Backup in­cre­men­ta­le

I backup in­cre­men­ta­li per­met­to­no l’ar­chi­via­zio­ne continua di set di dati che cambiano nel tempo. Questo riduce al minimo il tempo impiegato, la larghezza di banda e i requisiti di ar­chi­via­zio­ne rispetto ai backup completi ripetuti. I backup in­cre­men­ta­li iniziano con un backup completo, seguito da una catena di backup in­cre­men­ta­li più piccoli, ma com­por­ta­no una maggiore com­ples­si­tà dei processi di backup e ri­pri­sti­no. Per far fronte a questo, viene uti­liz­za­to un software speciale.

Un backup in­cre­men­ta­le è un metodo di backup spesso usato come parte di una strategia di backup più ampia. A dif­fe­ren­za di un backup completo, il backup in­cre­men­ta­le non crea una copia completa del set di dati di cui eseguire l’ar­chi­via­zio­ne. Invece, vengono salvate solo le modifiche apportate ai file a partire dall’ultimo backup.

A dif­fe­ren­za di un backup dif­fe­ren­zia­le, il confronto delle modifiche non si riferisce ne­ces­sa­ria­men­te all’ultimo backup completo. Piuttosto, vengono salvate le modifiche dall’ultimo backup completo o in­cre­men­ta­le.

Ge­ne­ral­men­te, vi sono due grandi categorie di approcci per i backup in­cre­men­ta­li. Si distingue tra:

1. La gra­nu­la­ri­tà delle modifiche
2. L’uso della strategia che si desidera impiegare

So­li­ta­men­te vengono uti­liz­za­ti degli approcci ibridi. Ad esempio, il popolare strumento Rsync crea “backup completi sintetici a livello di blocco” nell’uso normale. Nelle seguenti sezioni vediamo in dettaglio i diversi tipi di backup in­cre­men­ta­le.

I dati ar­chi­via­ti di­gi­tal­men­te con­si­sto­no in catene quasi in­fi­ni­ta­men­te lunghe di zeri e uno. Questi bit sono rag­grup­pa­ti in unità logiche, di cui i file sono le più co­no­sciu­te. Sotto il livello occupato dai file, tuttavia, vi sono dei rag­grup­pa­men­ti logici di singoli bit di “blocchi” e “byte”.

Il confronto delle modifiche tra l’ultimo backup e lo stato attuale del set di dati può riferirsi a diversi livelli. Più il confronto delle modifiche si avvicina ai singoli bit, più ef­fi­cien­te diventa il backup in­cre­men­ta­le. Mentre i file variano in di­men­sio­ne, i blocchi e i byte hanno una di­men­sio­ne definita e fissa. Ad esempio, un byte comprende otto bit con­se­cu­ti­vi e i blocchi hanno so­li­ta­men­te una lunghezza compresa tra i 512 e i 4.096 byte.

Un backup in­cre­men­ta­le a livello di file può solo di­stin­gue­re se un file è stato mo­di­fi­ca­to. La portata delle modifiche non viene presa in con­si­de­ra­zio­ne. Se anche un solo bit è stato mo­di­fi­ca­to, l’intero file viene nuo­va­men­te sot­to­po­sto a backup nel corso del backup in­cre­men­ta­le. Per il­lu­stra­re meglio il concetto vi pro­po­nia­mo di im­ma­gi­na­re un grande ma­no­scrit­to di un libro ar­chi­via­to come un singolo file su un di­spo­si­ti­vo di ar­chi­via­zio­ne dati. Se anche una sola lettera viene cambiata, l’intero ma­no­scrit­to viene nuo­va­men­te sot­to­po­sto a backup come parte di un backup in­cre­men­ta­le a livello di file.

Un backup in­cre­men­ta­le a livello di file è il più facile da im­ple­men­ta­re perché i file system re­gi­stra­no la data di modifica dei file. Per con­fron­ta­re le modifiche, è quindi suf­fi­cien­te con­fron­ta­re le marche temporali dell’ultima modifica di un file sui sistemi di origine e di de­sti­na­zio­ne. Se la marca temporale sul sistema di origine è più recente, il file è stato mo­di­fi­ca­to e deve essere di nuovo sot­to­po­sto a backup. Per questa ragione, i backup in­cre­men­ta­li a livello di file sono inef­fi­cien­ti per piccole modifiche a file di grandi di­men­sio­ni.

Il termine “blocco” ha origine dalla me­mo­riz­za­zio­ne dei dati. I dischi rigidi e gli altri di­spo­si­ti­vi di memoria di massa or­ga­niz­za­no sezioni di byte con­se­cu­ti­vi come un’area logica contigua. Quando si crea un backup in­cre­men­ta­le a livello di blocco, solo i blocchi mo­di­fi­ca­ti vengono sot­to­po­sti a backup. Il vantaggio è dato dalla di­men­sio­ne minore dei dati da tra­sfe­ri­re e me­mo­riz­za­re. In questo modo solo le sezioni mo­di­fi­ca­te dei singoli file sono sot­to­po­ste a backup.

