備份類型解析：完整備份、增量備份與差異備份

無論是企業還是個人,資料備份都至關重要。在各種使用情境下,資料備份的效率取決於所選用的備份方式,因為不同備份類型在所需儲存空間、備份時間及還原便利性等參數上各有差異。這篇部落格文章將說明最常用的備份類型,協助您選擇最適合自己的備份方式。

備份共有幾種類型？

傳統備份主要有三種類型:

• 完整備份
• 增量備份
• 增量備份

此外,這些傳統備份類型還有一些變體,其特徵融合了其中一種或多種類型的特點:

• 鏡像備份
• 反向增量備份
• 智慧備份
• 連續的

此外,還有更現代的備份類型:

• 合成完整備份
• 永久增量備份

以下將說明它們的差異,以及各自的優缺點。首先,讓我們來了解完整備份、差異備份和增量備份這三種基礎備份類型。

什麼是完整備份？

完整備份會建立來源資料集的完整副本。在進行還原時,完整備份包含還原機器或物件所需的所有內容。

完整備份可透過以下兩種方式執行:

• 作為一組與原始檔案完全相同的副本;或
• 一個包含所有這些檔案的映像檔,若備份解決方案支援,可啟用壓縮與加密功能

Pro提示: 由於每個完整備份映像檔都包含組織的所有關鍵資料,因此此檔案可能容易遭受未經授權的存取及其他威脅。避免此風險的一種方法是使用 資料加密 如果您的備份解決方案支援此功能。

完整備份的優點與缺點

就簡便性與快速還原而言,此備份類型被視為最佳選擇,尤其是當整個資料集皆儲存於單一檔案中時。然而,由於每次備份需複製的大量資料,完整備份方式存在以下幾項缺點:

• 這是一個極其耗時的過程,因為它所需的時間可能比其他備份類型多出十倍。
• 每次執行備份時,都會對網路和磁碟造成相當大的負擔,從而干擾基礎架構的日常運作。
• 持續新增的完整備份會佔用備份儲存庫中大量的儲存空間。

正因如此,大多數組織通常僅定期執行完整備份,並將其他類型的備份納入其資料保護與保留策略之中。因此,完整備份往往是實施其他備份類型的起點。

什麼是增量備份？

差異備份是一種備份類型,會儲存自首次完整備份或最近一次完整備份以來所變更的資料。因此,完整備份是後續備份的固定基準點。

進行資料還原時,差異備份僅需兩份備份檔即可——一份完整備份與最新的差異備份(或針對較舊還原點的相關差異備份)。

增量備份的優點與缺點

就備份/還原速度而言,增量備份具有以下優勢:

• 備份完成的速度比完整備份更快。
• 佔用的儲存空間比完整備份更少。
• 資料還原的速度比使用包含許多增量備份的增量備份更快。

增量備份的缺點包括:

• 還原速度比使用完整備份時更慢。
• 就儲存空間佔用而言,這並非最理想的備份類型。

所需的儲存空間為 增量備份 至少在某段期間內,其所需空間比完整備份小,但比增量備份大。問題在於,差異備份中變更資料集的增量會隨著時間推移而增加,而且每次差異備份所佔用的儲存空間(及時間)甚至可能比常規的完整備份還要多。

什麼是增量備份？

增量備份是一種僅複製自上次備份(可能是完整、增量或差異備份)以來所變更資料的備份類型。相較於完整備份,此類備份可減少所需時間並降低網路負載。

增量備份的起點是先建立初始完整備份,隨後僅複製自上次備份工作以來已變更的資料區塊,也就是將增量資料傳送至備份儲存庫。根據備份保留政策,可於特定間隔建立新的完整備份,作為新一輪增量備份週期的起點。

為說明增量備份的流程,假設您在週日執行完整備份,並在該週其餘時間建立增量備份:

• 每週一,系統僅會備份自上次完整備份以來有所變更的資料。
• 每週二,系統僅會備份自週一以來有所變更的資料。
• 諸如此類。

因此,增量備份幾乎可以根據需求隨時執行,因為每次僅會備份並儲存最近的變更(如有),並將其存入備份儲存庫中。

增量備份 增量備份速度快,且所需的儲存空間遠少於完整備份。然而,還原過程卻較為耗時,因為您必須同時還原最新的完整備份以及整條連續的增量備份鏈。若鏈中任一增量備份遺失或損毀,便無法對最新資料進行完整還原。

增量備份的優點與缺點

增量備份的優點包括:

• 備份時間窗較短,因為僅會備份資料的變更部分。
• 與完整備份和差異備份相比,所需的儲存空間較少。
• 減輕硬體與基礎設施的負擔。
• 可視需要隨時執行,每次執行即為一個獨立的還原點。

增量備份的缺點包括:

• 資料還原速度較慢,因為您需要同時還原初始完整備份以及之後建立的所有增量備份。
• 資料還原能否成功,取決於鏈中所有增量點的完整性。

三種主要備份類型的比較表

什麼是鏡像備份？

鏡像備份類型是指建立來源資料集的精確副本,且僅將最新版本的備份資料儲存於備份儲存庫中。此備份類型類似於完整備份,但無法儲存多個還原點。

與其他備份類型不同,所有個別的備份檔案皆獨立儲存(與來源資料集中的儲存方式相同),而非存放在單一的壓縮／加密容器檔案中。 連接包含鏡像備份的磁碟機後,可透過檔案管理員(例如 Windows 檔案總管)或 Linux bash 命令列介面存取這些檔案。這使得使用者無需執行還原操作,即可直接存取備份檔案。來源資料會透過鏡像備份檔案進行"鏡像"複製,且鏡像備份僅會複製已修改的檔案。

