數據備份系統

網絡技術的飛速發展和網絡的日益普及，建設網絡的最根本目的就是更方便地傳遞信息。 如果不能保障信息的安全，那麼對網絡的大量投資也將失去原來的意義。數據作為信息應用的核心，其重要性不言而喻。 因此，人們在建立網絡信息系統時，會對重要的數據進行備份，以便在系統遭到破壞時，能夠儘快恢復數據，保證系統的高可用性。 ^[1] 

傳統的備份方法有較大的侷限，因為傳統的備份主要是採用磁帶機、光盤和磁盤進行冷備份，備份介質同時也在機房中統一管理，一旦整個機房出現了災難，這些備份介質也隨之銷燬，這樣的備份將起不到任何災難備份功能。 所以先進的數據備份系統就是要避免傳統冷備份的先天不足， 能在災難發生時，全面、及時地通過網絡恢復信息系統。 ^[1] 

當主計算機系統的數據由於某種原因丟失或不可用時，可以利用複製的數據進行恢復，從而保持數據的完整與業務的正常進行。因此，可以説，數據備份主要解決的是數據的可用性問題。 ^[1] 

備份策略的制定是備份系統的一個重要部分，備份策略的選擇依賴於數據的重要性、允許備份的可用時間以及其它的一些因素。 一般來説，主要有3種備份策略。 ^[1] 

1、完全備份（full backup）

執行數據全部備份操作， 每天對自己的系統進行完全備份。 這種備份策略的好處是很直觀，而且當發生數據丟失的災難時， 只要用災難發生前一天的備份就可以恢復丟失的數據。然而它亦有不足之處，首先，由於每天都對整個系統進行完全備份，造成備份的數據大量重複，這些重複的數據佔用了大量的磁帶和磁盤空間，這對用户來説就意味着增加成本。其次，由於需要備份的數據量較大，因此備份所需的時間也就較長。 對於那些業務繁忙、數據量大、備份時間有限的單位來説，選擇這種備份策略是不明智的。

2、增量備份（incremental backup）

增量備份相對全備份而言，只備份上一次備份後數據的改變量。這種備份的優點很明顯，沒有重複的備份數據，節省磁帶或磁盤空間，又縮短了備份時間。 但它的缺點在於當發生災難時，恢復數據比較麻煩。 另外，這種備份的可靠性也很差。 在這種備份方式下，各盤磁帶間的關係環環相連，其中任何一盤磁帶出了問題都會導致整個備份鏈條脱節。

3、差量備份（differential backup）

差量備份是指每次備份的數據是相對於上一次全備份之後新增加的和修改過的數據。管理員先在星期一進行一次系統完全備份：然後在接下來的幾天裏，再將當天所有與星期一不同的數據（增加的或修改的）備份到磁帶上。差量備份策略在避免了以上兩種策略的缺陷的同時， 又具有了它們的所有優點。首先，差量備份無需每天都做系統完全備份，因此備份所需時間短，並節省磁帶空間，它的災難恢復也很方便，系統管理員只需兩盤磁帶，即系統全備份的磁帶與發生災難前一天的備份磁帶，就可以將系統完全恢復。

不同的備份方法，其效果不同，主要表現在性能、自動化程度、對現有系統應用的影響程度、管理、可擴展性等方面。 常見的數據備份系統主要有Host-Based、LAN-Based和基於SAN結構的LAN-Free、Server-Free等多種結構。 ^[1] 

基於主機（Host-Based） 的備份是傳統的數據備份技術，在這種備份架構中，磁帶讀寫設備直接連接在某台需要備份數據的應用服務器上，為該服務器提供數據備份服務。Host-Based備份架構的優點是備份管理簡單，數據傳輸速度快；缺點是不利於備份系統的共享，不適合有多個服務器需要備份的大型信息系統的數據備份要求。 ^[1] 

基於局域網（LAN-Based）備份架構中數據的傳輸是以網絡為基礎的。 將局域網中一台服務器配置為備份服務器，由備份服務器負責管理整個系統的備份任務。 磁帶讀寫設備可以連接在某台服務器（稱為介質服務器）上，多個需要備份數據的應用服務器將需要備份的數據通過局域網絡傳輸到磁帶庫中實現備份。在局域網中，備份服務器、介質服務器和應用服務器可以是同一台服務器，介質服務器也可以是多台，這種靈活的架構，可以適應大型局域網數據備份的需要。 ^[1] 

