數據備份與恢復

1、數據備份與恢復一、摘要：隨著信息化建設的進展，各種應用系統(tǒng)的運行，必然會產生大量的數據，而這些數據作為企業(yè)和組織最重要的資源，越來越受到大家的重視。同樣，由于數據量 的增大和新業(yè)務的涌現，如何確保數據的一致性、安全性和可靠性；如何解決數據集中管理后的安全問題，建立一個強大的、高性能的、可靠的數據備份平臺是當務 之急。數據遭到破壞，有人為的因素，也有各種不可預測的因素。有專業(yè)機構的研究數據表明：丟失300MB勺數據對于市場營銷部門就意味著13 萬元人民幣的損失，對財務部門意味著 16萬的損失，對工程部門來說損失可達 80 萬。而丟失的關鍵數據如果15天內仍得不到恢復，企業(yè)就有可能被淘汰出局。實際

2、上，我們很多企業(yè)和組織已有了前車之鑒，一些重要的企業(yè)內曾經不止一 次地發(fā)生過災難性的數據丟失事故，造成了很大的經濟損失，在這種情況下，數據 備份就成為日益重要的措施，我們必須對系統(tǒng)和數據進行備份通過及時有效的備 份，系統(tǒng)管理者就可以高枕無憂了。所以，對信息系統(tǒng)環(huán)境內的所有服務器、PC進行有效的文件、應用數據庫、系統(tǒng)備份越來越迫切。、引言:隨著以計算機為基礎的電子信息技術在社會各方面越來越廣泛的深入應用，各 種工作逐步走上了辦公自動化網絡管理的發(fā)展道路，大量的管理信息系統(tǒng)和專用辦 公軟件被開發(fā)并投入使用，這對規(guī)范管理、提高工作效率起到了良好的促進作用。 在實際工作中，信息系統(tǒng)和管理軟件從開始投入

3、使用起，就將隨著工作的開展和時 間的推移，持續(xù)記錄并積累大量的數據。工作中的許多重要的決策就是以這些日常 積累的數據為基礎的。但信息系統(tǒng)在提供方便和高效的同時，在運行中卻常常會出 現一些意料之外的問題，如人為誤操作、硬件損毀、電腦病毒侵襲、斷電或其它意 外原因造成網絡系統(tǒng)癱瘓、數據丟失，給企業(yè)、單位和管理人員帶來難以彌補的損 失。避免這種損失的最佳途徑就是建立可靠的數據備份恢復系統(tǒng)，但是大部分應用 人員只是在受到損失后才意識到了數據備份的重要性。三、背景 :有專業(yè)機構的研究數據表明：丟失300MB勺數據對于市場營銷部門就意味著13 萬元人民幣的損失，對財務部門意味著 16 萬的損失，對工程部門

4、來說損失可達 80 萬。而丟失的關鍵數據如果 1 5天內仍得不到恢復，企業(yè)就有可能被淘汰出局。實際上，我們很多企業(yè)和組織已有了前車之鑒，一些重要的企業(yè)內曾經不止一 次地發(fā)生過災難性的數據丟失事故，造成了很大的經濟損失，在這種情況下，數據 備份就成為日益重要的措施，我們必須對系統(tǒng)和數據進行備份通過及時有效的備 份，系統(tǒng)管理者就可以高枕無憂了。所以，對信息系統(tǒng)環(huán)境內的所有服務器、 PC 進行有效的文件、應用數據庫、系統(tǒng)備份越來越迫切。解決方案基于磁盤備份篇 企業(yè)數據主要分為結構化數據和非結構化數據。結構化數據，即行數據 , 存儲 在數據庫里。非結構化數據包括所有格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、

5、HTML、各類報表、圖像和音頻 / 視頻信息等。專業(yè)的備份系統(tǒng)可同時備份結構化數據和非結構化數據，。目前市面上常見基于磁盤的備份系統(tǒng)類型可分為兩種：備份軟件+通用硬件存儲平臺（服務器、NAS存儲、磁盤陣列柜）和存儲一體柜。1、備份軟件+通用硬件平臺組成架構通常我們在一臺服務器上安裝備份系統(tǒng)服務器，同時安裝備份介質服務器 （用 于存儲備份數據、可以是一臺 PC大容量空間的服務器、NAS存儲設備、磁盤陣列 柜等），最后在需要被備份的設備上（如服務器，PC客戶端）安裝備份代理，即可組 成一套備份系統(tǒng)。在備份系統(tǒng)控制臺里進行備份策略設置，如設置備份內容為文檔、數據庫、操 作系統(tǒng)，備份周期為定時備份或實