Lo svan­tag­gio prin­ci­pa­le, invece, è che è ne­ces­sa­rio un mec­ca­ni­smo per re­gi­stra­re i blocchi mo­di­fi­ca­ti. Alcune tec­no­lo­gie di ar­chi­via­zio­ne sono in grado di gestire queste in­for­ma­zio­ni e possono quindi im­ple­men­ta­re dei backup in­cre­men­ta­li a livello di blocco. Al­tri­men­ti, il backup completo a livello di blocco dovrebbe essere con­fron­ta­to con lo stato attuale per rilevare eventuali modifiche.

Un backup in­cre­men­ta­le a livello di byte è una versione ancora più det­ta­glia­ta di un backup in­cre­men­ta­le a livello di blocco. In questo caso, solo i byte mo­di­fi­ca­ti di un blocco sono sot­to­po­sti a backup. In termini di tempo richiesto e di spazio di ar­chi­via­zio­ne ne­ces­sa­rio, il backup in­cre­men­ta­le a livello di byte può essere si­gni­fi­ca­ti­va­men­te più ef­fi­cien­te. Tuttavia, il processo è più im­pe­gna­ti­vo. Questo perché è ne­ces­sa­rio un diario delle modifiche a livello di byte per iden­ti­fi­ca­re i byte mo­di­fi­ca­ti. Lo sforzo ag­giun­ti­vo per i backup in­cre­men­ta­li a livello di byte è utile per apportare delle modifiche selettive a file molto grandi.

I backup in­cre­men­ta­li sono parte di una catena di backup in­di­vi­dua­li che con­ten­go­no le modifiche apportate allo stato pre­ce­den­te. All’inizio della catena vi è sempre un backup completo. Vi sono vari metodi per costruire la catena e creare nuovi backup completi. Questo ha dei vantaggi in termini di com­ples­si­tà e durata dei processi di backup e ri­pri­sti­no. Di seguito ri­por­tia­mo alcune strategie per creare dei backup in­cre­men­ta­li.

Una strategia di backup in­cre­men­ta­le tra­di­zio­na­le richiede dei backup completi periodici. La creazione di un backup completo è lunga e lenta. Con i backup sintetici completi, viene creato un nuovo backup completo. A questo scopo vengono uti­liz­za­ti il backup completo originale e i suc­ces­si­vi backup in­cre­men­ta­li. Questo evita la creazione di una copia dell’intero set di dati dal sistema di origine che sarebbe al­tri­men­ti ne­ces­sa­ria quando si crea un backup completo. Il processo è anche co­no­sciu­to come “Forward in­cre­men­tal Backup”.

Il backup in­cre­men­ta­le per­ma­nen­te o In­cre­men­tal forever Backup è ot­ti­miz­za­to per il backup di dischi rigidi e supporti simili. Ini­zial­men­te, viene creato un backup completo, in seguito, solo i blocchi mo­di­fi­ca­ti vengono me­mo­riz­za­ti in una catena continua “per sempre”. A dif­fe­ren­za di un backup completo sintetico o di un backup in­cre­men­ta­le inverso, non vengono creati ulteriori backup completi dopo quello iniziale. In questo modo si risparmia spazio di ar­chi­via­zio­ne e si riduce al minimo i dati tra­sfe­ri­ti durante le ope­ra­zio­ni di copia.

Il backup in­cre­men­ta­le inverso funziona in modo simile al backup completo sintetico. Dopo ogni backup in­cre­men­ta­le, le modifiche vengono in­cor­po­ra­te all’ultimo backup completo. Questo significa che vi è un backup completo alla fine della catena di backup. No­no­stan­te la creazione di un backup in­cre­men­ta­le inverso richieda più tempo di un backup in­cre­men­ta­le per­ma­nen­te, se ne­ces­sa­rio, il sistema sorgente può essere ri­pri­sti­na­to senza ritardo. Ciò poiché l’ultimo stato attuale è già di­spo­ni­bi­le come copia completa.

Un backup in­cre­men­ta­le avanzato può essere di qualsiasi tipo. Una ca­rat­te­ri­sti­ca speciale di questo backup è che rileva anche le modifiche ai file causate dallo spo­sta­men­to o dalla rinomina. Dato che, in questo caso, si tratta di file di grandi di­men­sio­ni, questo ne aumenta l’ef­fi­cien­za.

