Дифференциальное резервное копирование. Информационные технологии, интернет, веб программирование, IT, Hi-Tech, …. Методы резервного копирования данных

25.03.2024

Но вот как-то я упустил из виду теоретическую часть. В комментариях вы меня периодически спрашиваете по поводу методов резервного копирования - полного, инкрементного и дифференциального. В чём их разница, что лучше выбрать и т.п. В этой статье, собственно, и будем детально разбираться во всех этих вопросах.

А разбираться в методах резервного копирования предлагаю на примере программы . Итак, друзья, когда мы в программе AOMEI Backupper создаём резервную копию Windows, целого диска, отдельных разделов или отдельных папок с данными, в дальнейшем после создания резервной копии сможем использовать для неё некоторые программные возможности. В их числе – создание на базе заданных условий бэкапа новых копий с выбором механизма резервного копирования:

Полная копия;
Инкрементная копия;
Дифференциальная копия.

Что же это за механизмы?

Полное резервное копирование

Полное – это резервное копирование, при котором снимок операционной системы, диска, раздела или отдельных папок содержит все резервируемые данные. Такие снимки, создаваемые в рамках одной и той же задачи по бэкапу, независимы друг от друга, повреждение одного из них никак не повлияет на другие снимки. Это самый надёжный метод резервного копирования, но, вместе с тем, самый затратный по ресурсам дискового пространства. Например, образ рабочей Windows без особых каких-то громоздких программ и игр будет весить примерно 20 Гб. Если по мере создания новых бэкапов не избавляться от старых, диск-хранилище просто забьётся ими под завязку. Решить эту проблему призваны два других механизма резервного копирования.

Инкрементное резервное копирование

Инкрементное – это такое резервное копирование, при котором полная копия создаётся единожды в начале, а все последующие копии, создаваемые в рамках одной и той же задачи, содержат не все данные, а лишь произошедшие изменения - какие файлы удалены, а какие добавлены. Первая инкрементная копия содержит разницу в данных между ней самой и полной копией. А вторая инкрементная копия содержит разницу между ней самой и первой инкрементной копией. Третья – между ней самой и второй. И так далее. Каждая новая инкрементная копия зависит от своей предшественницы и не может быть задействована для процесса восстановления без такой предшественницы. Ну и, конечно же, без полной первичной копии. Каждая из резервных копий задачи – хоть полная, хоть инкрементная - являет собой точку восстановления. И мы всегда сможем выбрать дату или время, на которое хотим откатить систему или данные.

Удаление инкрементной копии (или повреждение её вирусами) не будет иметь следствием неработоспособность предыдущих инкрементных копий и первичной полной. А вот последующих – будет. К точкам после удалённой инкрементной копии откатиться мы уже не сможем. В этом плане, конечно, метод инкрементного копирования уязвим, но его сильной стороной является обеспечение отката к разным точкам состояния при минимально занятом дисковом пространстве. Ведь при незначительных изменениях каждая новая копия будет весить пару Мб разницы между ней и предшественницей. Вот как, например, бэкап раздела на скриншоте ниже. Вес в 3,57 Гб, отмеченный сиреневым маркером – это вес полной первичной копии, а отмеченные жёлтым маркером 9,12 Мб и 20,01 Мб – это вес инкрементных копий.

Ещё один недостаток инкрементных копий – более долгий по времени процесс восстановления, чем из полных и дифференциальных бэкапов.

Дифференциальное резервное копирование

Дифференциальное – это такое резервное копирование, при котором полная копия создаётся единожды в начале, а все последующие копии, создаваемые в рамках одной и той же задачи, содержат не все данные, а лишь произошедшие изменения с момента создания первичной полной копии. Ключевой момент здесь – с момента создания полной копии. Тогда как при инкрементом копировании вторая инкрементная копия цепочки являет собой разницу между ней и первой копией, при дифференциальном и первая, и вторая, и третья, и четвёртая, и все следующие дифференциальные копии будут зависимыми только от полной копии. Но никак не зависимыми друг от друга. Удаление или повреждение любой из дифференциальных копий не повлияет на другие копии – ни на те, что создавались до удалённой (повреждённой), ни на те, что после неё.

Дифференциальные резервные копии – это тоже точки восстановления.