6、時備份，備份方式為全備份、增量備份或差異備 份，備份內容進行加密，備份多個副本等。通過備份策略可對需備份設備進行備份，備份內同自 動存儲到備份介質中進行保護。當數據被破壞或丟失時，可通過恢復策略，將數據快速恢復。目前市面上的備份系統(tǒng)都具有如下特點：.事婭血口+ 吉 wwdjTfldljl 任痔A UM軸蚤曲MR,TE”2IS耐 1 畑-O：iftldiMiWlilAilLjr*! 4,z 肆皿*皿虢典理1一強軌-WIMTWlPfllfitl-構-護凈亍曇 廠帚口 nup”的屮費n-Q ；_ _ _ ”用舟奇林.T-卜如1卜1戒ii2、存儲備份一體柜1芋SL+善蘭M曲世覚存儲備份一體柜為用戶提供

7、集備份、容災、存儲于一體的創(chuàng)新型解決方案，它 可滿足從PC環(huán)境到Windows、Linux和Unix服務器環(huán)境的集中備份；通過容災 及虛擬化技術來滿手動方式進行應用容災接管、支持數據自動同步足各種容災及虛擬化應用需 求，支持自動/及異地容災；設備采用NAS IP SAN和FC SAN多種存儲架構相結合的方式，可以滿足用戶數據共享和集中存儲的需求。存儲核心控制器采用Linux內核，安全咼效。備份存儲一體柜可代替“傳統(tǒng)4S方案”傳統(tǒng)4S設備=服務器+存儲+操作系統(tǒng)+備份軟件，一臺備 份存儲一體柜就可代替?zhèn)鹘y(tǒng)4S設備，具有服務器的 高效性，存儲的安全性，集成操作系統(tǒng)，同時有備 份軟件的所有備份功能，

8、基于磁帶備份篇基于磁帶備份主要是指利用磁帶機、磁帶庫、虛擬帶庫等設備進行數據備份, 磁帶備份具有以下幾個優(yōu)點：1. 大容量:1盤介質上可存儲高達800GB以上的數據2. 小尺寸:所有這些容量都可存儲在1盤小巧的數據磁帶上3. 可移動性:介質可以與設備分離，提供額外的病毒保護4. 便攜性:介質可以在現場之外存儲，提供額外保護5. 長壽命:適合長期存儲（至少10 - 15年）但磁帶備份性能相對較低，備份與恢復速度慢，并且搜索數據需要順序查找，無法向磁盤備份那樣靈活定位，因此，我們建議企業(yè)用戶使用磁盤備份為主，磁帶備份可以進行數據歸檔使用。磁盤備份與磁帶備份對比* ttjfc TV Ubfi II-

9、ft利卜后刪3心-it Li FtM懈隔*Cl貼鬲協和曲tui咆裡u * j rt i* 廿峪潔岳 * rn-/ i j四、正文：數據備份和恢復基礎知識1.什么是數據備份與恢復，數據備份與恢復系統(tǒng)是指在運行業(yè)務軟件的計算機上安裝專用的備份軟件，該軟件將按照計算機管理員設定的規(guī)則，周期性地為業(yè)務數據制作一個或多個拷貝， 并將其存放到專門的備份設備上；當在線存儲中的業(yè)務數據因為各種原因（如磁盤 壞、病毒、誤刪除等）丟失后，管理員或用戶可以通過備份軟件提供的GUI,從備份設備上將數據恢復到在線存儲上。般來說，在線存儲是指計算機上存放數據的硬盤或磁盤陣列。存儲設備通常是磁帶機/磁帶、或磁帶庫，今天也可

10、能是磁盤、或磁盤陣列。Symantec BackupExec就是典型的備份軟件。例如圖書館的借還書計算機上運行著圖書館軟件，數據庫采用Sql server, 圖書館所有的書籍信息和借還信息均存放在數據庫中，而數據庫的數據物理地存放在計算機的硬盤中。顯然如果這些數據丟失，圖書館就停止運轉了，需要對這 臺機器上的數據進行保護。在這臺計算機上安裝Backup Exec,同時連接一臺磁帶機，Backup Exec按照計算機管理員的要求，每個星期六晚上將所有Sql Server數據庫都制作一個拷貝，并存放到磁帶機中的磁帶中。一旦Sql server中某條記錄丟失，Backup Exec很容易在磁帶中找到