Il più grande vantaggio dei backup in­cre­men­ta­li è che i singoli backup sono piccoli. Inoltre, dato che vengono salvate solo le dif­fe­ren­ze dall’ultimo backup, il processo di backup richiede re­la­ti­va­men­te poco tempo, larghezza di banda e spazio di ar­chi­via­zio­ne. Il pre­re­qui­si­to è che l’in­ter­val­lo di tempo tra i singoli backup sia breve. Al­tri­men­ti, grandi quantità di dati mo­di­fi­ca­ti si ac­cu­mu­le­reb­be­ro e do­vreb­be­ro poi essere tra­sfe­ri­ti.

Il vantaggio in­trin­se­co dei backup in­cre­men­ta­li è ben il­lu­stra­to dal termine “finestra di backup”. Questo è il periodo di tempo entro il quale un backup può essere creato senza in­ter­rom­pe­re le ope­ra­zio­ni. Se la quantità di dati fosse talmente grande da far sì che il processo di copia richieda più tempo di quello con­sen­ti­to dalla finestra di backup, di­ven­te­reb­be im­pos­si­bi­le creare un backup completo durante il fun­zio­na­men­to. In questo caso è con­si­glia­bi­le creare piccoli backup in­cre­men­ta­li a brevi in­ter­val­li.

Lo svan­tag­gio immediato dei backup in­cre­men­ta­li è che di solito ne­ces­si­ta­no di un software spe­cia­liz­za­to. Pia­ni­fi­ca­re la strategia di backup richiede anche uno sforzo maggiore rispetto alla creazione di backup completi. Il ri­pri­sti­no dello stato originale dai backup presenta una dif­fi­col­tà simile. Poiché i dati sono di­stri­bui­ti su più backup, il processo è più complesso e vi è anche un rischio maggiore di perdita di dati. Se un backup in­cre­men­ta­le in una catena è dan­neg­gia­to, infatti, l’integrità di tutti i backup suc­ces­si­vi ne risente.

I backup in­cre­men­ta­li mirano prin­ci­pal­men­te a ridurre al minimo i requisiti di ar­chi­via­zio­ne e il tempo ne­ces­sa­rio per creare un backup. Per questo motivo, questo tipo di backup è prin­ci­pal­men­te usato quando la creazione ripetuta di backup completi sarebbe insensata a livello logistico. Di seguito vi mostriamo alcuni scenari in dettaglio.

Per creare un backup su Mac è pre­fe­ri­bi­le usare lo strumento di backup integrato su macOS “Time Machine”. Questo esegue il backup delle modifiche alla memoria interna dei dati in modo in­cre­men­ta­le su un disco rigido esterno. Come al solito, con i backup in­cre­men­ta­li viene creato un backup completo iniziale durante la prima ese­cu­zio­ne. Le modifiche suc­ces­si­ve al file system vengono re­gi­stra­te e sono di­spo­ni­bi­li per ulteriori backup.

Time Machine permette di ri­pri­sti­na­re singoli file a punti pre­ce­den­ti nel tempo. Inoltre, il sistema completo può essere ri­co­strui­to dal backup. Questo è pratico nel caso in cui abbiate un hardware difettoso o se volete migrare il vostro sistema su un nuovo hardware. La gestione semplice del software di backup è par­ti­co­lar­men­te utile. L’utente deve solo collegare un disco rigido esterno e avviare il processo di backup, il resto è au­to­ma­tiz­za­to.

I backup in­cre­men­ta­li sono di­spo­ni­bi­li anche su Windows. Da un lato, si può creare un backup su Windows 10 con l’aiuto di Windows Backup. Dall’altro, potete usare lo strumento di backup Robocopy nella riga di comando per eseguire il backup in­cre­men­ta­le del contenuto di una directory. Vediamo un esempio:

L’opzione /MIR qui sta per il verbo “mirror” in inglese, quindi “replicare” in italiano. Il comando replica la directory di origine nel percorso di de­sti­na­zio­ne. Se una directory con lo stesso nome esiste già, viene eseguito un backup in­cre­men­ta­le. Robocopy tra­sfe­ri­sce quindi solo le modifiche apportate dall’ultimo backup.

Robocopy esiste solo su Windows. Per creare un backup del server con Rsync su Linux, viene usato un backup in­cre­men­ta­le. Per prima cosa viene creato un backup completo. Quando il comando viene ri­chia­ma­to suc­ces­si­va­men­te, Rsync tra­sfe­ri­sce le modifiche a livello dei blocchi solo a partire dall’ultimo backup. I dati tra­sfe­ri­ti vengono uniti con il set di dati esistente. In questo modo, il risultato dell’ope­ra­zio­ne di backup è un backup completo sintetico. Di seguito ri­por­tia­mo un esempio dell’uso di Rsync: