备份和恢复服务设计
为了保持业务的成功运转，各个组织都有赖于一些关键性的数据。备份和恢复技术是数据保护策略的基础，可以帮助组织达到数据的可用性和可访问性的要求。数据中心可以使用冗余组件和容错技术（如服务器集群、软件镜像或者硬件镜像）通过复制重要数据来确保较高的可用性。但是，单单是这些技术并不能解决由数据损坏或删除导致的问题，造成数据损坏或删除的原因可能是应用程序错误、病毒、安全漏洞或用户错误。出于行业或法律审计方面的原因，您可能还需要以存档的方式保存信息。这一要求也可能适用于事务性数据、文档和协作信息（如电子邮件）。因此，您必须具备一个包含综合性备份和恢复机制的数据保护策略，以防止数据因意外停电或灾难而丢失，并达到数据保存的相关行业要求。
本模块提供创建企业级备份和恢复解决方案的设计指南。
服务定义
有若干种技术，提供了几种实现备份和恢复的选项。应该根据您的组织为自己的数据中心所提供的服务而定义的业务要求和服务级别协议 （SLA） 来选择特定的技术。例如，某种消息服务很可能被认为是数据中心所提供的最重要的服务。因此，该消息服务的 SLA 就比其他服务的 SLA 关联更多的资源。需要通过与各个服务的用户合作来定义 SLA.尽管本模块没有详细说明 SLA 的定义过程，但在本模块中作为附录 1 提供的客户工作表和 MSA 2.0 Planning Guide（英文） 提供了很多基础知识。
对业务要求进行详细分析并为各个服务定义了双方都可接受的 SLA 后，就可以开始对备份和恢复解决方案的技术层面进行研究了。以下部分讨论了不同的备份模式、类型、拓扑和设计备份和恢复解决方案时必须考虑的因素。
备份策略
规划备份解决方案时，应考虑多种因素，如只备份必要的数据，仔细安排备份以及选择执行适当的备份类型。
避免不必要的备份
设计备份策略时，您往往喜欢对环境中的所有服务器执行完全备份。但是请记住，您的目的是在发生停电或灾难后成功地还原环境。因此，您的备份策略应专注于下列目标：
要还原的数据应容易找到。
还原应尽可能快。
如果不加选择地备份所有服务器，要恢复的数据量便非常庞大。虽然当前的磁带存储和备份产品能够进行快速数据还原，但如果所有数据都需要从磁带还原，就可能会增加停工期。例如，大多数备份产品都要求下列步骤：
1.重新安装操作系统。
2.重新安装备份软件。
3.从磁带中还原备份。
备份的文件越多，备份所需的时间越长，更重要的是，还原文件的时间就越长。发生灾难时，时间非常重要，因此恢复过程应尽可能的短。此外，经常性地执行大型备份会降低网络性能，除非建立专门的备份网络。
针对环境情况确定了最佳备份策略之后，一定要对整个测试网络执行一次试验性还原。通过这种测试，可以发现存在的问题，并提供在环境中恢复系统的有用经验，而无须承受使生产系统回到联机状态的压力。
选择适当的备份时间
对于执行有效备份并同时对用户造成最小的影响，各种类型的环境分别有不同的特点。例如，备份电子商务环境与备份企业局域网 （LAN） 基础架构是不同的。在公司局域网中，网络使用率在基本工作时间之外通常会下降。在电子商务环境中，网络使用率通常在傍晚增加，而且这一水平将一直持续到凌晨，尤其是客户群跨越多个时区时。因此，确定环境备份的最佳时间不大可能。但是，如果遵照下列指导方针，将可以减少对用户的影响：
计划备份时间以避免峰值使用期。
不备份不必要的数据。
定期在测试网络中执行试验性还原，确认备份配置正确无误。
选择适当的存储媒体
除了确定备份的类型和执行时间外，您还应当评估可用的存储媒体类型，从而正确选择。
选择存储媒体时，应考虑下列因素：
要备份的数据量
要备份的数据类型
备份窗口
环境
正在备份的系统和存储设备之间的距离
组织预算
数据恢复的服务级别协议
表 1 汇总了常见备份媒体类型的优缺点。
表 1：备份媒体类型比较
备份媒体类型
优点
缺点
磁带
备份速度快、保留时间长。
存储容量大。
比磁盘和光盘便宜。
磨损快，比磁盘和光磁盘易于出错。
不易配置和维护，特别是 SAN 配置中。
需要定期清洁驱动器。
磁盘
易于配置和维护。
可用于临时存放数据。
是最昂贵的原始存储媒体。
光盘
寿命最长，媒体不老化。
备份和还原速度最慢。
对硬件选择有一定限制。
备份模式
备份模式决定了对于要备份的数据而言，如何进行备份。有下列两种方法可用来执行数据备份：
联机备份：执行备份时用户仍可访问数据。
脱机备份：备份数据前先使用户无法访问数据。
联机备份
联机备份在系统处于联机状态时进行，因此该策略造成的中断最小。联机备份通常用于必须保持全天可用的应用程序，如 Microsoft Exchange Server 和 Microsoft SQL Server？，这两种应用程序都支持联机备份。
优点
联机备份的优点有：
没有服务中断
在备份过程中用户可以照常使用应用程序和数据。
不需要在加班时间进行备份
联机备份可以安排在正常工作时间进行。
完全或部分备份
备份可以是完全备份或部分备份。
缺点
联机备份的缺点有：
服务器性能
在备份过程中，生产服务器的性能可能会下降。
打开的文件
打开的文件视备份过程中打开的应用程序而定，有些打开的数据文件可能无法备份。
脱机备份
脱机备份在系统和服务处于脱机状态下进行。此种备份在需要系统快照或者应用程序不支持联机备份时使用。
优点
脱机备份的优点有：
完全或部分备份
脱机备份可以是完全备份或部分备份。
性能
脱机备份的备份性能较好，这是因为服务器可以专用于备份任务。
全部文件备份
可以备份所有数据，这是因为在备份过程中没有正在运行的应用程序，也就没有打开的文件。
缺点
服务中断
脱机备份的缺点是备份过程中用户将无法访问数据。
备份类型
联机和脱机备份可以使用多种备份类型。环境的 SLA、备份窗口和恢复时间要求决定了对于该环境，哪种备份方法或哪几种备份方法的组合最合适。
完全备份
完全备份会备份所有数据，包括所有硬盘上的文件。每个文件都被标记为已备份；也就是说，会清除或重置存档属性。一个最新的完全备份磁带可以用来完全还原某一时刻的服务器。
优点
完全备份的优点有：
完整复制数据
完全备份意味着，如果需要恢复系统，您将拥有所有数据的完整副本。
快速访问备份数据
您不必在多个磁带中搜索要还原的文件，这是因为完全备份包括某一时刻硬盘上的所有数据。
缺点
完全备份的缺点有：
冗余数据
完全备份包含冗余数据，这是因为执行完全备份时会将发生更改和未发生更改的数据都复制到磁带。
时间
执行完全备份需要较长时间，有时会非常长。
增量备份
增量备份复制自上次完全备份或增量备份以来发生更改的所有数据。必须使用完全备份磁带（无论有多旧）和所有的后续增量备份来还原服务器。增量备份会将文件标记为已备份；即会清除或重置存档属性。
优点
增量备份的优点有：
节省时间
备份过程较短，这是因为只有自上次完全备份或增量备份以来被修改或创建的数据才会被复制到磁带。
节省备份媒体
增量备份使用的磁带空间少，这是因为只有自上次完全备份或增量备份以来被修改或创建的数据才会被复制到磁带。
缺点
增量备份的缺点有：
完全还原过程复杂
要还原整个系统，可能需要使用一套递增的多个磁带中的数据。
部分还原时间长
对于部分还原，可能需要在多个磁带中查找所需的数据。
差异备份
差异备份备份自上次完全备份以来发生更改的数据。要还原整个系统，需要一个完全备份磁带和最新的差异磁带。差异备份不将文件标记为已备份（即不清除存档属性）。
优点
快速还原
差异备份的优点是比增量备份速度快，因为差异备份所需的磁带少。完全还原最多需要两套磁带 ― 上次完全备份和最新的差异备份磁带。
缺点
差异备份的缺点有：
备份时间长且数据多
差异备份比增量备份需要更多磁带空间和更长的时间，这是因为距离上次完全备份时间越长，复制到差异磁带上的数据就越多。
备份时间增加
执行完全备份后，备份的数据量逐日增加。
