Восстановление данных. Практическое руководство

Касперски Крис

Сервер FTP или возрождение BBS

Файлообменные системы оправдывают себя только в больших сетях. В сетях среднего размера, насчитывающих несколько десятков узлов, они довольно обременительны. Поэтому для создания распределенного хранилища данных лучше всего использовать FTP-серверы.

Начнем с того, что даже в одноранговой сети не все узлы равноправны. Одни пользователи могут позволить себе держать компьютер включенным все дни и ночи напролет, другие — нет. Одни имеют емкие жесткие диски, мощный процессор и скоростной канал связи, а другие таких возможностей не имеют. Файлообменные системы уравнивают всех своих пользователей в правах, и 90% нагрузки ложится на плечи 10% клиентов. Скажите, а им это надо? Никто не захочет тянуть за собой остальных, ничего не получая взамен.

В

крупных сетях ситуация нормализуется за счет естественного притока новых меценатов — бескорыстных парней, стремящихся сделать что-то хорошее в жизни, ничего не ожидая взамен. Правда, со временем это стремление, как правило, проходит. Ведь как бывает? Помогаешь своим ближним, помогаешь, а они не только не поблагодарят, а еще и напакостят. Ладно, не будем о грустном, а лучше перейдем к сути дела.

Крупные узлы небольшой приватной сети могут поддерживать собственные FTP-сервера, открытые на закачку (upload), и на загрузку (download), которые будут доступны всем остальным пользователям. Это — тоже распределенное хранилище, но, в отличие от описанных выше, более надежное и быстрее работающее. Мы можем резервировать данные только на те серверы, которые оснащены источниками бесперебойного питания, отказоустойчивыми массивами RAID и прочими достижениями прогресса. Поскольку квоты на таких серверах, как правило, достаточно велики, никакой необходимости разбрасывать файлы по десяткам узлов уже нет. Достаточно продублировать файлы дважды, или, на худой конец, трижды.

Остается лишь решить один маленький вопрос — с какой стати кто-то будет содержать FTP-сервер? Брать за это деньги нелепо, да и смысла нет. Не окупится. А на чистом энтузиазме далеко не уедешь. На самом деле, собственный FTP-сервер — это лучший способ раздобыть редкую музыку/фильмы/варез. Что резервируют пользователи? Самые ценные файлы, которые жалко потерять, и которые они с большим трудом откопали в сети (или купили за огромные деньги). И все это они добровольно несут нам, только успевай подставлять жесткий диск! Ну, чем жизнь не малина? Давным-давно, когда Интернета еще не существовало, а софт считался общенародным достоянием (но собирать его приходилось буквально по битам), основными "малинниками" были электронные доски (BBS) или, проще говоря, компьютеры с модемом, принимающим входящие звонки и складирующим закачиваемые файлы. Сисоп (системный оператор) отбирал самые "вкусные" файлы, а остальные отправлял в мусорную корзину.

Так почему бы не возродить эту традицию, используя FTP-серверы для обмена файлами?

Массивы RAID

Что такое контроллер RAID, знает каждый (сейчас его можно купить в любом магазине). Упрощенно говоря, это такое устройство, которое позволяет писать сразу на несколько дисков одновременно. Если на диски пишутся разные данные — скорость обмена пропорционально возрастает. Если дублируются те же самые данные — возрастает надежность. Массивы RAID могут быть как программными, так и аппаратными, а сами образующие массив носители не обязаны быть сосредоточены на одном и том же компьютере. Чувствуете, куда я клоню?

С точки зрения программного RAID нет никакой разницы между диском, подключенным к локальному компьютеру через интерфейсы SCSI или IDE, и диском, обменивающимся данными через сеть. Объединив несколько логических дисков в виртуальный массив RAID, мы получим отказоустойчивую систему — практичную и удобную. Мы можем использовать диски различной геометрии и даже различной емкости, причем никто не обязывает нас отводить под RAID-хранилище весь диск целиком! Достаточно выделить любую часть дискового пространства по выбору.

