8.2. 備份
備份有兩大目的：
復原某個檔案
8.2. 備份
備份有兩大目的：
復原某個檔案
復原整個檔案系統
第一個目的是最常遇到的情形：有個使用者不小心刪掉了檔案，所以他跑來找您，希望您能從備份中找出他上次存檔的檔案。實際情形可能不盡相同，不過這是您日常最常遇到的備份功能。
第二種情形則是系統管理者最深沈的夢靨：不知道是什麼原因，您看著原本好好的硬體，現在只不過是一堆冷冰冰、由金屬與矽所組成的硬盒子。消失不見的，是您與您的使用者經年累月所加入的軟體與資料。假設什麼東西都備份了...；問題來了：真的備份了嗎？
如果真的備份了，您可以將資料復原嗎？
8.2.1. 不同的資料：不同的備份需求
看看一般電腦所處理或儲存的資料[1]類型，您會發現有些資料幾乎是恆久不變，有些資料則是不斷變動的。
對於備份程序來說，資料改變的步調非常重要。這有兩個原因：
跟照相一樣，備份只不過是在備份的時候，保留一份「快照」，反映某個時間點的資料罷了。
不常變動的資料就不用常常備份；常常變動的資料就要時時備份。
充分了解系統、使用者、以及應用程式的系統管理者，可以很快地把電腦上的資料分門別類。底下提供了一些範例，給您做參考：
- 作業系統
這類資料通常只有在升級、安裝修正程式、以及某些修改時，才會變動。
提示 到底要不要備份作業系統呢？這問題多年來一直困擾著許多系統管理員。一方面，如果安裝作業系統的程序並不麻煩，應用程式與修正程式也容易找到資料並安裝，那麼重灌作業系統可能是比較好的選擇。
反之，如果您確定重新安裝作業系統，可以直接建立原始的作業環境，那麼即使備份作業系統的頻率低於一般資料備份，備份作業系統還是最好的選擇。如果您需要回復少數幾個系統檔案（例如不小心刪除了這些系統檔），有時直接把作業系統備份檔蓋回去比較快。
- 應用程式軟體
當您安裝、升級、或移除應用程式時，這類資料就會變動。
- 應用程式資料
相關應用程式變動得有多快，這種資料就變動得多快。根據您的公司與應用程式的不同，這類資料可能每秒變動一次，也可能在每個會計年度結束時，才會變動。
- 使用者的資料
這種資料的變動，完全取決於使用者的使用模式。對大部分企業來說，這表示資料無時無刻不在變動。
根據這些類型（也許您的公司還有其他類型），您應該可以很容易決定該怎麼備份這些檔案，保護您的資料。
 | 注意 |
|---|---|
要記得的是，大部分備份軟體都針對目錄或檔案系統來做備份。換句話說，在備份時，您系統的檔案結構就扮演著非常重要的角色。這也是在安裝新系統時，必須依照使用狀況，審慎規劃系統檔案結構，以及使用者群組檔案與目錄結構的原因。 |
8.2.2. 備份軟體：買來用還是自己發展？
備份的首要條件，就是要有適當的軟體。這軟體不但要能處理基本的備份工作，把資料寫入備份裝置去，還得要有清爽靈巧的介面，符合操作人員與企業的需求。備份軟體的功能包括：
在適當時間，依據排程來做備份
管理備份裝置（如磁帶）的位置、替換、以及使用
方便操作人員（與 / 或機械替換裝置）操作，確保能使用適當的備份媒體（如磁帶）
協助操作人員從備份裝置中，找出某個備份檔
如您所見，真實世界的備份方案，遠比把一個位元一個位元的資料複製到備份裝置上，要來得複雜。
這時，大部分的系統管理者，會從底下兩種方案中擇一選用：
購買商業版本的解決方案
從頭開始自行發展軟體（可能會整合一或多個開放原始碼技術）
這兩種方法各有利弊。根據備份方式的複雜性，後者可能無法完成某些工作（例如磁帶管理、或完整的文件與技術支援）。然而，對某些企業來說，這反而不是壞事。
購買商業版本的解決方案通常比較實際，但有時對企業需求來說，可能太過複雜。也就是說，即使企業成長，由於備份方案不變，這複雜程度依舊存在。
如您所見，實在找不出一種萬能的解決之道。唯一可行的方法，就是用以下幾點來做決定：
要換掉備份軟體不是件容易的事情；一旦安裝，您起碼會用上好一陣子。畢竟，您會有很長一段時間的備份檔，只能用目前的備份軟體讀出來。即使換了新的備份軟體，您還是得保留原有的軟體（以存取之前的備份檔）；要不您就得把之前的備份檔案，全部轉換為新軟體支援的格式。
根據備份軟體的不同，您可以用現有的轉換程式轉換備份格式，這方法很直接（但花時間）；但您也可能需要研究備份格式，自己寫程式轉換也不一定。
軟體必須 100% 可靠 — 它必須能備份該備份的資料。
當需要復原資料時 — 不管是一個檔案或是整個檔案系統 — 備份軟體必須 100% 可靠。
