автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование процессов резервирования и восстановления информации в информационных системах

Принятые обозначения.

Введение.

1. Резервирование и восстановление данных в информационных системах.

1.1. Проблема разрушения и восстановления информации в информационных системах.

1.2. Основные методы резервирования и восстановления информации.

1.3. Математические модели процессов резервирования и восстановления информации.

1.4. Методы выбора устройств резервирования.

1.5. Выводы к главе

2. Математическое моделирование гф^^Ьй^езервирования и восстановления информации в информационной системе.

2.1. Задача математического моделирования.

2.2. Выбор метода резервирования и восстановления информации

2.3. Резервирование информации в ИС.

2.4. Восстановление информации в ИС.

2.5. Сравнительная характеристика методов восстановления информации.

2.6. Время эксплуатации архива.

2.7. Определение материальных потерь при разрушении информации в ИС.

2.8. Расчет периода обновления архива.

2.9. Выводы к главе 2.

3. Определение оптимального устройства резервирования.

3.1. Определение затрат, связанных с резервированием и восстановлением информации.

3.2. Определение числа резервных носителей.

3.3. Распределение баз данных по двум устройствам резервирования.

3.4. Программное обеспечение для расчета оптимального устройства резервирования.

3.5. Выводы к главе 3.

4. Проверка адекватности математической модели и практические рекомендации для информационных систем.

4.1. Проверка адекватности математической модели процессов резервирования и восстановления информации

4.2. Инженерный метод определения оптимального устройства резервирования.

4.3. Рекомендации по выбору устройств резервирования.

4.4. Выводы к главе 4.

В настоящее время практически во всех средних и крупных организациях создаются и эксплуатируются различные информационные системы (ИС). В этих ИС защита информации имеет большое значение в виду ее высокой ценности. Одним из методов защиты информации является резервное копирование данных на специальные носители с помощью устройства резервирования. Если в ИС информация будет частично или полностью потеряна, то данные будут восстановлены из специально созданных резервных копий, образующих резервный архив.

Общеизвестен тот факт, что в процессе эксплуатации ИС всегда возникают ситуации, когда информация в компьютерах может быть частично или полностью разрушена и потеряна. Тогда неизбежны ошибки при обработке информации, выдача неверных выходных и сводных данных, ошибки в результатах выполненного анализа данных ИС, увеличение времени решения текущих задач и даже невозможность их решения вообще. В результате чего, деятельность фирмы или организации может быть временно парализована. Разрушение информационных массивов в системе может также потребовать значительных затрат времени и материальных средств на восстановление потерянной информации.

При организации системы резервирования информации в ИС приходиться решать следующие задачи:

1) снижение затрат, связанных с потерей информации в ИС;

2) снижение затрат, связанных с созданием и ведением архива;

3) снижение времени создания и восстановления информации.

Комплексное решение данных задач является сложной проблемой, так как необходимо одновременно решить взаимосвязанные задачи. Как известно, эффективным инструментом решения сложных задач является использование методов математического моделирования. Таким образом, математическое моделирование процессов резервирования и восстановления информации в информационных системах является актуальным.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. В первой главе рассмотрены основные проблемы, которые встречаются при создании системы резервирования информации в ИС. Проведен анализ существующих методов резервирования и стратегий восстановления информации в информационных системах. Рассмотрены их основные достоинства и недостатки.

4.4. Выводы к главе 4

В результате проведенного эксперимента по резервированию и восстановлению информации, были получены результаты, которые подтвердили адекватность разработанной математической модели, описывающей процессы резервирования и восстановления информации в информационной системе.

Не смотря на то, что эксперимент выполнялся на персональном компьютере, можно считать, что полученные данные точно отражают реальную картину, так как процессы резервирования и восстановления информации для сервера и персонального компьютера являются идентичными.

В случае если невозможно воспользоваться программным обеспечением для выбора устройства резервирования, разработана методика инженерного расчета оптимального устройства резервирования по критерию минимума времени восстановления информации.

На основе проведенного анализа условий функционирования информационной системе в Волгоградском филиале Московского университета потребительской кооперации были даны практические рекомендации по выбору устройства резервирования и определен оптимальный период обновления данных в архиве.

Проведено сравнение инженерного метода выбора устройства резервирования и метода выбора с использованием разработанного программного обеспечения, которое показало, что результаты, полученные с помощью инженерного метода, не противоречат расчетам, сделанным на ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе проведенного исследования процессов резервирования и восстановления в информационных системах информации, состоящей из нескольких отдельных баз данных, разработана математическая модель, позволяющая определять затраты, связанные с созданием, обновлением резервного архива и восстановлением информации в информационной системе.

2. На основе проведенного анализа математических зависимостей, служащих для определения вероятности удачного создания резервного архива, определено число резервных носителей информации, которые должны иметься в запасе, для обеспечения требуемого значения вероятности удачного создания архива, в зависимости от режима эксплуатации ИС.

3. На основе проведенного анализа математических зависимостей, служащих для определения вероятности удачного восстановления информации, определено число резервных комплектов, которые должны иметься в архиве, для обеспечения требуемого значения вероятности успешного восстановления информации, в зависимости от режима эксплуатации ИС.

4. Получено выражение для определения оптимального периода обновления данных в резервном архиве в зависимости от доступности информационной системы.

5. Разработана методика выбора оптимального устройства резервирования по критерию минимума затрат при ограничениях на вероятность восстановления информации и на время резервирования и восстановления данных в ИС.

6. Разработан алгоритм, который позволяет определить число требуемых резервных носителей информации в одном резервном комплекте, и выполняет оптимальное размещение баз данных на этих носителях.

7. Разработан алгоритм, который позволяет оптимально распределить базы данных, имеющиеся в ИС, по двум устройствам резервирования в случае,

123 если в ИС предполагается использовать два устройства резервирования информации.

8. На основе разработанных алгоритмов создано программное обеспечение для выбора оптимального устройства резервирования с точки зрения минимума затрат.

9. Проведена проверка адекватности результатов, полученных в ходе теоретического анализа, экспериментальными данными, позволившая подтвердить справедливость предложенных зависимостей, служащих для расчета среднего времени резервирования и восстановления информации.

10. Для информационной системы, эксплуатируемой в Волгоградском филиале Московского университета потребительской кооперации, даны рекомендации по выбору устройства резервирования.

1. Додонов А.Г. Компьютерная информация хранение и управление. Киев: Наукова думка, 1992. - 227 с.

2. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 248с.

3. Герасименко В.А., Размахин М.К. Родионов В.В. Технические средства защиты информации. Зарубежная радиоэлектроника, 1989, №12, с.46-52.

4. Герасименко В.А., Размахин М.К. Организация работ по защите информации в системах обработки данных. Зарубежная радйоэлектронйка,1989, №12, с.58-60.

5. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М.: Высшая школа, 1985. -213 с.

6. Гринта У. Сохранение и защита электронной информации. Химические технологии, 1994, №1, с. 38 - 40.

7. Мельников В.В. Защита информации в компьютерных системах. М.: Финансы и статистика: Электроинформ, 1997. - 364 с.

8. Сяо Д. Керр Д., Мэдник С. Защита ЭВМ. М. Мир, 1982. - 263с.

9. Гуляев В.А. Додонов А.Г. Пелехов С.П. Организация живучих вычислительных структур Киев: Наукова думка, 1982. - 140 с.

10. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации. М.: Радио и связь,1990. 172 с.

11. Александров А. Обеспечение устойчивости функционирования корпоративных сетей. Компьютерра, 1998, №14, с.44-48.

12. Бормалев С., Червонных С. Практическое применение EDS Unigraphics в авиастроении. Открытые системы № 2, 1997 с.43-46.

13. Данкельбергер Д. Резервное копирование массивов данных. LAN, 1998, №11, с.26-32.

14. Ерохов А.Н. Методы восстановления данных в файловых системах. М.: Институт прикл. математики АН СССР, 1981. -17с.

