「永久增量備份」詳解
根據最近的研究, 超過 67% 的企業 每天、每週、每月及每年備份機器與資料。備份機器的最簡單方法是建立完整備份,也就是在每次備份執行時,將整台機器複製到備份儲存庫中。 問題在於執行完整備份耗時甚久,特別是當機器儲存大量資料時,不僅會對生產網路造成負載,長期下來更會佔用可觀的儲存空間。
為解決這些問題,當今的備份解決方案提供了其他技術,例如增量備份,既能提供最佳保護,又不會對生產網路造成負擔,亦能滿足儲存需求。增量備份有不同類型,本文將說明"增量備份"與"永久增量備份"之間的差異。
增量備份
增量備份是一種備份方法,僅將自上次備份執行以來所建立或修改的資料複製到儲存庫中。如此一來,僅會傳輸必要的資料量,以確保零資料遺失。最初會建立一次完整備份,隨後進行一系列的增量備份。
採用此增量備份方法時,建議定期建立完整備份,以兼顧兩種方法的優勢,即縮短備份時段、節省儲存空間及提升還原速度。因此,在還原過程中,備份解決方案會依賴最新的完整備份檔案及其後續的增量備份,而非從初始備份開始"重播"所有增量。
備份軟體通常允許您手動或自動建立完整備份,可選擇使用"主動完整備份"或 合成完整備份方法:
- 完整內容: 使用來源機器建立備份。
- 合成全: 此備份是透過最後一次完整備份及所有後續增量備份(位於備份儲存庫中)所建立,且不使用生產環境的資源。
以下是一個關於增量備份運作方式的範例。
增量備份的運作原理
在我們的範例中,虛擬機器中有 3 個檔案,每個檔案由 4 個編號為 1 至 4 的資料區塊組成。初始完整備份已建立 週日.
週一, 我們將檔案 1 中的區塊 1 變更為區塊 5。
使用增量技術時,備份應用程式不會複製這三個檔案或檔案 1 的四個區塊。它只會複製檔案 1 中那個已變更的區塊,並傳送一則訊息,指出此區塊必須取代區塊 1。
週二,我們將區塊 6 和 7 加入檔案 2。同樣地,只有這些變更會被複製到備份儲存庫中。
週三,我們刪除檔案 3。除了檔案 3 已被刪除的資訊外,沒有任何資料被傳輸。
增量備份在工作負載眾多且資料量龐大的大型環境中,特別有效率。 若您定期為環境中的每台虛擬機器執行完整備份,將需要一筆不合理的龐大儲存媒體預算。舉例來說,假設您有 10 台安裝 Windows Server 2016 的虛擬機器(乾淨安裝需 32 GB 空間),且需要每天備份所有機器,最終每天將耗用 320 GB 的可用空間,或每週超過 2 TB。 簡單來說,您每週將需要添購數顆新的 HDD 硬碟。
在這種情況下,您只需執行一次初始完整備份,總共佔用 320 GB 空間。假設每台機器每日的資料變更量平均為 1 GB,則每日總計 10 GB 資料,每週則為 70 GB。這意味著在相同數量的還原點下,所需的儲存空間將遠低於 2 TB。
變更追蹤技術
虛擬機器上的變更究竟是如何被追蹤的？VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 和 Nutanix AHV 虛擬化平台各自擁有專屬的技術。這些技術包括 變更區塊追蹤 (CBT) 在 VMware 中,Hyper-V 的"韌性變更追蹤 (RCT)",以及 Nutanix AHV 的"變更區域追蹤 (CRT)"。這些原生技術提供了識別來源資料變更的最快速方式,並有助於縮短備份時窗。
此外,許多備份解決方案也提供專屬的變更追蹤演算法,以因應因故無法使用 CBT、RCT 或 CRT 的情況。 請注意,原生追蹤技術會即時記錄變更。相較之下,專有追蹤器通常需讀取虛擬機器的完整內容以識別變更,此過程可能更為耗時。
永久增量備份
"永久增量備份"是一種在初始完整備份之後,所有備份皆僅執行增量備份的流程。與傳統增量備份(通常意味著需定期執行完整備份)不同,採用"永久增量備份"表示所有備份皆始終為增量備份。
由於僅複製變更的資料,備份流程得以快速執行,且在儲存庫中佔用的空間也降至最低。然而,"永久增量備份"的缺點在於,在還原過程中重建原始機器所需的時間較長。 原因在於,在還原過程中,備份解決方案必須先還原初始備份,然後將所有後續的增量備份"重播"至還原日期,才能重建完整的系統。
"永久增量備份"的運作原理
回顧前文的範例,備份應用程式首先需要還原 3 個檔案及其所有資料區塊,接著將檔案 1 中的區塊 1 替換為區塊 5,然後將區塊 6 和 7 加入檔案 2,最後刪除檔案 3。
部分備份解決方案仍採用此方法。其他解決方案則允許您透過特定"技術"來提升還原速度。 例如,NAKIVO 的解決方案提供了一種特殊的儲存類型,其中還原點用作增量變更的參考。透過這種方式,該解決方案能快速識別出重建特定時間點虛擬機器所需的数据區塊,從而提升還原速度。
使用 NAKIVO 進行增量備份
NAKIVO 解決方案的預設備份方式是"增量搭配完整備份"的方法。採用此模式時,系統會在初始完整備份後儲存獨特資料區塊,並根據您的需求,定期執行主動完整備份或合成備份。此方法兼具可靠性、速度與資源節省的優勢。
結論
現代資料保護解決方案讓您能夠執行增量備份及永久增量備份。這兩種備份方式具備多項優勢,包括:
- 增量備份僅追蹤並複製自上次備份以來所做的變更。
- VMware 採用 CBT 技術來識別變更,Hyper-V 自 Hyper-V Server 2016 起便具備 RCT 功能,而 Nutanix AHV 則採用 CRT。
- 雖然有專有的變更追蹤演算法,但它們的運作速度較慢。
- 永久增量備份只需進行一次初始完整備份,之後僅需複製變更部分。
- 永久增量備份的缺點在於,在還原過程中必須"重播"所有變更,這可能需要相當長的時間。透過建立定期的全量備份,即可避免此情況。
透過 NAKIVO Backup & Replication 透過建立增量且具備應用程式感知能力的備份,以及即時細粒度還原功能。
