資料完整性概述及提高資料完整性的辦法

2021-03-04 07:22:16 字數 4932 閱讀 2472

儲存是計算機中的資料可以說每天都在增加,與此同時,需要訪問這些資料的人數也在增長,這樣,無疑對資料的完整性的潛在需求也隨之而增長。

資料完整性這一術語用來泛指與損壞和丟失相對的資料的狀態,它通常表明資料的可靠與準確性是可以信賴的,同時,在不好的情況下,意味著資料有可能是無效的,或不完整的。

資料完整性方面的要點:儲存器中的資料必須和它被輸入時或最後一次被修改時的一模一樣;用來建立資訊的計算機、外圍裝置或配件都必須正確地工作;資料不能被其他人非法利用。

本章將從資料完整性和完整性的一般解決方法二個方面來論述資料完整性。

對資料完整性來說,危險常常來自一些簡單的計算不周、混淆、人為的錯誤判斷或裝置出錯等導致的資料丟失、損壞或不當的改變。而資料完整性的目的就是保證計算機系統,或計算機網路系統上的資訊處於一種完整和未受損壞的狀態。這意味著資料不會由於有意或無意的事件而被改變或丟失。

資料完整性的喪失意味著發生了導致資料被丟失或被改變的事情。為此,首先將檢查導致資料完整性被破壞的常見的原因,以便採用適當的方法以予解決,從而提高資料完整性的程度。

在分布式計算環境中,或在計算機網路環境中,如果通過pc、工作站、伺服器、中型機和主機系統來改善資料完整性已變得一天比一天困難。原因何在?許多機構為了給它們的使用者提供盡可能好的服務都採用不同的平台來組成系統,這彷彿擁有不同的硬體平台一樣,使這些機構一般都擁有使用不同檔案系統和系統服務的機器。

e-mail交換系統成了對協同工作的網路系統的需求;協議的不同需要閘道器或協議的轉換;系統開發語言和編譯器的不同也產生了應用上相容性的問題,凡此種種,造成了系統之間通訊上可能產生的問題。其結果使之處於一種充滿了潛在的不穩定性和難於**的情況之當。

一般地來說,影響資料完整性的因素主要的有如下5種:

● 硬體故障

● 網路故障

● 邏輯問題

● 意外的災難性事件

● 人為的因素

1、硬體故障

任何一種高效能的機器都不可能長久地執行下不發生任何故障,這也包括了計算機,常見的影響資料完整性的硬體故障有:

● 磁碟故障

● i/o控制器故障

● 電源故障

● 儲存器故障

● 介質、裝置和其它備份的故障

● 晶元和主機板故障

2、網路故障

在lan上,資料在機器之間通過傳輸介質高速傳遞,用來連線機器裝置的線纜總是處在干擾和物理損傷在內的多種威脅之中,使計算機之間難於通訊或根本無法通訊的事件,最終導致資料的損毀或丟失。網路上的故障通常發生如下三個方面:

● 網路介面卡和驅動程式實際上是不可分割的。在大多數的情況下,網路介面卡、驅動程式的故障並不損害資料,僅僅使使用者無法訪問資料。但是,當網路伺服器上的網路介面卡發生故障時,伺服器一般會停止執行,這就很難保證被開啟的那些檔案是否被損壞。

● 網路中被傳輸的資料對網路所造成的壓力往往是很大的。網路裝置,例如路由器和網橋中的緩衝區不夠大就會發生操作阻塞的現象,從而導致資料報的丟失。相反,如果路由器和網橋的緩衝容量太大,由於排程如此大量的資訊流所造成的延時極有可能導致會話超時。

此外,網路佈線設計上不正確性也可能網路故障,影響到資料的完整性。

● 輻射本身就具有電子移動的能力,所以,輻射會給資料造成損壞是會自然的。控制輻射的辦法,採用遮蔽雙絞線或光纖系統進行網路的佈線。

3、邏輯問題

軟體也是威脅資料完整性的乙個重要因素。由於軟體問題而影響資料完整性的有下列幾種途徑:

● 軟體錯誤

● 檔案損壞

● 資料交換錯誤

● 容量錯誤

● 不恰當的需求

● 作業系統錯誤

這裡:軟體錯誤包括形式多樣的缺陷,通常與應用程式的邏輯有關。

檔案損壞是由於一些物理的或網路的問題導致檔案被破壞。檔案也可能由於系統控制或應用邏輯中一些缺陷而造成損壞。頗為叫人煩惱的是如果被損壞的檔案自己又被其它的過程呼叫而生成新的資料,這些新生成的資料是錯的,這是一類很難應付的問題。

當檔案轉換過程中生產的新的檔案,如果不具有正確的格式時便產生資料交換錯誤。

當軟體在執行時,系統容量,如記憶體等的不夠也是導致出錯的原因。

所有的作業系統都有自己的錯誤,這是眾所周知的,無需大驚小怪。此外,系統的應用程式介面(api)被第三方開發商用來為終端使用者提供服務,這第三方根據公開發布的api功能來編寫其軟體產品,如果這些api不像所說的那樣工作就會發生資料被破壞的事件。

在軟體開發過程中,需求分析,需求報告沒有正確地反映使用者要求做的工作,系統只能停在那裡,生成一堆無用的資料。這種情況在數字位數已被固定而輸入的數字位數已被固定而輸入的數字位數超出了這個限制時是很典型的。如果出錯檢查程式未能發現這一情況,程式就會產生錯誤的資料。

4、災難性事件

常見的災難性事件有:

● 水災

● 火災

● 風暴——龍捲風、颱風、暴風雪等

● 工業事故

● 蓄意破壞/恐怖活動

5、人為因素

由於人類的活動資料完整性所造成的影響是多方面的。人類給資料完整性帶來的常見的威脅包括:

● 意外事故

● 缺乏經驗

● 壓力/恐慌

● 通訊不暢

● 蓄意的包袱破壞和竊取

提高資料完整性的可行的解決辦法有二個方面的內容:首先,採用預防性的技術防範危及資料完整性事件的發生,其次,一旦資料的完整性受到損壞時採取有效的恢復手段,恢復被損壞的資料。下面所列出的是一些恢復資料完整性和防止資料完整性喪失的技術:

● 備份

● 映象技術

● 歸檔

● 轉儲

● 分級儲存管理

● 奇偶檢驗

● 災難恢復計畫

● 故障發生前的預前分析

● 電源調節系統

● 系統安全程式

● 備份

備份是用來恢復出錯系統或防止資料丟失的一種最常用的辦法。通常所說的backup是一種做備份的操作,它把正確的完整的資料拷貝到磁帶等介質上,萬一系統的資料完整性受到了不同程度的損壞,可以用備份系統將最近一次的系統備份恢復到機器上去。作為乙個網路管理員或系統員沒有任何藉口可以不做備份。

映象技術

映象技術是物理上的映象原理在計算機技術上的具體應用,它所指的是將資料原樣從一台計算機(或伺服器)上拷貝到另一台計算機(或伺服器上)。

映象技術在計算機系統中具體執行時一般有二種方法:

邏輯地將計算機系統或網路系統中的檔案系統按段拷貝到網路中的另一台計算機或伺服器上

嚴格地在物理層上進行,例如建立磁碟驅動器、i/o驅動子系統和整個機器的映象。

歸檔在計算機及其網路系統中,歸檔有二層意思:其一,將檔案從網路系統的線儲存器上拷貝到磁帶或光學介質上以便長期儲存;其二,將檔案從網路的**儲存器上拷貝的同時刪除舊檔案,使網路上的剩餘儲存空間變大一些。通過歸檔,也可以把**儲存器上刪除的檔案轉入永久介質上的措施加強對檔案系統的保護。

轉儲轉儲與備份有其相同之處,但也有不同的地方。轉儲是指那些用來恢復的磁帶是如何到別處去的。這是與備份的最大不同之處。

分級儲存管理

分級儲存管理(hierarchical storage management——h**)與歸檔很相似,它是一種能將軟體從**儲存器上歸檔到靠近**儲存器上的自動系統,也可以進行相反的過程。從實際使用的情況來看,它對資料完整性較使用歸檔方法具有更多的好處,但風險也更大。

奇偶校驗

奇偶校驗提供一種監視的機制來保證不可**的記憶體錯誤不致於會引起伺服器出錯以至造成資料完整性的喪失。

災難恢復計畫

災難給計算機落系統帶來的破壞是巨大的,而災難恢復計畫是在廢墟上如何重建系統的指導性檔案。

故障前預兆分析

故障前預兆分析是根據部件的損壞或老化等情況並非一下子完全破壞的,而是有一過程,在這過程中,出錯的次數不斷增加,裝置的動作也開始變得有點不可思議,根據分析,判斷問題的結症,以便做好排除的準備。

電源調節

這裡所說的電源是指不間斷電源,它是乙個完整的伺服器系統的重要組成部分,當系統失去電力**時,這種後援的系統開始運做,從而保證系統的正常工作。

除了不間斷電源以外,電源調節還為網路系統提供恆定平衡的電壓。因為,當負載變化時,電網的電壓可能會有所波動,這樣可能影響到系統的正常執行,因此,這種電源調節的穩壓裝置是很有價值的。

系統安全程式

網路備份系統存在乙個目的是,盡可能地恢復計算機或計算機網路系統所需要的資料和系統資訊。

網路備份實際上不僅僅是指網路上各計算機的檔案備份,它實際上包含了整個網路系統的一套備份體系。主要包括如下幾個方面:

● 檔案備份和恢復

● 資料庫備份和恢復

● 系統災難恢復

● 備份任務管理

由於lan系統的複雜性隨著各種不同的操作平台和網路應用軟體的增加而日趨增加,要對系統所做的完全備份的難度也有所增加,並非簡單的拷貝所能解決的,需要經常作調整,對那種簡單的要求進折衷。

對於大多數網路管理員來說,備份和恢復是一項繁重的任務,每天都要小心翼翼,不敢有半點的閃失。而備份的最基本的乙個問題是:為保證能恢復全部系統,需要備份多少以及何時進行備份?

全盤備份

所謂全盤備份是將所有的檔案寫入備份介質。全盤備份的方法較流行,因為這是克服系統不安全的最直接了當的方法,操作起來也較簡單。通過這種方法網路管理員可以很清楚地知道從備份之日起便可以恢復網路系統上的所以資訊。

儘管如此,往往會有很多資料使網路管理員無法每天做全盤備份而只能在週末進行全盤備份。其實,出於多方面的考慮,其中包括裝置上的困難,很少有人喜歡大動干戈地進行全盤備份。

增量備份

增量備份指的是只備份那些上次備份之後已經作過更改的檔案,即備份已更新的檔案。增量備份是進行備份的最有效的方法。試想,如果每天只需做增量備份,除了大大節省時間外,系統的效能和容量問題也可以得到很好的改善。

任何事物都有其二重性,增量備份的確具有不少的優點,但它通常依靠檔案的系統屬性來識別作過改變的檔案,這有時是並不可靠的。當然,這種不利的一面可能通過建立乙個檔案系統資料庫或某種記錄來標識新近更新的檔案,這樣可能會很精確可靠,但也更可能導致其它的系統問題,有些問題或許是無法預見的。增量備份存在的另乙個問題是,從所有磁帶中恢復資料所用的時間可能會很長。

對於乙個有經驗的網路管理員通常把增量備份和全盤備份一起使用,這樣可以提供快速備份。這種方法可以減少恢復時所需的磁帶數。

差別備份

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