Linux操作系統(tǒng)中備份恢復技術(shù)的應用

本文講述Linux環(huán)境下，如何使用備份的腳本和命令以及商業(yè)化的軟件來合理高效地保護磁盤數(shù)據(jù)安全。

備份與恢復系統(tǒng)承擔著事前備份與事后恢復的職能。在當前高速發(fā)展的網(wǎng)絡環(huán)境下，任何一個網(wǎng)絡上的信息 系統(tǒng)都不可能保證絕對的安全。只要有網(wǎng)絡存在，就會有來自網(wǎng)絡的形形色色的威脅。為了抵御網(wǎng)絡的攻擊和入侵，雖然我們引入了日趨成熟的入侵檢測系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)等，黑客們的入侵手段也日益高明，他們總能找到這些系統(tǒng)的安全漏洞及不足進行入侵，因而網(wǎng)絡入侵所引起的安全事件呈逐年增加之勢。

在這種情況下，我們難以保證網(wǎng)絡中關(guān)鍵系統(tǒng)的絕對安全，因而就需要采用備份及恢復技術(shù)。備份及恢復技術(shù)就是使用存儲介質(zhì)和一定的策略，定期將系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)備份下來，以保證數(shù)據(jù)意外丟失時能盡快恢復，將用戶的損失降到最低點。它是信息安全學科中一種非常重要的核心技術(shù)。

Linux下的備份技術(shù)

對于備份和恢復來說，Linux提供了諸如tar、cpio、 dump等工具來實現(xiàn)。這樣，用戶無需花錢購買，便可根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，結(jié)合使用相應的備份恢復工具實現(xiàn)備份與恢復的基本功能。

tar工具介紹

tar是一個已移植到 Linux 中的經(jīng)典 Unix 命令。 tar 是 tape archive（磁帶歸檔）的縮寫，最初設計用于將文件打包到磁帶上，現(xiàn)在我們大都使用它來實現(xiàn)備份某個分區(qū)或者某些重要的文件目錄。我們使用 tar 可以打包整個目錄樹，這使得它特別適合用于備份。歸檔文件可以全部還原，或從中展開單獨的文件和目錄。備份可以保存到基于文件的設備或磁帶設備上。文件可以在還原時重定向，以便將它們重新放到一個與最初保存它們的目錄（或系統(tǒng)）不同的目錄（或系統(tǒng)）。tar是與文件系統(tǒng)無關(guān)的，因而它的適用范圍很廣，它可以使用在ext2、ext3、jfs、Reiser和其他文件系統(tǒng)上。

使用tar非常類似于使用諸如Windows環(huán)境下的Winzip、WinRAR這樣的文件實用工具。只需將它指向一個目的（可以是文件或設備），然后指定想要打包的文件，就可以通過標準的壓縮類型來動態(tài)壓縮歸檔文件，或指定一個自己選擇的外部壓縮程序。要通過bzip2壓縮或解壓縮文件，可使用tar -z命令。

下面是一個簡單的使用該工具進行數(shù)據(jù)備份的例子：

tar czvf - /root/code ＞ /tmp/code_bak.tgz （將/root/code目錄下的所有程序文件打包備份到/tmp/code_bak.tgz）

tar xzvf /tmp/code_bak.tgz /root/code （將備份的目錄文件恢復到指定目錄）

cpio工具介紹

cpio命令可以從tar或者cpio檔案文件中拷入或者拷出文件。cpio命令和tar命令兼容，但是這個命令具備一些tar命令沒有的功能，如下所示：

● 支持cpio和tar兩種檔案文件格式；

● 支持許多老式磁帶數(shù)據(jù)格式；

● 能夠通過一個管道(pipe-line)讀取文件的文件名。

目前看來，只有很少的Linux軟件包是以cpio格式發(fā)行的。用戶如果對cpio命令的詳細情況感興趣，可以通過“man cpio ”命令閱讀它的使用手冊。

dump 和 restore介紹

dump可以執(zhí)行類似tar的功能。然而，dump傾向于考慮文件系統(tǒng)而不是個別的文件。dump檢查ext2文件系統(tǒng)上的文件，并確定哪些文件需要備份。這些文件將出于安全保護而被復制到給定的磁盤、磁帶或其他存儲媒體上。在大多數(shù)媒體上，容量是通過一直寫入直至返回一個end-of-media標記來確定的。

配合dump的程序是restore，它用于從轉(zhuǎn)儲映像還原文件。restore命令執(zhí)行轉(zhuǎn)儲的逆向功能?？梢允紫冗€原文件系統(tǒng)的完全備份，而后續(xù)的增量備份可以在已還原的完全備份之上覆蓋?？梢詮耐耆虿糠謧浞葜羞€原單獨的文件或者目錄樹。

dump和restore都能在網(wǎng)絡上運行，因此用戶可以通過遠程設備進行備份或還原。dump和restore使用磁帶驅(qū)動器和提供廣泛選項的文件設備。然而，兩者都僅限用于ext2和ext3文件系統(tǒng)。如果使用的是JFS、Reiser或者其他文件系統(tǒng)，將需要其他的實用工具，比如 tar。 舉個例子：

dump 0f /dev/nst0 /（將ext2文件系統(tǒng)備份到第一個SCSI設備）

restore -xf /dev/nst0 /home/code（將備份的SCSI設備中的/home/code目錄下的所有數(shù)據(jù)還原到磁盤）

另外，現(xiàn)在市場上還存在著諸如Tivoli Storage Manager之類的商業(yè)化存儲備份工具，這些都是可視化的工具，用戶可以方便地通過用戶界面來實現(xiàn)備份與恢復。值得注意的是，這是一款商業(yè)軟件，因而并不是免費的，對于很多用戶來說，它所提供的功能與我們上述的Linux自帶的備份與恢復工具比較相似，只是更加人性化和友好，使用戶從枯燥的命令行方式下擺脫出來，從而方便用戶使用。

