Datenverschlechterung

Datenverschlechterung ist der allmähliche Korruption von Computerdaten Aufgrund einer Ansammlung nichtkritischer Fehler in a Datenspeichergerät. Das Phänomen ist auch bekannt als als Datenverfall, Datenfäule oder Bitfäule.

Visuelles Beispiel

Im Folgenden sind mehrere digitale Bilder aufgeführt, die den Datenabbau veranschaulichen, die alle aus 326.272 Bit bestehen. Das Originalfoto wird zuerst angezeigt. Im nächsten Bild wurde ein einzelnes Bit von 0 auf 1 geändert. In den nächsten beiden Bildern wurden zwei und drei Bits umgedreht. An Linux Systeme, der binäre Unterschied zwischen Dateien kann mithilfe von Dateien aufgedeckt werden cmp Befehl (z. cmp -b bitrot-original.jpg bitrot-1bit-changed.jpg).

Im Ram

Datenverschlechterung in Dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM) kann auftreten, wenn die elektrische Ladung von a bisschen In DRAM -Verbreitungen, möglicherweise den Programmcode oder gespeicherte Daten. DRAM kann durch geändert werden durch kosmische Strahlung[1] oder andere energiereiche Partikel. Solche Datenverschlechterung ist als a bekannt weicher Fehler.[2] ECC -Speicher Kann verwendet werden, um diese Art von Datenabbau zu mildern.[3]

Auf Lager

Datenverschlechterung ergibt sich aus dem allmählichen Zerfall von Speichermedium im Laufe von Jahren oder länger. Ursachen variieren je nach Medium:

  • Festkörpermedien, wie zum Beispiel Eproms, Flash-Speicher und andere Solid State DrivesSpeichern Sie Daten mit elektrischen Ladungen, die aufgrund einer unvollständigen Isolierung langsam ablaufen können. Der Chip selbst ist nicht davon beeinflusst, daher verhindert das Umprogrammieren von ungefähr einmal pro Jahrzehnt den Zerfall. Für die Neuprogrammierung ist eine unbeschädigte Kopie der Stammdaten erforderlich.
  • Magnetische Medien, wie zum Beispiel Festplattenfahrten, Disketten und Magnetbänder, kann Datenverfall erleben, da Bits ihre magnetische Ausrichtung verlieren. Das regelmäßige Erfrischung durch Umschreiben der Daten kann dieses Problem lindern. Unter warmen/feuchten Bedingungen sind diese Medien, insbesondere diejenigen, die schlecht gegen Umgebungsluft geschützt sind Zersetzung des Speichermediums.[4][5]
  • Optische Medien, wie zum Beispiel CD-R, DVD-R und BD-R, kann den Datenverfall aus dem erleben abbauen des Speichermediums. Dies kann durch das Speichern von Discs an einer dunklen, kühlen, geringen Luftfeuchtigkeitsstelle gemildert werden. "Archivqualität" -D -Discs sind mit einer verlängerten Lebensdauer erhältlich, aber immer noch nicht dauerhaft. Jedoch, Datenintegritätsscanning Damit die Raten verschiedener Arten von Fehlern misst, können den Datenverfall in optischen Medien weit vor dem auftretenden nicht korrigierbaren Datenverlust vorhersagen.[6]
  • Papiermedien, wie zum Beispiel geschlagene Karten und Stempelband, kann buchstäblich verrotten. Mylar Ein anderer Ansatz ist ein anderer Ansatz, der nicht auf elektromagnetische Stabilität beruht.

Komponenten- und Systemfehler

Meiste Festplatte, Diskontroller und übergeordnete Systeme unterliegen einer geringfügigen Chance eines nicht wiederbeschreibbaren Versagens. Mit ständig wachsenden Festplattenkapazitäten, Dateigrößen und Erhöhungen der auf einer Festplatte gespeicherten Datengröße, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Datenverfall und anderen Formen von unkorrigiertem und unentdecktem Auftreten Datenkorruption steigt.[7]

Low-Level-Diskontroller werden normalerweise eingesetzt Fehlerkorrekturcodes (ECC), um fehlerhafte Daten zu korrigieren.[8]

