數(shù)字檔案備份初探

文/河南省駐馬店市城市規(guī)劃檔案館 賈鵬飛

隨著信息化在生活中的不斷深入，人們對計算機(jī)系統(tǒng)的依賴程度提高，數(shù)字化的檔案信息較以往已經(jīng)成倍地增加，一旦數(shù)據(jù)遭到竊取、泄露、丟失，都將會對社會帶來巨大的打擊。在面對這些威脅的時候，數(shù)字檔案的備份工作就顯得越發(fā)重要。備份就是將數(shù)字檔案通過一定方式進(jìn)行保留，當(dāng)數(shù)據(jù)信息遭到外力損壞時能夠在最短時間內(nèi)恢復(fù)并再次使用的過程。

一、數(shù)字檔案備份研究現(xiàn)狀

我國數(shù)字檔案備份工作起步較晚，以“數(shù)字檔案備份”作為檢索詞，對已有學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行搜索，獲得文章3352篇，這些文獻(xiàn)涉及到經(jīng)濟(jì)、建筑、氣象、計算機(jī)、法律等40個學(xué)科。其中研究重點包括備份技術(shù)、模式、載體等各個方面。通過對這3352篇文章進(jìn)行分析，得到以下結(jié)果：我國最早提到對數(shù)字檔案備份是來源于1977年頒布的《無線電廣播技術(shù)維護(hù)制度和管理辦法（草案）》，并且于1998年首次提出了電子時代檔案的保護(hù)。以“數(shù)字檔案備份”and“方式”為檢索詞進(jìn)行檢索得到1871篇文章，我們會發(fā)現(xiàn)在2001年前只有零星幾篇文章，2001年美國911事件和2008年汶川地震成為檔案學(xué)者對數(shù)字檔案備份工作研究的時間轉(zhuǎn)折點，文獻(xiàn)數(shù)量呈幾何級增長。在這1871篇文獻(xiàn)中，對引用次數(shù)較高的文獻(xiàn)進(jìn)行查閱，得出具有代表性的觀點。孫曉霞、王潔在其《數(shù)字檔案備份中心的備份模式及其選擇》中將檔案備份分為兩種方式?；诓煌臻g范圍：原地備份、異地備份?；诓煌ㄔO(shè)方式：自建模式、共建模式、外包模式。趙生輝、侯文希在其《政府信息資源災(zāi)備體系建設(shè)模式綜述》中將數(shù)字檔案災(zāi)備分為兩種。基于災(zāi)備范圍的分類：本地災(zāi)備、異地災(zāi)備、區(qū)域災(zāi)備和分布式災(zāi)備。基于建設(shè)方式的分類：自建、互助、共享和外包。

二、影響數(shù)字檔案信息安全的因素分析

數(shù)字檔案開放利用和其他各種不確定因素的威脅，使得數(shù)字檔案在長期安全保存中存在諸多的問題，社會各界越來越多地關(guān)注和研究數(shù)字檔案的安全問題。

隨著各國政府積極推動辦公無紙化這一措施，越來越多的檔案文件開始通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行傳輸、保存。計算機(jī)在對檔案收集、整理、保存、利用等方面產(chǎn)生積極效果的同時，也由于計算機(jī)在硬件、軟件、環(huán)境、人員等方面存在的風(fēng)險給數(shù)字檔案安全帶來了不小的安全隱患?？傮w來說，數(shù)字檔案安全受到以下方面的威脅：

（一）自然災(zāi)害。自然災(zāi)害對人類社會帶來的破壞力是驚人的。地震、洪水、臺風(fēng)、火災(zāi)這些災(zāi)害具有范圍廣、破壞力強的特點，往往在人們意料之外給檔案文件帶來毀滅性的打擊。例如在2008年發(fā)生的汶川大地震，強烈的地震波無情地吞沒無數(shù)生命的同時，它摧毀房屋，使得災(zāi)區(qū)大量的檔案庫房坍塌損毀，檔案文件或被水浸泡或被亂石掩埋。膠片、硬盤、光盤這些新型材質(zhì)，因?qū)鸷退母叨让舾行?，使其在遇到水?zāi)、火災(zāi)時，會變硬變脆甚至粘連在一起，如果不及時搶救，將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。據(jù)估算，建國以來，全國各級檔案館因火災(zāi)而導(dǎo)致300萬份檔案損毀。

