и создание резервных копий ПО;

-       передача и сохранение версий ПО в хранилище данных;

-       занесение необходимой информации в БД администратором;

-       при сбое работы ПО на АРМ, происходит автоматизированное восстановление из хранилища данных.

Общий порядок функционирования ПК "Создание и контроль версий ПО" представлены на рисунках 3.2.

3.3 Общая схема функционирования подсистемы

Администратор ведет список АРМ и соответствующего им ПО, а также составляет расписание резервного копирования. Эта информация хранится в БД. Эта информация позволяет при

Рисунок 3.2 - Общий порядок функционирования ПК "Создание и контроль версий ПО"

необходимости начать процесс восстановления на АРМ ДЛ.

3.4 Выводы по третьему разделу

В данном разделе была разработана структурно-функциональная схема, а так же описаны архитектура, общая схема функционирования и принцип работы подсистемы автоматического резервирования данных пользователей и их восстановления после инцидентов в ИУС СН.

4. Анализ и выбор технологий и программных средств реализации подсистемы

4.1 Анализ существующих систем резервирования данных

На данный момент существует множество систем резервного копирования данных[9]. Основные требования, предъявляемые к программам резервного копирования:

- минимизация трудозатрат человека в процессе резервного копирования и восстановления данных, автоматизации процессов резервного копирования и восстановления данных в случаях сбоя;

скорость работы, поддержка различных физических и виртуальных платформ, поэлементное восстановление приложений и баз данных, дедупликация резервных копий, централизованное управление, поддержка ленточных и дисковых систем хранения, масштабируемость решения;

начальная стоимость приобретения программного обеспечения, стоимость ежегодной поддержки, стоимость расширения при увеличении парка систем.

На основании данных требований для анализа были выбраны следующие системы резервирования данных:

- Advanced Maryland Automatic Network Disk Archiver[10];

Afbackup[15];

BackupPC[19];

Box Backup[20];

Arkeia[23].

Advanced Maryland Automatic Network Disk Archiver (AMANDA) является надстройкой к стандартным программам dump/restore, GNU tar и многим другим.

Построен по клиент-серверной схеме, причем клиент может быть установлен на одном компьютере с сервером либо клиенты могут быть установлены на всех компьютерах, которым требуется архивация.

Для передачи информации используется свой протокол, работающий поверх UDP[11] или TCP[12]. Последние версии AMANDA могут взаимодействовать с компьютерами Windows MS посредством SAMBA[13], либо как вариант можно использовать клиента, скомпилированного под cygwin.

Поддерживается шифрование информации как на клиенте, так и на сервере, для этих целей используется несимметричный GPG и симметричный amcrypt-алгоритм, хотя легко можно добавить и любой другой. Аналогично можно настроить и сжатие данных. Если сжимать информацию на клиенте, это уменьшит нагрузку на сеть, если на сервере, то снизит нагрузку на маломощную машину клиента. При наличии нескольких средств архивации на одном сервере можно использовать несколько независимых конфигураций.

AMANDA оптимизирована для работы со стримерами, но так же есть возможность использовать CD и DVD.

Процессом резервирования можно руководить как вручную, так и запускать при помощи cron[14].

В состав Afbackup входят следующие программы Arkeia Network Backup и Arkeia Smart Backup. Первый предназначен для больших и средних сетей, второй - для небольших растущих сетей, отличаются ценой. Smart Backup для пользователей Linux бесплатен и ограничен 50 Гб архивируемой информации.

Построен по клиент-серверной архитектуре. Функционируют на любой программной платформе. Для управления процессом архивирования используется Arkeia Manager, а на клиентских машинах устанавливаются программы-клиенты. Эти компоненты написаны на Java и доступны для большого числа платформ. Локализованного интерфейса нет. Клиент не привязан к конкретному серверу, можно развернуть несколько серверов и для резервирования выбрать любой из доступных, если администратор разрешил к нему доступ.

Пользователи могут быть разделены на роли (ADMINISTRATOR, OPERATOR, USER) со своими правами в системе.

Разработаны также дополнительные модули, позволяющие резервировать данные отдельных приложений без их остановки.

В настоящее время доступны такие модули для Lotus, Open-Xchange, LDAP, MS Exchange, и баз данных Oracle[16], MySQL[17], PostgreSQL[4].

Поддерживается протокол NDMP[18] версии 3, позволяющий управлять данными на носителях. Его применение дает выигрыш по времени в операциях резервирования и восстановления. Возможно несколько вариантов дублирования резервной информации: восстановление с переадресацией данных, выполнение команд до и после резервирования.

Основным минусом является передача логина/пароля в открытом виде, что при возможностях Arkeia может привести к утечке информации, ведь восстановить файл можно в произвольное место в сети.

Высокопроизводительное решение уровня предприятия, позволяющее резервировать данные компьютеров, работающих под управлением UNIX/Linux, MacOS X и Windows разных версий[20]. Прост в настройке и поддержке. Не требует клиентского ПО.

Для резервирования данных Windows-систем, используется протокол smb[21] (или rsync работающий через cygwin), UNIX и Linux - rsync[21] или tar[21] (над ssh/rsh/nfs).