11、它的拷貝，并將其恢復到指定的位置。 這就是一套數據備份和恢復系統(tǒng)。借還書備份軟件圖書館管理軟件SqlServer管理員data磁帶機數據備份和恢復系統(tǒng)2. 需要備份的數據對象通常計算機上有三種數據需要備份：文件數據、數據庫數據、及裸設備數據文件數據:文件通常指操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)直接管理的數據，它是數據在硬盤上的一種存放格式。我們可以通過 Windows explore看到它的存在。在 Windows中， 一個文件同時只能被一個應用程序讀寫。這就意味著，當文件正被應用訪問時，備份軟件是不能夠讀取它并進行備份的。通常安裝一個叫做 open file option的軟件來協調這種備份操作。數據庫數

12、據 : 數據庫軟件 (Sql server 、oracle 等) 是指以一定的邏輯關系將數 據組織起來，便于用戶進行各種計算、更新、檢索和查詢。符合這種邏輯關系的 數據叫數據庫數據。它們通常以文件的方式存放在磁盤上、或者直接放到裸設備 上，但是文件系統(tǒng)不直接管理它。它們有數據庫軟件自身進行維護和存取。由于數 據庫中的數據之間存在著復雜的邏輯關系，且被數據庫動態(tài)修改，因此當數據庫軟 件正在運行時，不能讀取這些數據。即使讀出來也不一定能用。所以備份時需要與 數據庫軟件配合，或停掉數據庫進程。裸設備數據 : 不管文件系統(tǒng)文件還是數據庫數據，都存放在磁盤上。 Windows 提供一種方式可以直接讀取磁

13、盤的數據塊，而不管它們是什么邏輯關系。這種脫離 上層應用的數據叫裸設備數據。3. 備份設備備份設備是指存放數據拷貝的設備，也叫離線設備，通常是磁帶機或磁帶庫。 近來隨著磁盤價格的下降，很多客戶也采用廉價磁盤做備份設備。還有最近出現的 虛擬磁帶庫，它是用磁盤來仿真磁帶存放備份數據。在海量存儲環(huán)境，一般采用磁 盤做中間緩沖，磁帶做最終備份設備。很多計算機本身帶著一個磁帶機，尤其是 UNIX服務器。只有磁帶機的情況下，需要人工將磁帶送進去，或取出來，人工保存磁帶。當數據量很大時，人工管 理變得不可能。磁帶庫是指含有一個或多個磁帶機、一定數目的磁帶槽和一個機械手的存儲設 備。機械手負責將磁帶槽中的磁帶

14、送到磁帶機中，或反之 ; 磁帶機將要備份的數據 寫到磁帶上，或從磁帶上讀數據恢復到應用計算機上 ; 磁帶槽保存含有關鍵數據的 拷貝。生產磁帶庫的廠家很多如：HP、IBM、EXBYTE Quantum等。雖然磁盤備份開始流行起來，但是大多數用戶仍然選用磁帶庫。 4. 備份類型 （ 或備份模式 ）在圖書館的例子中我們說每周備份一次所有的數據，在實際當中是否可行 , 如 果周五的時候發(fā)生了問題，數據被破壞，磁盤上的數據不能使用了，那么我們采用計算機上的 Backup Exec 將數據的拷貝從磁帶上重新恢復到磁盤中。但是 那是上周六的數據，周一至周五發(fā)生的變更全部丟失了。我們能否推薦每天都備份 呢,

15、如果數據量小，還可以。如果數據量大，就太花時間，也占有太多的磁帶容 量。為了解決上述問題，提出了全備份與增量備份的概念。 全備份是指將所有的數據都備份一遍。增量備份是指只備份相對于前一天改變過的數據。 還有一種增量備份叫累積增量備份，指備份那些相對于上一次全備份以來改變 過的數據。在圖書館的例子中，我們可以每周六做全備份，周日至周五做增量備份或累積 增量備份。這樣一來，當周五出問題時，可以恢復上周六的全備份，及周一至周四 的增量備份 （或周四的累積增量備份 ），數據丟失從五天減到幾小時。而磁帶容量增 加的并不多。5. 備份窗口 在建立一個備份系統(tǒng)時，有一個重要因素要考慮，那就是每次數據備份允許

