Linux 管理員手冊(8)

硬體不肯定是可靠的
軟體肯定是不可靠的
人不肯定是不可靠的
而自然肯定是可靠的

本張說明為什麼、如何、何時要做備份，及如何回存備份的東西。

備份的重要

　　資料是有價值的。重新產生它需要你花費時間和努力，並且要花費金錢或至少傷心和眼淚，有時甚至不可能重新產生，例如一些實驗結果。由於資料是一種投資，你必須保護它，並採取措施避免丟失。

　　遺失資料一般有4個原因：硬體失敗、軟體曲線、人為因素或自然災害。 雖然現代硬體已經相當可靠，但仍可能自然損壞。儲存資料最決定性的硬體是硬碟，它依賴微小的磁區在充滿電雜訊的世界上儲存資料。現代軟體依然不可靠，一個真正可靠的程式是理想、罕見的，而不是規律。人更不可靠，他們很容易犯錯誤，甚至為某種目的惡意地破壞資料。自然可能不是邪惡的，但也可能造成破壞。一切的一切，希望什麼都正常、完美幾乎是不可能的。

　　備份是保護資料投資的方法。有資料的多個拷貝，就不怕某個損壞(所需做的僅僅是從備份中恢複丟失的資料)。

　　正確的備份是很重要的。正如物理世界中任何東西都與其他相關，備份也遲早會失效。好的備份確保有效，你不希望你的備份無效。 如果你的備份又壞了，這將雪上加霜，如果你只有一個備份，它可能根本是壞的，只留下你和硬碟中冒煙的灰燼。 或者當你恢複時，發現忘了備份一些重要的東西，比如15000個使用者網站的使用者資料庫。 Best of all, all your backups might be working perfectly, but the last known tape drive reading the kind of tapes you used was the one that now has a bucketful of water in it.

　　When it comes to backups, paranoia is in the job description.

選擇備份介質

　　備份所需的最重要的決定是選擇備份介質。需要考慮成本、可靠性、速度、可得到、可用性。

　　成本是很重要的，因為你的資料可能需要多個儲存、多個備份。便宜的介質可以用很多。

　　可靠性是最重要的，因為壞的備份會雪上加霜。備份介質必須能儲存資料多年而不損壞。作為備份介質，使用方法影響可靠性。硬碟一般是很可靠的，但作為備份介質並非很可靠，如果它和備份源在同一電腦裡的話。

　　速度通常不太重要，如果備份可以非互動地完成。備份花2個小時無所謂，無須監督，多長時間都沒有關係。另一方面，if the backup can't be done when the computer would otherwise be idle, 那麼速度也是個問題。

　　可得到是明顯必要的，因為你無法使用不存在的備份介質。不太明顯的是要在將來還能得到這種介質，並且能在其他電腦上使用。否則災害之後，你可能無法恢複你的備份。

　　可用性是決定備份周期的主要因素。備份越容易使用越好。備份介質不能難以使用。

　　一般用磁碟片和磁帶。磁碟片很便宜，還算可靠，不太快，很容易得到，但資料量大時不容易使用。磁帶也很便宜，還算可靠，還算快，很容易得到，而且，依賴於磁帶的容量，使用很輕鬆。

　　還有其他選擇。但通常可得性不好，但如果這不成問題，有時也不錯。例如，磁光碟片同時具有磁碟片(隨機存取，可以快速地恢複單個檔案)和磁帶(大容量)的優點．

選擇備份工具

　　備份有很多工具，傳統的UNIX備份工具是tar 、 cpio 和dump 。另外，還可以使用大量第三方軟體包(包括freeware和商業版)。備份介質的選擇可能影響工具的選擇。

　　tar 和cpio 類似，從備份來看二者基本等效。都能將檔案存到磁帶並取出檔案。都能使用幾乎所有介質，因為核心裝置驅動處理低級裝置操作，對使用者級程式看來所有裝置都差不多。有寫Unix版本的tar 和cpio 對不是普通檔案可能有問題(符號串連、裝置檔案、極長路徑名的檔案等等)，但Linux的能正確處理所有檔案。

　　dump 不同，它直接讀檔案系統，而不通過檔案系統。 It is also written specifically for backups; tar 和cpio are really for archiving files, although they work for backups as well.

