论文部分内容阅读
摘 要：随着高校实验系统与数据的与日俱增，为防止实验教学过程中灾难性事件的发生，需要建立一套完善的存储备份方案以保证实验教学工作的有序进行。该文基于现有的3种备份技术，提出将备份一体机应用在高校实验教学的备份方案中，以满足高校对备份多样性的需求。
关键词：实验教学 系统与数据 备份技术
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0209-02
随着科技的快速发展，计算机应用已渗透在高校的实验教学中，各实验教学系统的运行，必然会产生大量的实验数据，而这些数据作为高校实验教学最重要的资源，越来越受到大家的重视。随着数据量越来越大，应用越来越复杂，如何对教学数据及软件系统进行存储备份，防止教学过程中灾难性事件的发生成为实验管理人员的重要任务。许多高校已经意识到建立一套完善的存储备份方案，在面临数据丢失后可以快速有效恢复数据，保障实验教学的有序进行势在必行。同时如何有效地将实验教学资源存储备份，确保数据及系统的一致性、安全性和可靠性也是高校实验信息化建设所面临的一个重要问题。
1 高校实验教学备份现状
高校实验教学工作具有严肃性、连续性、计划性等特点[1]。随着信息化不断深入到实验教学中，实验数据量越来越大，应用系统也越来越复杂，维护大量服务器及实验系统，需要消耗大量的人力和物力。而据调查了解，目前高校对实验系统、实验数据保护基本是使用脚本备份或依靠实验管理人员定期手工拷贝的方式进行备份，甚至一些系统数据暂时没有有效的数据备份方式进行备份。在日常工作中数据或软件系统遭到破坏随时随地都有可能发生，有可能是硬件故障、软件故障或遭到破坏性木马与病毒攻击，同时人为操作本身也存在着忽略和误操作的危险。如果没有对实验操作系统和数据进行保护，一旦系統出问题，就只能重装系统和应用程序，若在教学过程中应用系统恢复时间所需较长，将影响正常实验教学。若使用脚本备份，两次脚本备份之间的时间间隔过长，数据丢失量可能性也比较大。同时数据恢复难度也非常高，往往需要找非常专业的IT人员。因此现有的实验教学管理存储备份方式已经不能很好地满足高校对实验系统及数据保护的要求。在现高校实验教学管理中，需要一个行之有效的统一存储备份方案以保证实验数据及系统的安全，保证日常实验教学工作的顺利进行。
2 存储备份技术探析
存储备份也称为数据备份，数据备份是将数据以某种方式加以保留，以便在系统遭受破坏或其他特定情况下重新加以利用的一个过程。而数据备份的最终目的不是备份，而是快速恢复数据，以保证系统的正常运行[2]。目前最常见的3种存储备份技术分别为DAS、NAS、和SAN。
2.1 DNA技术
DAS：Direct-Attached Storage，即开放系统的直连式存储。该技术是将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。该技术已经有近40年的使用历史，随着用户数据的不断增长，尤其是数百GB以上时，其在备份、恢复、扩展、灾备等方面的问题变得日益困扰系统管理员。
2.2 NAS技术
NAS：Network Attached Storage，即网络附属存储，是指连接在网络上，具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。该技术需要专用数据存储服务器，以数据为中心，将存储设备与应用服务器彻底分离，集中管理数据。NAS本身能够支持多种协议，如NFS、CIFS、FTP、HTTP等，而且能够支持各种操作系统。通过任何一台工作站，采用IE或Netscape浏览器就可以对NAS设备进行直观方便的管理。但NAS存在一个问题，即备份过程中的带宽消耗。它将存储事务由并行SCSI连接转移到网络上。
2.3 SAN技术
SAN：Storage Area Network，即存储区域网络，是千兆位速率的网络，依托光纤通道为服务器和存储设备之间的连接提供更高的吞吐能力、支持更远的距离和更可靠的连通。SAN的组成通常包括服务器（主机）、存储设备（磁带或者磁盘阵列）以及桥接器和多路复用器，并且所有这些设备都连接在光纤通道的交换机上。SAN技术可以是交换式网络，也可以是共享式网络。该技术任何一种网络都能够提供更好的伸缩性、故障恢复和诊断信息。
3 高校实验教学备份方案设计
3.1 存储备份目标
不同高校有着不同的业务特点与需求，但备份的目标是一致的。要求备份方案支持多种数据库、多种异构平台所有重要数据，能全面集中备份到备份设备进行统一管理，确保数据丢失后，能够快速有效恢复，保障数据安全。同时要求操作简单方便，减少运维工作量和时间成本，提高管理员备份效率。随着信息化实验教学不断发展，备份方案在满足用户现有数据保护需求基础上，还能考虑到未来扩展的数据保护需求。
3.2 备份方案
