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: