9.2.3 备份和恢复服务设计

9.2.3  备份和恢复服务设计

为了保持业务的成功运转，各个组织都有赖于一些关键性的数据。备份和恢复技术是数据保护策略的基础，可以帮助组织达到数据的可用性和可访问性的要求。数据中心可以使用冗余组件和容错技术（如服务器集群、软件镜像或者硬件镜像）通过复制重要数据来确保较高的可用性。但是，单单是这些技术并不能解决由数据损坏或删除导致的问题，造成数据损坏或删除的原因可能是应用程序错误、病毒、安全漏洞或用户错误。出于行业或法律审计方面的原因，用户可能还需要以存档的方式保存信息。这一要求也可能适用于事务性数据、文档和协作信息（如电子邮件）。因此，用户必须具备一个包含综合性备份和恢复机制的数据保护策略，以防止数据因意外停电或灾难而丢失，并达到数据保存的相关行业要求。

1．服务定义
有若干种技术，提供了几种实现备份和恢复的选项。用户应该根据其组织为自己的数据中心所提供的服务而定义的业务要求和服务级别协议（SLA）来选择特定的技术。例如，某种消息服务很可能被认为是数据中心所提供的最重要的服务。因此，该消息服务的SLA就比其他服务的SLA关联更多的资源。需要通过与各个服务的用户合作来定义SLA。
对业务要求进行详细分析并为各个服务定义了双方都可以接受的SLA后，就可以开始对备份和恢复解决方案的技术层面进行研究了。以下部分讨论了不同的备份模式、类型、拓扑、设计备份和恢复解决方案时所必须考虑的因素。

2．备份策略
规划备份解决方案时，应考虑多种因素，如只备份必要的数据，仔细安排备份及选择执行适当的备份类型。

1）避免不必要的备份
设计备份策略时，用户往往对环境中的所有服务器执行完全备份。但是请注意，备份的目的是在发生停电或灾难后成功地还原环境。因此，用户的备份策略应专注于下列目标。
 
要还原的数据应容易找到。
还原应尽可能快。

如果不加选择地备份所有服务器，要恢复的数据量便非常庞大。虽然当前的磁带存储和备份产品能够快速进行数据还原，但如果所有数据都需要从磁带还原，就可能会增加停工期。例如，大多数备份产品都要求下列步骤。
（1）重新安装操作系统。
（2）重新安装备份软件。
（3）从磁带中还原备份。

备份的文件越多，备份所需的时间越长，更重要的是，还原文件的时间就越长。发生灾难时，时间非常重要，因此恢复过程应尽可能短。此外，经常性地执行大型备份会降低网络性能，除非建立专门的备份网络。

针对环境情况确定了最佳备份策略之后，一定要对整个测试网络执行一次试验性还原。通过这种测试，可以发现存在的问题，并提供在环境中恢复系统的有用经验，而无须承受使生产系统回到联机状态的压力。

2）选择适当的备份时间
对于执行有效备份并同时对用户造成最小的影响，各种类型的环境分别有不同的特点。例如，备份电子商务环境与备份企业局域网（LAN）基础架构是不同的。在公司局域网中，网络使用率在基本工作时间之外通常会下降。在电子商务环境中，网络使用率通常在傍晚增加，而且这一水平将一直持续到凌晨，尤其是客户群跨越多个时区时。因此，确定环境备份的最佳时间不大可能。但是，如果遵照下列指导方针，将可以减少对用户的影响。
 
计划备份时间以避免峰值使用期。
不备份不必要的数据。
定期在测试网络中执行试验性还原，确认备份配置正确无误。

3）选择适当的存储媒体
除了确定备份的类型和执行时间外，用户还应当评估可用的存储媒体类型，从而正确选择。
选择存储媒体时，应考虑下列因素。
 
要备份的数据量。
要备份的数据类型。
备份窗口。
环境。
正在备份的系统和存储设备之间的距离。
组织预算。
数据恢复的服务级别协议。

表9-3汇总了常见备份媒体类型的优缺点。
表9-3    备份媒体类型比较

3．备份模式
备份模式决定了对于要备份的数据而言，如何进行备份。有联机备份（执行备份时用户仍可访问数据）和脱机备份（备份数据前先使用户无法访问数据）2种方法可用来执行数据备份。

1）联机备份
联机备份在系统处于联机状态时进行，因此该策略造成的中断最小。联机备份通常用于必须保持全天可用的应用程序，如 Microsoft Exchange Server 和 Microsoft SQL Server，这2种应用程序都支持联机备份。
联机备份的优点如下。
 
没有服务中断：在备份过程中用户可以照常使用应用程序和数据。
不需要在加班时间进行备份：联机备份可以安排在正常工作时间进行。
完全或部分备份：备份可以是完全备份或部分备份。

联机备份的缺点如下。
服务器性能：在备份过程中，生产服务器的性能可能会下降。
打开的文件：打开的文件视备份过程中打开的应用程序而定，有些打开的数据文件可能无法备份。