Softwaresysteme über höhere Ebenen können eingesetzt werden, um das Risiko solcher zugrunde liegenden Fehler durch Erhöhen der Redundanz und die Implementierung der Integritätsprüfung, Fehlerkorrekturcodes und Selbstverletzungsalgorithmen zu mildern.[9] Das ZFS Dateisystem wurde entwickelt, um viele dieser Datenversorgungsprobleme anzugehen.[10] Das Btrfs Das Dateisystem enthält auch Datenschutz- und Wiederherstellungsmechanismen.[11] ebenso wie Refs.[12]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Die unsichtbare Neutronenbedrohung | National Security Science Magazine". Los Alamos Nationales Labor. Abgerufen 2020-03-13.
  2. ^ O'Gorman, T. J.; Ross, J. M.; Taber, A. H.; Ziegler, J. F.; Muhlfeld, H. P.; Montrose, C. J.; Curtis, H. W.; Walsh, J. L. (Januar 1996). "Feldtests für kosmische Strahlenweichfehler in Halbleiter -Erinnerungen". IBM Journal of Research and Development. 40 (1): 41–50. doi:10.1147/rd.401.0041.
  3. ^ Einer Ereignisstörungen auf Bodenniveau, Eugene Normand, Mitglied, IEEE, Boeing Defense & Space Group, Seattle, WA 98124-2499
  4. ^ Riss, Dan (Juli 1993). "Erhaltung der Gramm (Nummer 19/8) Erhaltung von Magnetmedien" (PDF). nps.gov. Harpers Ferry, West Virginia: National Park Service / Abteilung des Innenraums (USA). p. 2. Die Langlebigkeit von Magnetmedien wird am schwersten von Prozessen beeinflusst, die das Bindemittelharz angreifen. Feuchtigkeit aus der Luft wird vom Bindemittel absorbiert und reagiert mit dem Harz. Das Ergebnis ist ein gummiartiger Rückstand, der auf Klebebandköpfen ablegen und Klebebandschichten zusammenkleben kann. Die Reaktion mit Feuchtigkeit kann auch zu Bruch in den langen molekularen Ketten des Bindemittels führen. Dies schwächt die physikalischen Eigenschaften des Bindemittels und kann zu einem Mangel an Adhäsion für die Unterstützung führen. Diese Reaktionen werden durch das Vorhandensein von Säuren stark beschleunigt. Typische Quellen wären die üblichen Schadstoffgase in der Luft, wie Schwefeldioxid (SO2) und Lachgas (NOx), die mit feuchten Luft reagieren, um Säuren zu bilden. Obwohl saure Inhibitoren normalerweise in die Bindemittelschicht eingebaut sind, können sie im Laufe der Zeit ihre Wirksamkeit verlieren.
  5. ^ "Erhalt magnetischer Medien". Nationalarchiv von Australien. Abgerufen 3. November 2020. Hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit und Schwankungen können dazu führen, dass die Magnet- und Basisschichten in einer Klebeband -Rolle trennen oder benachbarte Schleifen zusammenblockieren. Hohe Temperaturen können auch das magnetische Signal schwächen und letztendlich die magnetische Schicht abbauen.
  6. ^ "Qpxtool Glossar". qpxtool.sourceforge.io. Qpxtool. 2008-08-01. Abgerufen 22. Juli 2020.
  7. ^ Gray, Jim; Van Ingen, Catharine (Dezember 2005). "Empirische Messungen von Scheibenausfallraten und Fehlerraten" (PDF). Microsoft Research Technischer Bericht MSR-TR-2005-166. Abgerufen 4. März 2013.
  8. ^ "ECC- und Ersatzblöcke tragen dazu bei, Kingston SSD -Daten vor Fehlern geschützt zu halten.". Kingston Technology Company. Abgerufen 30. März 2021.
  9. ^ Salter, Jim (15. Januar 2014). "Bitrot- und Atomkühen: Inside" Next-General "Dateisysteme". ARS Technica. Archiviert von das Original am 6. März 2015. Abgerufen 15. Januar 2014.
  10. ^ Bonwick, Jeff. "ZFS: Das letzte Wort in Dateisystemen" (PDF). Association der Speicher -Netzwerkindustrie (SNIA). Archiviert von das Original (PDF) am 21. September 2013. Abgerufen 4. März 2013.
  11. ^ "BTRFS Wiki: Funktionen". Das BTRFS -Projekt. Abgerufen 19. September 2013.
  12. ^ Wlodarz, Derrick (15. Januar 2014). "Windows -Speicherplätze und Schiedsrichter: Ist es Zeit, RAID endgültig auszubrechen?". Betanews. Abgerufen 2014-02-09.