陈宏斌   2024-7-7
 高级软件工程师

概要
增量备份是一种节省存储空间并减少带宽消耗的方法,仅备份自上次备份以来发生更改的数据。与每次备份所有数据的完全备份不同,增量备份从一次完全备份开始,随后仅捕获自最近一次备份以来的变动。此策略有助于优化备份流程,使其更高效且更具成本效益。


增量备份 是一种数据备份策略,旨在降低存储需求和带宽负载,同时确保数据的一致性和可用性达到必要水平。本文将深入解析这一概念,其工作原理,以及如何在备份和灾难恢复流程中节省时间和成本。

什么是增量备份?

增量备份 是一种备份方式,仅复制自上次备份以来 更改 的数据。与每次备份作业都需将全部数据集复制到备份存储的 完全备份 不同,增量备份允许你偶尔进行一次完全备份。之后的每次备份都是对前一次备份的 增量 ,因此得名。

增量备份的工作原理

为了说明备份过程,假设您已经进行了一次完整备份,现在想每周对任何添加或更改的文件进行一次备份:
- 第 1 周 : 第一次完整备份
- 第 2 周增量备份, 仅添加及修改自 第1周备份 以来的数据
- 第 3 周 : 仅添加和更改自 第2周备份 以来的数据

永久增量备份

Forever Incremental Backup 模式是指在初次完成全量备份后,定期执行增量备份的过程,从而避免了频繁进行全量备份的需求。然而,每一次后续的增量备份都会延长增量链,导致备份软件在分析初始全量备份及所有增量数据时愈发耗时且资源占用增加。因此, 周期性地进行全量备份 是十分必要的,以便启动新的一系列增量备份。全量备份的频率应依据您的业务需求而定,可选择每周、每月或每隔数月进行一次。此外,一种进阶技术—— 合成全量备份 (Synthetic Full Backup)——能够模拟全量备份过程,进一步优化备份效率。
备份软件 供应商通常允许用户设置保留的数据版本数量。增量备份包含一次完整备份和一系列后续的增量部分。每个随后的备份(无论是完整还是增量)都视为一个 版本 。为了确保数据一致性,不能单独删除这个链中的个别元素,只能从完整备份到下一次完整备份的整个系列一起移除。因此,定期进行完整备份是 强烈推荐 的。
增量备份视图
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1. 版本链模式: 仅保留最近的5个版本,备份完成后自动删除多余旧版本。

2. 单版本模式: 仅保存最新版本,每次备份后自动清除前一版本。

3. 完全备份模式: 创建包含所有数据的 完整备份

4. 增量备份模式: 首次完成全量备份后,后续仅记录与上一版相比的 增量变化

5. 差异备份模式: 在初次全备份后,仅备份相对于上次全备或上一次差异备份的 差异数据

硬盘备份模式

增量备份的类型

不同 备份类型 取决于软件在每次后续备份时向仓库添加的变化大小。我们将详细概述 增量文件级备份增量块级备份

增量文件级备份

增量文件级备份 中,若文件被修改,将把该文件发送至备份仓库以创建其 新版本 。此备份方式实施简便,适用于小型数据集。但若改动的文件体积庞大,备份量也将随之增大,从而拉长备份作业时间,并需更多存储空间。

增量备份:文件级别  

增量块级备份

块级备份 策略中,备份软件执行更深入的文件分析,仅复制文件的已修改部分,从而使上传速度远快于使用 文件级备份

增量备份:数据块级别  

使用增量备份

优势

相较于 完整备份增量备份 仅上传改动及新增文件,从而有效减少:
- 所需存储空间

- 带宽消耗

- 计算资源使用

假设我们有一个5GB的数据集,日变更率为3%,探究在一个月内采用不同备份策略的效果及其所需存储空间。

每周完整备份: 此方案只需每月设置 4-5次 备份,极为节省存储空间,尤其适用于无需保存多个版本备份的保留策略。但数据可靠性成疑,一旦服务器或终端遭遇恶意攻击,将永久丢失近 一周 的关键业务数据。 存储空间估算: 5 * 5 GB = 25 GB
每日 完整备份 :选择每日进行 完整备份 确实可靠,但因需大量存储空间、带宽及计算资源,此备份策略效率较低。存储空间估算:22 * 5GB = 110GB
周全备份结合工作日增量备份: 此方案无需频繁执行全备份,全备份间期由增量序列覆盖,从而在节省存储空间与确保数据可靠性之间取得 黄金平衡 。存储空间估算:(5 * 5 GB) + (22 * 3% * 5 GB) = 28.3 GB
平日进行增量备份,每周进行完整备份  

缺点

然而,此方法存在若干弊端:
更长的数据恢复时间:备份软件需花费更多时间定位、分析及汇总最近的完整备份及所有后续的增量备份。
数据一致性和可靠性降低:在需要恢复时,备份软件会遍历整个备份链。若链中任一环节损坏,数据将无法恢复。

摘要

在所有备份类型中, 增量备份 是最有益的备份方法之一,它确保了数据的 可靠性和可访问性 ,大幅节省存储空间,降低带宽消耗,并相比全量备份模式实现更快的备份速度。针对恢复速度较慢及依赖增量完整性等缺陷,可通过定期执行 全量备份 及制定合理的备份 保留策略 来解决。
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