在高校中不同的实验系统与数据对备份的要求不一致，从成本与备份实现中，不能简单采用一种备份方式以解决备份问题。根据高校实验教学的特点与目前市场情况，在实验教学中可使用备份一体机进行实验备份。高校可以根据实际的备份需求，确定在现有网络环境中部署备份一体机的数量。通过备份一体机的部署策略，将实验系统与数据通过网络集中定时备份到一体机上。实验过程中，当因为操作系统崩溃、数据丢失或数据库逻辑故障等故障导致系统、数据不可用时，管理员可以通过管理界面快速将系统与数据恢复出来，达到数据不丢失的目标。
（1）数据备份。在数据存储备份的过程中，在需要备份的服务器上或者计算机上安装客户端，客户端会按照管理员设定的备份策略，将重要数据通过现有网络源源不断地备份到内置的存储上。管理员定期通过管理控制台管理备份系统，定期检查备份任务的执行情况。数据备份的策略可以根据实际需求，进行系统备份和数据备份，或系统与数据一起备份；完全备份、增量备份；实时备份与定期备份等[3]。备份过程操作简单，灵活性强。（2）数据恢复。当在实验教学过程中发生数据损坏时，需要从存储介质中恢复数据，管理员通过网页管理界面可以在短时间内（而非数小时或数天）从宕机或崩溃状态恢复系统，不需要重新安装和重新配置操作系统、应用程序、系统设置和个性化设置等。在管理界面，系统管理员选定相应的数据备份项目，备份管理目录下的相应的项目名，对应某个时间点备份的某个数据库的数据，进行恢复即可。选择备份项目时，如采用的是增量备份策略进行备份，首先先恢复最近一次完全备份，然后再选定最近一次累计增量备份，最后选定这次累计增量备份以后的所有增量备份项目，依时间顺序进行恢复即可。使用备份一体机可以使数据的恢复非常快速和简单。
4 结语
基于备份一体机建立的高校实验存储备份方案，不仅仅可以对所有物理服务器和虚拟化平台提供全面集中的备份，使数据、应用、系统得到统一保护，保证数据丢失、系统损坏时高可靠的恢复性。同时灵活的备份策略，可以满足不同的备份需求。使用网页管理界面进行管理，使备份管理、存储管理与恢复管理简单快速。管理人员根据实际需求制定备份计划和策略，可自动化执行备份任务进行日常运维管理，大大减少工作量，同时也避免误操作风险，降低工作复杂度，提升管理效率。
参考文献
[1] 田伟先.教学服务系统备份方案初探[J].中国现代教育装备，2010（21）：64-65.
[2] 张艳，李丹军，何德全.灾难备份和恢复技术的现状与发展[J].计算机工程与科学，2005（2）：107-110.
[3] 韩德志，谢长生，李怀阳.存储备份技术探析[J].计算机应用研究，2004（6）：1-7.
关键词：实验教学 系统与数据 备份技术
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0209-02
随着科技的快速发展，计算机应用已渗透在高校的实验教学中，各实验教学系统的运行，必然会产生大量的实验数据，而这些数据作为高校实验教学最重要的资源，越来越受到大家的重视。随着数据量越来越大，应用越来越复杂，如何对教学数据及软件系统进行存储备份，防止教学过程中灾难性事件的发生成为实验管理人员的重要任务。许多高校已经意识到建立一套完善的存储备份方案，在面临数据丢失后可以快速有效恢复数据，保障实验教学的有序进行势在必行。同时如何有效地将实验教学资源存储备份，确保数据及系统的一致性、安全性和可靠性也是高校实验信息化建设所面临的一个重要问题。
1 高校实验教学备份现状
高校实验教学工作具有严肃性、连续性、计划性等特点[1]。随着信息化不断深入到实验教学中，实验数据量越来越大，应用系统也越来越复杂，维护大量服务器及实验系统，需要消耗大量的人力和物力。而据调查了解，目前高校对实验系统、实验数据保护基本是使用脚本备份或依靠实验管理人员定期手工拷贝的方式进行备份，甚至一些系统数据暂时没有有效的数据备份方式进行备份。在日常工作中数据或软件系统遭到破坏随时随地都有可能发生，有可能是硬件故障、软件故障或遭到破坏性木马与病毒攻击，同时人为操作本身也存在着忽略和误操作的危险。如果没有对实验操作系统和数据进行保护，一旦系統出问题，就只能重装系统和应用程序，若在教学过程中应用系统恢复时间所需较长，将影响正常实验教学。若使用脚本备份，两次脚本备份之间的时间间隔过长，数据丢失量可能性也比较大。同时数据恢复难度也非常高，往往需要找非常专业的IT人员。因此现有的实验教学管理存储备份方式已经不能很好地满足高校对实验系统及数据保护的要求。在现高校实验教学管理中，需要一个行之有效的统一存储备份方案以保证实验数据及系统的安全，保证日常实验教学工作的顺利进行。
2 存储备份技术探析
存储备份也称为数据备份，数据备份是将数据以某种方式加以保留，以便在系统遭受破坏或其他特定情况下重新加以利用的一个过程。而数据备份的最终目的不是备份，而是快速恢复数据，以保证系统的正常运行[2]。目前最常见的3种存储备份技术分别为DAS、NAS、和SAN。