16、在 多長時間內完成。數據備份的過程是將數據從在線磁盤上取出來，然后傳送到離線 設備上。在這個過程中，運行應用的計算機需要花 CPU資源、內存資源、及I/O帶 寬來處理備份，肯定會影響應用程序的正常運行效率。一般只允許在業(yè)務不繁忙的 時間段內來完成備份，以減輕影響。這個時間段就叫備份窗口。備份窗口是指允許 完成備份的時間長度。例如我們個人筆記本電腦上可能安裝了備份軟件，每次備份軟件運行時，機器 慢的我們幾乎不能進行日常工作。我們的工作時間是早 9:00 至晚 6:00, 但常常會 加班至晚 12:00. 因此為了不影響工作，我們要求管理員只能在 0:00-9:00 這 9 個 小時內為我們做備份

17、。這就是我們筆記本的備份窗口，長度為 9 小時。顯然備份窗口的長短直接影響投資成本。例如需要備份的數據600G備份窗口為4小時，如果采用LTO磁帶庫，那么我們需要600*1024/(4*3600*30)=1.4 個磁帶機，即至少兩個。 ( 這里沒有考慮磁盤 I/O 是否可以支持，實際當中需 要考慮)6. 備份介質在備份與恢復系統(tǒng)中備份介質往往指磁帶。介質服務器指的是連接磁帶庫、且 運行備份軟件的計算機，它通常負責將它自身或其它計算機上的數據拷貝傳送給磁 帶機，由磁帶機寫到磁帶中。一般在備份系統(tǒng)中將磁帶庫中的介質分成介質池 (media pool), 以便將不同應 用 (或計算機 ) 的數據存放

18、到不同的磁帶組中，便于分類。備份介質既可以保存在與備份服務器連接的磁帶庫中，也可以取出來異地保 存，取決于你的備份策略7. 備份策略在上面圖書館的例子中，我們提到備份軟件按照計算機管理員設定的規(guī)則，將 在線數據備份到備份設備上。這里提到的規(guī)則就是指備份策略。備份策略通常指將 哪些計算機上的什么類型的數據在什么時間按照什么備份類型備份到哪個備份設備 上。下面是一個備份策略的例子 :備份服務備份客數據類型 數據量 備份窗備份模備份設保存保存地器 戶端 口 式 備 周期 點 Dell-serSQL-app 系統(tǒng)狀態(tài) 300MB 每月 1 全備份 磁帶機 2 個月 異地 ver 日 t110pm-06

19、amDell-serSQL-app C 盤（操作 10GB 每月 1全備份 磁帶機 2個月 異地 ver 系 統(tǒng)和應日 t1用軟件） 10pm-06amDell-serSQL-app SQL數據100MB每周六全備份磁帶機2星期機房ver庫 10pm-06t1am 備份策略存儲在備份軟件自身的數據庫中，備份軟件會定時發(fā)起備份進程完成 指定的工作。備份策略的好壞直接影響備份系統(tǒng)的投資成本、效率、安全性等。 8. 備份系 統(tǒng)的邏輯結構和部署在上面圖書館的例子中如果網絡中有三臺計算機均運行業(yè)務軟件且產生數據， 我們是否需要為每臺計算機買一臺備份設備呢 , 答案是視情況而定的。一般的備份 軟件（ 例如

20、 Backup Exec） 邏輯結構如下數據備份與恢復系統(tǒng)結構圖所示 :備份軟件由三種模塊組成 : 管理模塊、備份模塊、及客戶端模塊 （ 也叫集中管理 服務器、備份服務器、及遠程客戶端 ） 。管理服務器相當于整個備份系統(tǒng)的大腦， 負責策略制定、指揮備份服務器工作，喚醒客戶端傳送數據。備份服務器根據指令 將客戶端送來的數據保存到它所連接的備份設備中，或從備份設備中讀出數據傳送 給客戶端恢復。同時每個備份服務器還保存著自身所管理范圍的所有備份信息?？?戶端定期將需要備份的數據從本機在線磁盤上讀出，通過網絡或共享內存?zhèn)魉徒o備 份服務器，或在管理員干預下發(fā)出指令給備份服務器，需要恢復數據。這三種模塊

21、可以安裝在同一臺計算機上，或者安裝在多臺計算機上，視需求而定。如果只有一 個備份服務器，就不需要安裝中央管理器了。備份服務器模塊包含客戶端模塊。中央管理服務器non備份服務器備份服務器備份服務器Media serverMedia serverMedia server備份客戶端備份客戶端備份客戶端 Remote age ntRemote age ntRemote age nt數據備份與恢復系統(tǒng)結構圖現在，如果圖書館有三臺計算機上的數據需要備份，那么我們可以將磁帶機連 接到一臺服務器上，其它機器通過網絡來使用這臺磁帶機（如下圖：網絡數據備份與恢復系統(tǒng)）。連接磁帶機的計算機servl上安裝備份軟件的

22、備份服務器模塊，另兩臺計算機 serv2和serv3上安裝備份軟件的客戶端模塊。集中管理模塊可以安裝在任意計算 機上。由于servl上運行數據庫sql server,所以還應該安裝相應的databaseagent. Servl上的數據由備份服務器直接保存到它連接的磁帶機上，需要時，可 以直接從磁帶機上恢復。Serv2和Serv3上的數據由備份軟件客戶端通過網絡傳送 給servl上的備份服務器，再由備份服務器保存到磁帶上。當serv2和serv3上的數據量都很大時，問題就出現了：備份占用太大的網絡帶寬，而且有可能在規(guī)定的窗口內完不成備份傳統(tǒng)上，需要購買新的磁帶機連接 到這些數據量大的機器上。管理

23、員借還書數據流Servl備份服務器備份客戶端備份客戶端 Serv2Serv3圖書館管理軟件SqIServer圖書館軟件圖書館軟件data磁帶機網絡數據備份和恢復系統(tǒng)自從上世紀末期出現了存儲局域網 SAN很快被數據備份與恢復系統(tǒng)所采用。 備份系統(tǒng)可以充分發(fā)揮SAN的資源共享優(yōu)勢，以節(jié)省成本，在多個備份服務器之間 共享備份設備。通過合理備份策略規(guī)劃，一臺備份設備可以服務與多個備份服務 器。例如在SAN架構中，上面圖書館的備份系統(tǒng)可以設計如下：管理員借還書備份服務器備份服務器備份服務器 Serv1Serv2Serv3圖書館管理軟件圖書館軟件圖書館軟件SqIServer數據流SAN switch磁帶機

24、LanFree 數據備份和恢復系統(tǒng)Servl、Serv2、及Serv3全部安裝備份軟件的備份服務器模塊，因此所有的備份數據直接通過SAN#送到磁帶機中去備份，不再通過上層的 LAN傳送，因此這 種備份架構叫 LanFree 備份。集中管理服務器可以安裝在任何一個機器上。 這種 共享的架構中需要協調磁帶機在多臺服務器之間的共享。即一臺機器使用時，其它 機器必須排隊等待 ;當這臺機器使用完并釋放時，需要確認等待隊列中哪個機器優(yōu) 先使用磁帶機。備份軟件提供一個叫做 SSO勺軟件模塊負責這個協調工作。9. 備份代理 (agent) 從上述部署圖可以看出，當一個計算機上不安裝備份軟件的備份模塊，而又需

25、要備份數據時，我們需要為它安裝備份軟件的客戶端軟件，這個客戶端軟件負責將 需要備份的數據從磁盤上取出來，與備份服務器上的備份模塊建立 TCP/IP 級的通 道，并將數據通過這個通道傳送到備份服務器上，由備份服務器再保存到磁帶上。 這個客戶端軟件一般叫遠程備份代理 (remote agent).需要備份的數據一般有三類，即普通的文件系統(tǒng)文件、數據庫數據、及裸設備 數據。普通的 remote agent 只能備份文件數據和裸設備數據，而對于不同的數據 庫數據，需要不同的 agent. 數據庫軟件在運行 ( 一般叫 online) 時, 數據庫的數據 在內存緩沖里修改，并不是馬上存放到磁盤上，而且數

26、據之間的邏輯關系和數據本 身不在一起，因此此時磁盤上的數據庫數據是不一致的，我們采用普通的 agent 去 制作的拷貝，將來是不能恢復的。當然最簡單的辦法是將數據庫軟件關掉 (offline), 但是很多應用是不能關的，即使是大學圖書館管理軟件，可能支持一些網上查詢、網上預借等功能，也需要一天24 小時運行。再者，數據庫 offline 時只能制做全備份，如果數據庫很大，總做全備份既費時又浪費存儲。也就是說我 們既不能將數據庫應用關掉，又需要制作數據拷貝，以便災難時可以恢復數據。 通常備份軟件采用的技術是與數據庫本身提供的數據在線備份技術相結合，來 將數據庫數據備份到備份設備上，因為只有數據庫自身明白如何使它的數據備份出 來是一致的、可以恢復的。這個