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差分バックアップと増分バックアップ

Updated: 6月 1, 2023

執筆:: NAKIVOチーム

最新のバックアップソリューションは、ストレージ容量の削減、バックアップウィンドウの短縮、パフォーマンスの向上などを実現するさまざまな技術を提供しています。バックアップデータに必要なストレージ容量の管理は、あらゆる規模の組織にとって依然として最大の課題の一つです。バックアップには複数の種類があり、状況に応じてそれぞれに適した方法があります。

完全バックアップ、増分バックアップ、差分バックアップの違いや、それぞれのメリット・デメリットについて詳しく解説します。組織にとって信頼性の高いデータ保護戦略を構築するために、どのバックアップ方式が最適かを見極めましょう。

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フルバックアップ、増分バックアップ、差分バックアップ

増分バックアップと差分バックアップの違いを理解するのは、一見すると分かりにくいかもしれません。これらの違いを理解するために、主な3つのバックアップの種類とその仕組みを見ていきましょう。

フルバックアップとは何ですか？

A 完全バックアップこれは、すべてのソースデータをバックアップ先へコピーする手法です。フルバックアップとは、メディア上のファイルの完全なコピーや、バックアップリポジトリ内のイメージファイルなどを指します。具体的には、ファイルシステムを持つパーティション上のすべてのファイルを、データを含むすべてのブロック(つまり、空または書き込み準備完了としてマークされていないデータ)をコピーすることで取得します。

メリット	デメリット
これは最もシンプルなバックアップ方式です。すべてのデータは、前回のバックアップ実行時のデータとの比較を行うことなくコピーされます。フルバックアップからデータを復元する際、再実行が必要な依存関係がないため、データ復元は迅速かつ簡単に行えます。	設定するたびに全データをコピーするのは時間がかかりますバックアップストレージの容量要件が高く、特に多くのリカバリポイントを保持する場合

実際には、組織では通常、日々のデータバックアップにフルバックアップを使用することはありません。フルバックアップは、月次や年1回など、長い間隔でデータをバックアップする場合に適した選択肢となります。また、増分バックアップや差分バックアップを行うには、最初にフルバックアップを実行する必要があります。

増分バックアップとは何ですか？

増分バックアップとは、フルバックアップや増分バックアップなど、前回のバックアップ以降に変更されたデータ(増分と呼ばれる)のみをコピーする手法です。その結果、フルバックアップを起点とし、それに続く増分バックアップからなる一連のバックアップが作成されます。

実際には、増分バックアップには2つの種類があります:

永久増分 つまり、最初の完全バックアップ以降のすべてのバックアップは増分バックアップとなります。これが従来の増分バックアップの手法です。
段階的かつ完全な これは、増分バックアップの長い連鎖を避けるために、定期的に完全バックアップを作成することを意味します。これは、従来の増分バックアップの形式です。

"常時増分バックアップ"はバックアップウィンドウを短縮できる点に留意してください。ただし、この方式からの復旧は、フルバックアップやフルバックアップを併用した増分バックアップに比べて時間がかかります。定期的なフルバックアップと増分バックアップを併用することで、バックアップの信頼性と復旧速度が向上するため、多くの場合、これがベストプラクティスとされています。

メリット

デメリット

増分バックアップは、フルバックアップよりも高速です。
バックアップ用のストレージ容量を節約できます。
ストレージ容量を節約できるため、バックアップの頻度を高めたり、より多くの復旧ポイントを保持したりすることが可能になります

以前の増分バックアップのうち、少なくとも1つが破損している場合、その破損したバックアップ以降に作成されたバックアップからデータを復元できない可能性があります。その後の増分バックアップは、それぞれ前のバックアップに依存しています。
バックアップチェーン内の複数の増分データを使用してデータを復元する必要がある場合、復元にかかる時間が長くなる可能性があります。
バックアップ内のファイルを検索するのは難しい場合があります。

データを頻繁にバックアップする必要がある場合は、増分バックアップが推奨されます。仮想化環境では、バックアップソリューションは通常、VMwareのネイティブ機能である"Changed Block Tracking"やMicrosoft Hyper-Vの"Resilient Change Tracking"といった技術を利用して、VMの増分バックアップを作成します。

詳細はこちら: 詳細はこちら VMwareの変更ブロック追跡の仕組みこのブログ記事で。

差分バックアップとは何ですか？

差分バックアップとは、最初のフルバックアップ以降に変更されたすべてのデータをコピーする手法です。その後のすべての差分バックアップには、前回のフルバックアップ以降に変更されたデータが含まれ、前回の差分バックアップ以降に変更されたデータは含まれません。