2.1 DNA技术
DAS：Direct-Attached Storage，即开放系统的直连式存储。该技术是将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。该技术已经有近40年的使用历史，随着用户数据的不断增长，尤其是数百GB以上时，其在备份、恢复、扩展、灾备等方面的问题变得日益困扰系统管理员。
2.2 NAS技术
NAS：Network Attached Storage，即网络附属存储，是指连接在网络上，具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。该技术需要专用数据存储服务器，以数据为中心，将存储设备与应用服务器彻底分离，集中管理数据。NAS本身能够支持多种协议，如NFS、CIFS、FTP、HTTP等，而且能够支持各种操作系统。通过任何一台工作站，采用IE或Netscape浏览器就可以对NAS设备进行直观方便的管理。但NAS存在一个问题，即备份过程中的带宽消耗。它将存储事务由并行SCSI连接转移到网络上。
2.3 SAN技术
SAN：Storage Area Network，即存储区域网络，是千兆位速率的网络，依托光纤通道为服务器和存储设备之间的连接提供更高的吞吐能力、支持更远的距离和更可靠的连通。SAN的组成通常包括服务器（主机）、存储设备（磁带或者磁盘阵列）以及桥接器和多路复用器，并且所有这些设备都连接在光纤通道的交换机上。SAN技术可以是交换式网络，也可以是共享式网络。该技术任何一种网络都能够提供更好的伸缩性、故障恢复和诊断信息。
3 高校实验教学备份方案设计
3.1 存储备份目标
不同高校有着不同的业务特点与需求，但备份的目标是一致的。要求备份方案支持多种数据库、多种异构平台所有重要数据，能全面集中备份到备份设备进行统一管理，确保数据丢失后，能够快速有效恢复，保障数据安全。同时要求操作简单方便，减少运维工作量和时间成本，提高管理员备份效率。随着信息化实验教学不断发展，备份方案在满足用户现有数据保护需求基础上，还能考虑到未来扩展的数据保护需求。
3.2 备份方案
在高校中不同的实验系统与数据对备份的要求不一致，从成本与备份实现中，不能简单采用一种备份方式以解决备份问题。根据高校实验教学的特点与目前市场情况，在实验教学中可使用备份一体机进行实验备份。高校可以根据实际的备份需求，确定在现有网络环境中部署备份一体机的数量。通过备份一体机的部署策略，将实验系统与数据通过网络集中定时备份到一体机上。实验过程中，当因为操作系统崩溃、数据丢失或数据库逻辑故障等故障导致系统、数据不可用时，管理员可以通过管理界面快速将系统与数据恢复出来，达到数据不丢失的目标。
（1）数据备份。在数据存储备份的过程中，在需要备份的服务器上或者计算机上安装客户端，客户端会按照管理员设定的备份策略，将重要数据通过现有网络源源不断地备份到内置的存储上。管理员定期通过管理控制台管理备份系统，定期检查备份任务的执行情况。数据备份的策略可以根据实际需求，进行系统备份和数据备份，或系统与数据一起备份；完全备份、增量备份；实时备份与定期备份等[3]。备份过程操作简单，灵活性强。（2）数据恢复。当在实验教学过程中发生数据损坏时，需要从存储介质中恢复数据，管理员通过网页管理界面可以在短时间内（而非数小时或数天）从宕机或崩溃状态恢复系统，不需要重新安装和重新配置操作系统、应用程序、系统设置和个性化设置等。在管理界面，系统管理员选定相应的数据备份项目，备份管理目录下的相应的项目名，对应某个时间点备份的某个数据库的数据，进行恢复即可。选择备份项目时，如采用的是增量备份策略进行备份，首先先恢复最近一次完全备份，然后再选定最近一次累计增量备份，最后选定这次累计增量备份以后的所有增量备份项目，依时间顺序进行恢复即可。使用备份一体机可以使数据的恢复非常快速和简单。
4 结语
基于备份一体机建立的高校实验存储备份方案，不仅仅可以对所有物理服务器和虚拟化平台提供全面集中的备份，使数据、应用、系统得到统一保护，保证数据丢失、系统损坏时高可靠的恢复性。同时灵活的备份策略，可以满足不同的备份需求。使用网页管理界面进行管理，使备份管理、存储管理与恢复管理简单快速。管理人员根据实际需求制定备份计划和策略，可自动化执行备份任务进行日常运维管理，大大减少工作量，同时也避免误操作风险，降低工作复杂度，提升管理效率。
参考文献
[1] 田伟先.教学服务系统备份方案初探[J].中国现代教育装备，2010（21）：64-65.
[2] 张艳，李丹军，何德全.灾难备份和恢复技术的现状与发展[J].计算机工程与科学，2005（2）：107-110.
[3] 韩德志，谢长生，李怀阳.存储备份技术探析[J].计算机应用研究，2004（6）：1-7.