8.2.3. 備份的種類
如果您問一個對電腦備份程序不熟的人，他可能會告訴您，備份不過是把電腦上的「所有」資料，拷貝一份而已。換句話說，如果您在星期二晚上做備份，星期三沒有更動電腦上的任何資料，那麼星期三晚上做的備份，跟前一天晚上做的，是完全一樣的。
這是備份的方式之一，但您實在沒有必要這樣做。要了解備份，我們得先知道備份的種類：
完全備份
遞增備份
差異備份
8.2.3.1. 完全備份
這節剛開始時，我們討論的備份模式稱為「完全備份（full backup）」，每個檔案都會被寫進備份檔去。如上所述，如果備份之間，資料沒有任何更動，那麼所有備份資料都是一樣的。
這問題出自備份系統不會檢查自上次備份後，檔案有沒有被更動過；它只是機械性地將每個檔案讀出、寫入，不管檔案有沒有被修改過。
這是我們不會一味採取完全備份的原因 — 每個檔案都會被寫到備份裝置上。這表示即使所有檔案都沒有變動，還是會佔據許多備份空間。如果每天變動的檔案只有 10 MB，每晚卻要花費 100 GB 的空間做備份，這絕對不是個好方法；這也就是發明「遞增備份（incremental backups）」的原因。
8.2.3.2. 遞增備份
跟完全備份不同，遞增備份會先看看，檔案的最後修改時間是否比上次備份的時間來得晚。如果不是的話，那表示自上次備份後，這檔案沒有被更動過，所以這次不需要備份。換句話說，如果修改日期「的確」比上次更動的日期來得晚，那麼檔案就被更動過，需要備份。
遞增備份常常跟完全備份合用（例如每個星期做完全備份，每天做遞增備份）
使用遞增備份最大的好處在於速度：它的速度比完整備份快上許多。但壞處則是如果您要復原一個檔案，您必須把所有遞增備份的磁帶都找過一遍，直到找到為止。如果您要復原整個檔案系統，那就得先復原最近一次的完整備份，然後復原一個又一個的遞增備份。
要避免復原一個又一個的遞增資料，把作法稍微改變一下，就變成了「差異備份（differential backup）」。
8.2.3.3. 差異備份
差異備份跟遞增備份一樣，都只備份更動過的資料。但前者的備份是「累積（cumulative）」的 — 一個檔案只要自上次完整備份後，曾被更新過，那麼接下來每次做差異備份時，這檔案都會被備份（當然，直到下一次完整備份為止）。
這表示差異備份中的檔案，都是自上次完全備份之後，曾被改變的檔案。如果要復原整個系統，那麼您只要先復原完全備份，再復原最後一次的差異備份即可。
跟遞增備份所使用的策略一樣，您平時只要定期做一次完全備份，再常常做差異備份即可。
所以，差異備份的大小，會隨著時間過去而不斷增加（假設在完全備份間，每天修改的檔案都不一樣）。以備份空間與速度來說，差異備份介於遞增備份與完全備份之間；但不管是復原一個檔案或是整個系統，速度通常比較快（因為要搜尋 / 復原的磁帶數目比較少）。
基於這些特點，差異備份是值得考慮的方案。
8.2.4. 備份媒介
在上一節裡，我們一直避免使用「備份媒介（backup media，或備份媒體）」一詞。這是有原因的。對許多資深的系統管理者來說，這代表磁帶；但事實上，除了磁帶以外，還有許多選擇。
曾幾何時，磁帶機是唯一值得用來備份資料的可抽取裝置；但現在情況已經改變了。在底下的章節裡，我們將看看幾種常見的備份媒介，以及它們的優缺點。
8.2.4.1. 磁帶
磁帶是可抽換資料儲存媒介中，最先被廣為使用的產品，優點是成本低廉，儲存容量合理。但它也有若干缺點 — 容易磨損，而且只能循序存取資料。
鑑於這幾個因素，系統管理者必須時時注意磁帶是否還可以繼續使用（如果使用期限將至，就必須更新），同時要從磁帶上找個檔案，將是曠日費時的工作。
另一方面，磁帶是最便宜的儲存媒介，長久以來都以穩定著稱。所以就算您的備份磁帶一堆，那也耗不了多少錢。同時，不管是現在或未來，磁帶都是您可以仰賴的工具。
8.2.4.2. 磁碟
以前不會有人拿磁碟來備份資料；但現在硬碟的價格不斷下跌，就有些方面來說，已經低到可以拿來當備份工具了。
拿硬碟來當備份工具的首要考量，莫過於速度：目前還沒有哪種備份媒介比它還快。如果您機房能備份資料的時間不多，資料量又大，那速度就會是最大的考量。
但硬碟不是最理想的備份媒介，理由如下：
通 常硬碟都不是抽取式的。一份好的備份策略，應該是備份之後，就把備份檔案帶離機房，放到另一個地方儲存。把資料庫的備份放在原始資料一公尺之外，那不叫備 份（backup），只能算拷貝（copy）。如果機房遭到環境災害，原始資料遭到損毀，那麼這份拷貝大概也難逃毒手。
