バックアップの種類解説：フルバックアップ、増分バックアップ、差分バックアップ

データのバックアップは、組織にとっても個人にとっても不可欠です。必要なストレージ容量、バックアップにかかる時間、復旧の容易さといった要素はバックアップの種類によって異なるため、それぞれのケースにおけるバックアップの効率は、選択した方法によって左右されます。本記事では、最も一般的に利用されているバックアップの種類について解説し、皆様に最適な方法を選ぶお手伝いをします。

バックアップにはいくつの種類がありますか？

従来のバックアップには、主に3つの種類があります:

• 完全バックアップ
• 増分バックアップ
• 増分バックアップ

また、これらの従来のバックアップ方式には、1つまたは複数の方式の特徴を取り入れたバリエーションも存在します:

• ミラーバックアップ
• リバース増分バックアップ
• スマートバックアップ
• 連続

さらに、より新しいバックアップ方式もあります:

• 合成フルバックアップ
• 永続的増分バックアップ

以下に、それぞれの違いとメリット・デメリットを説明します。まずは、基本的なバックアップの種類である"フルバックアップ"、"差分バックアップ"、"増分バックアップ"について見ていきましょう。

フルバックアップとは何ですか？

フルバックアップは、ソースデータセットの完全なコピーを作成します。復旧の際、フルバックアップには、マシンやオブジェクトを復旧するために必要なすべての情報が含まれています。

フルバックアップは、次の2つの方法で行うことができます:

• 元のファイルと完全に同一のファイルのセットとして;または
• これらのすべてのファイルを含むイメージファイル。バックアップソリューションが対応している場合は、圧縮や暗号化を有効にすることも可能です。

プロのアドバイス: フルバックアップイメージファイルには組織の重要なデータがすべて含まれているため、このファイルは不正アクセスやその他の脅威にさらされる可能性があります。このリスクを回避する方法の一つとして、 データの暗号化 お使いのバックアップソリューションで対応している場合。

フルバックアップのメリットとデメリット

このバックアップ方式は、その簡便さと復旧の速さという点で、特にデータセット全体が単一のファイルに保存される場合、最良の選択肢と考えられています。しかし、バックアップのたびにコピーするデータ量が膨大になるため、フルバックアップにはいくつかの欠点があります:

• これは非常に時間がかかるプロセスであり、他のバックアップ方式に比べて最大10倍の時間がかかることもあります。
• バックアップが実行されるたびに、ネットワークやディスクにかなりの負荷がかかるため、インフラの日常的な運用に支障をきたします。
• 継続的に追加されるフルバックアップは、バックアップリポジトリのストレージ容量を大量に消費します。

そのため、多くの組織ではフルバックアップを定期的にしか実行せず、その代わりにデータ保護および保存戦略の一環として他の種類のバックアップも併用しています。したがって、フルバックアップは、他の種類のバックアップを導入する際の出発点となることがよくあります。

差分バックアップとは何ですか？

差分バックアップとは、最初の完全バックアップまたは直近の完全バックアップ以降に変更されたデータのみを保存するバックアップ方式です。したがって、完全バックアップは、その後のバックアップにおける不変の基準点となります。

差分バックアップでは、データを復元するために必要なバックアップは、完全バックアップと最新の差分バックアップ(または、より古い復元ポイントの場合は該当する差分バックアップ)の2つだけです。

増分バックアップのメリットとデメリット

バックアップおよび復元の速度という点では、増分バックアップにはいくつかの利点があります:

• バックアップはフルバックアップよりも短時間で完了します。
• フルバックアップよりもストレージ容量を消費しません。
• データ復旧は、増分バックアップを何度も実行するよりも高速です。

差分バックアップの欠点は以下の通りです:

• フルバックアップを使用する場合に比べて、復旧に時間がかかります。
• ストレージ容量の消費という点では、最も最適なバックアップ方式とは言えません。

必要なストレージ容量は 増分バックアップ 少なくとも一定期間においては、フルバックアップに必要な容量よりも小さく、増分バックアップに必要な容量よりも大きくなります。ただし、差分バックアップにおける変更データセットの増分量は時間の経過とともに増加する可能性があるため、差分バックアップのたびに、通常のフルバックアップよりも多くのストレージ容量(および時間)を消費する恐れがあります。

増分バックアップとは何ですか？

増分バックアップとは、前回のバックアップ(完全バックアップ、増分バックアップ、または差分バックアップのいずれか)以降に変更されたデータのみをコピーするバックアップ方式です。このバックアップ方式は、完全バックアップと比較して、所要時間とネットワークへの負荷を軽減します。

増分バックアップの開始点は、まず初期のフルバックアップを作成し、その後、前回のバックアップジョブ以降に変更されたデータブロックのみをコピーすること、つまり増分データをバックアップリポジトリに送信することです。バックアップの保持ポリシーに応じて、特定のインターバルで新しいフルバックアップを作成し、それを新たな増分バックアップサイクルの開始点とすることができます。

増分バックアップのプロセスを説明するために、日曜日にフルバックアップを行い、その週の残りの期間に増分バックアップを作成すると仮定します:

• 月曜日には、フルバックアップ以降に変更されたデータのみがバックアップされます。
• 火曜日には、月曜日以降に変更されたデータのみがバックアップされます。
• といった具合です。

したがって、増分バックアップは、必要に応じてほぼいつでも実行可能です。なぜなら、バックアップを行うたびに、変更があった場合のみ、その最新の変更部分のみがバックアップされ、バックアップリポジトリに保存されるからです。

増分バックアップ 増分バックアップは処理が高速で、フルバックアップに比べて必要なストレージ容量も大幅に少なくて済みます。しかし、最新のフルバックアップと連続する増分バックアップの全チェーンを復元する必要があるため、復旧プロセスにはより多くの時間がかかります。チェーン内の増分バックアップの1つでも欠落したり破損したりしていると、最新のデータを完全に復旧することは不可能です。

増分バックアップのメリットとデメリット

増分バックアップの利点は以下の通りです:

• 変更されたデータのみがバックアップされるため、バックアップの処理時間は短縮されます。
• フルバックアップや差分バックアップと比較して、必要な保存容量が少なくて済みます。
• ハードウェアやインフラへの負荷が軽減されます。
• 必要に応じて何度でも実行でき、その都度、個別の復元ポイントが作成されます。

増分バックアップの欠点は以下の通りです:

• データの復元には時間がかかります。これは、最初のフルバックアップと、その後作成されたすべての増分バックアップの両方を復元する必要があるためです。
• データ復旧の成否は、チェーンを構成するすべての増分データの完全性に左右されます。

3つの主なバックアップ方式の比較表

ミラーバックアップとは何ですか？

ミラーバックアップでは、ソースデータセットの完全なコピーを作成し、バックアップリポジトリには最新のバックアップデータバージョンだけが保存されます。このバックアップタイプはフルバックアップに似ていますが、複数のリカバリポイントを保存することはできません。

他のバックアップタイプとは異なり、個々のバックアップファイルはすべて(ソースと同様に)個別に保存され、単一の圧縮・暗号化されたコンテナファイルにはまとめられません。 ミラーバックアップを含むドライブを接続すると、Windows エクスプローラーなどのファイルマネージャーや Linux の bash シェルからファイルにアクセスできます。これにより、復元操作を実行することなく、バックアップファイルに直接アクセスできます。ソースデータはミラーバックアップファイルによって"ミラーリング"され、ミラーバックアップでは変更されたファイルのみがコピーされます。

このバックアップ方式には、復旧が迅速であることや、個々のファイルに直接アクセスできる利便性など、特定の面でメリットがあります。しかし、ミラーバックアップ方式には、ストレージ容量を大量に必要とする点、ファイルが暗号化されたバックアップイメージ内に格納されていないため不正アクセスリスクが高い点、およびデータ破損や悪用リスクが高い点といった欠点もあります。

また、この方式のもう一つの弱点は、ソースデータにおける(悪意のあるものであれ偶発的なものであれ)あらゆる変更が、バックアップデータにも"ミラーリング"されてしまうことです。 例えば、ソース内のファイルが削除されると、"ミラー"内の同じファイルも削除されます。これは、人為的ミス、事故、妨害行為、またはマルウェアによるソースの望ましくない変更が、バックアップデータにも同様に反映されることを意味します。

ミラーバックアップはハードウェア障害からの復旧には有用ですが、データの破損や削除に対しては保護できません。 ミラーバックアップを使用する場合は、他のデータ損失シナリオに備えて、フルバックアップやフルバックアップと増分バックアップの組み合わせなど、複数の復旧ポイントを備えた追加のバックアップスキームを使用する必要があります。

増分バックアップの巻き戻し

リバース増分バックアップでは、最初に完全バックアップを実行し、その後、増分バックアップをその完全バックアップに可逆的に"注入"します。これにより、データセットの最新バージョンである完全バックアップが合成されます。

さらに、フルバックアップに適用されたすべての増分バックアップもバックアップリポジトリに保持され、継続的に更新されるフルバックアップの背後にあるバックアップチェーンに"遡って"配置されます。これにより、データの古いバージョンを復元する必要がある場合に、直近のフルバックアップまでロールバックすることが可能になります。

リバース増分バックアップ方式は、最新のフルバックアップファイルが含まれているため、最新バージョンのデータを迅速に復元できるという利点があります。フルバックアップからの復元速度は非常に高速です。また、増分バックアップのいずれかが破損した場合でも、最新の復元ポイントからデータを復元できる点も利点です。

