Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003 - Наик Дайлип

Преимущество такого типа резервного копирования состоит в быстродействии операций резервного копирования и восстановления данных, что особенно важно для восстановления данных после критических сбоев в работе систем. Недостаток заключается в том, что существует запрет на доступ к диску со стороны приложений и даже операционной системы. Еще один недостаток – это копирование излишнего количества неиспользуемых логических блоков с резервной копии при резервировании диска с разрешенными файлами. Некоторые приложения резервного копирования предоставляют соответствующую программную логику, необходимую для обнаружения и пропуска неиспользованных логических блоков. Такие резервные копии называются разреженными копиями дискового образа.

Наконец, довольно сложно получить только определенный файл или несколько файлов, в отличйе от восстановления всех данных на диске. Для этого программное обеспечение резервного копирования должно обработать метаданные файловой системы, сохраненные на магнитной ленте, и вычислить расположение на ленте необходимого файла. Некоторые программы позволяют восстанавливать определенные файлы из резервной копии на уровне образа, однако лишь для некоторых операционных систем. Другие приложения пытаются оптимизировать восстановление файла из резервной копии уровня образа, записывая на ленту метаданные файла, например таблицу расположения файлов для файловой системы FAT16.

Версия NTFS, которая поставляется вместе с Windows 2000, уже содержит все метаданные в файлах, например битовую карту, которая соответствует расположению логических блоков. Программа восстановления данных находит необходимые метаданные, из которых рассчитывает расположение на магнитной ленте каждого необходимого логического блока требующегося файла. После этого лента прокручивается, в одном направлении и все необходимые участки считываются в процессе перемотки, что позволяет получить все данные для восстановления файла. Лента не перематывается в обоих направлениях, поэтому сокращается не только время восстановления, но и срок жизни ленты. К описываемым приложениям резервного копирования относится, например, программа Legato Celestra.

Обратите внимание, что иногда выбор метода резервного копирования ограничен. Если база данных использует чистый дисковый том без файловой системы, то выбирать приходится только между резервной копией на уровне образа и резервной копией на уровне приложения (такой тип резервного копирования рассматривается в разделе 5.3.1.3).

5.3.1.2 Резервное копирование на уровне файлов

В этом типе резервного копирования программа резервирования пользуется услугами операционной и файловой систем. Одно из преимуществ заключается в эффективности восстановления конкретного файла или набора файлов. Еще одно преимущество состоит в возможности одновременного доступа к файлам со стороны операционной системы и приложений, когда проводится резервное копирование.

Не обошлось здесь, впрочем, и без недостатков. Резервное копирование выполняется дольше, особенно по сравнению с резервным копированием на уровне образа. Если проводится копирование большого количества небольших файлов, нагрузка на операционную и файловую систему при доступе к метаданным каталогов может оказаться значительной. Кроме того, существует проблема открытых файлов, которая, была описана ранее.

Еще один недостаток связан с безопасностью. Эта проблема возникает вне зависимости от метода создания резервной копии (на уровне образа или файла) и заключается в том, что резервное копирование выполняется на правах учетной записи администратора или оператора резервного копирования, а не пользователя. Это единственный способ восстановить файлы различных пользователей в ходе одной операции восстановления. Необходимым условием является корректная настройка метаданных файлов, например списков управления доступом и данных о владельцах файлов. Решение проблемы требует поддержки со стороны API файловой и операционной систем, что необходимо для настройки метаданных при восстановлении данных из резервной копии. Кроме того, приложение резервного копирования и восстановления должно корректно использовать предоставленные возможности.

5.3.1.3 Резервное копирование на уровне приложения

В этом случае резервное копирование и восстановление данных выполняется на уровне приложения, например Microsoft SQL Server или Microsoft Exchange.. Резервное копирование проводится с помощью API, предоставленного приложением. В данном случае резервная копия состоит из набора файлов и объектов, которые формируют состояние системы на определенный момент времени. Основная проблема заключается в том, что операции резервного копирования и восстановления тесно связаны с приложением. Если с выходом нового приложения изменится API или функции уже существующего API, администратору придется переходить к новой версии программы резервирования.

Приложения используют чистый диск без файловой системы или записывают на него огромный файл, в котором размещены собственные метаданные приложения. В качестве примера подобного приложения можно указать Microsoft Exchange. В Windows ХР и Windows Server 2003 поддерживаются важные функции NTFS, благодаря которым возможно восстановление таких файлов. Файл восстанавливаемся логическими блоками и в конце маркируется новой функцией Win32 API, которая называется SetFileValidData.

5.3.2 Классификация резервного копирования на базе функциональных возможностей

Еще один метод классификации приложений резервного копирования заключается в классификация на базе функций, предоставляемых в процессе резервного копирования. Обратите внимание, что обычно в центрах хранения данных используется, как минимум, два, а чаще всего все типы резервирования, описанные ниже, а именно: полное, дифференциальное и инкрементное.

5.3.2.1 Полное резервное копирование

При полном резервном копировании (full backup) полный набор файлов или объектов, а также связанные с ними метаданные копируются на носитель резервной копии. Преимущество состоит в том, что используется только один набор носителей для восстановления в случае отказа в работе системы. Недостаток заключается во времени копирования, так как копируются все данные. Полное резервное копирование часто выполняется на уровне дискового образа или на уровне блоков.

5.3.2.2 Дифференциальное резервное копирование

При дифференциальном резервном копировании (differential backup) архивируются все изменения, которые произошли с момента последнего полного резервного копирования. Так как дифференциальные резервные копии могут создаваться на уровне образа или на уровне файлов, этот набор изменений будет представлять собой набор изменившихся дисковых блоков (для резервной копии на уровне образа) или набор изменившихся файлов (для резервной копии на уровне файлов). Основное преимущество дифференциального резервного копирования состоит в значительном уменьшении времени копирования по сравнению с полным резервным копированием. С другой стороны, восстановление после сбоя занимает больше времени. Восстановление после сбоя потребует проведения двух операций по восстановлению данных. В ходе первой будут восстанавливаться данные из полной резервной копии, а во время второй – данные из дифференциальной резервной копии.

При использовании недорогих подсистем хранения данных дифференциальное резервное копирование на уровне файлов применяется в тех случаях, когда приложения создают множество небольших файлов и после создания полной резервной копии меняют некоторые файлы. В то же время такое резервное копирование не применяется, если жесткий диск используется приложениями управления базами данных, которые постоянно вносят небольшие изменения в огромные файлы баз данных. Таким образом, при резервировании на уровне файла будет создана копия целого файла. Примером такой программы служит Microsoft Exchange, которая постоянно стремится вносить небольшие изменения в огромные файлы баз данных.

При использовании старших моделей подсистем хранения данных дифференциальное резервное копирование на уровне образа можно использовать в любой ситуации, включая резервное копирование файлов приложений баз данных. Причина такой эффективности состоит в хранении большого объема метаданных, которые позволяют быстро определить изменившиеся с момента резервного копирования дисковые блоки. Таким образом, будет проведено резервное копирование только изменившихся дисковых блоков, а большое количество не изменившихся дисковых блоков не будут скопированы. Даже несмотря на более высокую эффективность резервного копирования при использовании старших моделей подсистем хранения данных, остается необходимость в использовании API, который позволит начать резервирование в определенный момент времени и продолжить ввод-вывод данных после завершения резервного копирования. Метод работы старшей модели подсистемы хранения заключается в сокращении операций ввода-вывода данных, которые должны быть остановлены при резервном копировании.