数据备份方法及灾难恢复探讨

    备份不仅是数据的保护，其最终目的是为了在系统遇到人为或自然灾难时，能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。备份不是单纯的拷贝，管理也是备份重要的组成部分。管理包括备份的可计划性、磁带机的自动化操作、历史记录的保存以及日志记录等。

　　一、备份技术分类

　　数据备份有多种实现形式，从不同的角度可以对备份进行不同的分类。

　　1．备份模式角度

　　（1）逻辑备份

　　每个文件都是由不同的逻辑块组成。每一个逻辑的文件块存储在连续的物理磁盘块上，但组成一个文件的不同逻辑块极有可能存储在分散的磁盘块上。

　　备份软件通常既可以进行文件操作，又可以对磁盘块进行操作。基于文件的备份系统能够识别文件结构，并拷贝所有的文件和目录到备份资源上。这样的系统跨越了存储在每个inode上的指针，可顺序的读取每个文件的物理块，然后备份软件连续的将文件写入到备份媒介上。这样的备份使得每个单独文件的恢复变得很快，但连续的存储文件会使得备份速度减慢，因为在对非连续存储磁盘上的文件进行备份时需要额外的查找操作。这些额外的操作增加了磁盘的开销，降低了磁盘的吞吐率。另外，对于文件一个很小的改变，基于文件的逻辑备份也需将整个文件备份。

　　（2）物理备份

　　系统在拷贝磁盘块到备份媒介上时忽略文件结构，这会提高备份的性能，因为备份软件在执行过程中，花费在搜索操作上的开销很少。但这种方法使得文件的恢复变得复杂且缓慢，因为文件并不是连续的存储在备份媒介上。为了允许文件恢复，基于设备的备份必须要收集文件和目录是如何在磁盘上组织的信息，才能使备份媒介上的物理块与特定的文件相关联。因而，基于设备的备份适合于指定一个特定的文件系统来实现，并且不易移植。而基于文件的方案则更易移植，因为备份文件包含的是连续文件。另外，基于设备的备份方案可能会导致数据的不一致。

　　2．备份策略角度

　　（1）全备份（FullBackup）

　　这种备份方式很直观，容易被人理解。当发生数据丢失的灾难时，只要用一盘磁带（即灾难发生前一天的备份磁带），就可以恢复丢失的数据。

　　但也存在不足之处：首先，每天都对系统进行完全备份，在备份数据中有大量内容是重复的，例如操作系统与应用程序。这些重复的数据占用了大量的磁带空间，意味着增加成本；另外，由于需要备份的数据量相当大，备份所需时间也就较长。

　　（2）增量备份(IncrementalBackup)

　　该备份的优点是没有重复的备份数据，节省磁带空间，缩短备份时间。缺点在于当发生灾难时，恢复数据比较麻烦。例如，若系统在周四早晨发生故障，那么就需要将系统恢复到周三晚上的状态。管理员需要找出周一的完全备份磁带进行系统恢复，再找出周二的磁带来恢复星期二的数据，最后再找出周三的磁带来恢复星期三的数据。在这种备份下，各磁带间的关系就像链子一样，其中任何一盘磁带出了问题，都会导致整条链子脱节。

　　（3）差分备份(DifferentialBackup)

　　管理员先在周一进行一次系统完全备份，然后在接下来的几天里，再将当天所有与星期一不同的数据备份到磁带上。差分备份无需每天都做系统完全备份，备份所需时间短，节省磁带空间，灾难恢复也很方便。系统管理员只需两盘磁带，即系统全备份的磁带与发生灾难前一天的备份磁带，就可以将系统完全恢复。

　　　3．备份服务器在备份过程中是否可接收用户响应和数据更新角度

　　（l）冷备份

　　冷备份很好地解决了在备份选择进行时并发更新带来的数据不一致性问题，缺点是用户需要等待很长的时间，服务器将不能及时响应用户的需求。目前的新技术有LAN-Free、Server-Free等，这种方式的恢复时间比较长，但投资较少。

　　（2）热备份

　　由于是同步备份，热备份资源占用比较多，投资较大，但是它的恢复时间非常短。在热备份中有一个很大的问题就是数据的有效性和完整性，如果备份过程中产生了数据不一致性，会导致数据的不可用。解决此问题的方法是对于一些总是处于打开状态的重要数据文件，备份系统可以采取文件的单独写/修改特权，保证在该文件备份期间其他应用不能对它进行更新。

