Metodika Návrhu Optimálního Způsobu Zálohování Velkých Objemů Dat
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS METODIKA NÁVRHU OPTIMÁLNÍHO ZPŮSOBU ZÁLOHOVÁNÍ VELKÝCH OBJEMŮ DAT A GUIDE TO DESIGNING OPTIMAL METHOD OF BACKUP FOR BIG VOLUMES OF DATA DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE Bc. VERONIKA BARTOŇOVÁ AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE doc. Ing. KAREL BURDA, CSc. SUPERVISOR BRNO 2012 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS METODIKA NÁVRHU OPTIMÁLNÍHO ZPŮSOBU ZÁLOHOVÁNÍ VELKÝCH OBJEMŮ DAT A GUIDE TO DESIGNING OPTIMAL METHOD OF BACKUP FOR BIG VOLUMES OF DATA DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE Bc. VERONIKA BARTOŇOVÁ AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE doc. Ing. KAREL BURDA, CSc. SUPERVISOR BRNO 2012 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav telekomunikací Diplomová práce magisterský navazující studijní obor Telekomunikační a informační technika Studentka: Bc. Veronika Bartoňová ID: 102388 Ročník: 2 Akademický rok: 2011/2012 NÁZEV TÉMATU: Metodika návrhu optimálního způsobu zálohování velkých objemů dat POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: Popište a zhodnoťte současné způsoby zálohování velkých objemů dat. Na tomto základě navrhněte metodiku optimálního způsobu zálohování. Metodika musí obsahovat definici vstupních parametrů (např. objem dat nebo dobu, ke které je nutno data obnovit), postup vedoucí k volbě typu úložiště, postup pro volbu schématu rotace úložišť a strategii zálohování (tj. jak volit kombinaci plné, rozdílové a přírůstkové zálohy). Navrženou metodiku zdůvodněte a zhodnoťte. Uveďte příklad použití této metodiky pro vybrané scénáře. DOPORUČENÁ LITERATURA: [1] P. Guise: Enterprise Systems Backup and Recovery: A Corporate Insurance Policy. Auerbach Publications, Boca Raton 2008. [2] EMC Education Services: Information Storage and Management: Storing, Managing, and Protecting Digital Information. Wiley, N. York 2009. Termín zadání: 6.2.2012 Termín odevzdání: 24.5.2012 Vedoucí práce: doc. Ing. Karel Burda, CSc. Konzultanti diplomové práce: prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. Předseda oborové rady UPOZORNĚNÍ: Autor diplomové práce nesmí při vytváření diplomové práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.40/2009 Sb. ABSTRAKT Diplomová práce se zabývá problematikou zálohování dat. Zálohování dat je často pod- ceňovanou a přehlíženou oblastí informačních technologií a při tom, ke ztrátě dat může dojit i banální chybou uživatele nebo zhroucením komponentů. V rámci diplomové práce je rozebírána teorie zálohování, je definován archivní bit a jeho chování s ohledem na zvolení různých typů záloh (úplná, inkrementální, diferenční nebo jejich kombinace), doba a frekvence zálohování nebo nejzazší bod obnovy dat . Dále jsou v práci zmíněna rotační schémata Round-Robin, GFS a Hanojské věže u kterých se uvádí jejich princip a grafické schéma rotací. V kapitole Strategie zálohování se popisuje princip správné volby zálohovací strategie, s ohledem na technické a ekonomické parametry. Analýza dopadů, která je v této kapitole vysvětlena popisuje důležité okamžiky při obnově dat. Pro zvolení optimální strategie je nutné zohlednit nejenom celkovou kapacitu zálohovaných dat, ale i velikost zálohovacího okna, dobu úschovy dat nebo polohu úložiště. Kapitola Média pro ukládání dat seznamuje se všemy zálohovacími médii a jejich tech- nickými parametry, které jsou dostupné na trhu a lze je využít pro zálohování dat. V části věnované návrhu metodiky velkého objemu dat je navržen zálohovací plán s nutnými vstupy pro samotnou realizaci zálohování, při návrhu metodiky je kladen důraz také na pravidelnou kontrolu záloh a jejich umístění. Na praktické ukázce se dokázáno, že schéma Hanojských věží patří mezi ta s nejmenší potřebou zálohovacích médií. Součástí práce je návrh metodiky pro zálohování malého objemu dat. KLÍČOVÁ SLOVA Záloha dat, Úplná záloha, Inkrementální záloha, Diferenciální záloha, Round-Robin, GFS, rotace Hanojské věže, metodika zálohování ABSTRACT This diploma thesis deals with backup for big volumes of data. Data backup is a over- looked area of information technology and the data can be lost by trivial user error or breakdown on any components. In this thesis is discussed theory of backup - archive bit and his behavior based on vari- ous type of backup (full, incremental, differential or combination thereof), duration and frequency of backups or the