（二）硬件故障。墨菲定律告訴我們，會出錯的事總會出錯。檔案是“前世賴之可以告古，后世賴之可以告今”的寶貴歷史材料，我們并不希望它只能保存10年、20年，而是千年甚至永久。高密度的現(xiàn)代數(shù)字檔案存儲介質(zhì)在長時間高速運行的時候發(fā)生故障是無法避免的，硬盤驅(qū)動器損壞、服務(wù)器故障、電源中斷等等因為質(zhì)量、環(huán)境等因素導(dǎo)致的故障，會給檔案機(jī)構(gòu)造成無法彌補的損失。根據(jù)EMC公司在年初發(fā)布的報告中我們不難發(fā)現(xiàn)，在2014年的12個月中，因為數(shù)據(jù)丟失和宕機(jī)而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到驚人的1.7萬億美元，這相當(dāng)于制造業(yè)大國德國近一半的GDP。而從2012開始，數(shù)據(jù)丟失比例增長4倍的同時，令人傷心的是，有超過2/3的企業(yè)并不認(rèn)為自己能夠恢復(fù)這些數(shù)據(jù)。調(diào)查的同時，我們得到Kroll Ontrack公司最新的調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示在EMC的報告結(jié)果中，驚人的72%的數(shù)據(jù)丟失是由硬件故障導(dǎo)致的。

（三）人為入侵。如果說因為自然災(zāi)害、硬件故障而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失還給數(shù)字檔案所有者留有恢復(fù)余地的話，那么來自人為入侵、破壞而導(dǎo)致的數(shù)字檔案、數(shù)據(jù)的丟失將是難以彌補的。這方面的破壞主要包括計算機(jī)被盜取、存儲服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)遭到黑客入侵，數(shù)據(jù)被篡改、刪除。

（四）軟件因素。我們這里指的軟件因素包括相對于硬件設(shè)施而言的操作軟件故障和操作、維護(hù)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的檔案管理人員。軟件故障大多是指存儲系統(tǒng)設(shè)置不正確、存儲系統(tǒng)更新不及時給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)正常運行帶來困難。數(shù)字檔案保管機(jī)構(gòu)的操作人員是數(shù)字檔案的直接接觸者，其自身素質(zhì)影響著存儲的數(shù)據(jù)是否安全。在日常管理中，常見的由于操作錯誤而導(dǎo)致的誤刪除占到各類問題的80%左右。數(shù)字檔案的安全存儲始終要堅持“三分技術(shù)、七分管理”的原則，這說明了規(guī)范管理是確保檔案信息安全的重要因素。

（五）數(shù)字檔案存儲介質(zhì)的不穩(wěn)定?，F(xiàn)代新型的存儲介質(zhì)使單位密度上能夠存儲的數(shù)據(jù)量成倍增長，但其使用壽命卻遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)的紙質(zhì)載體和縮微膠片。一般而言，光盤的保存期限為5～100年、磁帶的保存上限為30年，磁盤的實際壽命只有5～10年，這還不包括因為日常誤操作而導(dǎo)致介質(zhì)損壞、保存環(huán)境不達(dá)標(biāo)造成存儲介質(zhì)腐壞。根據(jù)日本國會圖書館對2003年前入館保存的電子文獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，69%存在利用困難的文獻(xiàn)中有12%是由于存儲介質(zhì)導(dǎo)致的。

