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企业级数据备份如何选?请看这三种备份方式

基础技术研究 2024-02-23
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备份系统是数据保护的最后一道防线,随着大数据、云计算等技术的发展,数据量呈爆发式增长,业务系统的连续性要求也更高,传统的备份恢复模式难以满足业务系统故障时的RTO、RPO要求,开始发展出CDM和CDP备份特性的备份系统,从而能实现快速接管业务应用,本文主要简单介绍目前常见的三种备份方式。




01 常见的备份方式













1.1 传统备份方式

传统备份即定时数据备份,使用备份软件定时对数据进行备份保护。通过完全备份、增量备份、差异备份,永久增量备份等手段,定时将数据中心的数据备份到外置介质进行存储,在必要时刻可以将指定时间点数据恢复到生产中心。

1.2 持续数据保护(CDP)备份方式

CDP备份方式可以捕获或跟踪数据的变化,并将其在生产数据之外独立存放,以确保数据可以恢复到过去的任意时间点。持续数据保护系统可以基于块、文件或应用实现,可以为恢复对象提供足够细的恢复粒度,实现几乎无限多的恢复时间点。

1.3 副本数据管理(CDM)备份方式

CDM备份方式是从生产环境通过快照技术获取有应用一致性保证的数据,在非生产存储上生成“黄金副本”,这个“黄金副本 ”数据格式是原始的磁盘格式,可再虚拟化成多个副本直接挂载给服务器,分别用于备份恢复、容灾或者开发测试等。




02 技术特点













2.1 传统备份方式

备份数据的获取方式:在目标主机安装客户端,通过客户端软件对接目标应用的备份接口来定期获取数据进行保护。

备份数据一致性方面:由于是通过应用的备份接口获取数据,能够确保应用数据的一致性。

获取数据格式:备份数据通常由备份软件进行特定格式存储,非原始格式。

备份架构:LAN备份、SAN备份都支持。

备份系统策略:全量+增量方式。

备份数据的恢复方式:传统备份系统需要做Restore的动作,大数据量的情况下,Restore耗时较长。

2.2 CDP备份方式

备份数据的获取方式:在目标主机安装客户端,通过客户端软件实现对系统I/O和磁盘扇区数据块持续的监控,连续捕获数据变化,将变化后的数据进行同步保护(实时/定时),最终形成对目标主机的磁盘分区镜像复制。
备份数据一致性方面:由于备份客户端软件通过持续监控系统内核I/O或磁盘数据块的变化,只是在主机操作系统层面进行数据监控捕获数据、无法从业务应用的备份接口获取数据;针对结构化数据通过CDP备份,会存在数据一致性问题。为保证数据的一致性通常会将业务系统静默处理:即快照前会把内存数据刷入磁盘,确保数据一致性,但对业务系统影响较大。
备份数据格式:备份数据是原始格式。
备份架构:主要针对X86环境使用、LAN备份、SAN备份都支持。

备份系统策略:首次完全备份,后续备份采用永久增量方式。

备份数据的恢复方式:数据格式同原数据格式一致,可直接挂载或者在自己内部形成虚拟机打开,再抽取所需数据恢复业务系统。

2.3 CDM备份方式

备份数据的获取方式:在目标主机安装客户端,通过客户端软件对接目标应用的备份接口,结合CBT(Changed Block Tracking)块修改追踪技术获取增量数据,实现对目标应用的数据保护;不同的应用可能有不同的处理方式。

备份数据一致性方面:CDM基于数据管理,它的获取方式,不同的应用可能有不同的处理方式,如Oracle数据库通过RMAN IMAGE COPY方式,文件通过卷或文件复制、虚拟机通过无代理备份等。由于是通过应用的备份接口或者快照方式获取数据,能够确保应用数据的一致性;用CDM进行数据获取,不仅要从数据源处按照标准获得原格式数据,还需要进行快速数据增量的捕获,才能拿到完整的数据备份副本。

