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走出存儲安全的誤區(qū) |
數(shù)據(jù)安全大體上可分為傳輸安全和存儲安全。傳輸安全指在數(shù)據(jù)的生成、傳輸和訪問過程中，確保數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性及排他性。黑客、防火墻等，均屬傳輸安全的概念。存儲安全指在數(shù)據(jù)保存上確保完整、可靠和有效調(diào)用，通常包括兩層含義：一是存儲設(shè)備自身的可靠性和可用性(設(shè)備安全)，二是保存在存儲設(shè)備上數(shù)據(jù)的邏輯安全(應(yīng)用安全)。本文著重剖析實(shí)現(xiàn)存儲安全的必備要素和常見誤區(qū)，以便為企業(yè)和機(jī)構(gòu)提供建設(shè)性指南。
RAID&&獲取設(shè)備安全的主要工具
1988年，在整個(gè)計(jì)算機(jī)業(yè)界為提高磁盤，尤其是大容量磁盤的性能和可靠性苦苦掙扎時(shí)，美國加州伯克利大學(xué)的Patterson等人發(fā)表了，以革命性的思路指出，利用多個(gè)獨(dú)立小磁盤組成的冗余陣列構(gòu)建邏輯大磁盤，可便利地實(shí)現(xiàn)高性能和高可靠性，RAID行業(yè)從此興起。
的確，雖然20余年來磁盤技術(shù)飛速發(fā)展，單盤容量與存取速度均有了長足提高，存儲系統(tǒng)的設(shè)備安全仍然是以RAID為基石。RAID技術(shù)帶來的設(shè)備安全具備兩層含義：
高可靠&&設(shè)備故障時(shí)，在降級狀態(tài)下依然能夠完成數(shù)據(jù)存儲工作；
高可用&&設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)可便利恢復(fù)容錯能力，走出降級狀態(tài)。
RAID應(yīng)用的發(fā)展經(jīng)歷了純軟件、內(nèi)置板卡和獨(dú)立外設(shè)三個(gè)階段。純軟件和內(nèi)置板卡RAID成本較低，但占用主機(jī)資源，性能受限且難于優(yōu)化，尤其是與應(yīng)用系統(tǒng)沒有解耦，當(dāng)主機(jī)環(huán)境損毀時(shí)，若不能保證完全恢復(fù)配置，可能導(dǎo)致盤陣中的數(shù)據(jù)無法恢復(fù)。因此，目前中高檔RAID系統(tǒng)均已采用獨(dú)立外設(shè)的形式。
RAID&&對應(yīng)用安全無能為力
主機(jī)操作系統(tǒng)及其上應(yīng)用程序運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，一般被稱為在線數(shù)據(jù)。保存在線數(shù)據(jù)的存儲系統(tǒng)因之也被稱為在線存儲。近兩年來業(yè)界熱炒的近線存儲，本質(zhì)上屬于在線存儲的范疇，只是將在線數(shù)據(jù)中訪問頻次較低的數(shù)據(jù)存放到二級介質(zhì)中，以節(jié)約投資成本。
在線存儲的核心要求是保障應(yīng)用靈活性，具體體現(xiàn)為小數(shù)據(jù)量的頻繁、隨機(jī)和并行讀寫。這一方面要求存儲介質(zhì)具備相應(yīng)特長&&SCSI磁盤以及FC磁盤應(yīng)運(yùn)而生，另一方面則要求數(shù)據(jù)能夠被操作系統(tǒng)直接訪問，保存為特定操作系統(tǒng)的文件格式以便快速尋址。
操作系統(tǒng)是在線應(yīng)用的核心。權(quán)威的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)之一，美國國家計(jì)算機(jī)安全中心頒布的橘皮書(Trusted Computer System Evaluation Criteria，即受信任計(jì)算機(jī)系統(tǒng)評量基準(zhǔn))指出，操作系統(tǒng)的易用性與安全性無法兼顧，廣泛使用的商用操作系統(tǒng)，如Windows、各類Unix、Linux等，均屬于中等安全的C1或C2級別。
因此，在線系統(tǒng)保障應(yīng)用靈活性的代價(jià)是犧牲應(yīng)用安全。一個(gè)“好”主機(jī)可保萬事大吉的想法是一種可怕的謬種流傳。
