8.2. Резервное копирование
Резервное копирование выполняется для того, чтобы можно было:
Восстанавливать отдельные файлы
Восстанавливать целиком файловые системы.
Первый вариант позволяет удовлетворить типичный запрос на восстановление файла, когда пользователь случайно удаляет файл и просит восстановить его из последней копии. Конкретные обстоятельства могут несколько различаться, но вообще это самое распространённое применение резервного копирования.
Второй вариант спасает от худшего кошмара системного администратора, когда по какой-либо причине, то, что не так давно было функционирующей частью центра данных, превращается просто в безжизненную груду железа, пластика и кремния. В итоге вы потеряли все программы и данные, которые накапливали вместе с пользователями не один год. Предполагается, что у вас всё скопировано. Но так ли это?
И если это так, вы можете всё восстановить?
8.2.1. Разные данные — разные подходы к резервному копированию
Взгляните на данные[1], которые обрабатываются и хранятся в типичной компьютерной системе. Заметьте, что некоторые данные не меняются практически никогда, а другие постоянно изменяются.
Частота изменения данных очень важна для разработки процедуры резервного копирования. Тому есть две причины:
Резервная копия — это не больше чем снимок копируемых данных. Это отражение данных в определённый момент времени.
И чем чаще меняются данные, тем чаще следует выполнять их резервное копирование.
Системные администраторы, хорошо понимающие, как работают их компьютеры, пользователи и приложения, могут быстро распределить типы данных по разным категориям. Но чтобы вам было легче начать, ниже приведено несколько примеров:
- Операционная система
Эти данные обычно меняются только во время обновлений, установки исправлений ошибок и каких-либо изменений в соответствии с вашими задачами.
Подсказка Стоит ли вообще думать о резервной копии операционной системы? На эту тему многие системные администраторы размышляют уже много лет. С одной стороны, если процесс установки довольно прост, а применение исправлений и процедуры настройки хорошо документированы и легко воспроизводимы, переустановка операционной системы может быть подходящим вариантом.
С другой стороны, если есть хоть малейшее сомнение в том, что при новой установке удастся полностью воссоздать окружение изначальной системы, лучше выполнить резервное копирование операционной системы, хотя делать его можно гораздо реже, чем резервную копию полезных данных. Резервные копии операционной системы также могут пригодиться, когда потребуется восстановить всего несколько системных файлов (например, в случае ошибочного удаления).
- Прикладное программное обеспечение
Эти данные меняются при установке, обновлении или удалении программ.
- Данные приложений
Эти данные меняются так же часто, как запускаются связанные с ними приложения. В зависимости от определённого приложения и вашей организации, это может значить, что изменения происходят ежесекундно или один раз в конце налогового года.
- Данные пользователей
Эти данные меняются в соответствии с характером работы ваших пользователей. В большинстве организаций это происходит постоянно.
Определив эти категории (и может быть какие-то ещё, имеющие для вас смысл), вы должны хорошо представить себе, какие резервные копии необходимо делать, чтобы защитить ваши данные.
 | Замечание |
|---|---|
Вы должны иметь в виду, что большинство программ резервного копирования работает с данными на уровне каталога или файловой системы. Другими словами, структура каталогов вашей системы влияет на то, как будет выполняться резервное копирование. Это ещё раз подтверждает, что всегда следует тщательно выбирать оптимальную структуру каталогов в новой системе и группировать файлы и каталоги в соответствии с их предназначением. |
8.2.2. Программы для резервного копирования: купить или разработать
Чтобы выполнять резервное копирование, прежде всего, нужно иметь подходящую программу. Эта программа должна не только уметь делать простые копии данных на резервные носители, но и хорошо подходить для сотрудников вашей организации и требований бизнеса. Оценивая программы для резервного копирования, следует обратить внимание на:
Возможности выполнения резервного копирования по расписанию
Управление размещением, циклами копий и использованием носителей
Взаимодействие с операторами (и/или автоматическими устройствами смены носителей), когда требуется определённый носитель
Возможности, облегчающие поиск носителя с определённой копией заданного файла.