　　二、备份的主要方法

　　备份的方法主要有：文件备份、服务器主动式备份、系统复制、跨平台备份、SQL数据库备份、分级式存储管理、远程备份。

　　目前备份的最好解决方案是具有“容灾”性能的远程备份解决方案。“容灾”和“容错”不同，容错就是系统在运行过程中，若其某个子系统或部件发生故障，系统将能够自动诊断出故障所在的位置和故障的性质，并且自动启动冗余或备份的子系统或部件，保证系统能够继续正常运行，自动保存或恢复文件和数据。容灾是为了保证系统的安全可靠，防止由于自然灾害等导致的整个系统全部或大部分发生问题。

　　三、系统目标

　　1．高可靠性

　　解决由于自然或人为的灾难，包括系统硬件、网络故障以及机房断电甚至火灾、地震等情况导致的计算机系统数据灾难，避免单点故障的出现。

　　2．灾难恢复

　　避免灾难发生后所导致的数据灾难，有效利用灾难恢复方案在应急地点迅速准确地重新恢复业务应用。

　　3．保持业务的持续性

　　数据存储必须保持业务的持续性，系统故障的出现可能导致业务停顿，服务对象的不满，企业形象也会因此大打折扣。

　　4．高可用性，容灾设计

　　它避免了出现单点故障，大到主机、存储设备，小到光纤适配器，所有部件均是冗余容错的。

　　5．高可管理性

　　主机系统、存储设备、光纤交换机、光纤卡等，均能通过一台工作站进行集中管理和监控，可节省人力资源，提高工作效率。

　　四、备份的特点

　　备份最大的忌讳就是在备份过程中因介质容量不足而更换介质，因为这会降低备份数据的可靠性与完整性。

　　备份的目的是为了防备万一发生的意外事故，意外不可能每天发生，因此备份频率不是很高，备份数据的存取速度并不是一个很重要的因素。在备份过程中，可管理性是备份中一个重要的因素。可管理性与备份的可靠性紧密相关，最佳的可管理性是自动化备份方案。

　　五、数据备份和灾难恢复方案

　　一个完整的数据备份和灾难恢复方案应包括备份硬件、备份软件、备份计划和灾难恢复计划四个部分。

　　1．备份硬件

　　包括硬盘介质存储、光学介质备份和磁带存储技术

　　2．备份软件

　　虽然已有用户在网络中运用到大容量备份设备，但大多数用户还没有意识到备份软件的重要性，重要的原因是许多人对备份知识和备份手段缺乏了解。

　　备份软件主要分两大类：一是各个操作系统厂商在软件内附带的，如NetWare操作系统的“Backup”功能、NT操作系统的“NTBackup”等；二是各个专业厂商提供的全面的专业备份软件，如HPOpenViewOmniBack Ⅱ和CA公司的ARCserveIT等。

　　对于备份软件的选择，不仅要注重使用方便、自动化程度高，还要有好的扩展性和灵活性。同时，跨平台的网络数据备份软件能满足用户在数据保护、系统恢复和病毒防护方面的支持。一个专业的备份软件配合高性能的备份设备，能够使损坏的系统迅速“起死回生”。

　　3．备份计划

　　灾难恢复的先决条件是要做好备份策略及恢复计划。日常备份计划描述每天的备份以什么方式进行、使用什么介质、什么时间进行以及系统备份方案的具体实施细则。在计划制订完毕后，应严格按照程序进行日常备份，否则将无法达到备份的目的。

　　4．灾难恢复

　　灾难恢复措施在整个备份中占有相当重要的地位。因为它关系到系统、软件与数据在经历灾难后能否快速、准确地恢复。全盘恢复一般应用在服务器发生意外灾难，导致数据全部丢失、系统崩溃或是有计划的系统升级、系统重组等情况中。

　　此外，有些厂商如惠普还推出了拥有单键恢复（OBDR）功能的磁带机，只需用系统盘引导机器启动，将磁带插入磁带机，按动一个按键即可恢复整个系统。

　　在具体的对数据备份和灾难的恢复实施中，要根据用户的实际情况来分别对每个部分进行确认。