在云時代重新思考傳統(tǒng)的備份策略

作者：Klaus Haller 2023-03-03 12:58:23

云計算 讓我們來看看兩種廣泛使用的本地備份策略——“祖父-父-子”和“3-2-1”策略，并探討它們在公共云環(huán)境中是否還有意義。

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云計算為IT環(huán)境及其備份策略和執(zhí)行帶來了技術(shù)轉(zhuǎn)變。依賴完善的本地備份規(guī)則和模式很方便，但存在風(fēng)險。這些備份策略之所以流行，是因?yàn)樗鼈冇行У亟鉀Q了本地環(huán)境中的關(guān)鍵問題。但是，無法保證將這些解決方案原封不動地照搬到云環(huán)境中仍然有意義、適用并且經(jīng)濟(jì)高效。

讓我們來看看兩種廣泛使用的本地備份策略——“祖父-父-子”和“3-2-1”策略，并探討它們在公共云環(huán)境中是否還有意義。

“3-2-1”備份策略

備份領(lǐng)域中最著名的策略之一—— 3-2-1 模式由三個元素組成：

• 保留（至少）三份數(shù)據(jù)。
• 將備份存儲在（至少）兩種類型的備份介質(zhì)上。
• 在異地保留（至少）一份副本。

架構(gòu)師不應(yīng)該簡單地將這種策略照搬到云設(shè)計之中，而是應(yīng)該問問自己：這種模式規(guī)則為什么在本地環(huán)境中至關(guān)重要？工程師和架構(gòu)師想要用它們實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？

老式備份概念與云功能

老式備份概念與云功能反映了這些內(nèi)容：左列里列舉了模式的規(guī)則。中間列顯示的是導(dǎo)致這種模式規(guī)則產(chǎn)生的需求和要求。最后，最右邊一列對云時代很重要：它列舉了亞馬遜的AWS，谷歌的GCP或微軟的Azure等公共云的變化。

幾十年來，服務(wù)供應(yīng)商和企業(yè)一直將自己的服務(wù)器安置在數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心的選址都經(jīng)過了精挑細(xì)選。他們希望降低洪水或者山體滑坡之類環(huán)境危害的風(fēng)險。而很多中小型公共或私人組織以及中小企業(yè)可能仍然會把服務(wù)器放在辦公樓的地下室里。

火災(zāi)、地震或者卡車撞入建筑物——所有這些事件都可能毀壞整棟建筑物，包括服務(wù)器機(jī)房。這樣一來，推薦的“一個異地備份副本”就成了唯一的救星。但是在云時代，這種備份是否還有意義？

“現(xiàn)場”與“異地”的概念在云時代發(fā)生了變化，但有一個風(fēng)險始終存在：無論你如何仔細(xì)地選址，也無論你多么認(rèn)真地對待物理安全性，都可能有一架飛機(jī)撞上你選中的建筑物，或者一場大火（以及隨后的消防工作）依然可能摧毀數(shù)據(jù)中心。將生產(chǎn)工作負(fù)載放在一個數(shù)據(jù)中心并且至少在另一個數(shù)據(jù)中心有一個備份的做法仍然有意義。AWS跨區(qū)域復(fù)制（AWS Cross-Region Replication）或者Azure中的異地冗余存儲等功能甚至讓小型企業(yè)也能夠?yàn)閰^(qū)域性或者全國性的災(zāi)難做好準(zhǔn)備。

對“兩種類型的備份介質(zhì)”規(guī)則的需求不太明顯。但是，讓我們回顧一下公司將備份存儲在磁帶或光盤上的時代，看看可能出現(xiàn)的問題。首先，為了方便起見，工程師可能會決定將所有備份保存在一個介質(zhì)上。如果此介質(zhì)有缺陷或丟失，所有備份就都丟失了。一個介質(zhì)顯然風(fēng)險太大，但是如果使用三個磁帶，每個磁帶都可以工作數(shù)年或者數(shù)十年，會有什么風(fēng)險？

為了便于解釋，我們假定一年內(nèi)丟失一個備份磁帶的概率為0.1%，并假設(shè)我們有三個備份。那么，丟失全部三個備份的可能性是0.1%*0.1%*0.1%=0.001%。如果覺得這個值太高，可以再增加三個備份。在一年之內(nèi)丟失所有六個備份的概率是0.000001%。相比之下，你此生被閃電擊中的概率是0.0065%。考慮到這些可能性，你是否會投資降低同時丟失三個或者六個磁帶的風(fēng)險呢？

這是一個棘手的問題，因?yàn)樗⒃谝粋€常見的錯誤之上：假設(shè)這些事件彼此不相關(guān)，但實(shí)際情況并非如此（統(tǒng)計中的因變量和自變量）。如果一盤磁帶因?yàn)椴牧先毕輷p壞，同一家工廠的同一臺機(jī)器上生產(chǎn)的所有磁帶都可能具有相同的缺陷。因此，在本地環(huán)境中，要求使用兩種類型的備份介質(zhì)是一種方便且易于實(shí)現(xiàn)的方法，可以降低所有介質(zhì)同時損壞的風(fēng)險。但是這條規(guī)則能怎么幫助云備份呢？

答案是：這很復(fù)雜。S3 對象存儲的持久性服務(wù)水平協(xié)議為一年內(nèi) 99.9999999999%。但是，由于這是服務(wù)水平協(xié)議 （SLA），因此你必須信任服務(wù)提供商，并且無法驗(yàn)證技術(shù)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。如果云供應(yīng)商沒有兌現(xiàn)SLA，你的公司可能會破產(chǎn)，但云供應(yīng)商可不會破產(chǎn)。云供應(yīng)商可能會給你的云服務(wù)帳單打一點(diǎn)折，但是如果你的數(shù)據(jù)丟失了，這點(diǎn)折扣完全無濟(jì)于事。我個人的觀點(diǎn)是：“兩種介質(zhì)”規(guī)則在云中幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，但是如果你信任服務(wù)水平協(xié)議，這條規(guī)則也就沒有必要了。

“3-2-1”中的“3”指的是保留數(shù)據(jù)的三個版本；例如，在不同的時間點(diǎn)進(jìn)行兩次備份。該策略的一個流行的變種超出了這些要求，這就是另一個眾所周知的備份策略：“祖父-父-子”模式。

了解“祖父-父-子”策略

此數(shù)據(jù)備份模式的典型實(shí)現(xiàn)：

• 每周進(jìn)行一次備份（父）
• 執(zhí)行每日備份（子）
• 每月保留一個備份（祖父）

祖父-父-子備份概念的月計劃示例

展示一個每周“父”備份、每月“祖父”備份以及每日“子備份”的計劃是個什么樣子。

“祖父-父-子”備份策略是一個復(fù)雜的概念，涵蓋了公司需要備份的各種場景。第一種情況關(guān)乎操作失誤。從理論上說，管理員永遠(yuǎn)不會錯誤地刪除生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。

同樣，工程師在將測試系統(tǒng)配置更改應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)之前，應(yīng)該仔細(xì)檢查。但是，如果現(xiàn)實(shí)偏離了理論，工程師們就必須將服務(wù)器和組件快速回滾到混亂發(fā)生之前的狀態(tài)，解決方案就是使用最近的更新——例如前一天的備份。“子”備份可以滿足這個要求。

如果勒索團(tuán)伙或者政府資助的黑客滲透進(jìn)入IT環(huán)境之中，可能在幾天或者幾周之內(nèi)都不會被發(fā)現(xiàn)。因此，昨天的備份沒有多大幫助。相反，工程師們必須將配置和應(yīng)用程序（不是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）回滾到幾周之前滲透未發(fā)生時的狀態(tài)。在這種情況下，“祖父”備份是理想解決方案。

上面兩種示例方案對云環(huán)境也必不可少。不同之處在于云中新的數(shù)據(jù)備份功能，例如對象版本控制或者時間點(diǎn)恢復(fù)。

時間點(diǎn)恢復(fù)（PITR）在各種數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在了一段時間了，但是公共云加速了推廣并將其集成到企業(yè)備份策略之中。PITR 是一種時間旅行工具，允許管理員和工程師將數(shù)據(jù)庫狀態(tài)回滾到某時間段內(nèi)（比如上周或者一個月內(nèi)）的任何給定時間。如果可用并激活，PITR將讓每日備份和每周備份變得過時。根據(jù)特定云服務(wù)的具體要求、風(fēng)險偏好和功能，企業(yè)在PITR 之外還需要“祖父”備份。

對象版本控制是另一個概念，對對象存儲特別有幫助。當(dāng)用戶、腳本或者應(yīng)用程序?qū)ο筇鎿Q為較新的版本時，云會將舊版本按照定義保留一段時間。在此期間，不需要進(jìn)行額外的備份（例如每天或者每周），不過架構(gòu)師可能還要額外配置長期備份。

高級云備份功能示例——Azure Cosmos DB（左）和 AWS S3（右）

傳統(tǒng)備份規(guī)則今天仍然適用

在云端配置備份前所未有地容易。只要點(diǎn)擊幾下，就完成了——然而，存儲的巨額賬單可能會毀掉你的業(yè)務(wù)案例。為了防止成本飆升，架構(gòu)師在制定云備份策略的時候必須考慮成本效益關(guān)系。將每月備份保留一年意味著你有十二個備份。將每周備份保留一個月還會增加四個備份。然后，如果你嚴(yán)格執(zhí)行每日備份并將其存儲一周，就還會增加七個備份。因此，備份存儲的體積是生產(chǎn)存儲的21倍。

既定的傳統(tǒng)備份規(guī)則（如“3-2-1”和“祖父-父-子”）在當(dāng)今的云架構(gòu)中仍然有意義。它們的意義更多地來自戰(zhàn)略背后的要求，而不是它們具體的規(guī)則和技術(shù)。然而，云也具有新的功能，包括冗余和云備份功能，這是大多數(shù)中小型公司幾年前做夢都想不到的。

因此，云工程師的任務(wù)不是照搬以前的模式。他們應(yīng)該用今天的云功能來滿足以往要求中仍然有意義的部分。這樣，IT部門就可以定義并執(zhí)行兼具成本效益和前瞻性的云備份策略。

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