Linux中的備份策略

備份需要花費一定量的物力和財力，如何在備份所取得的收益與備份消耗的資源上做一個權(quán)衡是網(wǎng)絡安全工作者需要考慮的一個大問題，因為支出大于產(chǎn)出也就意味著低效甚至失敗。所以在Linux環(huán)境中進行數(shù)據(jù)備份，需要根據(jù)實際情況進行區(qū)分對待，以取得比較好的效果。特別是，需要對一些關(guān)鍵的目錄進行區(qū)分，從而做到有針對性的備份，減少不必要的浪費。

一般情況下，以下所列目錄是需要備份的，它們在系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位：/etc包含所有核心配置文件，這其中包括密碼文件、網(wǎng)絡配置文件、系統(tǒng)名稱、防火墻規(guī)則、NFS文件系統(tǒng)配置文件以及其他全局系統(tǒng)項；/var包含系統(tǒng)守護進程（服務）所使用的信息，包括 DNS 配置、DHCP 租期、郵件緩沖文件、HTTP 服務器文件等；/home包含所有用戶的默認用戶主目錄，這包括他們的個人設置、已下載的文件和用戶存放在系統(tǒng)中的重要的信息；/root是根（root）用戶的主目錄；/bin是存放許多系統(tǒng)中常用的諸如ls、ps等命令的重要場所，這些命令在磁盤上均有影響，極容易遭受黑客的破壞。

相反地，在Linux系統(tǒng)中，如下目錄是不應該備份的：/proc永遠不需要備份，它不是一個真實的文件系統(tǒng)，而是運行內(nèi)核和環(huán)境的虛擬化視圖，它包括諸如 /proc/cpuinfo、/proc/meminfo 這樣的文件，這個文件是整個運行內(nèi)存的虛擬視圖，一旦系統(tǒng)關(guān)機或者重新啟動，該目錄下的信息便不復存在；/dev包含硬件設備的文件表示，如果計劃還原到一個空白的系統(tǒng)，那就可以備份 /dev，如果計劃還原到一個已安裝的Linux系統(tǒng)，那么備份/dev 是沒有必要的；另外，一些軟鏈接（也就是指向另外一些磁盤文件的文件）是不需要備份的，因為這些文件當中存儲的只是被指向文件的地址，這些軟鏈接文件，用戶可以通過使用“ls -l”命令來判定，如下所示，其中l(wèi)inux-2.4即為一個軟鏈接文件，它指向的是linux-2.4.7-10這個目錄。

lrwxrwxrwx 1 root root 14 6月 19 2004 linux-2.4 -> linux-2.4.7-10

鏈 接

備份技術(shù)及基本分類

一般說來，建立一套完備的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)必須具備如下幾個必要條件：

● 數(shù)據(jù)備份的容量都是比較大的，所以針對關(guān)鍵業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份需要實現(xiàn)自動化，以減少系統(tǒng)管理員的工作量 ；

● 以備份服務器形成備份中心，對各種平臺的應用系統(tǒng)及其他信息數(shù)據(jù)進行集中的備份，系統(tǒng)管理員可以在任意一臺工作站上管理、監(jiān)控、配置備份系統(tǒng)，實現(xiàn)分布處理，集中管理的特點；

● 用戶可以比較方便和快捷地恢復損壞的整個文件系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù)；

● 備份系統(tǒng)還應考慮網(wǎng)絡帶寬對備份性能的影響，備份服務器的平臺選擇及安全性，備份系統(tǒng)容量的適度冗余，備份系統(tǒng)良好的擴展性等因素。

進行備份工作需要確定數(shù)據(jù)備份的策略。備份策略指確定需備份的內(nèi)容、備份時間及備份方式。用戶要根據(jù)自己的實際情況來制定不同的備份策略。目前被采用最多的備份策略主要有以下三種：

1．完全備份

就是每天對系統(tǒng)進行完全備份。這種備份策略的好處是：當發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的災難時，就可以恢復丟失的數(shù)據(jù)。然而它亦有不足之處。首先，由于每天都對整個系統(tǒng)進行完全備份，造成備份的數(shù)據(jù)大量重復。這些重復的數(shù)據(jù)占用了大量的空間，這對用戶來說就意味著增加成本。其次，由于需要備份的數(shù)據(jù)量較大，因此備份所需的時間也就較長。對于那些業(yè)務繁忙、備份時間有限的用戶和單位來說，選擇這種備份策略是不明智的。并且，由于備份的時間間隔太小而造成的完全備份數(shù)目過多，造成硬件資源的大量浪費，也是很不必要的。

2．增量備份

就是每天只對當天新的或被修改過的數(shù)據(jù)進行備份。這種備份策略的優(yōu)點是節(jié)省了存儲介質(zhì)空間，縮短了備份時間。但它的缺點在于，當災難發(fā)生時，數(shù)據(jù)的恢復比較麻煩。另外，這種備份的可靠性也很差。備份間隔中的數(shù)據(jù)是無法恢復的，這就需要用戶在指定備份間隔時做適當?shù)臋?quán)衡，才能取得比較好的效果。

3．差分備份

管理員先在最初（例如星期天）進行一次系統(tǒng)完全備份，然后在接下來的幾天里，管理員再將當天所有與星期天不同的數(shù)據(jù)（新的或修改過的）備份到磁介質(zhì)上。差分備份策略在避免了以上兩種策略的缺陷的同時，又具有了它們的所有優(yōu)點。首先，它無需每天都對系統(tǒng)做完全備份，因此備份所需時間短，并節(jié)省了空間；其次，它的災難恢復也很方便。