（六）數(shù)字檔案存儲格式的不穩(wěn)定。網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、信息系統(tǒng)是數(shù)字檔案的基礎(chǔ)，也是影響數(shù)字檔案安全的主要因素。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，平均每3個月就有一種計算機(jī)語言面世，而語言間是不存在溝通互換的。數(shù)字檔案是基于一種語言存儲在其對應(yīng)的信息系統(tǒng)中的，隨著時間的推移，這個特征會給數(shù)據(jù)檔案的正常讀取帶來困難。

三、數(shù)字檔案備份方式

（一）數(shù)字檔案備份的基本分類方法。1.根據(jù)備份介質(zhì)分類：（1）磁盤備份?，F(xiàn)今我們選擇磁盤進(jìn)行備份主要包括了內(nèi)部的硬盤和外部的磁盤陣列。硬盤具有讀寫速度快的特點，是進(jìn)行實時備份的最佳選擇，然而數(shù)字檔案備份的首要前提是保證數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定，硬盤由于在運行中容易出現(xiàn)故障，決定了其只適用于小范圍的實時備份系統(tǒng)。之后出現(xiàn)的磁盤陣列技術(shù)保留了前者的高速持續(xù)讀寫這一特點，又增加了利用冗余信息的方式使磁盤失效時不會使訪問數(shù)據(jù)受損主要有RAID0、RAID0+1、RAID5三種，后三者配合熱插拔技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線恢復(fù)，是未來數(shù)字檔案的主要存儲介質(zhì)。（2）磁帶備份。磁帶備份技術(shù)由于價格低廉、存儲量大、易于保管是目前產(chǎn)量最大和用途最廣的存儲方式。磁帶是出現(xiàn)最早的存儲介質(zhì)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高，目前技術(shù)最成熟的DLT8000磁帶機(jī)讀寫速度可以達(dá)到30M/S，適合大型檔案館、數(shù)字中心保存數(shù)字檔案。但是，磁帶的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是成線性排列，不利于檔案信息檢索。（3）光盤備份。光盤是以塑料為盤基，金屬為涂層，記錄光信息的存儲介質(zhì)。比起硬盤，以光盤為備份載體可以節(jié)省大量資金，又可以通過光盤庫技術(shù)將多張光盤組合起來，實現(xiàn)信息的海量存儲，并且具備硬盤的高速讀寫功能。但是，以金屬為存儲介質(zhì)的光盤，會因為金屬的氧化而造成數(shù)據(jù)丟失。目前好的光盤能夠保存20年左右，不好的只能保存2年，不能夠滿足數(shù)字檔案的長時間安全存儲。2.根據(jù)空間范圍分類：（1）本地備份。本地備份是指在檔案館所在地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，在本地建立容災(zāi)備份中心，這種建設(shè)方式只能保證主服務(wù)器數(shù)據(jù)在遭到人為破壞后保證業(yè)務(wù)流程的連續(xù)性，但是在遇到區(qū)域性自然災(zāi)害時不能夠發(fā)揮作用，只能作為異地備份的補充。（2）異地備份。異地備份方式主要包括了三種：一是遠(yuǎn)程異地備份，是指將數(shù)據(jù)檔案備份到不屬于同一地震帶、同一電網(wǎng)、同一河流流域、同一海岸線的區(qū)域，確保在災(zāi)難發(fā)生時，數(shù)字檔案不被丟失。二是互助備份，是指兩個不用地理環(huán)境的政府通過簽訂協(xié)議，將數(shù)字檔案傳輸?shù)綄Ψ较到y(tǒng)中進(jìn)行存儲，這種方式不需要另外建設(shè)庫房，以最小的投資，最大限度地提高了檔案館的容災(zāi)能力。三是區(qū)域備份，區(qū)域備份是指區(qū)域政府為了保護(hù)區(qū)域內(nèi)數(shù)字檔案的信息安全，通過政府出資建設(shè)區(qū)域備份中心，提供給區(qū)域內(nèi)用戶使用，實現(xiàn)數(shù)字檔案集中備份管理。3.根據(jù)建設(shè)方式分類：（1）自建模式。自建模式是檔案館依托自身力量建設(shè)的數(shù)字檔案備份體系，這種模式要求了檔案館需要具備足夠的資金、專業(yè)的技術(shù)人員，建設(shè)難度大，后期維護(hù)困難。但是這種方式能夠最大程度滿足自身數(shù)字檔案備份的需要、安全性高。適合于大型的國家檔案館。（2）共建模式。共建模式是兩個或兩個以上檔案館共同出資建設(shè)。優(yōu)點是節(jié)省財力物力人力，缺點是多家檔案館共同管理可能會導(dǎo)致職權(quán)不明確、責(zé)任認(rèn)定不清楚。是目前國內(nèi)政府檔案機(jī)構(gòu)使用范圍最廣的一種方式。（3）外包模式。外包模式是指將數(shù)字檔案備份工作交由專業(yè)的服務(wù)提供商來解決，由提供商來分析數(shù)字檔案的方式，給出最佳的備份方式和服務(wù)。這種方式的優(yōu)點是投資少，缺點是不能保證數(shù)據(jù)的保密性。適合于小型并且對保密性要求不高的企業(yè)。