　　直接讀檔案系統有些優點，它可能不考慮time stamps備份所有檔案；對於tar 和cpio ，必須先將檔案系統唯讀安裝。直接讀檔案系統更有效，如果所有東西都要備份，因為它使磁頭移動最少。它的主要缺點是每個檔案系統種類需要特定的備份程式， Linux的dump 程式只理解ext2檔案系統。

　　dump 也直接支援備份級(下面討論)；對tar 和cpio ，這必須用其他工具實現。

　　第三方備份工具的比較超出了本書的範圍。Linux Software Map列出了許多freeware的。

簡單備份

　　一個簡單的備份方案是一次備份所有東西，然後備份上次備份後改變的所有東西。第一個備份叫全備份full backup，後來的叫i增量備份ncremental backups。全備份比增量備份費時費力，因為有更多的東西寫到磁帶，而且全備份可能不能放如一盤磁帶中(更別說磁碟片了)。回存增量備份比全備份可能要花更多的時間。備份可以這樣最佳化，就是自上次全備份以後，總用增量備份儲存所有改過的檔案。這樣，備份可能需要多一些的工作，但你只需回存一個全備份和一個增量備份。

　　如果有6盤磁帶想每天備份，可以用磁帶1做第一個全備份(比如在星期五)，用磁帶2-5做增量備份(周一到周四)。然後用磁帶6做新的全備份(第二個周五)，然後再用磁帶2-5做增量備份。在做完新的全備份之前不要覆蓋舊的全備份(磁帶1)，一面在做全備份的時候出現問題。有了新的全備份磁帶6以後，最好在另一個地方儲存磁帶1，這樣如果有一個全備份磁帶在火災中損失了，還能有一個。當再做下一個全備份是，再用磁帶1而儲存磁帶6。

　　如果你有多於6盤磁帶，可以用多的做全備份。每次做全備份，應該使用最老的磁帶。這樣你會有最近幾周的全備份，對你如果想找到一個現在已經刪除的就檔案，或一個檔案的舊版本很有用。

用tar備份

　　一個全備份可以很容易地用tar 實現：

# tar -create -file /dev/ftape /usr/src
tar: Removing leading / from absolute path names in the archive
#

　　上面的例子使用GNU版本的tar 及其長選項名。傳統版本的tar 只理解單字元選項。 GNU版還能處理一盤磁帶或一張磁碟不能容納的備份，及很長的路徑名；這不是所有傳統的版本能作到的。 (Linux只使用GNU tar 。)

　　如果你的備份一盤磁帶不能容納，你需要使用-multi-volume (-M)選項：

# tar -cMf /dev/fd0H1440 /usr/src
tar: Removing leading / from absolute path names in the archive
Prepare volume #2 for /dev/fd0H1440 and hit return:
#

　　注意開始備份前要格式化所有磁碟片，或在tar 需要新磁碟片時用另一個虛擬控制台或虛擬終端格式化它。
備份完後，應該檢查它是否完好，用-compare (-d)選項：

# tar -compare -verbose -f /dev/ftape
usr/src/
usr/src/linux
usr/src/linux-1.2.10-includes/
....
#

　　失敗的備份檢查意味著如果你丟失了未經處理資料，備份也無法恢複。

　　增量備份可用帶-newer (-N)選項的tar 來實現：

# tar -create -newer '8 Sep 1995' -file /dev/ftape /usr/src -verbose
tar: Removing leading / from absolute path names in the archive
usr/src/
usr/src/linux-1.2.10-includes/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/modules/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-generic/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-i386/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-mips/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-alpha/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-m68k/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/asm-sparc/
usr/src/patch-1.2.11.gz
#

　　不幸的是，tar 不能知道一個檔案的i節點資訊變化，例如，檔案的許可權位變化，或檔案名稱變化。這可用find 命令和比較當前檔案系統狀態和先前備份的檔案清單。用於此的Scripts和程式可以在Linux FTP網站上找到。
用tar回存

　　tar 的-extract (-x)選項展開檔案：

# tar -extract -same-permissions -verbose -file /dev/fd0H1440
usr/src/
usr/src/linux
usr/src/linux-1.2.10-includes/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/hdreg.h
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/kernel.h
...
#

　　也可以用命令列只展開特定的檔案和目錄(及其中的檔案和子目錄)：
# tar xpvf /dev/fd0H1440 usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/hdreg.h
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/hdreg.h
#
用-list (-t)選項看一個備份卷中有什麼檔案：
# tar -list -file /dev/fd0H1440
usr/src/
usr/src/linux
usr/src/linux-1.2.10-includes/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/hdreg.h
usr/src/linux-1.2.10-includes/include/linux/kernel.h
...
#
　　注意tar 永遠是順序讀一個備份卷，因此大的卷會很慢。使用磁帶機或其他順序介質時不可能使用隨機存取資料庫技術。
tar 不處理刪除檔案屬性。如果你需要從一個全備份和一個增量備份恢複一個檔案系統，並且2個備份之間你刪除了一個檔案，當你恢複完後，這個檔案又存在了。如果這個檔案包含應該刪除的敏感性資料，這是個大問題。