备份拓扑结构
最初，唯一一种要求备份的存储技术采用的形式是硬盘直接连接到服务器上的存储适配器。现在此种存储技术称为直接连接存储或 DAS.备份和恢复技术随着 SAN 和 NAS 等技术的发展已有了很大变化。尤其是 SAN 环境提供了优化和简化备份和恢复过程的重要机遇。
备份和恢复拓扑可以按照需要备份的存储技术（DAS、NAS 或 SAN）进行分类。涵盖各个存储类型的拓扑分别是本地服务器备份、局域网连接 NAS 备份和基于 SAN 的系统。
本地服务器备份和恢复
在本地服务器备份配置中，每个服务器连接到自己的备份设备（通常是通过 SCSI 总线）。这种情况下，不占用局域网 （LAN） 带宽，但必须在本地服务器上手动管理存储媒体。
图 1 所示为典型的本地服务器备份和恢复机制。
图 1
本地服务器备份和恢复
优点
本地服务器备份和恢复的优点有：
不占用网络资源
本地服务器备份和恢复配置不使用网络带宽，这是因为服务器所连接的磁带设备通常通过 SCSI 接口进行连接。
备份和恢复速度快
这些备份比其他备份配置相对快一些，原因是数据不需要通过网络传输。
缺点
本地服务器备份和恢复的缺点有：
集中管理和伸缩能力不强
本地服务器备份和恢复配置不具有伸缩性和集中管理能力，因为需要在本地管理每台服务器上的媒体。
备份软件和磁带硬件的费用高
这种配置会显著增加备份软件许可和磁带设备的费用，这是因为必须为每个服务器配置各个备份并分别管理这些备份。
基于局域网的备份和恢复
基于局域网的备份安装是企业中常用的解决方案，并已为人们使用了一段时间。企业局域网备份软件使用一种多层架构，其中一些备份服务器启动作业并收集有关已备份数据的元数据（又称控制数据），而其他服务器（指定为媒体服务器）则执行管理传输到磁带设备中的数据的实际作业。
企业局域网备份技术通常包含三个组件：
中央备份服务器
此服务器承载控制备份环境的备份引擎。
媒体服务器
此服务器处理数据移动并管理媒体资源。
客户端代理
这些是特定于应用程序的代理，如文件系统数据、Exchange 数据和 SQL Server 数据的代理。
图 2 所示为局域网备份和恢复系统的逻辑图。
图 2
局域网备份和恢复
优点
基于局域网的备份和恢复的优点有：
磁带设备不再需要直接连接到服务器以进行备份。
备份应用程序运行在专门的备份服务器上。
客户端代理通过局域网将数据发送到备份服务器。
伸缩性好，且只需共享一个磁带设备。
缺点
基于局域网的备份和恢复的缺点有：
数据集太大，降低了服务器和网络的性能。
额外的备份流量占用网络带宽。
备份和恢复的安排变得非常重要。
可以使用备份代理或网络数据管理协议 （NDMP） 备份 NAS 设备。有关详细信息，请参阅模块备份和恢复服务设计中的“NAS 设备服务设计”部分。
基于 SAN 的备份和恢复
能够将磁盘空间子系统与备份和恢复集成在一起，就有了多个在基于 SAN 的环境中部署数据保护解决方案的选项。底层的 SAN 技术为存储在 SAN 存储中的数据提供了数种备份和恢复选项。有关这些选项的详细信息，请参阅模块备份和恢复服务设计中的“服务设计”部分。
图 3 所示为一种基于 SAN 的备份方案。
图 3 SAN 备份方案示例
优点
基于 SAN 的备份和恢复的优点有：
服务器负载低
存储设备和备份设备间的路径不涉及服务器，这意味着减少了服务器上的负载。
局域网的负载低
无须通过局域网传输数据即可进行备份。
存储优化解决方案
SAN 的设计可以优化数据传输效率，从而可加快备份和恢复过程。
缺点
基于 SAN 的备份和恢复的缺点有：
费用
基于 SAN 的备份需要具有 SAN，而 SAN 的设计和部署费用高昂。
设备兼容性
备份和恢复设备必须与 SAN 兼容。
使用快照技术进行备份和恢复
