1. Tổng quan.
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin và quản lý dữ liệu, “backup” (sao lưu) là quá trình tạo ra một bản sao của dữ liệu hoặc hệ thống máy tính vào một vị trí lưu trữ khác nhằm đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng khôi phục dữ liệu khi cần thiết. Mục tiêu của việc sao lưu là bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát do lỗi hệ thống, lỗi phần cứng, lỗi người dùng hoặc các tình huống khẩn cấp khác.
2. Một số công nghệ và phương pháp backup phổ biến.
Dưới đây là một số công nghệ và phương pháp sao lưu phổ biến:
- Sao lưu dự phòng (Backup): Là quá trình tạo bản sao dữ liệu từ máy tính hoặc hệ thống và lưu nó tại một vị trí lưu trữ khác. Sao lưu có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm sao lưu hoặc các dịch vụ sao lưu trực tuyến.
- Sao lưu hình ảnh (Image Backup): Đây là việc tạo ra một bản sao đầy đủ của toàn bộ hệ thống máy tính, bao gồm cả hệ điều hành, ứng dụng và dữ liệu. Thường được sử dụng để khôi phục lại toàn bộ hệ thống sau một sự cố.
- Sao lưu snapshot: Một snapshot là một hình ảnh tĩnh của hệ thống hoặc dữ liệu tại một thời điểm cụ thể. Nó cho phép bạn lưu trạng thái của hệ thống hoặc dữ liệu và khôi phục lại chúng nếu cần.
- Sao lưu liên tục (Continuous Backup): Công nghệ này liên tục sao lưu dữ liệu mỗi khi có thay đổi, thay vì sao lưu theo lịch trình cố định. Điều này giúp giảm mất mát dữ liệu đối với các tình huống lỗi hệ thống.
- Sao lưu offline và online: Sao lưu offline thường là sao lưu dự phòng trên đĩa cứng ngoại vi hoặc thiết bị lưu trữ khác, trong khi sao lưu online thường liên quan đến việc sao lưu dữ liệu vào các dịch vụ đám mây hoặc máy chủ từ xa.
- Sao lưu đám mây (Cloud Backup): Dữ liệu được sao lưu và lưu trữ trên các dịch vụ đám mây như Amazon S3, Google Cloud Storage, hoặc Dropbox.
- Sao lưu đĩa cứng (Disk Backup): Dữ liệu được sao lưu trên đĩa cứng nội bộ hoặc đĩa cứng ngoại vi.
- Sao lưu thế hệ (Generation Backup): Là việc duy trì nhiều phiên bản sao lưu khác nhau để khôi phục dữ liệu từ các điểm thời gian trước đó.
- Sao lưu điểm khôi phục (Point-in-Time Recovery): Cho phép bạn khôi phục dữ liệu đến một thời điểm cụ thể trong quá khứ.
- Sao lưu xa (Offsite Backup): Sao lưu dữ liệu tại một vị trí lưu trữ khác xa vật lý để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong trường hợp thảm họa như thiên tai hoặc cháy nổ.
- Sao lưu tự động (Automated Backup): Sao lưu được lên lịch để chạy tự động theo thời gian hoặc sự kiện cụ thể.
- Sao lưu đối xứng (Mirroring Backup): Dữ liệu được sao lưu đồng thời trên hai hệ thống hoặc địa điểm khác nhau, để đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng khôi phục nhanh chóng.
Các công nghệ và phương pháp sao lưu này có thể được kết hợp để tạo ra một chiến lược sao lưu phù hợp với nhu cầu và tài nguyên của tổ chức hoặc người dùng cá nhân.
3. Snapshot.
Sao lưu snapshot là một phương pháp sao lưu dữ liệu hoặc hệ thống tại một thời điểm cụ thể bằng cách tạo ra một hình ảnh tĩnh của dữ liệu hoặc hệ thống đó. Nguyên lý hoạt động của sao lưu snapshot thường tùy thuộc vào loại dữ liệu hoặc hệ thống cụ thể.
Hãy xem xét cách snapshot hoạt động trong hệ thống lưu trữ dữ liệu, chẳng hạn như hệ thống file (file system) hoặc ảo hóa máy chủ.