Необходимость дифференциальной копии каждый раз сравнивать себя с полной первичной копией, соответственно, влечёт за собой использование большего дискового пространства. На скриншоте ниже сиреневым маркером отмечен размер полной копии и жёлтым размеры дифференциальных бэкапов. Размер последних в районе 450 Мб свидетельствует о том, что между ними произошло немного изменений, тем не менее каждое такое изменение с момента создания полной копии зафиксировано в отдельном порядке. И в отдельном порядке поглощает место на диске.

Какой метод лучше выбрать

Какой из методов резервного копирования – полное, инкрементное или дифференциальное – выбрать для обычных домашних нужд? Полное – самое надёжное, но каждый раз создавать полную копию не всегда целесообразно. В стеснённых условиях дискового пространства ветвистой системы точек отката особо не настроишь. Инкрементное будет экономить место на диске, но если вирус повредит промежуточную копию или её, например, кто-то из близких случайно удалит, мы не сможем откатиться к свежим бэкапам. Оптимальный вариант – дифференциальное резервное копирование. Его можно как периодически выполнять вручную, так и настроить для автоматического запуска в планировщике программы-бэкапера.

Но есть же ещё нюанс, друзья. Некоторые продвинутые программы-бэкаперы могут предложить не только тот или иной метод создания бэкапа, но и его применение в тех или иных условиях. Например, у AOMEI Backupper есть 5 схем резервного копирования. Схемы можно включить сразу при создании первичного бэкапа.

А можно подключить позднее.

При настройке схем нужно поставить галочку «Включить управление дисками». И в выпадающем списке ниже увидим пятёрку гибких решений от AOMEI Backupper.

Что это за гибкие решения? Это:

«Полная копия» - схема с применением метода полного резервного копирования, при котором по достижении назначенного количества копий старые будут автоматически удаляться;

«Инкрементная копия» - схема с инкрементным бэкапом. По достижении назначенного числа копий цепь предыдущих копий – полной и зависимых инкрементных – удаляется, уступая место новым цепям;

«Дифференциальная копия» - схема с созданием полных и дифференциальных копий. По достижении их граничного числа старые удаляются, и происходит всё это с учётом привязки дифференциальных копий к их полным;

В отличие от полного резервного копирования в этом случае копируются не все данные (файлы, сектора и т.д.), а только те, что были изменены с момента последнего копирования. Для выяснения времени копирования могут применяться различные методы, например, в системах под управлением операционных систем семейства Windows используется соответствующий атрибут файла (архивный бит), который устанавливается, когда файл был изменен, и сбрасывается программой резервного копирования. В других системах может использоваться дата изменения файла. Понятно, что схема с применением данного вида резервного копирования будет неполноценной, если время от времени не проводить полное резервное копирование. При полном восстановлении системы нужно провести восстановление из последней копии, созданной Full backup, а потом поочередно восстановить данные из инкрементных копий в порядке их создания. Данный вид используется для того, чтобы в случае создания архивных копий сократить расходуемые объемы на устройствах хранения информации (например, сократить число используемых ленточных носителей). Также это позволит минимизировать время выполнения заданий резервного копирования, что может быть крайне важно в условиях, когда машина работает постоянно, или прокачивать большие объемы информации. У инкрементного копирования есть один нюанс: поэтапное восстановление возвращает и нужные удаленные файлы за период восстановления. Например: допустим, по выходным дням выполняется полное копирование, а по будням инкрементное. Пользователь в понедельник создал файл, во вторник его изменил, в среду переименовал, в четверг удалил. Так вот при последовательном поэтапном восстановлении данных за недельный период мы получим два файла: со старым именем за вторник до переименования, и с новым именем, созданным в среду. Это произошло потому, что в разных инкрементных копиях хранились разные версии одного и того же файла, и в итоге будут восстановлены все варианты. Поэтому при последовательном восстановлении данных из архива «как есть» имеет смысл резервировать больше дискового пространства, чтобы смогли поместиться в том числе и удаленные файлы.

Достоинства метода:

Эффективное использование носителей - Поскольку сохраняются только файлы, измененные с момента последнего полного или инкрементального резервного копирования, резервные копии занимают меньше места.

Меньшее время резервного копирования и восстановления - Инкрементальное резервное копирование занимает меньше времени, чем полное и дифференциальное резервное копирование.

Недостаток метода:

Данные резервного копирования сохраняются на нескольких носителях - Поскольку резервные копии расположены на нескольких носителях, восстановление устройства после аварии может занять больше времени. Кроме того, для эффективного восстановления работоспособности системы носители должны обрабатываться в правильном порядке.

Что такое дифференциальный бэкап?

Дифференциальный бэкап.
Копирование только добавленных и измененных файлов по сравнению с полной копией.

Дифференциальный бэкап - это тип резервного копирования файлов , при котором копируются не все исходные файлы, а только новые и измененные с момента создания предыдущей полной копии. Он является чем-то средним между полным резервным копированием и инкрементальным. Название этого типа произошло от английского слова Differential backup и является накопительным , т.е. каждая следующая копия содержит все новые/измененные файлы с момента создания предыдущей полной резервной копии. В русском языке этот тип копирования называется Разностным или дифференцированным. Как и каждый другой, этот тип также имеет свои достоинства и недостатки.

Плюсы :

Относительно небольшой размер разностной резервной копии, по сравнению с полной
Скорость создания в разы выше, чем полного бекапа
Для восстановления файлов потребуется последний созданный полный бэкап и последний дифференциальный

Минусы :

Избыточность данных, так как дифф.бекап является накопительным

Вывод : Создавайте дифференциальный backup в том случае, если объем исходных данных большой, файлы в исходной папке изменяются не слишком интенсивно, а простота и скорость восстановления файлов для вас являются критичными. Создание дифференциальных копий происходит достаточно быстро, если накопленных изменений с момента создания полной немного. Оптимальная периодичность создания Differential backup - 1 раз в час, если исходные файлы изменяются часто и 1-2 раза в день, если файлы редактируются редко.

Как создать дифференциальный бэкап с помощью Exiland Backup

Рассмотрим, как создать разностный бэкап файлов вашего ПК с помощью простой утилиты Exiland Backup. Для начала скачайте Exiland Backup Free или демо-версию Professional.

Установите Exiland Backup, запустите программу.

После запуска, на верхней панели нажмите на кнопку создания нового задания, впишите наименование задания, например, "Мои документы" и нажмите "Далее". На следующем экране мастера выберите тип копирования "Разностный (Differential)".

Мастер создания задания. Выбор типа "Разностный (differential)".

После выбора типа внизу окна вы можете ограничить число полных копий (по-умолчанию 10) - тогда при достижении этого ограничения самая старая полная резервная копия будет автоматически удалена, после чего будет создана новая (эта настройка недоступна в версии Free). Кроме того, вы можете ограничить число дифференциальных копий между полными (по-умолчанию 8). При достижении заданного ограничения будет создана очередная полная копия.

На последующих шагах мастера укажите исходную папку, дубликат которой требуется создать, и куда сохранять. Расписание запуска задания пока можете не задавать.

При указании шаблона наименования резервных копий, вы можете добавить строку, например, " (differential)", для дифференциальных, чтобы визуально можно было легко отличить их от полных.

После создания задания запустите его вручную, нажав на кнопку "Выполнить" сверху, на панели.

При первом выполнении задания создастся полная копия. Скопируйте проводником Windows любой файл в исходную папку и запустите задание повторно. Создастся разностная, в которой будет находиться только новый файл.

Михаил, разработчик Exiland Backup

Другие типы резервирования:

Сохраняет только данные, изменённые со времени предыдущего полного резервного копирования. Это экономит время и место для хранения резервных копий. Handy Backup поддерживает дифференциальное копирование любых данных.

Принцип дифференциального резервного копирования

При дифференциальном резервном копировании (differential backup) для начала однократно создаётся полная копия входного набора данных. При каждом следующем копировании сохраняются только данные, изменившиеся по сравнению с полной копией.

Преимущества дифференциального копирования

Дифференциальная копия обычно занимает намного меньше места, чем полная. Так, если из 2000 файлов в наборе данных со времени полного копирования изменились только 10, то дифференциальное копирование сохранит новые версии только этих 10 файлов.

При дифференциальном копировании обработке подлежат не все данные из набора, достигается экономия рабочего времени и ресурсов компьютера. Вычисления, требуемые для определения изменений, занимают ничтожное время по сравнению с записью данных.

