「系統崩潰一致性」與「應用程式一致性」備份之比較

備份的可靠性,以及整體的資料保護策略,取決於備份資料在需要時是否有效且能立即使用。 據報導,2021 年的還原失敗率達 34% 某些組織的職位。

對於 Microsoft SQL Server 和 Exchange Server 等即時資料庫工作負載而言,能否快速且成功地還原資料是特別值得關注的問題。這些工作負載通常至關重要,且在虛擬或實體機器備份期間無法停止運作,而根據機器大小不同,備份過程有時可能長達數小時。為解決此問題,現代解決方案提供了數種備份類型,包括崩潰一致性備份和應用程式一致性備份。

閱讀這篇文章,了解這些備份類型的主要差異,並掌握它們如何影響應用程式資料的備份與還原。

崩潰一致性備份

"崩潰一致性"備份會在完全相同的時刻,對磁碟上的所有資料進行快照,同時保留寫入順序。這意味著相互依賴的檔案會在同一時間點被備份,因此它們是相互一致的。"崩潰一致性"一詞描述了備份資料的擷取方式,因為這類似於在伺服器崩潰或關機前的瞬間所擷取的還原點。

備份軟體如何在同一時間點對整個資料集進行快照？這是透過運用 Microsoft 的"卷影複本服務"(Volume Shadow Copy Service,VSS)來實現的,該服務自 Microsoft Server 2003 起即為 Windows 作業系統的一部分。VSS 服務促進環境中不同元件之間的通訊:包括備份軟體、無法關閉的生產應用程式(在備份進行期間,系統會將變更寫入這些應用程式),以及儲存裝置。 讓 Microsoft VSS 正常運作, 所有這些元件都應支援此功能性。

"VSS 請求者"(即備份軟體)會請求建立影子副本。VSS 會迅速凍結卷上的 I/O 操作,並將其排入佇列。接著,它會記錄卷當前正在使用的區塊。即使區塊內容已變更,備份軟體仍會將磁碟上的所有資料複製下來,因為它知道哪些區塊是快照所使用的。

請注意,崩潰一致性備份遠優於舊有的 inconsistent backup,這基本上等同於將磁碟上的檔案進行複製。這意味著,若在備份過程中檔案發生變更,相互依賴的檔案將會處於不一致的狀態,因為另一個檔案所依賴的檔案可能已在備份時段內發生變更。

即使相較於一致性備份具有優勢,崩潰一致性備份仍有其限制。 最重要的是,記憶體中或任何待處理 I/O 交易中的資訊將被忽略。這在 Microsoft SQL Server 和 Microsoft Exchange Server 等資料庫應用程式的情況下尤為關鍵。針對此類應用程式的崩潰一致性備份,在資料還原後需要執行特定程序才能將備份資料恢復至一致狀態,從而導致還原時間延長並增加資料遺失的風險。

與應用程式一致的備份

應用程式一致性備份,亦稱為 應用程式感知備份,能夠擷取記憶體中以及待處理 I/O 作業中的應用程式資訊。這是透過使用 Microsoft 某項服務的特定應用程式元件來實現的,該服務稱為 VSS writers. 這些寫入器可確保在建立影子副本時,應用程式資料的一致性。當備份軟體要求建立影子副本時,Microsoft VSS 寫入器或第三方寫入器會讓 VSS 能夠控制特定的應用程式資料(而不僅是磁碟上的檔案),並使這些應用程式能以交易一致性進行備份。

例如,Microsoft SQL Server 的資料可能存放在記憶體中,且有待處理的 I/O 操作。 針對磁碟上檔案的常規崩潰一致性備份,即使在檔案層級上保持一致,仍會遺漏位於這些位置的資料。然而,透過應用程式一致性備份,Microsoft SQL Server 的 VSS 寫入器會將記憶體中的資訊清除,並將待處理的 I/O 操作以正確的交易順序寫入磁碟,因此包含應用程式資料的磁碟備份將包含一致的交易資料。

適用於 Linux 系統的應用程式一致性備份

對於無法使用 VSS 服務的 Linux 系統,您可以使用 Linux 的預處理腳本和後處理腳本指令。

• 可在擷取虛擬機器快照之前執行預凍結指令碼,以暫停 I/O 操作,並將記憶體中的資料寫入磁碟。
• 解凍後腳本會在虛擬機器快照建立完成後立即執行,以解除 I/O 操作的凍結狀態,讓應用程式能夠恢復正常運作。

從應用程式一致性備份中還原

應用程式一致性備份與崩潰一致性備份之間的另一項關鍵差異,在於還原資料時所需的工作量,特別是在還原完成之後。

• 使用"一致性備份"時,由於應用程式資料可能不一致,您必須遵循特定程序,將應用程式恢復至一致狀態。此流程因產品而異,例如 Microsoft Exchange Server 或 Microsoft SQL Server。
• 透過應用程式一致性備份,應用程式資料會 already consistent在應用程式資料的災難還原情境中,採用"應用程式感知型備份"而非"崩潰一致性備份"具有極大優勢,因為前者能讓還原過程更加快速且可靠。

VSS 寫入指令

vssadmin 是一款功能強大的 VSS 寫入器疑難排解工具,其命令列提供多種選項。您可以在 Windows 中透過以下方式查看 VSS 寫入器的狀態: vssadmin list writers 指令。下圖顯示了特殊的 VSS SqlServerWriter 以及 Exchange Microsoft Exchange Writer.

該 Microsoft Exchange Writer 如下所示。

以下是該工具所支援的指令: vssadmin utility.

系統崩潰一致性備份與應用程式一致性備份

以下是關於"系統崩潰一致性備份"與"應用程式一致性備份"之間差異的簡要概述:

結論

在處理 Microsoft SQL Server 或 Microsoft Exchange Server 等運行中應用程式中的資料時,崩潰一致性備份與應用程式一致性備份確實存在差異。崩潰一致性備份不會複製記憶體中的資料及待處理的 I/O 操作。 應用程式感知型備份能識別這類暫存資料,並透過利用 Windows 中 VSS 服務的 VSS 寫入器元件來擷取這些資料,藉此正確地使應用程式靜止——透過將記憶體內容及待處理的 I/O 操作寫入磁碟,使其能以交易一致性方式正確備份。

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