リバース増分バックアップは、バックアップ戦略において最新バージョンのデータの迅速な復元と短い 目標回復時間 (RTO)。

スマートバックアップ

スマートバックアップとは、フルバックアップ、増分バックアップ、差分バックアップを組み合わせたものです。バックアップの目的や利用可能なストレージ容量に応じて、スマートバックアップはバックアップデータとストレージ容量を効率的に管理します。この手法では、バックアップ、クリーンアップ、およびマージの各操作を、特定の"スマート"なパターンに従って実行します。以下の表は、このバックアップ方式の仕組みを概説したものです。

スマートバックアップを利用することで、複数の復旧ポイントと効率的なストレージ使用戦略というメリットを得ることができます。

継続的データ保護(CDP)

定期的に実行される他のバックアップ方式とは対照的に、継続的データ保護(CDP)は、"継続的バックアップ"とも呼ばれ、ミラーバックアップと同様に、ソースデータセットの変更をすべてログに記録します。違いは、CDPでは変更ログをロールバックして、データの以前の状態を復元できる点にあります。

継続的バックアップは、すべての変更が可能な限り速やかにバックアップされるため、"リアルタイムバックアップ"とも呼ばれます。組織は、最短の 復旧時点目標 (RPO)。

合成フルバックアップ

合成フルバックアップとは、最初にフルバックアップを作成し、その後増分バックアップを実行し、ソースデータではなく増分データから定期的にフルバックアップを合成する手法です。つまり、設定された時刻に増分バックアップを統合し、既存のフルバックアップに適用することで、ソースマシンに依存することなく、最新のフルバックアップを新たな起点として合成します。バックアップサーバー側で合成されたバックアップに含まれるデータセットは、ソースサーバーから直接コピーしたものと同一です。

その 合成フルバックアップ この方式は、通常のフルバックアップのすべての利点を備えつつ、所要時間とストレージ容量を削減できます。

合成フルバックアップの利点は以下の通りです:

• 高速なバックアップおよび復元処理
• より効果的なストレージ管理
• 必要なストレージ容量が少ない
• ネットワークの負荷が低い
• ソースサーバーのディスクおよびプロセッサ負荷が低い

永続的増分バックアップ

A 永続的な増分バックアップ 変更を追跡するための基準点として最初に完全バックアップを行い、その後は増分バックアップのみを行うものです。定期的な完全バックアップのような他のバックアップ方式は使用されないため、この名称は 常に漸進的である。

これを説明するために、日曜日にフルバックアップを作成したと仮定しましょう。翌日から、毎日増分バックアップが作成されます:

• 月曜日:ソースデータセットに、AとBという2つの新しいブロックが作成されます。
• 火曜日:ソースデータセットからブロックAが削除され、新しいブロックCが作成されます。
• 水曜日:ソースデータセットからブロックBが削除され、新しいブロックDが作成されます。

このスケジュールでは、フォエバー・インクリメンタル・バックアップが日々の変更を追跡し、バックアップリポジトリに重複するデータブロックを保持しないことで、ストレージ容量の消費を削減します。同時に、関連するデータブロックと復元順序を示す参照情報がリカバリポイントに追加されます。

バックアップの保持ポリシーに応じて、一連の増分バックアップを作成した後、有効期限が切れたリカバリポイントが削除され、バックアップリポジトリのストレージ容量が解放されます。保存されたすべてのバックアップデータは、初期のフルバックアップと保持された増分バックアップの両方が組み合わさることで、完全な復元操作が可能になるように構成されています。

下の図は、保持ポリシーを"最新の3つのリカバリポイントを保持する"ように設定した場合の、永久増分バックアップの動作例を示しています。

"永続的増分バックアップ"の利点は、合成フルバックアップの利点と同じです:

• 高速なバックアップおよび復元処理
• より効果的なストレージ管理
• 必要なストレージ容量が少ない
• ネットワークの負荷が低い;
• ソースサーバーのハードウェアリソースへの負荷が低い

結論

あらゆる環境や状況に対応できる、万能なバックアップ方式というものはありません。 その選択は、保護ポリシー、利用可能なストレージ、リソース、メディア、ネットワーク帯域幅、サービスレベル契約(SLA)、重要なデータ領域など、組織固有の要件によって決まります。一方で、フォエバー・インクリメンタル(永続的増分)バックアップやシンセティック・フル(合成完全)バックアップといった方式は、バックアッププロセスを決定的に近代化させ、ほとんどの組織のニーズを満たすよう設計された、最も最新かつ効率的なデータ保護技術となっています。

NAKIVO Backup & Replication これは、増分バックアップと完全バックアップ(アクティブまたは合成完全バックアップ)、および永続的増分バックアップといったバックアップ方式に加え、暗号化、圧縮、重複排除などのセキュリティおよびパフォーマンス機能を提供する、最新のデータ保護ソリューションです。

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