容灾备份基础概念

备份

备份概述

No.1: 备份作用

1. 数据失效可分为两种：
   • 物理损坏(Physical Damage): 失效后的数据彻底无法使用
   • 逻辑损坏(Logical Damage): 失效的数据仍可以部分使用，甚至可以恢复。
2. 备份的概念
   备份就是针对应用系统的一个或多个完整的数据拷贝，当应用系统出现问题时，可以随时从备份中恢复需要的数据。总结性的说就是只有能够恢复的备份才是有意义的备份。

No.2: 选用备份平台的考虑因素

1. 可用性
   对数据进行备份是为了保证数据的一致性和完整性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧，保证恢复之后的数据可以使用。

2. 稳定性
   备份产品的主要作用是为系统提供一个数据保护的方法，于是该产品本身的稳定性和可靠性就变成了最重要的一个方面。首先，备份软件一定要与操作系统100%的兼容，其次，当事故发生时，能够快速有效地恢复数据。

3. 全面性
   在复杂的计算机网络环境中，可能会包括了各种操作平台，如各种厂家的UNIX、Linux、Windows NT等，并安装了各种应用系统，如ERP、数据库、群件系统等。选用的备份软件，要支持各种操作系统、数据库和典型应用。

4. 自动化
   很多系统由于工作性质和使用环境，对何时备份、用多长时间备份都有一定的限制。在下班时间系统负荷轻，适于备份。可是这会增加系统管理员的负担，由于精神状态等原因，还会给备份安全带来潜在的隐患。因此，备份方案需能提供定时的自动备份，并利用磁带库等技术进行自动换带。在自动备份过程中，还要有日志记录功能，并在出现异常情况时自动报警。

5. 高性能
   随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。这就要求在设计备份时，尽量考虑到提高数据备份的速度，利用多个磁带机并行操作的方法。

6. 维持业务系统的有效性
   实时备份对业务系统的性能将会产生一定的影响，有时会很大。如何采取有效的技术手段避免备份对服务器系统、数据库系统、网络系统的影响，将是非常重要的。

7. 操作简单
   数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员也处于不同的层次。这就需要一个直观的、操作简单的图形化用户界面，缩短操作人员的学习时间，减轻操作人员的工作压力，使备份工作得以轻松地设置和完成。

8. 实时性
   有些关键性的任务是要24小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能仍然处于打开的状态。那么在进行备份的时候，要采取适当的措施，保证正确地备份系统中的所有文件。

No.3:

备份的基本概念

No.1: 备份窗口

一个工作周期内留给备份系统进行备份的时间长度。 如果备份窗口过小， 则应努力提高备份速度

No.2: 影响备份的关键因素 — 时间

1. 备份时间
   数据从开始备份到完全结束所经历的时间

2. 数据恢复时间
   即在出现灾难的时候，我们能够多快地恢复全部数据，重新开始正常的业务。

No.3: 备份的类型

从备份数据的内容上区分：

1. 完全备份
   对备份对象进行完全备份；这个很好理解，系统中所有的数据都通过备份进程备份。全备份需要备份的时间最长，这种方法的好处是恢复时间很快。恢复时间缩短了是因为我们已经有了所有的数据备份，所有要做的就是做一次全恢复。

2. 差异备份
   每次备份的数据是相对于上一次全备份之后增加的和修改过的数据；通常，系统管理员在周末进行一次全备份，在一周的其它时间做差异备份 。这种备份方法的恢复时间较长，我们不但要从全备份中恢复数据，还需要将每天的变化量恢复到系统中。

3. 增量备份
   每次备份的数据只是相对于上一次备份后新增加的和修改过的数据；增量备份是在周末进行全备份，每天增加备份当天的数据变化。对于备份时间，增量备份需要的备份的时间最短，但是，恢复时间却很长而且很复杂。在恢复的过程中，我们不但需要恢复第一的全备份，还需要使用每天变化量的备份，一次恢复一天的数据，直到最近的一次所做的增量备份为止。

No.4: 备份的方式

1. 从使用的角度来看：

   • 手工备份－功能最强、成本最高、最易出错
   • 自动备份－使用方便、成功率高、降低成本

2. 从应用的角度来看：

   • 离线备份－业务需要停顿
   • 在线备份－业务不停顿

备份系统基础架构

目前最常见的数据备份系统按其架构不同可以分为四种：基于主机（Host-Base）结构，基于局域网（LAN-Base）结构，基于 SAN 结构的 LAN-Free 和Server-Free结构。

No.1: Host-Base

1. 什么Host-Base？
   基于主机的备份系统是最简单的一种数据保护方案，在大多数情况下，这种备份大多是采用服务器上自带的磁带机或备份硬盘，而备份操作往往也是通过手工操作的方式进行的（也叫本地备份或手工备份）。这种备份方案不仅增加了硬件投资，还增加了管理的费用。
2. 基于主机的备份系统是最简单的数据备份方案，适用于小型企业用户进行简单的文档备份。它的优点是维护简单，数据传输速度快
3. LAN-Base备份的缺点
   • 手动，用户每次都要自己配置备份任务
   • 无规律，没有策略
   • 缺乏对备份数据的管理
   • 可管理的存储设备少，不利于备份系统的共享，不大适合于现在大型的数据备份要求
   • 不能提供实时的备份需求。
4. Host-Base备份架构图

