浅谈数据备份策略

数字信息推动着商业的发展的同时,也变得与人们的生活息息相关。如网上银行、数码相机、Intranet、客户资料等信息是人们工作、生活不可缺少的部分，人们对数据的重要性有了越来越重要的认识。

为了加强数据的安全性，各种不同的备份软件也就应运而生了，如IBM的Tivoli存储管理器（TSM），Veritas公司的NetBackup，Legato公司的NetWorker，CA的ARCserve等，软件不同，功能各异。从备份策略来讲，现在的备份可分为三种：完全备份、增量备份、差异备份、累加备份策略。下面来讨论以下这几种备份方式：

完全备份就是拷贝给定计算机或文件系统上的所有文件，而不管它是否被改变。

增量备份就是只备份在上一次备份后增加、改动的部分数据。增量备份可分为多级，每一次增量都源自上一次备份后的改动部分。

差异备份就是只备份在上一次完全备份后有变化的部分数据。如果只存在两次备份，则增量备份和差异备份内容一样。

累加备份采用数据库的管理方式，记录累积每个时间点的变化，并把变化后的值备份到相应的数组中，这种备份方式可恢复到指点的时间点。

一般在使用过程中，这三种策略常结合使用，常用的方法有：完全备份、完全备份加增量备份、完全备份加差异备份、完全备份加累加备份。

完全备份会产生大量数据移动，选择每天完全备份的客户经常直接把磁带介质连接到每台计算机上（避免通过网络传输数据）。这样，由于人的干预（放置磁带或填充自动装载设备），磁带驱动器很少成为自动系统的一部分。其结果是较差的经济效益和较高的人力花费。

完全备份加增量备份源自完全备份，不过减少了数据移动，其思想是较少使用完全备份。比如说在周六晚上进行完全备份（此时对网络和系统的使用最小）。在其它6天（周日到周五）则进行增量备份。增量备份会问这样的问题：自昨天以来，哪些文件发生了变化？这些发生变化的文件将存储在当天的增量备份磁带上。

使用周日到周五的增量备份能保证只移动那些在最近24小时内改变了的文件，而不是所有文件。由于只有较少的数据移动和存储，增量备份减少了对磁带介质的需求。对客户来讲则可以在一个自动系统中应用更加集中的磁带库，以便允许多个客户机共享昂贵的资源。然而，当恢复数据时，困难产生了。

在完全+增量方法下，完整的恢复过程首先需要恢复上周六晚的完全备份。然后再覆盖自完全备份以来每天的增量备份。该过程最坏的情况是要设置7个磁带集（每天一个）。如果文件每天都改的话，需要恢复7次才能得到最新状态。

                       图6：完全+增量备份

由于完全+增量方法中恢复很困难，后来有了完全+差异方法。差异成为备份过程考虑的问题。增量备份考虑：自昨天以来哪些文件改变了？而差异方法考虑：自完全备份以来哪些文件发生了变化？对于完全备份后立即的备份过程（本例中周六），因为完全备份就在昨天，所以这两个问题的答案是相同的。但到了周一，答案不一样了。增量方法会问：昨天以来哪些文件改变了？并备份24小时内改变了的文件。差异方法问：完全备份以来哪些文件改变了？然后备份48小时内改变了的文件。到了周二，差异备份方法备份72小时内改变了的文件。

尽管差异备份比增量备份移动和存储更多的数据，但恢复操作简单多了。在完全+差异方法下，完整的恢复操作首先恢复上周六晚的完全备份。然后，差异方法不是覆盖每个增量备份磁带，而是直接跳向最近的磁带，覆盖积累的改变。

                        图7：完全+差异备份

在Tivoli存储管理器之前，客户被迫在完全备份、完全+增量备份和完全+差异备份间权衡。许多客户在管理时都会混合和匹配这三种方法，试图得到期望的可重获性水平。

Tivoli存储管理器引入了一个新范例叫累加备份方法。累加方法提出增量问题：自昨天以来哪些文件改变了？并把结果放到存储管理器数据库中。这样当首次用累加方法备份文件系统或计算机时，由于Tivoli存储管理器以前未曾备份，所有的文件都将移动。当备份拷贝发送到Tivoli存储管理器服务器时，每个文件单独存放在数据库中。文件名信息、所有者和安全信息、创建和修改时间，以及拷贝自身都放置在Tivoli存储管理器服务器连续存储分层结构中（参见图8）。如果客户策略要求拷贝到磁带上，Tivoli存储管理器数据库将记录磁带的条形码、起始块地址和文件长度。

在初始的备份后，将只考虑增量问题（不再进行完全拷贝）。每天将只移动上次备份操作后改变了的文件。并且，文件发送到Tivoli存储管理器服务器后被单独存放在数据库中。当需要拷贝到磁带时，Tivoli存储管理器服务器查询数据库，确定从前的拷贝在哪一个磁带上。一旦确定，将对该磁带进行再设置并把新拷贝附加在磁带末尾。这种对备份拷贝的收集都来自于同一台计算机或文件系统，于是形成了所谓的排列组。每天，改变的文件累加到排列组中（见图）。

                        图8：累加备份

现在让我们来看恢复操作。恢复操作的目标是让文件系统或计算机回到期望的某一时间点。常见的情况是客户期望的时间点就是最近某时刻。在累加备份方法下，完成一个完全的恢复操作只需告诉Tivoli存储管理器服务器期望的时间点。利用时间点信息，Tivoli存储管理器服务器查询数据库中文件集合，看它们是否在期望的时间点上。这些文件存在于同一个排列组上，通常也位于一个（或少数几个）磁带上。设置了正确的磁带后，数据库指定每个文件的长度和起始块位置。大多数现代的磁带驱动器都具有快速扫描功能，能迅速定位到期望的备份拷贝并执行恢复操作，这样只移动了期望的文件。您可以把该过程看作完全系统操作中一个完整的恢复过程。该过程就象在期望的时间点做了完全备份一样。

                        图9：时间点恢复

累加备份采用增量，提供了备份效率；采用排列组，提高了介质管理效率；准确地只移动期望的文件，提高了恢复效率。该方法最大的功效还在于：累加方法并不需要在一个完全备份后才能开始恢复过程，也就是说并不需要周期性地建立完全备份拷贝。而对完全+增量或完全+差异方法，无论是否改变，每周都要移动和存储大量数据。有了累加备份方法，就不需要这样做了。于是客户节省了大量的网络带宽（LAN、WAN或SAN）、磁带介质和时间。

不同的软件有不同的备份特点，客户可根据自己的数据特点，选择适合自己的软件或备份策略。