什麼是增量備份？
增量備份是一種僅複製自上次備份(無論是完整備份還是增量備份)以來所寫入的變更內容的備份方法。由於能在節省時間和儲存空間方面展現高效能,增量備份被廣泛應用於定期備份。這篇部落格文章將說明增量備份的運作原理及其各種子類型。
增量備份的運作原理
與完整備份不同,完整備份會在每次備份工作執行時將所有資料複製到備份儲存庫;增量備份則提供了一種更精簡的方法。系統的完整備份僅需執行一次或定期執行。之後,每次工作僅複製自上次工作執行以來有所變更的資料,也就是說會產生一個"增量"。這能大幅節省儲存空間,且隨著基礎架構的擴展,節省的空間會更加顯著。
假設您有一台僅包含三個檔案的虛擬機器。在 day 1 (週日),系統會建立首次完整備份,也就是將所有檔案複製到備份儲存庫中。
於 day 2 (星期一),一個資料區塊在 File 1 已進行變更。備份軟體不再於每日結束時執行例行備份時複製整個虛擬機器,而是僅從 File 1 並將其存入備份儲存庫,同時建立一個標記,表示該舊資料區塊已被刪除。
於 day 3 (週二),新增了兩個資料區塊至 File 2. 這些資料將在增量備份過程中複製到備份儲存庫中。
此流程將重複執行,直至下次完整備份為止。備份軟體可隨時利用初始完整備份及所有必要的增量備份,將虛擬機器還原至所需的還原點。
依機制與方法區分的增量備份類型
隨著備份軟體的演進,新的增量資料備份類型應運而生。
(常規) 增量
定期增量備份是最為簡單的增量備份類型,亦即上文所述的備份方式。備份軟體僅會複製自上次備份工作以來有所變更的資料。為提高可靠性,建議您定期執行完整備份(通常每週一次)。這些定期完整備份未必需要複製來源電腦上的所有資料集,而是可以依賴 synthetic full 備份方法.
Forever-incremental (亦稱為漸進式增量)
隨著 forever-incremental 在這種方法下,完整備份僅執行一次,之後不會再次建立(定期執行)。在首次完整備份之後,備份軟體僅會複製增量資料,這有助於節省儲存空間。
反向增量
採用反向增量備份方法時,每次增量備份工作執行後,系統會自動建立一份完整備份。如此一來,您隨時都能擁有 synthetic full 用於還原的備份。在合成完整備份後,增量備份將儲存於前一項備份之後的備份鏈中 synthetic full 備份.
永往直前,逐步推進
隨著 永遠向前,逐步推進 採用此方法時,當還原點數量超過保留政策所允許的上限,備份軟體會將第一個完整備份進行調整。例如,您將保留政策設定為僅為某台虛擬機器保留 10 個還原點。當第 11 個還原點建立時,備份軟體會將第一個還原點整合至完整備份中。
多層級增量
多層級增量備份需要更周詳的策略。在此情況下,會為各備份分配不同的層級。完整備份為第 0 層,而增量備份則分別分配為第 1、2、3 等層級(層級數量將視基礎架構的規模與複雜度而定)。
每個層級僅包含自上次備份以來所做的變更 n-1 備份層級。如果您建立一個 level-1 若在週一進行備份,然後在週四再次備份,週四的備份將包含自週一以來所做的變更(即使週二和週三已執行其他層級的備份)。
多層級備份能加快還原速度,因為"組裝"所需還原點所需的增量備份較少。然而,此類備份需要投入更多心力、儲存空間及關注。在我們的範例中,若週五發生系統當機,我們只需使用完整(level 0) 備份,並使用週一、週四和週五的增量備份來還原虛擬機器。
依變更追蹤層級區分的增量備份類型
增量資料備份可根據追蹤資料變更的層級進一步分類。
檔案層級
在檔案層級增量備份中,若任何檔案被新增或修改,備份軟體會將該檔案完整複製到備份儲存庫中。然而,此類增量備份也有其缺點。若新增或修改的檔案體積龐大,生成的備份檔案也會隨之增大,不僅會延長備份工作的時間,還需佔用更多的儲存空間。
區塊層級
在區塊級增量備份中,備份軟體會識別自上次備份工作以來已變更的資料區塊,並將其複製到備份儲存庫中。 區塊層級追蹤 相較於備份整個檔案(如同檔案層級增量備份的做法),這種方式能提供更細緻的備份策略。
位元級
透過位元組級增量備份,備份軟體會識別自上次備份工作以來發生變更的個別位元組,並將其複製到儲存庫中。這使得備份檔案能夠進一步縮小。
增量備份的優缺點
與完整備份和差異備份相比,增量備份具有以下優勢:
- 更快速的備份工作: 由於僅將變更的資料複製到儲存庫,備份過程所需的時間大幅縮短,因此能夠提高備份工作的執行頻率,同時不會對網路造成過大負擔。
- 儲存空間較少: 完整備份和差異備份會佔用儲存空間中的大量空間,迫使您必須擴充儲存空間。增量備份則對儲存空間的佔用要少得多。
然而,有時備份軟體在還原虛擬機器時,必須遍歷所有增量備份,這可能會對還原速度造成負面影響。
使用 NAKIVO Backup & Replication
NAKIVO Backup & Replication 是一款專為基於 VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 及 Amazon EC2. 此產品提供兩種備份儲存庫供您選擇,以滿足您的特定需求:
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Incremental with full backups” 類型(預設備份儲存庫) 透過專為高效運作而優化的特殊架構,提供可靠性 重複資料刪除裝置,例如 NEC HYDRAstor、Quantum DXi、EMC Data Domain、HP StoreOnce 等。透過此儲存庫,系統會建立"增量搭配完整備份"的備份,儲存由定期完整備份及這些完整備份之間的多個增量備份所組成的鏈。此特殊備份儲存庫的檔案結構已獲得優化。所有備份資料區塊皆會針對每台虛擬機器(VM)整理成有限數量的檔案:包含一個完整備份檔案,以及每個增量備份對應的一個附加檔案。在執行虛擬機器備份與還原工作時,讀寫操作將透過有限數量的資料流進行(即每台虛擬機器一個)。
使用此備份儲存庫時,該儲存庫具有專有的備份資料重複刪除和壓縮功能性。 NAKIVO Backup & Replication 無法啟用。為避免任何可能的衝突,資料去重僅由去重裝置本身執行。
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forever incremental” 類型(常規備份儲存庫) 已針對通用儲存系統進行最佳化。NAKIVO 解決方案可建立永久增量 虛擬機器備份,在儲存、效能和還原方面具有多重優勢。完成首次完整備份後,所有工作皆將永久採用增量備份模式。使用原生
VMware CBT以及Hyper-V RCT技術該產品會追蹤已變更的資料區塊,並根據您的保留政策,僅將這些區塊儲存至備份儲存庫中。最多可儲存 1,000 個還原點,並可依每日、每週、每月及每年的週期進行輪替。每個還原點本質上都是一組指向資料區塊的參照,這些區塊將用於還原虛擬機器至特定時間點的狀態。在備份儲存庫中,還原點可能如下所示(字母代表資料區塊,星期代表還原點):
使用內建的去重功能時,儲存庫中不會出現重複的資料區塊。這些唯一的資料區塊可進一步壓縮,以節省更多空間。
VM 備份裝置帶來的額外效益
若想獲得更多好處,請安裝 NAKIVO Backup & Replication 直接在 NAS設備上。如此組合將形成一個高效能的 備份裝置 該裝置整合了備份硬體、軟體、儲存、重複資料刪除,以及備份至雲端(AWS 或 Azure)的功能性於單一裝置中。
這種架構的虛擬機器備份裝置,不僅能協助您減輕生產伺服器的負擔、保護虛擬機器備份,還能透過省略網路資料傳輸來提升效能——而其成本卻僅需專用備份解決方案的五分之一。
結論
在所有可用的 備份類型對於虛擬基礎架構不斷擴展的企業而言,增量資料備份似乎能帶來最大的效益。它不僅能確保虛擬機器備份的可靠性與可存取性,還能節省儲存空間、減輕網路負載,並加速備份流程。
NAKIVO Backup & Replication 根據您的需求,提供兩種資料備份模式:永久增量備份(可啟用全局去重)以及 incremental-with-full.
