《ITSS认证IT服务工程师培训教材》_试用版_2011_0311--信息安全与技术（6）
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3.6 数据备份及恢复
3.6.1 什么是备份和恢复
数据备份顾名思义，就是将数据以某种方式加以保留，以便在系统遭受破坏或其他特定情况下，重新加以利用的一个过程。
数据备份的类型
[*] 映像备份（Image Backup）。将数据作为裸磁盘块（而不是单个文件）集合来进行备份，使用这种方法是为了避免备份的系统开销，用这种方法可以充分利用存储的较大IO 吞吐能力，它是一种非常有效的备份和恢复的方法，并且极大减少备份对主机的影响，并减少磁盘驱动磨损；特别当备份极多个小文件时，比如说是备份邮件系统时，性能得到极大的体现；
[*] 磁盘备份（disk staging）：这种方法是把磁盘作为高速缓存器（cache），其目的是把磁盘和磁带的最优特性整合为一种自动功能，它是指备份时，先备到磁盘后，再找合适机会移动到磁带上；
[*] 合成备份（synthetic backup）。指组合以前所做的全备份及增量备份还有累积增量备份成一个最新的映像，这种方法等同于执行了一次最新的增量或是差量备份，只在磁带机上执行，对生产系统没有任何影响；
[*] 联机备份（inline copy）。指备份时，写入多个目的地；
[*] 脱离主机备份。主要是实现一种技术，把备份操作转移到其他机器上操作，需要另外的存储需求，成本较高；
[*] 即时恢复。一种基于卷的快照（snapshot）技术加上备份恢复技术的一种混合，快照技术是按块级捕捉线卷变化的一种方法，也称为“即写即复制”快照，成本较低。
数据备份的目的
数据备份的根本目的，是重新利用，这也就是说，备份工作的核心是恢复，一个无法恢复的备份，对任何系统来说都是毫无意义的，作为最终用户，一定需要清醒的认识到，能够安全、方便而又高效的恢复数据，才是备份系统的真正意义所在。
数据备份作为存储领域的一个重要组成部分，其在存储系统中的地位和作用都是不容忽视的。对一个完整的IT 系统而言，备份工作是其中必不可少的组成部分。其意义不仅在于防范意外事件的破坏，而且还是历史数据保存归档的最佳方式。换言之，即便系统正常工作，没有任何数据丢失或破坏发生，备份工作仍然具有非常大的意义――为进行历史数据查询、统计和分析，以及重要信息归档保存提供了可能。
3.6.2 数据备份与恢复的原则
保证可靠恢复，是数据备份的一个核心目的。对数据进行备份是为了保证数据的一致性和完整性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧。不同的应用环境要求不同的解决方案来适应，一般来说，一个完善的备份系统，需要满足以下原则：
[*]稳定性。备份产品的主要作用是为系统提供一个数据保护的方法，于是该产品本身的稳定性和可靠性就变成了最重要的一个方面。首先，备份软件一定要与操作系统100%的兼容，其次，当事故发生时，能够快速有效地恢复数据；
[*] 兼容性。在复杂的计算机网络环境中，可能会包括了各种操作平台，如各种厂家的UNIX、NetWare、Windows NT、VMS 等，并安装了各种应用系统，如ERP、数据库、群件系统等。选用的备份软件，要支持各种操作系统、数据库和典型应用；
[*] 基于策略的自动化。很多系统由于工作性质，对何时备份、用多长时间备份都有一定的限制。在下班时间系统负荷轻，适于备份。可是这会增加系统管理员的负担，由于精神状态等原因，还会给备份安全带来潜在的隐患。因此，备份方案应能提供定时的自动备份，并利用磁带库等技术进行自动换带。在自动备份过程中，还要有日志记录功能，并在出现异常情况时自动报警；
[*] 备份/恢复的高性能。随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。这就要求在设计备份时，尽量考虑到提高数据备份的速度，利用多个磁带机并行操作的方法；