Для экономии ресурсов одинаковые файлы с одного и даже нескольких компьютеров загружаются только один раз, затем для привязки к конкретной системе используются жесткие ссылки, если на одной из систем такой файл изменился, то он будет перезаписан.

Для управления процессом резервирования и восстановления информации, просмотра журналов и файлов в архиве, настройки, используется веб-интерфейс (т.е. придется ставить еще и веб-сервер), который, к сожалению не локализован. Выбранный для восстановления файл может быть скопирован на любой ресурс.

Резервирования можно настроить как персонально, так и указать параметры, зависящие от операционной системы клиента. Определить различные задачи для полных и инкрементных копий. Если информация с компьютера некоторое время не резервировалась, то пользователю будет послано предупреждение посредством электронной почты. Работает с архивами, созданными AMANDA (т.е. практически может служить к нему интерфейсом).

Box Backup построен по клиент-серверной архитектуре. И состоит из трех элементов: сервера bbstored, бэкап-клиента bbackupd, задача которого контролировать изменения и загружать их на сервер, инструмента, предназначенного для создания запросов и восстановления информации.

Особое внимание уделено вопросам безопасности данных. Соединение между клиентом и сервером по умолчанию происходит по зашифрованному каналу, для генерирования и управления ключей, необходимых при аутентификации, в комплекте имеются скрипты. Резервируемые файлы на клиенте шифруются при помощи AES, а метаданные Blowfish. Если сервер компрометирован, данные все равно остаются в безопасности. Резервирование происходит в режиме "snapshot". После первого копирования в дальнейшем для обновления резервной копии используется rsync, поэтому в дальнейшем трафик может быть относительно небольшой. Старые версии не заменяются новыми, а удаляются только когда остаётся мало свободного места.

Результаты анализа систем резервирования данных представлены в таблице 4.2

4.2 Анализ технологий резервирования данных

В зависимости от важности хранимой на компьютере информации и от частоты её использования, выполняют несколько видов резервного копирования данных:

- полное резервное копирование;

- дифференциальное резервное копирование;

- инкрементное резервное копирование.

Полное резервное копирование является главным и основополагающим методом создания резервных копий, при котором выбранный массив данных копируется целиком. Это наиболее полный и надежный вид резервного копирования, хотя и самый затратный. В случае необходимости сохранить несколько копий данных общий хранимый объем будет увеличиваться пропорционально их количеству.

Для предотвращения большого объёма использованных ресурсов используют алгоритмы сжатия, а также сочетание этого метода с другими видами резервного копирования: инкрементным или дифференциальным. И, конечно, полное резервное копирование незаменимо в случае, когда нужно подготовить резервную копию для быстрого восстановления системы с нуля.

Достоинства метода:

легкий поиск файлов - Поскольку выполняется резервное копирование всех данных, содержащихся на устройстве, для поиска нужного файла не требуется просматривать несколько носителей;

- текущая резервная копия всей системы всегда расположена на одном носителе или наборе носителей - Если потребуется восстановить всю систему, то всю необходимую информацию можно найти в последней полной резервной копии.

Недостатки метода:

избыточная защита данных, поскольку большинство файлов системы изменяются достаточно редко, то каждая последующая полная резервная копия представляет собой копию данных, сохраненных в ходе первого полного резервного копирования. Для полного резервного копирования требуется большой объём носителя;

- полное резервное копирование занимает больше времени - Для создания полных резервных копий может потребоваться длительное время, в особенности, если для хранения выбраны устройства в сети.

Дифференциальное резервное копирование отличается от инкрементного тем, что копируются данные с последнего момента выполнения. Данные при этом помещаются в архив "нарастающим итогом". В системах семейства Windows этот эффект достигается тем, что архивный бит при дифференциальном копировании не сбрасывается, поэтому измененные данные попадают в архивную копию, пока полное копирование не обнулит архивные биты. В силу того, что каждая новая копия, созданная таким образом, содержит данные из предыдущей, это более удобно для полного восстановления данных на момент аварии. Для этого нужны только две копии: полная и последняя из дифференциальных, поэтому вернуть к жизни данные можно гораздо быстрее, чем поэтапно накатывать все инкременты. К тому же этот вид копирования избавлен от вышеперечисленных особенностей инкрементного, когда при полном восстановлении старые файлы, возрождаются из пепла. Возникает меньше путаницы. Но дифференциальное копирование значительно проигрывает инкрементному в экономии требуемого пространства. Так как в каждой новой копии хранятся данные из предыдущих, суммарный объем зарезервированных данных может быть сопоставим с полным копированием. И, конечно, при планировании расписания (и расчетах, поместится ли процесс бэкапа во временное "окно") нужно учитывать время на создание последней, самой большой, дифференциальной копии.

Достоинства метода:

легкий поиск файлов - Для восстановления системы, защищенной с помощью стратегии дифференциального резервного копирования требуются две резервные копии - последняя полная резервная копия и последняя дифференциальная резервная копия. Время восстановления значительно меньше по сравнению со стратегиями резервного копирования, для которых требуются последняя полная резервная копия и все инкрементальные резервные копии, созданные с момента последнего полного резервного копирования;