Как вы могли заметить, настоящее решение для резервного копирования должно не только сбрасывать биты и байты на резервный носитель.
Придя к этому, многие системные администраторы рассматривают одно из двух решений:
Приобретение коммерческого решения
Разработка своими силами системы резервного копирования с нуля (возможно, с применением одной или нескольких технологий с открытым кодом)
Каждый подход имеет свои положительные и отрицательные стороны. Учитывая сложность задачи, самостоятельно разработанное решение, скорее всего, в чём-то будет уступать коммерческому (например, в управлении носителями, или не будет иметь всеобъемлющей документации или технической поддержки). Однако для некоторых организаций это может быть не важно.
Коммерческое решение, скорее всего, будет более функционально, но оно также может быть слишком универсальным и сложным для текущих нужд организации. И всё-таки, эта универсальность может позволить вам оставаться с одним решением, даже когда ваша организация растёт.
Как вы могли понять, чёткого подхода к выбору системы резервного копирования нет. Можно лишь порекомендовать вам учесть при выборе следующие моменты:
Заменить систему резервного копирования непросто, внедрив её однажды, вы будете использовать её продолжительное время. Хотя бы потому, что у вас будут архивные копии, которые вы должны иметь возможность прочитать. Замена системы резервного копирования означает, что вы должны либо где-то оставить первоначальную систему (чтобы обращаться к архивным копиям), либо преобразовать архивные копии в формат, совместимый с новой системой.
В зависимости от выбранной системы резервного копирования, преобразование архивных копий может быть довольно простым (хотя и длительным) и заключаться в обработке копий уже существующей программой, или очень трудоёмким и потребовать изучения форматов копий и написания специальной программы.
Эта система должна быть абсолютно надежной — она должна в точности копировать всё, что должна, и тогда, когда должна.
И когда придёт время восстанавливать данные, будь то один файл или вся файловая система, система восстановления также должна быть надёжна на 100%.
8.2.3. Типы резервного копирования
Если спросить человека, плохо знакомых с компьютерными резервными копиями, о том, что это такое, скорее всего он ответит, что это просто точная копия всех данных компьютера. Другими словами, если одна резервная копия была сделана во вторник вечером, и в среду на компьютере ничего не изменилось, копия, сделанная в среду вечером, будет в точности совпадать с первой копией.
Хотя резервное копирование и можно настроить таким образом, скорее всего вы захотите сделать по-другому. Чтобы понять это лучше, мы должны сначала разобраться с разными типами резервного копирования. А именно:
Полными копиями
Добавочные копии
Разностные копии
8.2.3.1. Полные копии
Резервное копирование, о котором шла речь в начале этого раздела, называется полным. Полная копия — это копия, при которой на резервный носитель сохраняется каждый файл. Как было сказано ранее, если копируемые данные никогда не меняются, все создаваемые полные копии будут одинаковыми.
Это объясняется тем фактом, что при создании полной копии не проверяется, был ли файл изменён со времени последнего копирования, и таким образом, на носитель записывается все файлы, вне зависимости от того, были они изменены или нет.
Вот почему полные копии не делаются постоянно — все файлы уже записаны на резервный носитель. При полном копировании, даже если ничего не меняется, используется большой объём резервного носителя. Ежедневное копирование 100 гигабайт данных, когда возможно, изменяются только 10 мегабайт, противоречит здравому смыслу, вот почему были придуманы добавочные копии.
8.2.3.2. Добавочные копии
При создании добавочных копий, в отличие от полных, сначала проверяется время изменения файла и сравнивается со временем последнего копирования. Если время изменения более раннее, значит, файл не был изменён после последнего копирования и в этот раз его можно пропустить. С другой стороны, если дата изменения файла более поздняя, чем дата последнего копирования, значит, файл был изменён и его следует включить в резервную копию.