多級備份

　　上面的章節概述了簡單備份的方法，對個人使用或小的網站使用。對於多數重負荷的使用，多級備份更適用。

　　簡單備份有2個備份級：全備份和增量備份。通常可以有任意數量的備份級。全備份是0級，不同層級的增量備份是1、2、3...級，每個增量備份級備份同一或上一層級的上次備份後改變的所有東西。

　　這樣多的目的是更便宜地允許更長的備份曆史backup history。在前面的例子中，備份曆史追溯到上一個全備份。可以增多磁帶來擴充備份曆史，但每個新磁帶擴充一周，這樣可能太貴。更長的備份曆史是有用的，因為刪除或損壞的檔案可能長時間未被發現。即使不是一個檔案的最新版本，也比沒有好。

　　多級備份可以更便宜地擴充備份曆史。例如，如果你有10盤磁帶，可用磁帶1和2做月備份(每月的第一個周五)，磁帶3-6做周備份(其他周五，因為每月最多可能有5個周五，因此需要4盤磁帶)，磁帶7-10做日備份(周一到周四)。只增加了4盤磁帶，就將2周的備份曆史擴充到2個月。誠然，我們無法恢複這2個月中每個檔案的所有版本，但這樣恢複的經常是足夠好了。

　　備份級可使檔案系統恢複用最少的時間。如果你有許多隻是單調增長層級數的增量備份，要恢複整個檔案系統，你需要回存所有備份。而如果層級數不是單調增長，可以減少備份和回存的數目。

　　為了將回存需要的磁帶資料減至最小，可以用小的層級做每個增量磁帶。然而，這樣做每個增量備份的時間會增加(每個備份拷貝了上次全備份後改變的所有東西)。一個好的方案建議在dump man頁中給出，並在表 9.2中說明。 Use the following succession of backup levels: 3, 2, 5, 4, 7, 6, 9, 8, 9... 這使備份和回存所用的時間保持較少。 The most you have to backup is two day's worth of work. 恢複所需磁帶數有賴於全備份的間隔，但它比簡單的方案少。

　　一個好的方案降低了工作量，並能追尋更多的東西。You must decide if it is worth it.

　　dump 對備份級有內建的支援。而tar 和cpio 則必須用shell scripts實現。

備份什麼?

　　你可能想盡多備份。主要的例外是容易重安裝的軟體， 但即使是它們，也有設定檔，對備份很重要，以免對這些軟體全部重新設定。另一個主要的例外是/proc 檔案系統，因為他們只包含通常由核心自動產生的資料，備份它們絕不是個好主意。特別是/proc/kcore 檔案更是不必要，因為它只是你當前實體記憶體的映象，而且很大。

　　Gray areas include the news spool, log files, and many other things in /var . 你必須決定重點考慮什麼。

　　備份最明顯的是使用者檔案(/home )和系統設定檔(/etc ，但還可能有散落在檔案系統其他地方的其他東西。

壓縮備份

　　備份佔用大量空間，要花費大量金錢。為了降低空間需求，備份可以壓縮。有幾種方法。有些程式內建支援壓縮。例如GNU tar 的-gzip (-z)選項，通過管道(pipe)，在寫到備份介質前，先用 gzip 壓縮程式壓縮。

　　不幸的是，壓縮備份可能導致問題。由於壓縮工作的原理，如果一個bit錯誤，可能導致所有其他壓縮資料不可用。有些備份程式內建錯誤校正，但沒有辦法處理大量的錯誤。就是說，如果用GNU tar 壓縮備份，一個單獨的錯誤回導致整個備份丟失。備份必須可靠，這樣的壓縮方法不好。

　　還有一個方法是單獨壓縮每個檔案，這也回導致一個檔案的丟失，但不會影響其他檔案。丟失的檔案可能已經因為什麼原因損壞，因此這種情況比不使用壓縮差不了多少。 afio 程式(cpio 的一個變種)可以這樣。

　　壓縮需要時間，which may make the backup program unable to write data fast enough for a tape drive. 這可以靠輸出緩衝來避免(如果備份程式足夠智能，可以內建，否則可以通過其他程式)， but even that might not work well enough. 這隻會在慢的電腦上是個問題。