數(shù)據(jù)備份&&應(yīng)用安全的惟一保障
迄今為止，保障應(yīng)用安全的惟一方式是數(shù)據(jù)備份。
數(shù)據(jù)備份的目的是周期性保存在線數(shù)據(jù)的歷史，以便在線數(shù)據(jù)發(fā)生損壞時(shí)，使用備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到錯誤發(fā)生之前的狀態(tài)，以確保數(shù)據(jù)的正常訪問。
備份以保障數(shù)據(jù)存儲安全為首要目的，通過嚴(yán)格的備份策略、流程等一系列手段確保數(shù)據(jù)應(yīng)用不會對備份數(shù)據(jù)的安全產(chǎn)生影響。
從概念上講，備份是為數(shù)據(jù)購買保險(xiǎn)。IT應(yīng)用水平愈高，數(shù)據(jù)就愈成為機(jī)構(gòu)的生命線，所以在進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)的今天，在備份上心存僥幸， 無異于將企業(yè)主體資產(chǎn)用于高風(fēng)險(xiǎn)賭博。
存檔與備份的區(qū)別
正如生命周期理論將在線數(shù)據(jù)分級為在線和近線數(shù)據(jù)一樣，離線數(shù)據(jù)亦可分為備份與存檔數(shù)據(jù)，以降低投資和運(yùn)維成本。
存檔的目的是將需要長期備查或轉(zhuǎn)移到異地保存/恢復(fù)的數(shù)據(jù)存放到可移動存儲介質(zhì)上。嚴(yán)格意義上講，存檔的目的不是為了保障數(shù)據(jù)安全，而只是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)倉儲。如果說備份相當(dāng)于桌頭的字典，工作時(shí)會經(jīng)常翻用，存檔則好像日常工作中生成的一些具長期保存價(jià)值的文字資料，被轉(zhuǎn)移到書架上或檔案館里備查。
因此，雖然存檔數(shù)據(jù)量在長時(shí)間累計(jì)后總量可以很大，但在良好設(shè)計(jì)的存儲系統(tǒng)中的單個(gè)備份周期內(nèi)，存檔量一般只有備份量的幾分之一甚至幾十分之一。
磁帶備份
截止到2002年，全球備份市場一直以磁帶裝置為主力。
磁帶備份具備杰出的應(yīng)用安全性，因?yàn)閿?shù)據(jù)在磁帶上的書寫格式為Byte-to-Byte 形式，任何主機(jī)和應(yīng)用軟件均不可能越過備份管理軟件訪問磁帶，因此在線端發(fā)生的任何情況，均不會影響到備份數(shù)據(jù)的應(yīng)用安全。可惜磁帶備份的設(shè)備安全性極堪憂慮：
可靠性低&&磁帶庫由磁帶驅(qū)動器、機(jī)械手、磁帶等非封閉易損機(jī)械裝置組成，任一單點(diǎn)故障均會導(dǎo)致備份流產(chǎn)；
可用性差&&磁帶沒有容錯能力，參與備份的磁帶組中任何一盤的一點(diǎn)卡帶、磨損、霉點(diǎn)等，均可能導(dǎo)致整體備份無法恢復(fù)。
雖然一些高端廠家如Ultera Systems等提供相當(dāng)于磁盤RAID的磁帶RAIT(Redundant Array of Independent Tapes)產(chǎn)品, 但價(jià)格高昂，對普通用戶而言只能是陽春白雪。
D2D備份
進(jìn)入21世紀(jì)，ATA磁盤的單位容量價(jià)格開始逼近傳統(tǒng)磁帶，磁盤備份逐漸興起。 利用磁盤RAID的高設(shè)備安全性解決磁帶裝置的相關(guān)切膚之痛，引起了業(yè)界越來越大的關(guān)注。
最為直觀的磁盤備份是D2D (磁盤到磁盤)，其中較為成熟者一般基于磁盤快照技術(shù)。不過鏡像式快照消耗容量過大，指針式快照雖然支持類似傳統(tǒng)備份的增量快照，但總體擁有成本過高，主要原因在于不支持通用備份軟件，必須捆綁昂貴的專用系統(tǒng)。
從技術(shù)角度看，D2D也存在一些核心弱點(diǎn)，尤其是依賴文件操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)安全性問題依然沒有解決，大量的文件系統(tǒng)負(fù)載, 更使得數(shù)據(jù)傳輸速率大大低于硬件本身具備的能力，導(dǎo)致投資浪費(fèi)。
總的來說，D2D備份比傳統(tǒng)備份方式代價(jià)高昂得多，卻并沒有解決數(shù)據(jù)安全性問題。EMC也于2004年上半年正式推出了虛擬磁帶庫產(chǎn)品，標(biāo)志著磁盤備份的另一方向&&虛擬磁帶庫(VTL)正成為備份的主流。
軟件虛擬磁帶庫
正如最早的RAID由軟件實(shí)現(xiàn)一樣，最簡單的虛擬磁帶庫也是由軟件實(shí)現(xiàn)的，其方法是在備份服務(wù)器上直接加裝虛擬磁帶庫(VTL)軟件控制模塊，使備份磁盤對服務(wù)器在邏輯上體現(xiàn)為磁帶形式。
此方案下，備份磁盤暴露于主機(jī)操作系統(tǒng)，因此本質(zhì)上依然在線，雖然具備了RAID提供的設(shè)備安全，卻仍舊無法保證數(shù)據(jù)的應(yīng)用安全，因此它只能被用作常規(guī)磁帶庫的緩存附件。
為了淡化應(yīng)用安全性問題，部分廠商和集成商將軟件VTL模塊安裝于專用VTL服務(wù)器中，以犧牲成本和適配性的代價(jià)換取一定程度上的應(yīng)用安全保障及性能提升。
Block-Level 虛擬磁帶庫
2002年，美國專業(yè)存儲廠家Ultera Systems和DLT磁帶技術(shù)的發(fā)明者Quantum，幾乎在同時(shí)推出了純硬件虛擬磁帶庫外設(shè)(Mirage與DX系列)，徹底拋開了常規(guī)磁盤應(yīng)用對文件系統(tǒng)的依賴，真正實(shí)現(xiàn)了以與磁帶書寫一樣的Byte-to-Byte方式向磁盤書寫數(shù)據(jù)。
像磁盤RAID最終走向獨(dú)立外設(shè)一樣，數(shù)據(jù)塊級虛擬磁帶庫(Block-Level VTL)也完成了與主機(jī)系統(tǒng)的徹底解耦，在保留磁盤RAID帶來的設(shè)備安全性的同時(shí)，具備了與磁帶相同的應(yīng)用安全性，魚與熊掌兼得，使得數(shù)據(jù)塊級虛擬磁帶庫相對其它備份設(shè)備具備了顯著優(yōu)勢：
性能大幅提高&&可支持接近磁盤陣列極限的備份/恢復(fù)速度；
免疫病毒&&應(yīng)用安全性等同物理磁帶庫；
去除磁盤碎片&&保障性能持續(xù)性及磁盤效率；
無轉(zhuǎn)譯數(shù)據(jù)傳輸&&良好的對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)損壞的承受力；
通用于主機(jī)軟硬件環(huán)境&&免除適配、維護(hù)和管理風(fēng)險(xiǎn)。
價(jià)格偏高被證明是2003年制約Block-level VTL推廣的主要障礙，這主要是因?yàn)榧冇布O(shè)備成本難以迅速降低。
進(jìn)入2004年，傳統(tǒng)磁帶庫廠家，如ADIC推出了Pathlight VX等虛擬磁帶庫。同時(shí)隨著銷量增多，Block-level VTL開始下降，尤其引人注目的是，Ultera于近日宣布推出入門級Mirage虛擬磁帶庫，中國用戶將可以不到10萬元的價(jià)格買到2TB容量，性能相當(dāng)于四個(gè)高端磁帶驅(qū)動器合用的純硬件、免維護(hù)虛擬磁帶庫。
可以預(yù)見，Block-level VTL技術(shù)像20世紀(jì)80年代末的RAID技術(shù)解決在線存儲難題那樣，普及性地解決備份難題的時(shí)日已經(jīng)不遠(yuǎn)。
結(jié)語
磁盤RAID帶來了設(shè)備安全性，但由于操作系統(tǒng)的易用性與安全性無法兼顧，數(shù)據(jù)的應(yīng)用安全并不因RAID而得到任何保障。備份因此成為保障數(shù)據(jù)應(yīng)用安全的惟一手段。
傳統(tǒng)磁帶備份雖然具備良好的應(yīng)用安全性，但設(shè)備安全性長期困擾用戶。據(jù)美國Strategic Research Corporation統(tǒng)計(jì)，2003年美國市場基于磁盤備份的總量已超過磁帶，美國Taneja Group更于2004年4月預(yù)言，未來的18個(gè)月中，85%到100%的企業(yè)都將由磁帶備份轉(zhuǎn)向磁盤備份。
Block-level虛擬磁帶庫兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)磁帶的應(yīng)用安全性和磁盤RAID的設(shè)備安全性，將成為備份的主流設(shè)備。