Снижение расходов и затрат при восстановлении данных

Дифференциальное резервное копирование позволяет восстанавливать данные быстрее, чем полное, за счёт меньшего объёма копируемой информации, и быстрее, чем инкрементальное копирование , так как отсутствует необходимость отслеживать все изменения в данных.

Handy Backup как программа дифференциального резервного копирования

В Handy Backup дифференциальное резервное копирование реализовано для любых типов данных. Особенно рекомендуется использовать эту технологию при регулярном копировании больших, часто изменяемых массивов данных, например, баз данных SQL.

Как применить дифференциальное копирование в Handy Backup?

Создайте новую задачу резервного копирования, укажите источники данных и хранилище для резервных копий. На Шаге 4 выберите тип копирования – “Дифференциальное”.

Совет: дифференциальное копирование показывает наибольшую эффективность в сочетании с выполнением задачи по расписанию. Укажите на Шаге 6 расписание для задачи – Handy Backup будет выполнять автоматическое дифференциальное резервное копирование в заданное время.

Восстановление данных из дифференциальной копии

Для восстановления данных, полученных методом дифференциального резервного копирования, потребуются только два набора данных: последняя полная копия данных и последняя дифференциальная копия.

Для сравнения: при восстановлении данных из инкрементальной копии вам потребуются все инкрементальные копии данных за восстанавливаемый период времени.

Попробуйте прямо сейчас!

Скачайте самую последнюю версию Handy Backup и попробуйте самостоятельно организовать дифференциальное резервное копирование любых ваших данных в течение 30-дневного бесплатного пробного периода. Личный опыт – лучший советчик!

О резервном копировании в последнее время много говорят и пишут. И мы, SIM-Networks, в том числе. :)

Это неудивительно: учитывая активное развитие зловредов, опережающее развитие антивирусов, наиболее рационально строить ИТ-безопасность вокруг системы резервного сохранения информации - вместо того, чтобы тратить ресурсы на предотвращение атак и борьбу с вирусами, гораздо проще, дешевле и легче поднять систему и сохраненные данные из актуальных резервных копий.

Кроме того, актуальный бэкап поможет нивелировать последствия вмешательства форс-мажорных обстоятельств или человеческого фактора, а также сбоя оборудования вследствие разных причин. Не зря ведь одна из заповедей сисадмина гласит: готовя новый сервер к работе, вначале настрой резервное копирование!

Бэкап можно делать самостоятельно - инструментов на сегодняшний день хватает, Google с удовольствием подскажет. Но если вы не являетесь крутым профи в области системного администрирования, лучше довериться тем, кто компетентен и способен настроить резервное копирование, полностью отвечая за результат.

Очень важно обратить внимание на два момента: копии критичной для вас информации должны делаться регулярно, а сохраняться - в удаленном месте, как можно дальше от оригиналов.

Первый момент важен потому, что информация на момент восстановления должна быть максимально актуальной для вас. Например, если ваша система поражена вирусом и единственный путь вернуть ценные данные - это восстановить их из бэкапа, то, согласитесь, будет очень обидно, если самая свежая копия вашей бухгалтерской отчетности датирована прошлым месяцем.

Важность второго момента можно проиллюстрировать так: если ваше резервное хранилище для бэкап-копий размещается, предположим, на том же сервере, где и основная система, то в случае, если сервер сгорит - сгорит действительно всё. Окончательно и бесповоротно.

Поэтому заботимся о правильном расписании резервного копирования и обеспечиваем удаленность хранилища для бэкапов.

Основные критерии выбора программы для бэкапов

В том случае, если вы все-таки хотите рискнуть и самостоятельно заняться организацией резервного копирования ваших данных, в поиске программы для бэкапов эксперты рекомендуют руководствоваться четырьмя универсальными критериями:

эффективность расхода ресурсов: программа для резервного копирования должна работать в максимально автономном режиме (не отвлекая вас и не тратя ресурс вашего времени, то есть автоматизирована насколько возможно), с минимально возможной загрузкой ресурсов системы и выполняться за минимально возможное время;
скорость восстановления: ПО должно восстанавливать ваши данные из резервной копии максимально быстро, чтобы не страдали бизнес-процессы; идеальной будет функция работы напрямую с копиями данных;
защита данных и безопасность: программа для резервного копирования обязательно должна обеспечивать вам достаточный уровень безопасности - как криптографическими, так и аппаратными средствами (защита каналов передачи данных в СХД, защита данных во время операции резервного копирования, возможность восстановления прерванной сессии);
гибкость: ПО для резервного копирования должно быть одинаково пригодно для всех типов данных (поскольку невозможно прогнозировать, какие из них вы посчитаете критически важными и выберете для копирования в резервное СХД), а также давать вам возможность выбора методов бэкапа и одинаково полноценно функционировать при любом из них.