CDM的初次数据获取技术发展自传统备份。数据库一般都提供传统备份接口,部分数据库基于该接口衍生出了原格式的备份接口,如Oracle数据库等。应用系统层和存储层也可以灵活地在应用系统接口配合下,提供原格式的数据副本能力,在第二存储上创建了数据的原格式拷贝,数据脱离原初状态以第二数据的方式存在。

CDM的后续增量数据获取,通过应用系统、数据库或存储层的CBT(Changed Block Tracking)等块修改追踪技术获取增量数据,在备份期间将增量数据通过应用和之前的全量数据进行合成,形成新的全量备份;逻辑上每一个备份点都是一个全量数据。

上述几种接口技术的发展和运用,奠定了CDM技术的原格式基础,严格保证了数据完整性。CDM技术灵活地使用了原格式的备份接口、文件系统/存储数据副本接口和应用系统接口等,形成了保证数据应用一致性的原格式。

备份数据格式:备份数据是原始格式。

备份架构:备份架构也支持LAN和SAN。

备份系统策略:在传统备份的基础上,基于合成全备份的技术,CDM软件能够提供永久增量备份能力。

备份数据的恢复方式:基于原格式、黄金拷贝和虚拟副本技术,CDM软件能够提供即时恢复能力。




03 常见的应用场景













传统备份方式即定时备份的备份数据不能直接挂载使用,在业务连续性方面相对较弱,此外备份数据的恢复使用涉及到Restore的动作,耗时较长,在实际应用中可以选择合适的存储介质(如磁带等)用于数据归档。

虽然传统备份方式有一定的局限,但传统备份方式技术稳定,有一定的技术积累沉淀,因此应用广泛,而且备份软件产品可以根据业务特性,基于自身的产品特点进行有针对性的改造,以期实现相关业务的即时恢复。

CDP和CDM备份方式因为备份数据格式同原数据格式一致,能够快速恢复业务,在业务连续性方面,优势明显。适合数据开发测试场景和数据应急恢复场景。

3.1 数据开发测试场景

CDP备份系统可以通过在内部生成业务主机的虚拟机形式来临时满足开发测试需求,但受限于自身的资源需求无法满足大批量的测试开发需求。

CDM备份系统可通过挂载方式将备份数据直接挂载至开发测试主机(或者CDM备份一体机里自带的虚拟机),以搭建开发测试环境。

3.2 数据应急恢复场景

CDP和CDM类备份系统的备份数据格式同原数据格式一致,当业务系统Down机时,是可以作为业务系统的应急系统使用,快速的恢复业务对外服务。

通常CDP类备份系统会通过在内部形成虚拟机的形式启用业务系统,由于虚拟机的资源限制,一般是不能满足繁忙业务的应急需要的。

CDM类备份系统自身提供的虚拟机的资源也是限制的,为满足繁忙业务的应急需求,CDM系统可将备份数据挂载给第三方主机。




04 总结













相较于传统定时备份方式,CDP和CDM备份方式的备份数据格式同原数据格式一致,能实现快速备份即时恢复。

此外CDP技术的关注点在于对数据的实时保护,需要持续监控I/O的数据变化,将变化的数据和时间点独立存储,在需要的时候选取时间点进行恢复,可以实现对系统的实时保护,但技术实现相对复杂,而且会占用一定资源。

CDM技术的重点在于数据副本管理,通过生成的黄金副本可以更好地对数据进行管理和利用,如快速搭建测试开发环境等。目前单独依靠CDP和CDM的备份系统并不多。

传统备份方式技术稳定,应用广泛,能满足大部分系统的备份要求。在金融行业为保证系统稳定可靠运行可以以传统备份方式为主,并结合不同业务场景采用适合的CDP和CDM备份方式,以保证业务的连续性。


参考资料

[1]https://bbs.csdn.net/topics/615725818

[2]https://blog.csdn.net/m0_49444155?type=blog

[3]数据备份和副本管理技术全面解析-架构师技术联盟

[4]备份厂商交流资料





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