跟其他的儲存媒介比起來，硬碟很貴。雖然有時候錢不是問題，但在大部分情形下，用昂貴的硬碟來做備份，表示您必須降低備份的數量，以壓低整體成本。但這也表示資料重複性低，要讀取備份就不是那麼簡單了。
硬碟比較脆弱。即使您花更多錢，購買可抽取式硬碟，但它們還是很脆弱，可能會造成問題。如果您把硬碟摔到地上，那資料就完了。您還得買特別的盒子，以降低（不是消除）這類傷害；但這樣又再度增加了成本。
硬 碟不適合用來長期保存資料。假設您可以解決上述的所有問題，那請繼續看下去。大部分公司裡的資料，都面臨法定的保存期限。從廿年前的磁帶讀取資料，會比從 廿年前的磁碟讀取資料，成功機率大得多。舉個例子，您還找得到廿年前的硬體連上電腦嗎？另一個要考慮的，則是磁碟比磁帶複雜太多。在存放了廿年以後，要廿 年前的馬達，帶動廿年前的磁盤，再透過飛在上面、廿年前的讀寫頭，您想，能讀出資料的機率有多大？
注意 有些資料中心會把資料先備份到硬碟上，然後等備份完成後，再轉移到磁帶上永久保存。這好處是可以降低備份影響正常工作的時間；您接下來用剩餘的上班時間，把資料從硬碟轉移到磁帶；時間不是問題，只要在下次備份開始前做完即可。
總結這些因素，在某些情形下，把資料備份到硬碟中，還是有它存在的價值。接下來我們將看看，結合網路的可行（但也許昂貴）方案。
8.2.5. 如何儲存備份
備份完成之後，接下來呢？這答案顯而易見，就是把這備份儲存起來。然而晦澀不明的，則是該儲存什麼 — 以及儲存到哪裡去。
要回答這些問題，我們該從什麼時候會用到備份檔開始考慮。底下是三種主要情形：
專為使用者復原檔案的小量需求
因為災害所引起的大量需求
不太可能會再用到的長期備份資料
很不幸的，第一點與第二點會導致互斥情形發生。當使用者不小心刪除了一個檔案，他會希望您馬上將它找回來。這表示您的備份媒介應該就放在系統的旁邊。
但如果波及機房內的一或多台電腦的災難，導致您需要復原整台電腦上的資料；那麼不管是天災與否，通常這麼大的事件，也會波及電腦邊幾步之遙的備份媒介。這恐怕是最壞的情況了。
長期備份的媒介就很少引人爭議；因為不管任何理由，需要用到的時候較少。如果把這些備份檔放在離機房很遠的地方，也沒有關係。
根據企業的需求，解決這些問題的方法也各異。其中一個方法，是把近幾天的資料備份，在手邊保留一份；超過這天數的備份檔，則送到其他地方去儲存。
另一個方法則是保留兩份備份媒介：
一份特別保留在機房裡，專為復原檔案用
另一份則儲存在其他地方，專為災難復原用
當然，留有兩個備份表示您必須備份兩次，或拷貝第一份備份。這方法絕對可行，但備份兩次很花時間，同時也需要更多的備份裝置（甚至要用專門的電腦來處理）。
對系統管理者的挑戰，則是要在兩者間找到平衡，一方面能達到使用者的需求，另一方面即使最壞的情形發生，也能有備份檔可以使用。
8.2.6. 復原的問題
雖然備份是每天的例行工作；但資料復原的頻率則少得多。然而，復原依舊是不可避免的事情，也因此，系統管理者最好能做好準備。
重要的是，先看看這節幾個資料復原的情形，並測試您能復原資料的能力為何。記得，最難測試的，也是最重要的。
8.2.6.1. 以空機來復原
「以空機復原」一詞，是系統管理者用一台沒有任何資料的電腦 — 沒有作業系統、沒有應用程式、什麼都沒有 — 將備份資料還原的過程。
一般來說，空機復原有兩種基本方式：
- 重灌，然後復原
這種方式會先安裝作業系統，就好像新電腦剛安裝設定好一樣。一旦作業系統安裝完成、設定妥當，您就可以分割其他的硬碟，並做格式化，然後將備份媒體上的資料復原回去。
- 系統復原開機片
系統復原開機片多半是某種可開機的媒介（通常是光碟片），包含了最簡單的系統環境，提供管理者基本的管理程式。這復原環境包括了分割與格式化硬碟的工具、啟動備份裝置的驅動程式、以及從備份檔案復原資料的軟體。
| 注意 |
|---|---|
有些電腦能直接建立可開機的備份磁帶，開機後直接開始備份程序。但並不是所有電腦都支援這種功能。最明顯的例子，就是 PC 架構的電腦，並不具備這種能力。 |
注
| [1] | 這一節中，我們用「資料」一詞，來描述所有由備份軟體所處理的東西。這包括作業系統、應用程式、以及實際的資料。但不管這些東西是什麼，對於備份軟體來說，通通都是資料。 |
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