Добавочные копии используются в сочетании с регулярными полными копиями (например, полные копии делаются еженедельно, а добавочные — ежедневно).
Основное преимущество добавочных копий состоит в том, что они выполняются гораздо быстрее, чем полные. А основной их недостаток состоит в том, что для восстановления нужного файла может потребоваться просматривать несколько добавочных копий, пока он не будет найден. При восстановлении всей файловой системы необходимо восстановить последнюю полную копию и все последующие добавочные копии.
С целью исключить необходимость восстановления всех копий по очереди был разработан немного другой подход, который называется разностным.
8.2.3.3. Разностные копии
Разностные копии похожи на добавочные тем, что они включают только изменённые файлы. Однако разностные копии являются накопительными — другими словами, при разностном копировании файл, изменённый однажды, будет включаться во все последующие разностные копии (имеется в виду до следующей, полной копии).
Это значит, что каждая разностная копия содержит все файлы, изменённые со времени последней полной копии, что позволяет выполнить полное восстановление, восстановив только последнюю полную и последнюю разностную копию.
Стратегия резервного копирования с разностными копиями обычно похожа на стратегию с добавочными копиями: за одним периодическим полным копированием следует несколько более частых разностных.
Эффект такого использования разностных копий заключается в том, что со временем разностные копии обычно немного вырастут (если в интервале времени между полными копиями меняются разные файлы). Таким образом, разностные копии находятся где-то между добавочными и полными с точки зрения использования резервных носителей и скорости копирования, а также быстроты восстановления одного файла и всей файловой системы (так как приходится просматривать/восстанавливать меньше копий).
Учитывая все эти характеристики, разностные копии заслуживают внимательного изучения.
8.2.4. Резервный носитель
Мы очень аккуратно использовали в предыдущих разделах термин «резервный носитель». И этому есть объяснение. Многие опытные системные администраторы обычно подразумевают под резервным копированием запись и чтение лент, но сегодня существуют и другие варианты.
Когда-то стримеры (устройства для чтения/записи лент) были единственными устройствами со съёмными носителями, пригодными для выполнения резервного копирования. Однако, это положение изменилось. В следующих разделах мы рассмотрим наиболее популярные резервные носители и оценим их преимущества и недостатки.
8.2.4.1. Лента
Лента была первым широко используемым съёмным носителем для хранения данных. Её преимуществами является невысокая стоимость самого носителя и достаточно большой объём. Однако, лента имеет и ряд недостатков — она может порваться, а доступ к данным на ленте по определению последователен.
Это означает, что необходимо внимательно следить за использованием лент (и прекращать использование лент, отработавших своё), и что поиск нужного файла на ленте может быть длительным занятием.
С другой стороны, лента — один из наиболее недорогих носителей для хранения данных, а её надёжность проверена временем. Это значит, что для создания ленточной библиотеки приличного объёма, вам не придётся потратить большую часть своего бюджета, и вы сможете полагаться на неё и сегодня, и в будущем.
8.2.4.2. Диск
В прошлом диски никогда не использовались в качестве резервного носителя. Однако цена хранения на дисках упала до той отметки, когда в некоторых случаях хранение резервных копий на дисках имеет смысл.
Главной причиной для использования дисков в качестве резервных носителей может быть скорость. Это самые быстрые носители данных из существующих. Скорость может быть важна, если в вашем центре данных для резервного копирования отводится небольшое окно, а объём копируемых данных велик.
Но дисковое хранилище — не идеальный резервный носитель по ряду причин:
Диски обычно не являются съёмными. Один их главных факторов эффективной стратегии резервного копирования заключается в хранении резервных копий вне вашего центра данных, в каком-то удалённом хранилище. Резервная копия рабочей базы данных, хранящаяся на диске в полуметре от самой базы данных — это не резервная, а просто копия. И такие копии будут не очень полезны, если ваш центр данных и всё, что в нём находится (включая ваши копии), будет повреждён или разрушен при неблагоприятном стечении обстоятельств.