LAN-Based備份結構的優點是可以共享磁帶庫以節省投資，同時可以實現集中的備份管理；它的缺點是大量的備份數據需要通過網絡傳輸，對網絡帶寬和備份窗口的壓力比較大。 ^[1] 

所謂LAN-Free Backup， 就是指釋放網絡資源的數據備份方 式。 LAN-Free結構的備份系統是建立在數據存儲網（SN，Storage Network）上的一種全新體系結構。 ^[1] 

備份服務器嚮應用服務器發送指令，指揮應用服務器將數據備份到磁帶庫中。 在這個過程中，龐大的備份數據流沒有流經LAN 網絡，而是通過數據存儲網，直接從磁盤存儲系統傳送到磁帶庫內，因此無需佔用網絡帶寬 （LAN-Free），為網絡節約了寶貴的帶寬資源。 因此基於SN 的備份是一種徹底解決傳統備份需要佔用LAN 帶寬問題的方案。 ^[1] 

LAN-Free的優點是數據備份統一管理、備份速度快、網絡傳輸壓力小、能夠實現磁帶庫資源共享。但缺點是實現複雜，需要成本較高。 ^[1] 

在前面的備份架構中，需要備份的數據需要通過應用服務器備份到存儲設備中， 大量的數據I/O無疑增加了應用服務器的工作負荷。 ^[1] 

Server-Less Backup技術就是以全面釋放網絡和服務器資源為目的的。Server-Less Backup 技術的核心就是在存儲區域網（SAN，Storage Area Network）的交換層實現數據的傳輸工作。這樣，大量的備份數據不僅無需經過網絡，而且也不必經過應用服務器的總線（應用服務器僅需發佈少量數據備份控制命令），就可以完全保證網絡和應用服務器的高效運行。 ^[1] 

目前一些廠商已經推出了自己在這方面的相關產品和解決方案。 但Server-Less備份技術總體來説還不太成熟，主要表現在產品的成熟性和開放性還不夠， 對硬件的要求比較嚴格，兼容設備還不是很多。 ^[1] 

一套完整的專業數據備份系統，包括備份硬件和備份管理軟件兩部分。 優秀的備份軟件是完成備份的基礎，在很大程度上影響着備份的效率。 一般而言，專業的數據備份系統通常具備以下特性：①備份作業集中管理；②跨平台備份與恢復；③自動化備份與恢復；④大型數據庫的備份與恢復；⑤系統災難恢復；⑥節省系統資源和網絡帶寬；⑦備份設備和介質管理；⑧安全性和可靠性。 ^[1] 

基於網絡的數據備份軟件在設計上採用多層體系結構，功能模塊一般包括:系統管理界面、備份服務器、介質服務器、備份客户端，以及各種應用代理。這些功能模塊相對獨立，軟件系統的各模塊功能如下： ^[1] 

1、系統管理界面主要用於顯示、配置備份作業信息，並實時查看備份日記、備份進程等信息。

2、備份服務器主要負責備份作業的調度與執行，管理存儲介質和存儲設備，生成備份日誌，向管理界面發出警報等。

3、備份客户端安裝於需要備份的應用服務器上，執行備份服務器程序以及對遠程服務器和工作站進行查詢，使備份服務器能訪問工作站的目錄和驅動器。具體執行服務器和工作站的文件系統備份任務，執行備份數據壓縮和恢復數據解壓縮功能，及與應用代理程序通信並傳遞和恢復數據。

4、應用代理與備份客户端安裝在同一台應用服務器上， 主要功能包括：通過數據源的備份接口獲取需要備份的數據，通過數據源的備份接口恢復數據，與備份客户端通信並接受備份和恢復指令和數據流。

5、介質服務器主要實現備份介質的讀取和寫入，接受備份數據，並寫入存儲設備，如磁帶、硬盤、光盤等。 數據恢復時從備份介質中讀取數據，發送給備份客户端。