この方法は、バックアップと復元の速度、およびストレージ容量の要件という点において、フルバックアップと従来の増分バックアップの中間に位置します。

VMのバックアップを例に、差分バックアップの仕組みを見てみましょう。以下のテスト環境を使用します:VM上に3つのファイルがあり、各ファイルにはブロック1、2、3、4が含まれています。

例

日曜日、VMのフルバックアップを作成します。

月曜日、ブロック1から5を ファイル1.
差分バックアップおよび増分バックアップの手法では、バックアップアプリケーションは変更されたブロックを ファイル1 そして、バックアップリポジトリに対して、そのファイルをどこに配置すべきかを通知します。

火曜日、ブロック6と7を ファイル2.
差分法を用いると、変更されたブロックは ファイル1 月曜日からの内容は、新しい変更点とともにコピーされます。

水曜日、 削除します ファイル3.
バックアップ時にはすべての変更内容がコピーされます: ファイル1、および ファイル2、および以下の情報 ファイル3 削除されました。

メリット	デメリット
この方法は、フルバックアップよりも高速です。フルバックアップに比べて、ストレージ容量の消費が少なくなります。バックアップチェーンには、データの復旧に必要な1回の完全バックアップと1回の増分バックアップが含まれます。	差分バックアップを実行する回数が増えるほど、消費されるストレージ容量は大幅に増加します。データ復旧は、フルバックアップに比べて複雑です。

次のセクションでは、インクリメンタルバックアップとディファレンシャルバックアップの違いについて解説し、データ保護戦略においてどちらがより効果的かを理解していきます。

増分バックアップと差分バックアップ:どちらが優れているか？

"バックアップ速度""復元速度""バックアップリポジトリに必要な容量"という3つの観点から、差分バックアップと増分バックアップを比較してみましょう。

バックアップ速度。 最初のバックアップでは、初期のフルバックアップに続くバックアップでは同じデータを転送するため、増分バックアップと差分バックアップのいずれの場合でも、ジョブを完了するのにかかる時間はほぼ同じです。しかし、時間の経過とともにその差は拡大し、ジョブを完了するのにより多くの時間が必要になります。一方、増分バックアップでは、毎回前回のジョブ実行以降に変更された部分のみをコピーします。
回復速度. 復旧の段階になると、差分バックアップの方が有利に見えるかもしれません。なぜなら、差分バックアップでは"初期バックアップの復元"と"最新の差分セットの適用"という2つの操作だけで済むのに対し、増分バックアップではすべての増分データを再構築する必要があるからです。
データ量が同じ場合、増分バックアップではデータを適切な場所に配置するために、より多くのリソースが必要となります。しかし、増分バックアップが合成データの保存これにより、バックアップアプリケーションは、VMを復元するためにどのデータブロックを使用すべきかを把握しています。したがって、復旧にかかる時間は、フルバックアップからデータを復元する場合とほぼ同じです。

バックアップリポジトリのサイズ。 差分バックアップの最大の欠点は、必要なストレージ容量です。時間が経つにつれて、必要な容量は指数関数的に増加します。そのため、差分バックアップを続けるよりも、もう1回フルバックアップを実行した方が、すぐに信頼性が高くなります。

差分バックアップがどれほど多くの容量を占有するかを示したグラフを以下に示します。このグラフのモデルは、2TBのVMで、1日あたりの変更量がその容量の5％(1日あたり約100GB)であるというものです。わずか1週間で、バックアップのサイズはソースVMの2倍になります。一方、永続的増分バックアップの場合、この状態に達するのは3週間後になります。

このため、差分バックアップは数日のうちにバックアップリポジトリの容量をすべて使い果たしてしまう可能性があるため、定期的なフルバックアップが必要となります。例えば、OSやソフトウェアの大型アップデートが行われるような繁忙期には、容量不足のために差分バックアップが失敗してしまうこともあります。したがって、増分バックアップはこれら3つの点すべてにおいて優れていると言えます。

結論

増分バックアップと差分バックアップを比較すると、増分バックアップは汎用性が高く、バックアップ速度が速く、ストレージ容量の節約にもつながるため、優位に立っています。ただし、フルバックアップの間隔が短く、バックアップ間の依存関係を少なくしたいといった例外的な状況では、差分バックアップを利用することも可能です。いずれのバックアップ方式においても、フルバックアップがその出発点となります。

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