Диски стоят дорого (по крайней мере, по сравнению с другими резервными носителями). Бывают ситуации, когда деньги на самом деле не играют роли, но в любых других обстоятельствах тратить деньги на диски для хранения резервных копий — значить хранить меньше копий, если общая стоимость хранения копий должна быть низкой. Чем меньше копий, тем меньше избыточность, которая может быть полезна, если какая-то копия по какой-либо причине не прочитается.
Диски очень уязвимы к внешним воздействиям. И даже если вы потратите дополнительные деньги на съёмные жёсткие диски, их уязвимость может быть проблемой. Если вы уроните жёсткий диск, вы потеряете свою резервную копию. Можно приобрести специальные корпуса, которые могут сократить (но не полностью исключить) эту угрозу, но это ещё больше увеличит стоимость и без того дорогостоящего решения.
Диски — это не архивный носитель. И даже если предположить, что вы смогли преодолеть все остальные проблемы, связанные с резервным копированием на диски, вам следует учесть следующее. Многие организации по юридическим требованиям должны хранить данные в течение определённых периодов времени. Шансов прочитать данные с 20-летней ленты намного больше, чем с 20-летнего диска. Например, возникает вопрос, будет ли у вас необходимое оборудование, чтобы подключить старый диск к компьютеру? Ещё один момент, который следует учесть — диск намного сложнее картриджа диска. И когда мотор 20-летней давности должен будет раскрутить 20-летние дисковые пластины и над ними должны будут «парить» 20-летние головки чтения/записи, какова вероятность, что всё это будет исправно работать, пролежав без движения 20 лет?
Замечание Некоторые центры данных делают резервные копии на диски, а после завершения копирования эти копии записывают на ленту с целью архивации. Это позволяет максимально быстро завершить копирование в отведённом для него окне. Запись резервных копий на ленту может выполняться позже, в любое другое время дня, главное, чтобы запись на ленту закончилась к моменту, когда будет готова следующая копия.
Но несмотря на всё вышесказанное, тем не менее, бывают ситуации, когда копирование на диске может иметь смысл. В следующем разделе мы узнаем, как такие диски можно сочетать с сетевыми технологиями для реализации вполне жизнеспособного (разве что дорогого) решения резервного копирования.
8.2.4.3. Сеть
Сама по себе сеть не может являться резервным носителем. Но в сочетании с технологиями хранения, она может сослужить хорошую службу. Например, если взять высокоскоростное сетевое подключение к удалённому центру данных с дисковыми хранилищами большого объёма, то упомянутые ранее недостатки копирования на диски перестают быть недостатками.
Когда вы делаете копию по сети, диски уже находятся далеко, поэтому необходимость куда-то перевозить очень уязвимые диски отпадает. Если скорость сети достаточна, вы также сохраняете выигрыш в скорости, который вы можете получить, выполняя резервное копирование на диски.
Однако этот подход всё же никак не решает вопрос архивного хранения (хотя здесь также можно использовать ранее упомянутый подход «сброса на ленту готовой резервной копии»). Кроме того, затраты на организацию удалённого центра данных с высокоскоростным подключением к основному центру данных делает это решение крайне дорогостоящим. Но организации, нуждающиеся в возможностях, которые может предоставить такое решение, платят эту цену без проблем.
8.2.5. Хранение резервных копий
Когда резервные копии сделаны, что должно произойти дальше? Очевидный ответ на этот вопрос — эти копии должны быть сохранены. Однако, совсем не так очевидно, что именно следует хранить — и где.
Чтобы ответить на эти вопросы, мы должны сначала учесть обстоятельства, при которых будут использоваться резервные копии. Можно выделить три основные ситуации:
Восстановление отдельных файлов по запросу пользователей
Глобальное восстановление при чрезвычайной ситуации
Архивное хранилище скорее всего никогда не потребуется
К сожалению, между первой и второй ситуацией существуют несовместимые противоречия. Когда пользователь удаляет файл случайно, он хочет возвратить его немедленно. Следовательно, резервный носитель должен быть не дальше нескольких метров от компьютера, на котором должны быть восстановлены данные.