四、基于云存儲的數(shù)字檔案備份策略

隨著信息社會的來臨，信息作為人類發(fā)展與進(jìn)步的動力，在人類社會中扮演的角色越來越重要，它已然成為繼物資、能源的“第三大動力”，其載體形式也由過去單一的紙制、膠片保管存儲發(fā)展到近來最熱門的數(shù)字化檔案備份與存儲。為了有效地開發(fā)利用檔案信息資源，最大地發(fā)揮檔案的價值，世界各國都在積極利用現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備建設(shè)數(shù)字檔案備份中心，但總體來說，由于數(shù)字檔案館需要占用大量土地資源、后期的設(shè)備維護(hù)、人員經(jīng)費開支等諸多因素都影響了數(shù)字檔案備份中心的建設(shè)，中小型企業(yè)在巨大的資金壓力下，對數(shù)字檔案備份中心的建設(shè)只能是望而卻步，使其只能在大型企業(yè)集團(tuán)、國家政府中得以利用，對數(shù)字檔案的系統(tǒng)延續(xù)造成破壞。本人在借鑒他人研究成果并結(jié)合實際工作中遇到的問題，基于現(xiàn)有云技術(shù)的推廣以現(xiàn)有幾家云存儲工具為例，對未來云環(huán)境下數(shù)字檔案備份工作提出見解。云存儲是由云計算技術(shù)延伸過來的新型概念，是一種新型的存儲技術(shù)。云存儲利用云計算技術(shù)的集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等功能，將大量的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備通過并行協(xié)同軟件集合起來，共同向外部提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能。簡單來說，云存儲就是將需要存儲的資源放到“云”上供人存取，使用者可以在任何時間、任何地點，通過連接到網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

（一）云存儲的不利因素。1.數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)。使用本地建設(shè)來進(jìn)行數(shù)字檔案的備份雖然耗資巨大，但是在對數(shù)據(jù)檔案的隱私保護(hù)方面是有保證的，新型的云端存儲是將數(shù)據(jù)放到網(wǎng)絡(luò)之上，在獲得極大便利的同時，將失去對數(shù)據(jù)的物理地址控制，所有的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限交由云提供商處理，意味著數(shù)據(jù)的保管責(zé)任部分轉(zhuǎn)移，給數(shù)據(jù)隱私保護(hù)帶來隱患。2.數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。數(shù)字檔案的存儲是為了盡量保證數(shù)據(jù)零損毀。當(dāng)需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)恢復(fù)時，云端數(shù)據(jù)因為種種原因丟失，云存儲提供商只能進(jìn)行賠付，但并不能為用戶找回數(shù)據(jù)。微軟曾在2009年冬天，因為SIDEKICK故障，導(dǎo)致用戶不能訪問郵箱、日歷等一系列服務(wù)一個星期，微軟隨后表明因為管理人員忘記進(jìn)行備份操作，導(dǎo)致數(shù)十萬用戶數(shù)據(jù)永久丟失。國內(nèi)的盛大云磁盤在2012年因為位于無錫的物理機(jī)本地磁盤損壞導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)丟失，造成巨大損失。