No.2: LAN-Base

1. 什么是LAN-Base？
   LAN-Base是一种流行的备份解决方案。通常，带有备份设备的备份服务器被放置在网络中。备份服务器负责整个系统的备份，它管理整个网络的备份策略、备份媒体和备份目标。所有的备份数据必须通过本地局域网进行传输。
2. LAN-Base备份的优点
   • 实现了大容量自动化、集中式备份
   • 备份过程有策略管理，无需管理员介入
   • 网络内所有需要备份的服务器可共享一台备份设备
3. LAN-Base备份缺点
   • 这种基于LAN的备份解决方案将强制备份数据通过LAN进行传输，因此在备份过程中网络就会超负荷。
   • 这不仅会导致备份性能下降，还会使备份时间更长。
4. LAN-Base备份架构图

No.3: LAN-Free

1. 什么叫LAN-Free？
   数据备份流通过SAN网络传输到备份设备，实现数据备份的方式叫做SAN备份，这种方式解放了LAN上的流量，因此也叫做LAN Free备份。
2. LAN-Free备份的优点
   • 提高备份速度，减少备份及恢复窗口
   • 优化备份设备的使用
   • 降低备份服务器负担
   • 消除对业务网络（LAN）的影响
3. LAN-Free备份架构图

No.4: Server-Free

1. 什么是Server-Free备份？
   Server less备份是备份技术中最近的技术，它可以在LAN Free备份的基础上节省有价值的服务器CPU、内存等资源（即备份时数据不流经服务器的总线和内存）。一些Server less备份设备放在服务器和存储子系统之间，这些设备负责备份数据的全部责任，它从存储阵列向磁带设备直接发送数据。
2. Server-Free备份的优点
   • 实现不影响应用的备份
   • 极大的减少服务器负担
3. Server-Free备份架构图

容灾

容灾备份系统能力的关键指标

1. RTO（Recovery Time Objective）：它是指灾难发生后，可容许服务中断的时间长度。比如说灾难发生后半天内便需要恢复，RTO值就是十二小时；用来衡量容灾系统的业务恢复能力。
2. RPO（Recovery Point Objective）：它是指灾难发生后，系统能够恢复到什么状态（容许丢失多大数据量），用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力。

重复数据删除

重复数据删除技术

No.1: 重复数据删除的概念

1. 重复数据删除的定义
   重复数据删除（简称重删）是一种存储领域的数据缩减技术。在计算机中存储了很多重复数据，这些数据占用了大量硬盘空间，利用重复数据删除技术，可以只存储一份数据。另外一项节约存储空间的技术是数据压缩，数据压缩技术在比较小的范围内以比较小的粒度查找重复数据，粒度一般为几个比特到几个字节。而重复数据删除是在比较大的范围内查找大块的重复数据，一般重复数据块尺寸在1KB以上。（摘自维基百科）

No.2: 重复数据删除的方式

1. 按照重删执行的时间，重删可以分为在线重删和后处理重删：
   • 在线重删：指数据在写入磁盘之前进行重删。
   • 后处理重删：数据先写入磁盘，然后再读出来进行重删，重删之后的数据再写入磁盘中。通常在实际操作时，用户会根据所承载业务的负载，指定系统相对空闲的时间让重删包括压缩功能运行起来。
   • 对于在线重删和后处理重删的定义，业界也存在不同的理解。如先将数据写入缓存，然后从缓存刷到磁盘上，数据在刷盘过程中被重删。对于这种实现方式，有厂商认为也是一种后处理重删。
2. 按照数据分块的方式，重删可以分为定长重删和变长重删：
   • 定长重删：数据按照固定长度进行分块，之后进行重删；
   • 变长重删：数据被划分成不同大小的块进行重删。变长重删一般使用在备份场景中，这种分块重删方式一般可以获得比较好的重删效果。
3. 按照重删的粒度，也可以分为块级重删和文件级重删：
   • 块级重删：以数据块为粒度进行指纹计算，之后重删。
   • 文件级重删：以整个文件为粒度计算指纹，然后重删。文件级重删又称为单一实例库重删。
   • 注：关于数据块级重删和文件级重删，普遍存在一些误区，以为在文件系统中的重删就是文件级重删。其实在文件系统中，也可以将文件按照粒度分割成单个的数据块，实现数据块级的重删，这种方法也是统一存储中，友商实现重删功能的普遍做法。
4. 按照重删发生的地方，重删可以分为源端重删和目标端重删：
   • 源端重删：数据在源端经过分块并计算指纹，之后发送到目标端进行查重，如果是新的数据块，则通知源端将该数据块发送到目标端进行保存；如果是重复块，则不发送。源端重删的目主要是为了节省两端之间的传输带宽。
   • 目标端重删：直接将数据传输到目标端，在目标端进行分块、计算指纹并查重下盘。
5. 需要说明的是，在一套实际的环境中，上述重删方式不是孤立的存在，通常都是几种方式的组合。如在备份场景中，一般都采用在线、变长、块级、目标端（或者源端）重删的方法。

No.3: 重复数据删除与数据压缩的区别与联系

1. 数据压缩是一种字节级的数据缩减技术，其思想是采用编码技术，常用的如Huffman编码，将较长的数据用较短的、经过编码的格式来表示，以此达到减少数据大小的目的。
2. 从效果上来看，可以认为重复数据删除是一种基于“数据块”的压缩，而数据压缩是一种基于“字节”的重复数据删除。
   • 从应用上来看，重删和压缩通常会配合起来一起使用。如在备份场景中，为了提高数据的缩减效率，在数据经过重删之后会对唯一数据块再执行一次压缩。这样，数据的缩减效果就是重删和压缩效果的叠加。