point of ultimate recovery. In addition there are mentio- ned rotation schemes Round-Robin, GFS and Tower of Hanoi, where are described their principles and graphic diagram of rotation. In chapter Strategy of backup describes the backup strategy via choosing the right cho- ice, taking into technical and economic parameters. Impact analysis, which is explained also in this chapter, describes the important moments in data recovery. For select the optimal strategy is necessary to consider not only the whole capacity of the backup data, but also the size of the backup window for data storage or storage location. In chapter Media storage you can acquainted with all backup media and their technical parameters that are available on the market and can be used for data backup. In section Guide methodology of large volumes of data backup is designed a backup plan with the necessary inputs for the actual implementation of the backup. The design methodology puts emphasis on regular backups and check their location. On practical demonstration is shown that the rotation scheme Tower of Hanoi are among the smallest need for backup media. A part of this thesis is also design of methodology for backup small amounts of data. KEYWORDS Data backup, Full Backup, Incremental Backup ,Differential Backup, Round-Robin, GFS, Hanoi Towers rotation, Backup methodology BARTOŇOVÁ, Veronika Metodika návrhu optimálního způsobu zálohování velkých ob- jemů dat: diplomová práce. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav telekomunikací, 2012. 68 s. Vedoucí práce byl doc. Ing. Karel Burda, CSc. PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že svou diplomovou práci na téma „Metodika návrhu optimálního způsobu zálohování velkých objemů dat“ jsem vypracovala samostatně pod vedením vedoucího diplomové práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené diplomové práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením této diplomové práce jsem neporušila autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhla nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědoma následků porušení ustanovení S 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení S 152 trestního zá- kona č. 140/1961 Sb. Brno . ................................... (podpis autora) PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala vedoucímu diplomové práce panu doc. Ing. Karlu Burdovi, CSc. za odborné vedení, konzultace, trpělivost a podnětné návrhy k práci. Brno . ................................... (podpis autora) OBSAH Úvod 12 1 Zálohování dat 13 1.1 Typy záloh . 15 1.1.1 Úplná . 15 1.1.2 Inkrementální . 15 1.1.3 Rozdílová . 16 1.1.4 Hybridní . 17 1.2 Matematické modely k určení objemu záloh . 21 1.2.1 Model k určení objemu záloh pro data s rostoucí velikostí . 21 1.2.2 Model k určení objemu záloh pro data o konstantní velikosti . 21 2 Strategie zálohování 25 2.1 Důležité parametry strategie zálohování . 25 2.2 Rotace záložních médií . 29 2.2.1 Round Robin . 29 2.2.2 Grandfather-Father-Son . 29 2.2.3 Hanojské věže . 31 2.3 Dostupnost úložiště dat . 32 2.4 Úložiště . 33 3 Média pro ukládání dat 35 3.1 Pásková média . 35 3.2 Pevné disky . 36 3.2.1 RAID disk . 37 3.2.2 NAS zařízení . 37 3.3 Optická média . 37 3.4 USB flash disky a paměťové karty . 39 3.5 Online zálohování . 40 3.5.1 Zálohování na FTP server . 40 3.6 Celkové srovnání . 41 4 Návrh metodiky pro velký objem dat 43 4.1 Zálohovací plán . 43 4.2 Pravidelná kontrola záloh . 45 4.3 Úložiště zálohovacích médií . 46 4.4 Volba vhodné zálohovací strategie a rotace záloh . 46 4.4.1 Round Robin - jednoúrovňové rotační schéma . 47 4.4.2 GFS - víceúrovňové rotační schéma . 49 4.4.3 Hanojské věže - víceúrovňové rotační schéma . 50 4.5 Celkové srovnání . 51 4.6 Shrnutí . 52 5 Jak zálohovat menší objem dat 54 6 Závěr 57 Literatura 58 Seznam symbolů, veličin a zkratek 60 Seznam příloh 62 A První příloha - Tabulková příloha 63 B Druhá příloha - Finanční přehled 65 SEZNAM OBRÁZKŮ 1.1 Příčiny ztráty dat . 13 1.2 Porovnání jednotlivých typů záloh v týdenním cyklu zálohování . 16 1.3 Znázornění možností archivace v OS Microsoft Windows . 20 1.4 Grafické znázornění doby zálohy . 20 1.5 Grafické znázornění závislosti velikosti dat na zvolené pravděpodobnosti 22 1.6 Grafické znázornění závislosti potřebné kapacity K na pravděpodob- nosti p . 24 2.1 Grafické znázornění obnovy systému dle BIA metodiky . 26 2.2 Schéma Round Robin v rámci týdenní zálohy . 29 2.3 Schéma GSF pro 21 záložních médií . 30 2.4 Znázornění