15. Зима В.М. и др. Основы резервирования информации и архивация файловых данных в вычислительных системах: Учеб.пособие / Зима В.М., Молдовян A.A., Молдовян H.A. СПб: Воен. инженеросм. акад. им. А.Ф. Можайского, 1998. - 181с.

16. Зима В.М. и др. Резервирование системных данных компьютера и безопасная инсталляция программ: Учеб. пособие/ Зима В.М., Молдовян A.A., Молдовян H.A. СПб: Воен. инженеросм. акад. им. А.Ф. Можайского, 1998.-211 с.

17. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1989. - 216 с.

18. Колхен Роберт. Резервное копирование в корпоративных сетях. Сети и системы связи, 1996, №6, с. 110-118.

19. Кульба В.В. Пелихов В.П. Задачи анализа и синтеза системы зашиты и контроля при обработке данных в АСУ. М.: ИПУ, 1980. - 63 с.

20. Кульба В.В. и др. Резервирование данных в сетях ЭВМ / Кульба В.В., Сомов С.К., Шелков А.Б. Казань: Издат-во. Казан, ун-та, 1988. - 174с.

21. Литвинов В.А., Крамаренко В.В. Контроль достоверности и восстановления информации в человеко-машинных системах. К.: Техшка, 1992. - 214 с.

22. Литвинов В.В. Математическое обеспечение проектирования вычислительных систем и сетей. Киев: Техника, 1982. - 176с.

23. Лонгботтом Р. Надежность вычислительных систем: Пер, с англ. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 288 с.

24. Мамиконов А.Г. и др. Достоверность, защита и резервирование информации в АСУ. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304с.

25. Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Синтез оптимальных модульных систем обработки данных. -М.: Наука, 1986. 194 с.

26. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. Типизация разработки модульных систем обработки данных М.: Наука, 1989. - 165 с.

27. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Сомов С.К. Анализ стратегий резервирования программных модулей и информационных массивов в сетях ЭВМ. -Автоматика и телемеханика, 1984, №2, с. 149-159.

28. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Цвиркун А.Д. Автоматизация проектирования АСУ. М.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.

29. Марасанов В.В. и др. Модели синтеза систем баз данных в вычислительных сетях./Под общ. ред. Марасанова В.В. Кишинев: Штинца, 1988. - 264 с.

30. Николаев Ф.А. Фомин В.И., Хохлов JI.M. Проблемы повышения достоверности в информационных системах. JL: Энергоиздат. Ленинградское отд-е., 1982. - 144 с.

31. Организация локальных сетей на базе персональных компьютеров. М.: ИВК-СОФТ, 1991. - 244 с.

32. Организация резервного копирования в локальных и корпоративных сетях. -Сети и системы связи, 1996, №10, с. 110-112.

33. Ушаков И.А. Вероятностные методы надежности информационно-вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. - 132 с.

34. Огнев И.В., Сарычев К.Ф. Надежность запоминающих устройств. М.: Радио и связь, 1988. - 244 с.

35. Проблемы регистрации информации: Вопросы создания систем хранения и обработки компьютерной информации. Сб. науч. тр./ АН УССР. Ин-т пробл. регистрации информ. Киев: Наукова думка, 1992. - 168 с.

36. Райкин A.JI. Вероятностные модели функционирования резервированных устройств. М.: Наука, 1971. - 216 с.

37. Руднев Ю.П. Зотов В.М. Об одном подходе к обеспеченною достоверности данных в АСУ. Управляющие системы и машины. 1981, №1, с.102 - 107.

38. Тиновицкий Д.Г. Данные без потерь. Дополнительные устройства для хранения данных. Компьюнити. 1996, №7-8, с. 148-150, 152.

39. Ухлинов JI.M. Международные стандарты в области обеспечения безопасности данных в сетях ЭВМ. Состояние и направления развития. -Электрсвязь, 1991, №6, с. 110 -118.

40. Эйбел Дори. SIDR общий язык архивации данных в ЛВС. - Сети. 1995, №2, с. 88 - 89.

41. Шураков В.В. Обеспечение сохранности информации в системах обработки данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 144 с.

