备份-备份运行中的系统

备份运行中的系统

今天，许多服务器系统，特别是We b 服务器，需要2 4×7的可用性，在允许的情况下，它们尽量使备份的时间量达到最短。有时，当服务器正在运行，并提供端用户服务时，也要求备份系统能够从服务器上拷贝数据。在第4章讨论的有关镜像中，阐述了在存储管理中原始操作方式的价值，备份是另一个使用原始操作方式的领域，在这里原始操作在性能和容量上都具有优越性，且很难被代替。无论使用的管理备份操作的算法多么好，更快地结束备份处理是最重要的优越性。所以，就备份而言，购买最快的、容量最高的磁带设备总是不会错的。服务器备份最棘手的部分是：确保备份的数据是有效的，并具有完整性。这个问题的根源来自于多用户服务器的性质，即在多个用户正在访问数据的同时，备份系统也正在执行拷贝操作。假如备份进程正在拷贝一个文件或数据库时，却发生了文件或数据库记录的更新，那么，备份拷贝就有可能包含一部分是更新以前的数据，而一部分是更新以后的数据。换而言之，备份拷贝的数据是处于不对等的两个不同的版本。当这种情况发生时，拷贝到磁带上的数据就处于不一致状态，也是不可用的。

 

处理这种问题的两个基本方法是：

              •冷备份。

              •热备份。以下将讨论这两种类型的备份。

 

1. 冷备份

 

冷备份是一种备份操作，它在执行备份操作时，服务器将不接受来自端用户或应用对数据的更新。这样，当备份拷贝正在进行时，并发更新的问题就完全被杜绝了。冷备份能很好地工作，经常用于数据库备份。

 

当然，冷备份也存在问题，即在备份进程运行期间，服务器不可以接受任何更新操作。假如冷备份需要运行6 h或8 h，那么，要使服务器做到全天候的可用性就成为一个很严重的问题。

 

2. 热备份

 

冷备份的可用性问题推动了热备份的开发。热备份就是在用户和应用正在更新数据时，系统也可以进行备份。对于热备份，也存在两个完整性问题。

 

              •每一个文件或数据库实体都需要作为一个完整的、一致的版本进行备份。

              •假如具有与数据版本相关的文件或数据库实体，那么，也需要一并备份，并保持它们的一致性。

 

最简单的方案就是完全忽略这些问题，并希望在后来的恢复过程中不需要这个备份数据。很明显不能这样做，其原因是：假如你以后不想恢复数据，你又何必为备份而费神呢？另一种方法是当备份正在运行时，不要备份任何正由其他应用使用的文件，这样，当一个应用正在更新数据时，备份一个文件也不会产生不一致的危险。但是，有一些重要的数据文件总是处于打开状态，如果使用这种方法，它们将永远得不到备份。此外，备份系统应尽量使用文件的单独写/修改特权，保证在该文件备份期间应用不能对它进行更新。

 

1)写前拷贝

 

写前拷贝是热备份最有前途的技术之一，它的基本想法是：当正在备份的文件或数据库对象发生改变时，将磁盘上的原有数据块拷贝到一个临时磁盘位置，并使用一个特殊的位图索引标明原有块的位置以及临时存储的相应位置，类似于缓存索引，备份系统由该索引表决定，下一次读取的数据块是否在临时位置，假如如此，那么，将就指导备份进程访问临时磁盘位置的原数据块。当文件或数据库对象结束备份时，清除位图索引，释放临时存储的数据块，提供给下一次使用。图7 - 1 4显示了写前拷贝过程的基本组成。

 

写前拷贝经常在数据库备份环境下实现，许多数据库公司将写前拷贝内置在它们的产品中，使数据库能够提供2 4×7的可用性。写前拷贝必须与利用这个功能的备份软件一起使用。与其他的备份软件组件相比，写前拷贝的价格通常更贵。目前，许多关系数据库产品为其热备份应用提供了写前拷贝功能，如O r a c l e、S y b a s e、I n f o r m i x、I B M以及微软的数据库产品等，B M C也开发了一套称为Data To o l s 的产品，这个产品用于O r a c l e和S y b a s e数据库的写前拷贝管理能力。

 

在文件系统上，也能使用写前拷贝的热备份应用，其基本原理与数据库备份原理是一样的。

 

2） 软件快照技术

 

软件快照技术与写前拷贝技术类似。事实上，在第4章已经介绍了这个技术，它是在镜像磁盘上建立第三次拷贝的一种方法。快照也可以在软件中建立，提供文件系统和数据库的即时映像，这样当备份的时候，就可以获得完整数据的拷贝。

 

对于每一个文件系统或数据库的存储块，软件快照都保存其存储分配的一份复制拷贝。文件系统和数据库的视图就由这些即时的块分配所决定，所以，在任何一个时刻，假如希望能取得文件系统映像，那么所需要做的即保证对这些块的可访问性，这就是软件快照。它冻结文件系统的块分配视图，当然也可以冻结系统的子集，如目录或数据库的表。在备份期间，备份系统能够利用系统的快照视图，读取数据块。

 

软件快照要求将新的数据块或更新的数据写到某个位置，该位置将不被现存的快照块分配所引用。假如新的数据覆盖现存快照视图的块分配，那么快照视图就失去了完整性。由此可以得出一个结论，为了既保存新的数据，也保存原有的数据，软件快照需要足够多的存储空间。所需要的空闲空间取决于文件或数据库系统的活动频度，以及与原有数据相关的新数据产生量。

 

随处写文件规划（WA F L ）文件系统是一个内置软件快照的系统，由Network Appliance公司在F i l e r产品中实现，WA F L 系统的主要原则是系统中哪里拥有空闲的存储块，数据就能写到哪里。在这个意义上，空闲块是指没有被当前的块分配映像引用的块，或者没有被某些快照视图的块分配引用的块。该系统具有维护文件系统的多快照版本的能力。