（二）云存儲的優(yōu)勢。1.節(jié)約成本。云存儲技術(shù)的應(yīng)用對數(shù)字檔案備份成本的影響是巨大的。一般來說，傳統(tǒng)的數(shù)字檔案備份中心建設(shè)需要耗費巨大的資金，而檔案部門在企業(yè)部門中一向是處于末位。傳統(tǒng)的數(shù)字檔案備份對存儲介質(zhì)的要求極為苛刻，必須兼容系統(tǒng)的要求，而存儲技術(shù)的發(fā)展是迅速的，云存儲的利用可以使得檔案部門在不需要購買設(shè)備的情況下，享受到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。云存儲提供商大多采用的更加環(huán)保綠色的節(jié)能技術(shù)，包括通過對太陽能的利用，冷卻水的循環(huán)，支持基于性能加速技術(shù)的低能耗串口盤作為存儲載體，可以實現(xiàn)高速的網(wǎng)絡(luò)備份，整體能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的數(shù)字備份傳輸。2.可靠持續(xù)性服務(wù)。傳統(tǒng)的數(shù)字檔案備份中心系統(tǒng)管理中，檔案操作人員往往需要同時操作不同的存儲設(shè)備，使用不同的存儲設(shè)備需要檔案操作人員了解每個組件的具體性能和操作方式，使得工作復(fù)雜而繁重，不利于數(shù)字檔案的安全備份保管。云存儲提供商依托自身多機(jī)房部署保證數(shù)據(jù)訪問穩(wěn)定，通過冗余備份應(yīng)用系統(tǒng)保證可以在極短的時間內(nèi)還原業(yè)務(wù)系統(tǒng)，大大縮減了災(zāi)難后的數(shù)據(jù)恢復(fù)時間，提高災(zāi)難恢復(fù)的效率。相比于傳統(tǒng)的數(shù)字檔案備份中心容量擴(kuò)容，云服務(wù)商提供的云存儲采用并行存儲管理系統(tǒng)，當(dāng)使用者需要對容量進(jìn)行擴(kuò)大時，不再需要對存儲服務(wù)器進(jìn)行配置和調(diào)試，降低了因為配置錯誤而造成的服務(wù)器宕機(jī)，威脅到數(shù)字檔案備份工作的進(jìn)行。3.提高競爭力。通過使用云存儲，利用最新的虛擬化和管理創(chuàng)新，在提升效率的同時簡化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。根據(jù)微軟公司提供的數(shù)據(jù)，云存儲成本大約只占到SAN存儲的四分之一。IDC的報表介紹到，一家典型商業(yè)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲量每年平均增長50-60%，但只有其中一小部分?jǐn)?shù)據(jù)需要經(jīng)常使用。SAN/NAS等完全本地化的數(shù)據(jù)存儲對于此類數(shù)據(jù)存儲比較昂貴。

對于中小型企業(yè)來說，市場規(guī)則總是在不斷變化，企業(yè)需要實現(xiàn)精益并保持精益，減少不必要的投入，而在必要時迅速擴(kuò)展。云服務(wù)商提供的云存儲服務(wù)現(xiàn)已提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)，在隨時隨地處理業(yè)務(wù)的同時，幫助企業(yè)在競爭中領(lǐng)先。

在當(dāng)今的企業(yè)環(huán)境下，人們的最新標(biāo)準(zhǔn)是要用較小資源做更多的事，充分利用每一筆投資是大勢所趨。

綜上所述，傳統(tǒng)的存儲技術(shù)在面臨信息時代數(shù)據(jù)量的爆炸式增長暴露出局限性的時候，使用云存儲能夠解決其中一些難題，表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。但是，由于現(xiàn)階段云存儲還不是很成熟，其存在的各種問題是開展數(shù)字檔案備份工作不得不考慮的問題。

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