42. Ричард А. Баланс между риском и целостностью и доступностью данных. -Сети, 1992, №3, с.48-54.

43. Хендерсон Том. Цена резервного копирования. LAN, 1997, №7, с. 44-52.

44. Хогэн Майк. Предосторожность или риск? Выбирайте. Мир ПК, 1997, №3 с. 11-13,16-23.

45. Якубайтис Э. А. Информационные сети и системы: Справ, кн. М.: Финансы и статистика, 1996. - 365 с.

46. Балабанов А.О. О показателях производительности компьютеров и систем, Открытые системы, 1993, №2, с. 66 72.

47. Назаров C.B. Мурин A.B. Барсуков А.Г. Производительность вычислительных систем. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 248 с.

48. Уолрэнд Дж. Введение в теорию сетей массового обслуживания: Пер. с англ. М.: Мир, 1993. - 335 с.

49. Алексеев О.Г. Комплексное применение методов дискретной оптимизации. -М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1987. 248с.

50. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов: Пер. с англ. Слисенко А.О./ Под ред. Матиясевича Ю.В. М.: Мир, 1979. - 536с.

51. Берзин Е.А. Оптимальное распределение ресурсов и теория игр/ Под ред. Золотова E.B. М.: Радио и связь, 1983. - 216 с.

52. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ. Киев: Наукова Думка, 1986. -582 с.

53. Гэри М. Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи: Пер с англ. Левнера Е.В., Фрумкина М.А./ Под ред. Фридмана A.A. М.: Мир, 1982. - 320 с.

54. Горелик В.А., Ушаков И.А. Исследование операций М.: Машиностроение, 1986.- 288с.

55. Дегтярев Ю.И. Исследование операций М.: Высшая школа, 1986. - 320с.

56. Грешилов A.A. Как принять наилучшее решение в реальных условиях М.: Радио и связь, 1991. - 320с.

57. Левин A.A. Универсальные задачи перебора. Проблемы передачи информации, 1973, №3, с. 115-116.

58. Липский В. Комбинаторика для программистов: Пер. с польск. М.: Мир, 1988.-213 с.

59. Литвинов Г.Л. и др. Математические алгоритмы и программы для малых ЭВМ/ Литвинов Г.Л., Толстых Р.И., Шадурская Л.И.,

60. Сергиенко И.В. Математические модели и методы решения задач дискретной оптимизации Киев: Наукова Думка, 1985. - 381с.

61. Сергиенко И.В. Каспшицкая М.Ф. Модели и методы решения на ЭВМ комбинаторных задач оптимизации. Киев: Наукова думка, 1981,- 288с.

62. Спесивцев A.B. Жадные алгоритмы распределения ресурсов: списки и ограниченный перебор. -М.: Малин, 1993. 287с.

63. Фролов А.Б. и др. Прикладные задачи дискретной математики в энергетике. / Под ред. Бруевича В.А. М.: Моск. энерг. ин-т., 1983. - 92 с.

64. Пападимитриу X. и др. Комбинаторная оптимизация: Алгоритмы и сложность: Пер. с англ. В.Б. Алексеева. М.: Мир, 1985. - 510с.

65. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для ВТУЗОВ. т2. Изд. 2-ое. М.: Наука, 1978. - 576 с.

66. Almasi В. A gueneing model for a processor shared multi-terminal system subject to breakdowns. - Acta Cybern., 1992. №4, c.273.129

67. Falk Howard. Choosing the best backup method. Electronics Library, 1995. - 13, №1 -c. 71 -74.

68. Madsen T. Daten bewahren, zeit sparen. NTZ: Telekommun. + Informationstechn, 1997. - №8, c. 18-20.

69. Schon vor der Katastrophe. Datensi cherheit planen. - Off. Manag., 1997. - №3. c.72-73.

70. Serlin O. Fault tolerant systems in commercial applications. - Computer, 1984. -vol. 17, №8, c.19 -30.

71. Yu Lin, Rosenkrantz Daniel. ACM Trans. Progamm. Lang, and Systems, 1994. -16, №3 c. 775 -797.