В случае чрезвычайных ситуаций необходимо будет выполнить полное восстановление одного или нескольких компьютеров в вашем центре данных, а если произошедшая катастрофа будет иметь физический характер, она разрушит не только ваши компьютеры, но и все резервные копии, хранящиеся рядом. Вы окажетесь в ужасном положении.
Вопрос архивного хранилища менее спорный — вероятность того, что вы воспользуйтесь им, довольно мала, поэтому если резервный носитель хранится далеко от центра данных, это не должно быть проблемой.
Для решения этих разных задач могут быть выбраны различные подходы, в зависимости от потребностей организации. Первый возможный подход заключается в хранении копий за несколько дней у себя на месте, а затем переносить эти копии в более безопасное удалённое хранилище, когда будут созданы новые ежедневные копии.
Другой подход заключается в поддержке двух наборов носителей:
Набор носителей в центре данных, используемый исключительно для восстановления отдельных данных по запросу
Набор носителей для удалённого хранения и восстановления в случае чрезвычайных ситуаций
Конечно, наличие двух наборов подразумевает необходимость делать все резервные копии дважды или копировать их. Это можно сделать, но двойное резервное копирование может занять много времени, а для копирования резервных копий могут потребоваться несколько устройств для работы с резервными копиями (и возможно, выделить для копирования отдельный компьютер.
Сложность для системного администратора заключается в выдерживании баланса между удовлетворением нужд пользователей и наличием резервных копий на случай наихудших ситуаций.
8.2.6. Вопросы восстановления
Хотя резервные копии выполняются ежедневно, восстановление обычно происходит реже. Однако, восстановления неизбежно, в нём обязательно будет необходимость, поэтому к нему лучше подготовиться.
Здесь важно проанализировать различные ситуации, описанные в этом разделе, и проверить, насколько вы действительно способны с ними справиться. И помните, что моменты, которые сложнее всего проверить — самые важные.
8.2.6.1. Восстановление на «голом» компьютере
Выражением «восстановление на голом компьютере» системные администраторы описывают процесс восстановления полной копии системы на компьютере, на котором нет абсолютно никаких данных — ни операционной системы, ни приложений, ничего.
Вообще можно выделить два основных подхода к восстановлению на голом компьютере:
- Переустановка, за которой следует восстановление
Здесь базовая операционная система устанавливается таким же образом, как и на совершенно новый компьютер. Когда операционная система установлена и правильно настроена, оставшиеся диски можно подключить и отформатировать, и восстановить все копии с резервных носителей.
- Диски для восстановления системы
Диск для восстановления системы — это загрузочный носитель некоторого рода (обычно CD-ROM), который содержит минимальное системное окружение и позволяет выполнять самые основные административные задачи. Окружение восстановления содержит необходимые утилиты для разбиения на разделы и форматирования дисков, драйверы устройств, необходимые для обращения к устройству с резервными копиями, и программы, необходимые для восстановления данных с резервных носителей.
| Замечание |
|---|---|
Некоторые компьютеры способны создавать загрузочные ленты и загружаться с них, и таким образом, позволяют начать процесс восстановления. Однако, это поддерживают далеко не все компьютеры. Например, компьютеры, основанные на архитектуре PC, не допускают такого подхода. |
8.2.6.2. Проверка копий
Все типы копий следует периодически проверять, чтобы убедиться в том, что эти копии можно прочитать. Действительно, иногда копии, по той или иной причине, могут не читаться. Но самое печальное в этом то, что чаще всего это обнаруживается только при потере данных, когда требуется резервная копия.
Причины этого могут быть самыми разными, например: смещение головки стримера, неправильно настроенная программа резервного копирования и ошибка оператора. Но какова бы не была причина, не проводя периодических проверок, вы не можете быть уверены в том, что у вас действительно есть резервные копии, с которых когда-нибудь позже можно будет восстановить данные.