[*] 维持业务系统的有效性。实时备份对业务系统的性能将会产生一定的影响，有时会很大。如何采取有效的技术手段避免备份对服务器系统、数据库系统、网络系统的影响，将是非常重要的；
[*] 全任务流程的操作简单。数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员也处于不同的层次。这就需要一个直观的、操作简单的图形化用户界面，缩短操作人员的学习时间，减轻操作人员的工作压力，使备份工作得以轻松地设置和完成；
[*] 任务完成的实时性。有些关键性的任务是要24 小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能仍然处于打开的状态。那么在进行备份的时候，要采取措施，实时地查看文件大小、进行事务跟踪，以保证正确地备份系统中的所有文件；
[*] 容灾考虑。将磁带库中的磁带拷贝一份，存放在远离数据中心的地方，以防数据中心发生不可预测的灾难。
3.6.3 备份方式及选择
备份类型主要有三种：
[*] 第一种，全备份。每次备份定义的所有数据，优点是恢复快，缺点是备份数据量大，数据多时可能做一次全备份需很长时间；
[*] 第二种，增量备份。备份自上一次备份以来更新的所有数据，其优点是每次备份的数据量少，缺点是恢复时需要全备份及多份增量备份；
[*] 第三种，差分备份。备份自上一次全备份以来更新的所有数据，其优缺点介于上两者之间。
备份类型选择
在备份类型选择时，一般的规则是：
[*] 对于操作系统和应用程序代码，可在每次系统更新或安装新软件时做一次全备；
[*] 对于一些日常数据更新量大，但总体数据量不是非常大的关键应用数据，可每天在用户使用量较小的时候安排全备份；
[*] 对于日常更新量相对于总体数据量较小，而总体数据量非常大的关键应用数据，可每隔一个月或一周安排一次全备份，再此基础上，每隔一个较短的时间间隔做增量备份。
备份窗口选择
所谓备份窗口，是指每次备份的间隔时间，这主要取决于每次备份间隔能够容忍丢失的数据量、每次备份的数据量和备份的速度。理论上，备份的间隔越短越好，但每次备份总需一定的时间，而且备份总会或多或少地影响系统的正常处理性能。因而，对一些关键数据，可预先定义备份窗口大小，再根据备份数据量计算所需的备份速度，若备份速度不能满足要求，则可考虑使用更快速的带库或增加带库上的驱动器数据以及虚拟带库设备。
其计算流程为：
[*] 确定备份数据量及数据压缩比；
[*] 根据控制器类型推算出单驱动器的备份速度；
[*] 确定必需的备份窗口；
[*] 计算出单驱动器所需备份时间；
[*] 确定所需的驱动器数目。
确定介质保存时间
备份过程中要用到大量的存储介质，备份介质的保留时间的长短将决定所需购置和维护的介质量。目前的备份策略都是基于多磁带轮换制，即保存有过时数据的介质可重新覆盖使用，轮换频率可根据备份类型和备份的窗口来确定。
计算所需磁带介质数量
备份系统所需的介质数量可根据下述流程确定：
[*] 确定介质容量；
[*] 计算每个服务器上的数据做全备份所需的介质数量；
[*] 计算每个服务器上的数据做增量备份所需的介质数量；
[*] 根据每种介质的保留时间或轮换频率即可计算出所需的介质数目。
3.6.4 数据备份的实现
对于数据库系统，需在数据库服务器部署自动备份软件系统用于数据库在线热备份的代理。
这样，在定义好备份系统资源和策略后，在指定的时间，备份系统就会自动的将数据库服务器上的数据从服务器上、采用指定的方式、通过指定的磁带驱动器备份到指定磁盘池中。在备份结束后，系统会报告备份的状况，然后，系统管理员就会在自动备份软件系统管理界面上清楚地看到已经备份的数据的描述。
备份时，在数据库端，可用通常的指令，将数据在线备份出去，但目的地不是以前的本地磁盘或磁带机，而是磁带库系统。自动备份系统在特定的时间，将会自动将磁盘缓存上的数据备份到磁带库中去。在备份完成以后，系统管理员可以清楚地看到该备份数据的描述。通过自动备份软件系统，系统管理员可以方便的管理所有系统的备份数据。在必要时，可以轻松的利用备份的数据来恢复系统。这种方式由备份管理系统维护备份索引，一般不会出错，同时，可使用双份备份的方式，进一步提高备份的可靠性。
3.6.5 数据恢复的实现
当发生数据损坏时，可从磁带库恢复数据。
对于部署自动备份软件系统的情况，数据的恢复是非常快速和简单的。通过管理界面，系统管理员只需要选定相应的数据备份项目，进行恢复即可。选择备份项目时，如前所述，首先选定最近一次全备份进行恢复，然后选定最近一次累计增量备份，最后选定这次累计增量备份以后的所有增量备份项目，依时间顺序进行恢复即可。
服务器灾难情况下的恢复
当关键业务系统处于不可用状态时，每秒钟都会带来极大损失。但许多机构的IT 部门并没有意识到服务器恢复任务的复杂性，往往把大量宝贵的时间用于安装操作系统和配置硬件，或用于寻找能够执行这些复杂任务的技术人员，结果浪费了时间。由于服务器恢复是一项非常紧迫的任务，相关人员难免会发生错误，并因此破坏恢复的完整性，甚至不得不重复进行恢复过程。随着服务器数量的增加，这些问题造成的影响也越来越大。
常用自动备份软件系统的智能灾难功能的作用就是简化和优化服务器的恢复过程。使用智能灾难恢复解决方案，客户可以通过一个命令，系统就能在瞬间完成整个服务器恢复任务，既不需要对员工进行培训，也不需要执行繁琐的管理任务。利用这一个解决方案，就能够满足大量平台的需求，而且不需要为每台服务器定制恢复程序。
备份的灾难恢复策略
灾难恢复是指生产运行中任一环节、任一时刻出现故障而导致整个系统部分或全部不能正常工作时，所必需采用的相应的恢复手段及对生产系统可能造成的损失的评估。一个好的备份系统，必须首先制定良好的备份策略，这样，当灾难发生时，才可以有条不紊地快速恢复系统。
备份策略
备份策略应包含两个部分，即服务器及其他相关计算机（如应用服务器）上的操作系统和应用程序代码的备份策略和日常业务数据的备份策略。 操作系统和应用程序代码的备份策略比较简单，一般可先对所有系统做一次全备份，然后每周对关键系统做一次全备份；此外，每台机器做过软件安装或系统升级后，应立刻做一次全备份。 业务数据的日常备份策略可按如下制订：
[*] 每周在访问量比较小的时候做一次全备份；
[*] 每天对业务数据做一次全备份或增量备份；
[*] 每次业务数据做大调整后应立即做一次全备份；
[*] 具体策略将根据各个系统的运行情况及数据重要性确定。
灾难恢复策略
备份的目的是为了防止在异常事故下的数据丢失，一旦运行数据发生问题，如何从备份介质中恢复出最当前的数据，才是真正该关心的问题。我们不希望灾难发生，也不希望任何故障出现。然而灾难的出现往往是突然的、预先不可知的。所以应有一套应付各种灾难情况下的灾难恢复解决方案，以备不时之需。归纳出以下有可能会出现的几种情况，并提出了相应的解决措施：
[*] 情况一：主机数据磁盘故障（非系统盘）。若数据盘使用了RAID1、RAID5 等技术，则应该可直接热替换硬盘；若数据盘已不能访问，则需先修好物理盘，然后从备份介质恢复数据；
[*] 情况二：系统盘物理损坏。替换系统盘；则可以通过备份系统的灾难恢复功能恢复操作系统；
[*] 情况三：操作系统不能启动。直接通过备份系统的灾难恢复功能恢复操作系统；
[*] 情况四：磁盘上数据损坏（如由于人为失误、病毒或黑客攻击）。通过备份介质上的数据备份恢复数据；
[*] 情况五：整个数据中心灾难。所谓数据中心灾难，是指一些特殊情况发生时，数据中心的主机系统的存放在磁盘上的数据，以及备份带库中的备份介质上的数据均遭损坏。此时，若没有很好的容灾解决方法，就可能导致严重的后果；一旦灾难发生，即使磁带库中的备份介质损坏，还可用保险库中的备份介质通过本地或远程进行恢复。
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