Резервное копирование обычно осуществляется в соответствии с одним из трех основных методов: полным, инкрементальным и дифференциальным.

При использовании полного резервирования каждый раз производится копи­рование всего набора данных. Например, копируется целиком файловая систе­ма, база данных или указанный каталог на диске. Данный метод занимает мно­го времени при записи и ведет к большому расходу резервных носителей. С другой стороны, в этом случае восстановление информации осуществляется быстрее, чем при любом другом методе, поскольку резервная копия соответст­вует текущему состоянию всего набора данных (с учетом периодичности копи­рования). Полное копирование является наиболее привлекательным решением при резервном копировании системной информации и служит отправной точ­кой для других методов

Инкрементальный (или добавочный) метод основан на последовательном частичном обновлении резервной копии. На первом этапе создается полная ко­пия набора данных. Последующие сеансы резервного копирования разделяют­ся на два вида: частичное копирование и полное. При очередном частичном копировании на резервный носитель помещаются только файлы, которые были модифицированы по сравнению с предыдущей частичной копией (на рис. схематично показана процедура инкрементального резервного копирования для недельного цикла). Модифицированными считаются файлы, у которых из­менились содержание, атрибуты или права доступа. По истечении периода времени, заданного пользователем (или системным администратором) вновь создается полная копия, и затем цикл повторяется. Данный метод является са­мым быстрым сточки зрения создания промежуточных копий и ведет к минимальному расходу резервных носителей.

Однако процедура восстанов­ления занимает много времени: информацию сначала требуется восстановить с полной копии, а затем последовательно со всех частичных (инкременталь­ных) копий. Тем не менее, это самый популярный метод резервного копирования.           

Рис. Схема инкрементального резервного копирования для недельного цикла

При дифференциальном (разностном) методе на первом этапе также создается полная копия. На последующих этапах копируются только файлы, измененные со времени проведения полного копирования (на рис. приведена схема дифференциального резервного копирования для недельного цикла). Через за­данный интервал времени возобновляется полный цикл, то есть вновь создает­ся полная резервная копия набора данных. По сравнению с инкрементальным методом, дифференциальное копирование требует больше времени на создание частичной (дифференциальной) копии, но восстановление информации выпол­няется быстрее, поскольку используются только две копии: полная и последняя дифференциальная.

Главной проблемой инкрементального и дифференциального копирования яв­ляется проблема выбора надежного критерия модификации файла. Обыч­но в качестве такового выступает атрибут Archive (для систем Windows), время создания/модификации файлов, размер файла или контрольная сумма содержимого файла. К сожалению, все они имеют те или иные недостатки, свя­занные с особенностями обработки атрибутов и прав доступа отдельными при­кладными программами.

Примечание

Некоторые из современных программных средств резервного копирования предлагают принципиально иной подход к созданию резервных копий, который иногда называют копированием на лету. Его идея состоит в том, что любые изменения файлов, указан­ных пользователем при настройке программы, сразу переносятся в резервную копию. При очевидной простоте метода, он обладает целым рядом недостатков. Основной из них заключается в том, что произведенные изменения могут быть обусловлены ошибочными дей­ствиями пользователя или работой вредоносных программ. В результате возврат к «правильной» версии файла может оказаться невозможным.

Недели

Рис. Схема дифференциального резервного копирования для недельного цикла      

Другая проблема связана с выбором периодичности создания частичных копий и с числом таких копий внутри полного цикла.

С одной стороны, чем чаще выполняется копирование, тем более «свежая» ин­формация будет сохранена в качестве резервной копии. С другой стороны, ка­ждый сеанс резервного копирования требует определенных дополнительных затрат: и времени, и резервных носителей.

Для оптимизации числа используемых резервных носителей разработаны спе­циальные алгоритмы замены носителей (так называемые схемы ротации но­ сителей). Наиболее часто используют следующие схемы:

• одноразовое копирование;

• простая ротация;

• «дед, отец, сын»;

• «Ханойская башня»;

• «10 наборов».

Одноразовое копирование - это наиболее простая схема, которая, по сути, вообще не предусматривает ротации носителей. При ее использовании резер­вируемые данные каждый раз копируются на один и тот же перезаписываемый носитель Другой вариант применения такой схемы- когда очередная копия данных помещается на новый не перезаписываемый носитель. Такая схема обыч­но используется в тех случаях, когда объем резервируемых данных невелик, либо когда резервирование не носит регулярного характера (например, когда создается единственная резервная копия системы).

Простая ротация подразумевает, что некий набор носителей используется циклически. Например, цикл ротации может составлять неделю, и тогда один носитель выделяется для определенного рабочего дня недели. При такой схеме полная копия обычно делается в пятницу, а в другие дни - частичные копии (инкрементальные или дифференциальные). Таким образом, для недельно­го цикла достаточно иметь пять носителей. После завершения цикла все повто­ряется сначала, и запись производится на те же самые носители. Недоста­ток данной схемы в том, что она не очень хорошо подходит для ведения архива полных копий, поскольку количество носителей в архиве быстро растет. Кроме того, достаточно частая перезапись частичных копий на одни и те же носители ведет к износу последних и, соответственно, повышает вероятность их отказа.

Схема «дед, отец, сын» имеет иерархическую структуру и предполагает ис­пользование комплекта из трех наборов носителей. Раз в неделю делается пол­ная копия дисков компьютера, ежедневно же проводится инкрементальное (или дифференциальное) копирование. Дополнительно раз в месяц произво­дится еще одно полное копирование. Набор для ежедневного инкрементально­го копирования называется «сыном», для еженедельного - «отцом», а для еже­месячного - «дедом». Состав носителей в ежедневном и еженедельном наборах является постоянным. При этом в ежедневном наборе каждый носитель соот­ветствует определенному дню недели, а в еженедельном наборе – каждой неделе месяца. Носители из «ежемесячного» набора обычно заново не исполь­зуются и откладываются в архив. Недостаток данной схемы состоит в том, что в архиве находятся только данные, имевшиеся на конец месяца. Как и при про­стой ротации, ежедневные копии подвергаются значительному износу, в то время как нагрузка на еженедельные копии сравнительно невелика.

Схема «Ханойская башня» редко используется пользователями «домашних» компьютеров. Она построена на применении нескольких наборов носителей. Их количество не регламентируется, но обычно ограничивается пятью-шестью. Каждый набор предназначен для недельного цикла копирования, как в схеме простой ротации. Каждый набор содержит один носитель с полной недельной копией и носители с ежедневными инкрементальными (дифференциальными) копиями. В таблице приведена схема ротации для пяти наборов носителей.

 Схема ротации «Ханойская башня» для 5 наборов носителей

Каждый следующий по порядку набор используется в два раза реже, чем пре­дыдущий. Таким образом, набор N1 перезаписывается каждые две недели, на­бор N2 - каждые четыре недели, и т. д.

Схема «10 наборов» также используется нечасто. Как следует из названия, схема рассчитана на использование 10 наборов носителей. Период из 40 недель делится на десять циклов. В пределах цикла за каждым набором закреплен один день недели. По прошествии четырехнедельного цикла осуществляется переход к следующему набору. Например, если в первом цикле понедельнику соответствовал набор 1, а за вторник - набор 2, то во втором цикле понедель­нику будет соответствовать набор 2, а вторнику - набор 3. Такая схема позво­ляет равномерно распределить нагрузку и, как следствие, выровнять износ но­сителей.