此類備份方式在某些方面具有優勢,例如還原速度快,且能直接存取個別檔案,十分便利。然而,鏡像備份方式也有其缺點:儲存空間需求大、未經授權存取的風險高(因為檔案未封裝在加密的備份映像中),以及資料損毀或遭濫用的風險高

。此方法的另一項弱點在於,來源資料中的任何變更(無論是惡意或意外造成的)都會在備份資料中被"鏡像"複製。 例如,當來源中的檔案被刪除時,"鏡像"中的相同檔案也會被刪除。這意味著,無論是因人為錯誤、意外、破壞行為或惡意軟體所導致的來源資料任何不良變更,都將在備份資料中產生相同結果。

鏡像備份雖有助於從硬體故障中還原,但無法在資料損毀或刪除的情況下提供保護。 若您使用鏡像備份,應搭配其他備份方案(例如完整備份或完整加增量備份等),並建立多個還原點,以因應其他資料遺失情境。

反向增量備份

逆向增量備份類型包含一次初始完整備份,隨後將增量備份可逆地"注入"至該完整備份中。如此便合成了一個完整備份,此即資料集的最新版本。

此外,所有套用至完整備份的增量備份也會保留在備份儲存庫中,並在備份鏈中"跳回"至持續更新的完整備份之後。這使得您在需要還原資料較舊版本時,能夠回滾至最近的完整備份。

逆向增量備份方法的優勢在於能快速還原最新資料版本,因為它包含最新的完整備份檔案。從完整備份進行還原的速度非常快。另一項優勢是,若其中一個增量備份檔案損毀,仍可從最新的還原點還原資料。

當備份策略需要快速還原最新版本的資料且備份週期較短時,便會採用逆向增量備份。 還原時間目標 (RTO).

智慧備份

智慧備份是完整備份、增量備份與差異備份的組合。根據備份目標及可用儲存空間,智慧備份能有效管理備份資料與儲存空間。此方法遵循特定的"智慧"模式,來處理備份、清理及合併等操作。下表概述了此類備份的運作方式。

透過使用智慧型備份,您將能享有多個還原點,並採用高效的儲存空間使用策略。

持續資料保護 (CDP)

與其他定期執行的備份類型不同,持續資料保護(有時稱為"持續備份")會記錄來源資料集中的每項變更,這與鏡像備份類似。兩者的區別在於,在持續資料保護中,變更日誌可被回滾以還原資料的較早狀態。

持續備份也被稱為即時備份,因為所有變更都會在盡快的時間內被備份。當組織需要實現最短的 還原點目標 (RPO).

合成完整備份

合成完整備份是指先建立初始完整備份,接著執行增量備份,並定期從增量備份(而非原始資料)合成完整備份。這意味著在設定的時間點,系統會將增量備份整合並套用至現有的完整備份,藉此合成最新的完整備份作為新的起點,且無需依賴任何來源主機。在備份伺服器端合成的備份所包含的資料集,與直接從來源伺服器複製而來的資料完全相同。

該 合成完整備份 此類備份兼具一般完整備份的所有優點,同時能節省時間與儲存空間。

合成完整備份的優點包括:

• 快速的備份與還原操作
• 更完善的儲存管理
• 儲存空間需求低
• 網路負載較低
• 來源伺服器的磁碟與處理器負載較低

永久增量備份

A 永久增量備份 此方法會先執行一次完整備份作為追蹤變更的基準點,之後僅執行增量備份。不會使用其他類型的備份(例如定期完整備份),因此其名稱是 永遠是漸進式的。

為說明此點,假設您在週日執行了一次完整備份。從隔天開始,系統將每天執行增量備份:

• 星期一:在原始資料集中新增了兩個區塊,分別為 A 和 B。
• 星期二:原始資料集中刪除了區塊 A,並建立了一個新的區塊 C。
• 星期三:原始資料集中刪除了區塊 B,並建立了一個新的區塊 D。

透過此排程,永久增量備份會追蹤每日的變更,同時不會在備份儲存庫中保留重複的資料區塊,以減少儲存空間的佔用。此外,系統還會向還原點新增參考資訊,用以標示相關的資料區塊及還原順序。

根據備份保留政策,在建立一系列增量備份後,過期的還原點將會被移除,以釋放備份儲存庫中的儲存空間。所有儲存的備份資料皆經過組織,確保初始完整備份與保留的增量備份能共同支援完整的還原操作。

在下圖中,您可以看到當我們將保留政策設定為保留最近三個還原點時,"永久增量"備份類型如何運作的範例。

"永久增量備份"的優勢與"合成完整備份"類型相同:

• 快速的備份與還原操作
• 更完善的儲存管理
• 儲存空間需求低
• 網路負載較低;
• 對源伺服器硬體資源的消耗較低

結論

沒有任何一種備份類型能適用於所有環境和情況。 選擇取決於貴組織的具體需求,這些需求由資料保護政策、可用儲存空間、資源與媒體、網路頻寬、服務水準協議、關鍵資料區域等因素所決定。另一方面,永久增量備份與合成完整備份這兩種備份類型,已徹底革新了備份流程,是專為滿足大多數組織需求而設計的最新且最高效的資料保護技術。

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