Как это можно реально использовать на практике? Первое, что приходит в голову, — это использовать часть емкости жестких дисков под хранение избыточной информации (например, кодов Рида-Соломона, помогающих восстановить данные в случае аварии). Тогда при относительно небольших накладных расходах мы сможем восстановить любой из жестких дисков членов сети даже при полном его разрушении лишь за счет одной избыточной информации, распределенной между остальными компьютерами. Более надежного хранилища для ваших данных нельзя и придумать! Подобная схема давным-давно была мною реализована в локальных сетях нескольких фирм.

Она доказала свою живучесть, гибкость и надежность. Необходимость в постоянном ручном резервировании при этом отпадает, что для домашних пользователей более, чем актуально!

Единственный минус программного RAID — его невысокая производительность. В частности, поставив программный RAID на сервер, обрабатывающий тысячи запросов ежесекундно и интенсивно модифицирующий большое количество файлов, мы не выиграем ничего. Однако, ведь само понятие "производительности" относительно, и при достаточно быстром процессоре кодирование/декодирование информации вполне реально осуществлять и на лету, безо всяких потерь в пропускной способности! Если операции чтения доминируют над операциями записи, то ставить программный RAID очень выгодно, поскольку контроль целостности считываемой информации осуществляется на "железном" уровне самим приводом, и при использовании систематического кодирования (информационные слова — отдельно, байты четности — отдельно), декодеру Рида-Соломона нет никакой нужды как-то вмешиваться в этот процесс. Помощь его помощь требуется лишь тогда, когда часть информации оказывается безнадежно разрушена, что случается, прямо скажем, не так уж часто. Так что, право же, не стоит перекармливать фирмы, специализирующие на выпуске аппаратных RAID, тем более что на они все равно не уделят достаточного внимания домашним пользователям и малым предприятиям.

Варьируя размер блоков корректирующих кодов, мы получим лучшую или худшую защищенность при большей или меньшей избыточности информации. Действительно, пусть у нас есть

N

секторов на диске. Тогда, разбив их на блоки по 174 сектора в каждом и выделив 3 сектора для хранения контрольной суммы, мы сможем восстановить, по меньшей мере,

N

/174 секторов диска. Исходя из средней емкости диска в 100 Гбайт (что соответствует 209 715 200 секторам), мы сможем восстановить до 1 205 259 секторов даже при их полном физическом разрушении, затратив всего лишь 2% дискового пространства для хранения контрольных сумм. Согласитесь, что винчестеры редко отказывают столь стремительно, что корректирующих способностей кодов Рида-Соломона оказывается недостаточно для ее восстановления информации. Разумеется, это справедливо только в тех случаях, если симптомы приближающейся катастрофы замечены своевременно, и если коэффициент чередования выбран правильно. Правильный выбор коэффициента чередования означает, что сектора, принадлежащие одной и той же пластине жесткого диска должны обслуживаться разными корректирующими блоками, в противном случае при повреждении поверхности одной из пластин возникнет групповая ошибка, уже неисправимая данной программой.

А как быть, если погибнет весь жесткий диск целиком? Наиболее разумный выход — создать массив из нескольких дисков, хранящих полезную информацию вперемешку с корректирующими кодами. Главный минус такого подхода — его неэффективность на массивах, состоящих из небольшого количества жестких дисков. Разумный минимум: четыре информационных диска и один контрольный, тогда потеря любого из информационных дисков компенсируется оставшимся в живых контрольным. В случае потери контрольного диска, его очень просто заменить на новый, с последующим пересчетом всех контрольных кодов. Правда, одновременный выход двух дисков из строя — это уже серьезно. Массив из пятнадцати дисков, двенадцать из которых — информационные, а оставшиеся три — контрольные, намного более отказоустойчив и допускает одновременный крах двух любых дисков, а при благоприятном стечении обстоятельств — и трех.

Подробнее о кодах Рида-Соломона можно прочитать в моей книге "Техника защиты CD от копирования". Исходные коды простейшего кодера/декодера, который можно использовать для создания собственного драйвера RAID, можно найти на компакт-диске, поставляющемся с этой книгой.

Заключение

Мы рассмотрели только несколько типов распределенных систем резервирования данных. На самом деле, их гораздо больше, и каждый день появляются все новые и новые. Правда, пока только в виде идей. Готовых реализаций крайне мало, да и те в большинстве своем основаны на уже существующих программах (например, e-Mule). Так что, дерзайте!