Nguyên lý hoạt động của sao lưu snapshot như sau:
- Ghi chép trạng thái ban đầu: Ban đầu, hệ thống ghi chép trạng thái của dữ liệu mục tiêu (ví dụ: ổ đĩa hoặc thư mục) tại một thời điểm cụ thể. Trạng thái này bao gồm danh sách tất cả các file, thư mục, và cấu trúc file hệ thống tại thời điểm snapshot được tạo.
- Tạo “point-in-time” image: Khi trạng thái ban đầu đã được ghi chép, hệ thống tạo một “point-in-time” image, tức là một bản sao của trạng thái tại thời điểm đó. Điều này bao gồm sao chép toàn bộ dữ liệu và thông tin trạng thái từ trạng thái ban đầu sang một nơi lưu trữ khác, thường là một ổ đĩa khác hoặc không gian lưu trữ đám mây.
- Ghi chép sự thay đổi (Copy-on-Write): Để đảm bảo snapshot không làm thay đổi dữ liệu gốc và không tốn nhiều dung lượng lưu trữ, hệ thống thường sử dụng kỹ thuật “Copy-on-Write” (COW). COW làm cho bất kỳ thay đổi nào vào dữ liệu sau khi snapshot được tạo không ảnh hưởng đến snapshot ban đầu. Thay vào đó, nó tạo một bản sao mới của dữ liệu được thay đổi và lưu trữ nó riêng biệt.
- Quản lý các phiên bản snapshot: Hệ thống thường quản lý các phiên bản snapshot theo thời gian. Mỗi khi một snapshot được tạo, nó có thể được gán một thời gian hoặc một số phiên bản được lưu trữ. Các phiên bản snapshot cũ hơn có thể bị xóa hoặc lưu trữ tùy thuộc vào cấu hình.
- Khôi phục từ snapshot: Khi bạn muốn khôi phục dữ liệu về trạng thái tại thời điểm snapshot, hệ thống đơn giản là sử dụng dữ liệu trong snapshot đó để tạo lại dữ liệu ban đầu. Thông qua các phiên bản snapshot, bạn có thể chọn trạng thái cụ thể mà bạn muốn khôi phục.
Ví dụ: Nếu bạn tạo một snapshot cho thư mục “Tài liệu” của máy tính vào lúc 2 giờ chiều, hệ thống sẽ sao chép trạng thái của thư mục đó và tạo một bản snapshot chứa thông tin của thư mục “Tài liệu” lúc 2 giờ chiều đó. Sau đó, bất kỳ thay đổi nào vào thư mục “Tài liệu” sau 2 giờ chiều đó sẽ không ảnh hưởng đến snapshot này, và bạn có thể khôi phục thư mục “Tài liệu” về trạng thái tại 2 giờ chiều đó bất kỳ khi nào bạn cần.
Để khôi phục máy ảo từ một bản snapshot, bạn thường cần:
- Tạo một máy ảo mới: Đầu tiên, bạn cần tạo một máy ảo mới sử dụng cấu hình tương tự hoặc tương đương với máy ảo ban đầu.
- Sao chép toàn bộ hình ảnh snapshot: Sau đó, bạn cần sao chép toàn bộ hình ảnh snapshot (bao gồm cả dữ liệu và thông tin quản lý hệ thống) vào máy ảo mới.
- Khôi phục máy ảo từ snapshot: Cuối cùng, bạn có thể sử dụng dữ liệu từ snapshot để khôi phục máy ảo về trạng thái tại thời điểm snapshot.
4. Replication.
Replication là quá trình tạo ra bản sao của dữ liệu hoặc hệ thống và duy trì nó tại một vị trí lưu trữ khác, thường là ở một vị trí vật lý khác, để đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng phục hồi nhanh chóng.
Mục tiêu chính của replication là đảm bảo sự liên tục và khả dụng của dữ liệu và hệ thống. Khi một vị trí lưu trữ chính gặp sự cố, dữ liệu có thể được truy cập từ vị trí sao chép.
Đây là một phân tích chi tiết về cách replication hoạt động:
Đối tượng Replication:
- Dữ liệu: Trong môi trường lưu trữ dữ liệu, replication thường áp dụng cho cơ sở dữ liệu, file, hoặc lưu trữ đối tượng như ảnh, video, và dữ liệu truyền thông khác.
- Hệ thống máy tính: Trong môi trường máy chủ và ảo hóa, replication có thể áp dụng cho toàn bộ máy chủ, máy ảo, hệ điều hành, ứng dụng, và cấu hình hệ thống.
Mục tiêu của Replication:
- Khả sẵn sàng (High Availability): Replication giúp đảm bảo sự liên tục của dịch vụ và ứng dụng bằng cách duy trì một bản sao ở vị trí phụ khi vị trí chính gặp sự cố. Khi vị trí chính không khả dụng, dịch vụ và ứng dụng có thể tiếp tục hoạt động từ vị trí phụ.
- Sự dự phòng (Disaster Recovery): Replication cung cấp khả năng phục hồi sau sự cố. Nếu vị trí chính gặp sự cố nghiêm trọng như thiên tai hoặc hỏng ổ đĩa, bạn có thể sử dụng bản sao tại vị trí phụ để khôi phục hệ thống và dữ liệu.
- Phân phối địa lý (Geographical Distribution): Replication cũng cho phép phân phối dữ liệu và hệ thống đến nhiều vị trí địa lý khác nhau, giúp cải thiện hiệu suất và đáp ứng yêu cầu của người dùng ở nhiều khu vực khác nhau.
Các bước cơ bản của Replication:
- Sao chép dữ liệu: Quá trình bắt đầu bằng việc sao chép dữ liệu từ vị trí nguồn (primary) tới vị trí đích (secondary). Có nhiều phương pháp để thực hiện việc sao chép này, bao gồm sao chép đồng bộ và không đồng bộ.
- Theo dõi sự thay đổi: Hệ thống replication phải liên tục theo dõi sự thay đổi tại vị trí nguồn và sao chép những thay đổi này đến vị trí đích. Các thay đổi này bao gồm thêm mới, sửa đổi, và xóa dữ liệu.
- Áp dụng sự thay đổi: Tại vị trí đích, các thay đổi được áp dụng để đảm bảo tính nhất quán giữa vị trí nguồn và đích. Các hệ thống replication thường sử dụng các thuật toán để đồng bộ hóa dữ liệu.
- Kiểm tra tính toàn vẹn và độ tin cậy: Replication phải đảm bảo rằng dữ liệu tại vị trí đích không bị hỏng hoặc mất mát. Điều này thường liên quan đến việc kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu và các kiểm tra đồng nhất (consistency checks).
Phương pháp Replication:
- Synchronous Replication: Trong synchronous replication, dữ liệu được sao chép ngay lập tức đến vị trí đích. Việc ghi dữ liệu tại vị trí nguồn không hoàn thành cho đến khi dữ liệu đã được nhận tại vị trí đích. Điều này đảm bảo tính nhất quán nhưng có thể làm tăng độ trễ.
- Asynchronous Replication: Trong asynchronous replication, dữ liệu được sao chép đến vị trí đích sau một khoảng thời gian ngắn. Việc ghi dữ liệu tại vị trí nguồn không đợi cho đến khi dữ liệu đã được nhận tại vị trí đích. Điều này giảm trễ ghi và tăng hiệu suất, nhưng có thể gây mất mát dữ liệu trong trường hợp sự cố.
Replication đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ dữ liệu và đảm bảo sự khả dụng của hệ thống. Nó cung cấp khả năng sao lưu, dự phòng, và phân phối dữ liệu hiệu quả cho doanh nghiệp.
Snapshot-Based Replication:
- Trong một số giải pháp ảo hóa và lưu trữ, có sự kết hợp giữa snapshot và replication để tạo ra một giải pháp toàn diện để bảo vệ và phục hồi dữ liệu.
- Snapshot-based replication cho phép bạn tạo các bản snapshot của máy ảo hoặc hệ thống máy chủ và sau đó sao chép các snapshot này đến các máy chủ sao lưu khác để đảm bảo tính sẵn sàng và khả năng phục hồi nhanh chóng.
- Ví dụ về giải pháp như vậy là VMware Site Recovery Manager (SRM), một giải pháp tổng hợp sử dụng cả snapshot và replication để quản lý khả năng khôi phục cho máy ảo trong môi trường VMware.
Bạn có thể tham khảo tìm hiểu công nghệ này của QNAP tại https://www.qnap.com/en-us/software/snapshots
QNAP là viết tắt của “Quality Network Appliance Provider” hoặc “QNAP Systems, Inc.” QNAP Systems là một công ty chuyên sản xuất các thiết bị lưu trữ mạng và giải pháp lưu trữ dựa trên mạng (NAS – Network Attached Storage). Các sản phẩm của QNAP bao gồm các máy chủ NAS và phần mềm quản lý lưu trữ liên quan.
Các thiết bị NAS của QNAP được thiết kế để cung cấp giải pháp lưu trữ dữ liệu và chia sẻ dữ liệu trong mạng nội bộ của một doanh nghiệp hoặc gia đình. Chúng cho phép người dùng lưu trữ, chia sẻ và sao lưu dữ liệu trên mạng nội bộ của họ, giúp tăng cường hiệu suất làm việc và tiện ích chia sẻ dữ liệu. QNAP cũng cung cấp các ứng dụng phần mềm và tích hợp nhiều tính năng như máy chủ đa phương tiện, máy chủ ảo hóa, và các giải pháp bảo mật để làm cho hệ thống NAS của họ trở thành một nền tảng linh hoạt và đa năng.
5. Sự khác nhau giữa Image Backup và Snapshot trong môi trường ảo hoá.
Snapshot và Image Backup có mục tiêu và phạm vi khác nhau.
Snapshot tập trung vào bảo vệ dữ liệu cụ thể tại một thời điểm cụ thể, trong khi Image Backup tạo ra một bản sao đầy đủ của toàn bộ hệ thống máy tính để khôi phục toàn bộ máy tính sau sự cố.
- Phạm vi sao lưu:
- Snapshot: Snapshot thường chỉ lưu trữ trạng thái tĩnh của dữ liệu hoặc hệ thống tại một thời điểm cụ thể. Nó ghi lại trạng thái hiện tại của dữ liệu mà bạn có thể sử dụng cho việc khôi phục sau sự cố hoặc so sánh với các phiên bản sau này.
- Image Backup: Image Backup (sao lưu hình ảnh) tạo ra một bản sao đầy đủ của toàn bộ hệ thống máy tính hoặc máy chủ, bao gồm cả hệ điều hành, ứng dụng và dữ liệu. Nó là một hình ảnh của toàn bộ hệ thống tại một thời điểm cụ thể, cho phép bạn khôi phục lại toàn bộ máy tính vào trạng thái đó sau một sự cố.
- Mục tiêu:
- Snapshot: Snapshot thường được sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và cho phép khôi phục dữ liệu về trạng thái tại thời điểm snapshot được tạo.
- Image Backup: Image Backup thường được sử dụng để sao lưu toàn bộ máy tính hoặc máy chủ để có khả năng khôi phục lại toàn bộ hệ thống vào một thời điểm cụ thể, bao gồm cả hệ điều hành và các ứng dụng.
- Kích thước và hiệu suất:
- Snapshot: Snapshot thường nhẹ và nhanh chóng, vì nó chỉ tạo bản sao tĩnh của dữ liệu hiện tại.
- Image Backup: Image Backup có thể tốn nhiều dung lượng hơn và mất thời gian hơn để tạo và khôi phục, vì nó sao lưu toàn bộ hệ thống và dữ liệu.
- Sử dụng:
- Snapshot: Snapshot thường được sử dụng cho việc bảo vệ dữ liệu và cung cấp khả năng khôi phục nhanh chóng cho dữ liệu cụ thể.
- Image Backup: Image Backup thường được sử dụng cho việc tạo bản sao lưu của máy tính hoặc máy chủ đầy đủ để khôi phục toàn bộ hệ thống sau sự cố nghiêm trọng như hỏng ổ cứng hoặc mất máy tính.