快照是一种提供特定时刻的给定文件系统或数据卷的一致图像的机制。如果与备份和恢复集成在一起，快照可以提供功能强大的数据保护和高可用性的解决方案，对生产服务器或网络资源的影响很小，甚至没有影响。可以使用快照图像作为备份操作的参考点，完成快照后，可以继续修改主数据，而不会影响备份操作。此方法使得能够进行无窗口备份和接近即时的还原。
快照技术可大致分为以下两类：
基于硬件的快照
这些快照依赖于磁盘子系统，在磁盘空间子系统一级执行。
基于软件的快照
这些快照使用“写时复制”功能，并且在主机系统一级执行。
选择其中哪一种取决于主机系统的数量和需要快照的产品数据。由于快照本身不包含备份和恢复功能，因此要在备份媒体上得到一致和可靠的数据版本，必须将快照和备份操作与管理数据的应用程序集成在一起并协调好其关系。
图 4 所示为使用“写时复制”的基于软件的快照。
注意：基于硬件的快照技术直接依赖于所选的硬件解决方案；因此这里不予以详细介绍。
图 4
使用“写时复制”过程的基于软件的快照
在此图中，对磁盘写操作进行监控，以便能够使用“写时复制”复制磁盘写操作。拍完快照后，更改的数据块被用作备份的图像，方法是使用“写时复制”确定的更改块地址。
在企业备份和恢复解决方案中使用快照技术时可采用多种方法。卷影复制是 Windows Server 2003 的一个功能，它提供了一个用以创建单个或多个卷的基于快照的时间点副本。
卷影复制服务
由于多厂商、跨平台软件（可执行复杂的任务且易于管理）缺乏，因而限制了充分利用 SAN 在备份方面的优点的能力。为了解决兼容性和互操作性问题，Windows Server 2003 提供了卷影复制服务。
卷影复制是一种快速创建数据副本和管理备份和快照的机制。它提供了 Windows 应用程序与时间点复制能力（基于硬件或基于软件）交互的标准方法，从而使得独立软件供应商 （ISV） 能够方便地利用存储硬件提供的能力。Windows Server 2003 的企业版和数据中心版支持硬件传输快照，前提是硬件供应商为卷影复制服务提供一个供应程序。如果与 Microsoft Windows XP 客户端结合使用，卷影复制还使用户能够在无需请求技术支持人员还原文件的旧副本就可以检索这些副本。这样可以减少检索文件的旧副本所需的时间和成本。
使用磁盘进行暂存备份
磁盘是用于存储短期数据的一种可行的低成本替代方案。它们还允许快速检索重要数据的另一个副本。虽然可以使用系统容错和独立磁盘冗余阵列 （RAID） 技术在一定程度上减少系统停机时间，但使用此方法保护很少使用或不重要的数据成本很高。因此，可行的一种策略是将备份和快照图像暂存在本地磁盘或基于 SAN 的磁盘上。数据可以经常性地从一个磁盘复制到另一个磁盘。可以将它们频繁地备份到磁带上；具体的频率取决于各种实施的要求。
备份数据暂存很重要，因为它使您能够在将数据转移到磁带中之前先将其转移到一个辅助位置。可以安排数据复制，使服务器和应用程序性能开销最小，而在将数据卸载到磁带之前还可提高数据的可用性。在将数据副本转移到磁带前，先将其转移到辅助联机存储设备中，可以确保能快速检索尚未备份到磁带的最新的数据。它还提供了一个临时的第二层隔间，可以从该位置将数据移到磁带中，而不需要执行烦琐的磁带检索过程，即使在联机状态下其容量只能以快照形式存储 24 小时内的数据。您可以将数据转移到磁带并清除磁盘空间，以存储下一个快照。备份快照副本而不是主联机副本，还使得备份过程基本上实现无窗口化。
图 5 所示为在存档到磁带之前对备份数据和快照数据的管理。
图 5
备份数据保留及其对企业的价值
小结
有关为企业级组织设计可靠、有效的备份和恢复解决方案时可以使用的配置选项，本模块提供了详细指导。在考虑您的环境的备份和恢复策略时，需要决定使用哪种存储媒体、备份模式和备份类型，以便在系统发生故障时能以最快速度将其恢复。还需要确定以下哪种拓扑最适合您的环境： 本地服务器备份和还原、基于局域网的备份和恢复还是基于 SAN 的备份和恢复。