Стоит отметить, что современное ПО, используемое профессиональными админами, всегда соответствует этим критериям. Кроме того, люди, специально обученные и имеющие за плечами богатый и разнообразный опыт настройки резервного копирования, могут подобрать наиболее оптимальный вариант бэкапа для каждого конкретного случая. Поэтому все-таки настоятельно рекомендуем обращаться за помощью к специалистам, чтобы не было потом мучительно больно от затертых правильных копий (так бывает, если выбран неподходящий метод копирования и слишком мал объем резервной СХД), поверх которых записывается ошибочная информация, восстановление которой не принесет вам желаемого результата.

Да, теперь поговорим о методах бэкапа - недаром ведь мы дважды упоминали, что существует несколько видов резервного копирования. Они различаются способом копирования и сжатия информации.

Полный бэкап (full backup)

Тут все понятно из названия: каждый раз, согласно заданию на резервное копирование, создается полная копия всей системы, точнее, всех тех данных, которые вы определили для резервного копирования при постановке задачи на бэкап. Для уменьшения итогового объема резервной копии, все данные сжимаются в архив. Таким образом, в вашем хранилище при полном резервном копировании с заданной периодичностью появляются архивы, где данные в основной своей массе дублируются (поскольку на протяжении долгого времени не изменяются). Это серьезно расходует ресурсы (см.п.1 в списке критериев бэкапа): место в хранилище, время создания и процессорное время, вычислительные мощности, наконец, ресурсы трафика при транспортировке архивов в удаленную СХД. И хотя метод полного копирования ранее был очень распространенным из-за высокой надежности, в чистом виде на сегодняшний день он признан малоэффективным. Например, для резервного копирования невысокой глубиной (менее двух недель) или с высокой частотой (раз в сутки, раз в несколько часов) полный бэкап чрезмерно расходует ресурсы.

Немного спасет ситуацию механизм дедупликации - выявление и удаление дублирующихся данных в полных копиях. Он также задается специальными программными средствами как на уровне СХД или сервера, так и на клиенте непосредственно. Статистика в некоторых источниках приводит впечатляющие результаты степени дедупликации - от 90% до 98%.

Преимуществом полного бэкапа можно назвать разве что скорость восстановления: когда данные поднимаются из одного архива, это происходит быстрее, чем при инкрементальном или дифференцированном бэкапе.

На сегодняшний день метод полного резервного копирования, как правило, используется исключительно как базовый в сочетании с другими методами, менее ресурсоемкими. Иногда такой подход называют еще смешанным или синтетическим бэкапом.

Инкрементальный, или инкрементный, бэкап (incremental backup)

По сравнению с full backup гораздо экономичнее и быстрее, поскольку в этом процессе копируются только те файлы, которые изменились со времени предыдущего резервного копирования. Механизм инкрементального копирования прост: в качестве начальной точки бэкапа Х 0 выбирается время (например, полночь с воскресенья на понедельник), в которое делается полный бэкап; в точке Х 1 (полночь с понедельника на вторник) делается копирование файлов, измененных и/или появившихся с момента Х 0 ; в точке Х 2 (полночь со вторника на среду) копируются файлы, измененные/появившиеся с момента выполнения Х 1 ; … в точке Х n происходит завершение цикла и делается следующий полный бэкап.

Этот метод гораздо более экономично расходует ресурсы и места в хранилище, и времени, и трафика передачи данных, по сравнению с другими. Однако при восстановлении данных в случае необходимости из резервной копии происходит поэтапное восстановление из точек Х n-1… Х 2, Х 1, Х 0 - до последнего полного резервного копирования включительно, и этот процесс может занять много времени.

