Клонирование диска — это процесс копирования всех данных на цифровом носителе, например жестком диске или твердотельном накопителе , с использованием аппаратных или программных методов. [1] В отличие от копирования файлов, клонирование диска также копирует файловые системы , разделы , метаданные диска и неиспользуемое пространство на диске. [2] К распространенным причинам клонирования диска относятся: резервное копирование и восстановление данных; копирование конфигурации компьютера для массового развертывания и сохранения данных для целей цифровой криминалистики . [1] [3] [4] Клонирование диска можно использовать совместно с созданием образа диска , когда клонированные данные сохраняются в одном или нескольких файлах на другом диске, а не копируются напрямую на другой диск.
Клонирование диска происходит путем копирования содержимого диска, называемого исходным диском. Хотя это называется «клонированием диска», можно клонировать любой тип носителя информации, который подключается к компьютеру через USB , NVMe или SATA . Небольшой объем данных считывается и затем сохраняется в памяти компьютера. Затем данные либо записываются напрямую на другой (целевой) диск, либо на образ диска .
Обычно целевой диск подключается к компьютеру (рис. 1). После подключения для выполнения самого клонирования используется клонер дисков. Можно использовать аппаратный клонер дисков, для которого не требуется компьютер. [5] Однако программные клонеры, как правило, обеспечивают большую гибкость, поскольку они могут исключить дублирование нежелательных данных, сокращая время клонирования. Например, файловая система и разделы могут быть изменены программным обеспечением, что позволяет клонировать данные на диск, равный или превышающий общее используемое пространство. Большинство аппаратных клонеров обычно требуют, чтобы целевой диск был того же размера, что и исходный диск, даже если используется только часть пространства. [5] Некоторые аппаратные клонеры могут клонировать только используемое пространство, но, как правило, намного дороже.
Распространенное применение клонирования дисков — развертывание. Например, группу компьютеров с похожим оборудованием можно настроить гораздо быстрее, клонировав конфигурацию. В учебных заведениях от студентов обычно ожидают экспериментов с компьютерами для обучения. Клонирование дисков можно использовать для поддержания чистоты и правильной настройки компьютеров. [6] Кроме того, хотя установка операционной системы выполняется быстро, установка программ и обеспечение согласованной конфигурации требуют много времени. Таким образом, клонирование дисков стремится смягчить эту административную проблему.
Одно из наиболее распространенных применений клонирования дисков — для целей цифровой криминалистики. [7] Это направлено на обеспечение сохранности данных на момент их получения для последующего анализа. [8] Методы клонирования диска для криминалистических целей отличаются от клонирования диска для других целей. Как правило, сам процесс клонирования не должен мешать данным. Поскольку программное обеспечение не может быть установлено в системе, для копирования данных на другой диск или в другой образ обычно используется аппаратный клонер. [1] Кроме того, аппаратный клонер также имеет возможности блокировки записи, которые перехватывают команды записи, чтобы предотвратить запись данных на диск. [8]
Клонирование дисков может использоваться в качестве решения для резервного копирования путем создания дубликата данных, которые существовали на момент запуска клонирования. [9] Клон может использоваться для восстановления поврежденных файлов, таких как поврежденные базы данных. В современных программных решениях методы клонирования дисков нередко объединяются с методами создания образов дисков для создания решения для резервного копирования.
Обновление до большего или более быстрого диска может быть облегчено путем клонирования старого диска на новый диск после его установки в систему. Это уменьшает необходимость в ручной переустановке приложений, драйверов и операционной системы. [10] Процедуру можно использовать при переходе с механических жестких дисков на твердотельные накопители . [11] Современное программное обеспечение для клонирования имеет тенденцию взаимодействовать с устройствами хранения через общий интерфейс, что означает, что любое устройство хранения может быть клонировано и перенесено. Иногда загрузка с целевого диска может не удаться и потребовать корректировки в UEFI или BIOS компьютера, чтобы сделать новый клон загрузочным. [12]
При планировании клонирования диска необходимо учитывать ряд технических проблем.
Часто ПО для клонирования запускается в операционной системе , которая работает на одном из клонируемых дисков. В результате любая попытка клонировать содержимое диска, даже в файл, приведет к повреждению данных . Следовательно, клонировщик дисков должен гарантировать, что данные на исходном диске остаются в согласованном состоянии на момент чтения. Кроме того, в случае, если пользователь хочет клонировать на системный диск компьютера, это, как правило, невозможно сделать во время работы операционной системы.
Распространенным решением для клонирования используемого диска, которое используется таким программным обеспечением, как CloneZilla , является загрузка с операционной системы на базе Linux, чтобы диск можно было скопировать и/или перезаписать. [6] [13] Этот подход не подходит для серверов, которые должны работать все время и не могут быть выключены регулярно для выполнения операции резервного копирования (или клонирования). [14] Кроме того, операционная система на базе Linux должна предоставлять соответствующие драйверы для оборудования системы. Драйверы также требуются для исходных и целевых дисков и для любых подключенных хранилищ, участвующих в операции клонирования, таких как USB, ленточные устройства и сетевые драйверы.
Некоторые серверные операционные системы включают механизмы, позволяющие безопасно создавать резервные копии диска во время работы системы, чтобы преодолеть эти проблемы. Например, Windows Server 2003 (и более поздние версии) включают службу теневого тома (VSS). [14] [15] VSS делает снимок диска, чтобы никакие изменения не записывались в снимок. [16] Снимок создает виртуальный диск, называемый теневым томом, который копируется (или клонируется) программным обеспечением.
Клонирование диска может занять много времени, особенно для больших дисков, поскольку настоящий клон должен скопировать все данные на диске, даже если большинство данных находится в нераспределенном пространстве диска. [1] Программные решения могут определить используемое пространство и копировать только используемые данные, сокращая время, необходимое для клонирования диска. Некоторые клонировщики дисков используют многопоточность для дальнейшего ускорения операции клонирования. [1]