2）脱机备份
脱机备份在系统和服务处于脱机状态下进行。此种备份在需要系统快照或者应用程序不支持联机备份时使用。

脱机备份的优点如下。
完全或部分备份：脱机备份可以是完全备份或部分备份。
性能：脱机备份的备份性能较好，这是因为服务器可以专用于备份任务。
全部文件备份：可以备份所有数据，这是因为在备份过程中没有正在运行的应用程序，也就没有打开的文件。

脱机备份的缺点是在备份过程中用户将无法访问数据。

4．备份类型
联机和脱机备份可以使用多种备份类型。环境的SLA、备份窗口和恢复时间要求决定了对于该环境，哪种备份方法或哪几种备份方法的组合最合适。

1）完全备份
完全备份会备份所有数据，包括所有硬盘上的文件。每个文件都被标记为已备份，也就是说，会清除或重置存档属性。一个最新的完全备份磁带可以用来完全还原某一时刻的服务器。

完全备份的优点如下。
完整复制数据：完全备份意味着，如果需要恢复系统，那么用户将拥有所有数据的完整副本。
 
快速访问备份数据：不必在多个磁带中搜索要还原的文件，这是因为完全备份包括某一时刻硬盘上的所有数据。

完全备份的缺点如下。
冗余数据：完全备份包含冗余数据，这是因为执行完全备份时会将发生更改和未发生更改的数据都复制到磁带上。

时间：执行完全备份需要较长时间，有时会非常长。

2）增量备份
增量备份复制自上次完全备份或增量备份以来发生更改的所有数据。必须使用完全备份磁带（无论有多旧）和所有的后续增量备份来还原服务器。增量备份会将文件标记为已备份，即会清除或重置存档属性。

增量备份的优点如下。
节省时间：备份过程较短，这是因为只有自上次完全备份或增量备份以来被修改或创建的数据才会被复制到磁带。
节省备份媒体：增量备份使用的磁带空间少，这是因为只有自上次完全备份或增量备份以来被修改或创建的数据才会被复制到磁带。

增量备份的缺点如下。
完全还原过程复杂：要还原整个系统，可能需要使用一套递增的多个磁带中的数据。
部分还原时间长：对于部分还原，可能需要在多个磁带中查找所需的数据。

3）差异备份
差异备份备份自上次完全备份以来发生更改的数据。要还原整个系统，需要一个完全备份磁带和最新的差异磁带。差异备份不将文件标记为已备份（即不清除存档属性）。
差异备份的优点是比增量备份速度快，因为差异备份所需的磁带少。完全还原最多需要两套磁带——上次完全备份磁带和最新的差异备份磁带。

差异备份的缺点有如下几点。
备份时间长且数据多：差异备份比增量备份需要更多磁带空间和更长的时间，这是因为距离上次完全备份时间越长，复制到差异磁带上的数据就越多。
 
备份时间增加：执行完全备份后，备份的数据量逐日增加。

5．Windows备份工具所支持的备份类型
以上介绍的是针对整个数据备份领域来说，而如果单就具体的备份软件来说又可能有所不同，如在Windows系统自带的备份工具软件中就支持5种不同的备份类型，它们分别如下所示。

1）副本备份
副本备份可以复制所有选定的文件，但不将这些文件标记为已经备份（换言之，不清除存档属性）。如果要在正常和增量备份之间备份文件，复制是很有用的，因为它不影响其他备份操作。这种备份类型通常是在一次性文件复制任务中使用。

2）每日备份
每日备份用于复制执行每日备份的当天更改过的所有选定文件。备份的文件将不会标记为已经备份（换句话说，没有清除存档属性）。实际中很少选用。

3）差异备份
差异备份用于复制自上次正常或增量备份以来所创建或更改的文件。它不将文件标记为已经备份（换句话说，没有清除存档属性）。如果要执行正常备份和差异备份的组合，则还原文件和文件夹将需要上次已执行过正常备份和差异备份。该备份类型主要用于每天所进行的“日备份”，不过这要在前一次正常或增量备份磁带的基础上进行，不能在空磁带上采用这种备份类型。这种备份类型可以提高备份效率，缩短备份时间，因为没有更改的文件不需要重复复制。

4）增量备份
增量备份仅备份自上次正常或增量备份以来创建或更改的文件。它将文件标记为已经备份（换句话说，存档属性被清除）。如果将正常和增量备份结合使用，那么用户至少需要具有上次的正常备份集和所有增量备份集，以便还原数据。这一备份方式也很少采用，因为对已备份的文件标记为已备份，即使将来发生了改变，也不再重新复制，会有很多文件得不到备份。

5）正常备份
正常备份用于复制所有选定的文件，并且在备份后标记每个文件（换言之，清除存档属性）。使用正常备份，只需备份文件或磁带的最新副本就可以还原所有文件。通常，在首次创建备份集时执行一次正常备份。对于周、月、季度和系统这类比较重要的备份通常要求采用这一备份方式，以确保所备份的文件完整和准确。

组合使用正常备份和增量备份来备份数据，需要最少的存储空间，并且是最快的备份方法。然而，恢复文件是耗时和困难的，因为备份集可能存储在几个磁盘或磁带上，而组合使用正常备份和差异备份来备份数据更加耗时，尤其当数据经常更改时，但是它更容易还原数据，因为备份集通常只存储在少量磁盘和磁带上。