Дифференциальный бэкап (differential backup)

Выигрывает перед инкрементальным в случае восстановления данных - время на эту операцию у него меньше, поскольку сравниваются полные копии Х 0 и Х n и не требуется поэтапного восстановления. Однако в части объема пространства для размещения в СХД дифференциальное резервное копирование сопоставимо с полным, поэтому экономии места в хранилище и трафика практически не достигается.

При дифференциальном бэкапе происходит копирование «нарастающим итогом»: каждый измененный файл в каждой последующей точке бэкапа копируется заново. То есть выглядит это как: Х 0 , Х 1 , Х 1 +Х 2 , Х 1 +Х 2 +Х 3 , … +Х n , Х 0 +Х (1+… n)

Словом, очень громоздко и сложно при расчете места в СХД.

Понять разницу между инкрементальным и дифференциальным бэкапом достаточно просто. Фактически - она в одном слове. Просто сравните:

инкрементальный бэкап обрабатывает файлы, измененные или созданные с момента выполнения предыдущего бэкапа;
дифференциальный бэкап обрабатывает файлы, измененные или созданные с момента выполнения предыдущего полного бэкапа.

Разновидностью дифференциального бэкапа считается дельта-копирование (дельта-блочное или дельта-стилевое резервное копирование ). При таком методе в копию записываются только изменения, происходящие в файлах, а не переписываются полностью изменяемые данные. То есть копируется частичка, а не весь файл. Правда, дельта-блочный метод можно применить именно на изменяемые, а не на создаваемые файлы - поэтому новые файлы копируются целиком.

Его отличает высокая скорость создания, крайняя экономия места и значительно меньшее (в сравнении с инкрементальным и дифференциальным бэкапами) количество избыточных данных. Казалось бы, применять дельту должны все, но этого не происходит, поскольку создание бэкапов таким способом и восстановление информации происходит средствами специального ПО. Кроме того, восстановление из дельта-бэкапа происходит очень долго: данные приходится собирать из мозаики измененных кусочков. Тем не менее, этим методом удобно пользоваться для обеспечения непрерывной защиты данных (когда бэкап файла делается непосредственно после его создания или внесения в него изменений - механизм, который отдаленно напоминает автосохранение в файлах Word’а))) или в случаях пониженной пропускной способности при сохранении резервных копий в удаленном СХД.

Аналогично дельта-блочному бэкапу действует разработанный программистами метод бинарных патчей , при котором копируются частички измененных файлов, но применяется другая база сравнения (в дельте - блоки, в этом методе - биты информации).

Однако необходимо иметь в виду, что оба упомянутых метода применяются в связке с дифференциальным или инкрементальным резервным копированием, но не сами по себе.

Иногда резервным копированием называют технологию зеркалирования , используемую, к примеру, на аппаратном уровне в RAID1 или при создании сайтов-зеркал. По сути же это - простое копирование файлов, без архивирования и систематизации накопления изменяемых файлов в заданном периоде.

За последние 12-15 лет в технологиях резервного копирования произошло много критических изменений, заставивших пересмотреть эффективность подходов и открыв новые способы. Например, внедрение технологии снэпшотов (snapshots ) - моментальных «снимков» файловой системы, из которых можно «склеить» резервную копию, - позволяют в облачных системах делать резервное копирование быстро и безболезненно, не останавливая виртуальной машины. Кроме того, применяясь в облаке, снэпшоты позволяют серьезно экономить ресурс СХД, поскольку на диске клиента они места не занимают.

Напоследок заметим, что в процессе организации в своей облачной инфраструктуре услуги резервного копирования () мы проанализировали эффективность разных подходов к выполнению бэкапа, и остановили свой выбор на методе инкрементального копирования, оптимизировав его таким образом, что наш показатель RTO (время восстановления данных из копии) составляет в среднем от 15 до 30 минут (в зависимости от объема данных). И с уверенностью можем сказать, что наш облачный BaaS соответствует всем заявленным выше критериям высококачественного резервного копирования.

Приверженцам классического «железа» мы предлагаем аренду для резервных копий: надежного, безопасного, высокотехнологичного. А наши высококвалифицированные эксперты поддержки помогут вам настроить оптимальный режим резервного копирования для вашей системы.