云备份

云备份不同于传统备份方式。通过使用云服务，用户数据被备份在云资源上。依托云资源池，在满足用户备份资源需求的同时，简化用户使用难度；云备份主要使用集群应用、网格技术或分布式文件系统等技术，通过应用软件将网络中大量不同类型的存储设备聚集在一起协同工作，提供数据存储和备份功能。

云计算的出现是技术和计算模式不断发展演变的结果。云计算的基本思想可以追溯到半个世纪前。1961年，麻省理工学院教授约翰·麦卡锡提出了“计算能力”的概念，认为计算资源可以像电力一样按需使用；1966年，道格拉斯·帕克希尔在《计算机效用的挑战》一书中详细讨论了当今云计算的几乎所有特征，如公共设施供应、灵活供应、实时供应和“无限”供应能力，甚至云计算的服务模式，如公共模式、私有模式、政府和社区模式。在过去的几十年里，计算模式的发展经历了早期的单主机计算模式、个人计算机普及后的C/S（客户机/服务器）模式和网络时代的B/S（浏览器/服务器）模式的变化。如今，大量软件以服务的形式通过互联网提供给用户，传统的IDC（互联网数据中心）逐渐不能满足新环境下的业务需求，云计算应运而生。

云存储技术起源于云计算的发展。随着云计算和高速宽带的发展，为云存储提供了强大的技术支持。2004年，随着互联网进入WEB2.0时代，人们对大容量、方便快捷、随时随地访问的需求增加，推动了云存储服务的兴起。2006年3月，亚马逊推出了亚马逊S3，正式开启了云存储服务。

云备份技术可以为企业提供高效、可靠、低成本的数据备份解决方案；个人用户还可以使用云备份技术备份个人数据（如照片和文件）；当自然灾害、系统故障等事件导致企业或个人数据丢失时，可以通过云备份快速恢复数据，减少损失。

云备份是指用户使用云服务提供商和资源服务提供的数据备份来实现数据备份和恢复。云备份作为一种新的数据备份方式，为用户提供将本地数据远程备份到云端的服务，具有诸多优势。例如，它可以基于云服务提供商的“无限”扩展能力为用户提供按需数据备份资源，利用多点云资源池满足用户的容灾和高可用性需求，并通过数据中心内的高速网络传输提供高性能传输，这使云备份具有广阔的发展前景。

起源

自20世纪90年代中期以来，公众开始以各种形式使用基于互联网的计算机应用程序，如搜索引擎（谷歌）、电子邮件（HotmailGmail）、开放发布平台（MySpace、脸书、YouTube）和其他类型的社交媒体（Twitter、LinkedIn）。尽管这些服务以用户为中心，但它们普及并验证了构成现代云计算基础的核心概念。

20世纪90年代末，Salesforcecom率先在企业中引入了远程服务提供的概念。2002年，Amazoncom推出了亚马逊网络服务（AWS）平台，这是一套面向企业的服务，提供远程配置存储、计算资源和业务功能。

20世纪90年代初，“网络云”或“云”一词出现在整个网络行业中，但其含义与现在略有不同。它是指从异构公共或半公共网络中的数据传输模式中派生出来的抽象层。尽管蜂窝网络也使用术语“云”，但这些网络主要使用分组交换。此时，联网模式支持数据从一个端点（本地网络）传输到“云”（广域网），然后继续传递到特定的端点。因为网络行业仍然提到“云”这个术语，所以它是相关的，并且被认为是为效率计算奠定基础的早期概念。

直到2006年，“云计算”一词才出现在商业领域。在此期间，亚马逊推出了其弹性计算云（EC2）服务，使企业能够通过“租赁”计算能力和处理能力来运行其企业应用程序。同年，Google Apps还推出了基于浏览器的企业应用服务。三年后，GoogleApp引擎成为另一个里程碑。

发展

云存储服务的出现

云存储技术是在云计算技术的发展过程中诞生的。基于云计算技术的发展和宽带业务的大幅加速，为云存储的普及和发展提供了良好的技术支持。2004年，互联网进入WEB2.0时代后，人们更加关注资源分析和信息交互。这种大容量、方便快捷的存储需求无疑将极大地推动云存储服务的发展和普及。2006年3月，亚马逊推出了云存储产品亚马逊简单存储服务（S3），这也正式开始了云存储服务的发展。

至此，云存储产品正式面世并提供存储服务。云存储的概念得到了进一步的推广和认可。云存储是从云计算概念延伸和发展而来的新概念，是一种新的网络存储技术。与云计算类似，云存储是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统，将网络中大量不同类型的廉价存储设备通过应用软件集成在一起，共同提供数据存储和业务访问的系统。

云存储技术的发展

除了上述相关技术外，云存储技术的发展也不容大众忽视。同时，数据安全问题也将影响云存储未来的发展方向。

受数据爆炸的驱动

随着计算机技术的发展和互联网技术特别是移动互联网技术的普及，每个人都成为海量数据的生产者，全球数据量呈爆炸式增长，仅2015年就达到约8.6 zb（1ZB等于1万亿GB）。根据IDC的预测，2020年全球数据量将增加到40ZB。爆炸式的数据生产使得人们对大容量、易扩展、低价格的存储设备有着强烈的需求。

巨大的存储需求也刺激了云存储服务的市场发展。根据IDC的报告，未来四年，全球云服务市场规模将增长至442亿美元，其中云存储的市场占比将从目前的9%增长至14%，其规模将接近62亿美元。存储市场是增长最快的云计算服务，这也意味着云存储的市场潜力仍然巨大。国内外互联网巨头都推出了相应的云存储平台，如亚马逊的S3、谷歌的Google Drive、微软的Windows Azure、百度云盘和360云盘等。

随着大数据存储需求的刺激、数据安全技术的提高和宽带网络的发展，云存储提供商开始积极地将各种搜索、应用技术与云存储相结合。云存储技术将在数据访问、数据安全性、便携性和数据访问方面不断改进和完善。

云存储不仅仅是简单的海量存储，更是云计算时代的一场存储革命。随着云存储的安全性、可靠性和实用性等存储技术的不断成熟和完善，云存储将为人们的生活方式和企业的运营模式带来更多的机遇和挑战。

形成发展

1961年，约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）提出了像公共事业中的水电一样为人们提供计算能力的想法，这成为云计算的思想起源。1962年，利克利德尔提出了“星际计算机网络”的设想，进一步推动了计算机互联的设想。1983年，sun公司提出了“网络即计算机”的概念来描述分布式计算机技术带来的新形势，同时将计算机技术和网络技术进行了概念上的融合。1996年，用于网格计算的Globus开源网格平台正式推出，进一步激活了分布式计算市场。1999年，马克·安德森创立了Loud Cloud，这是第一个商业化的IaaS（基础设施即服务），即基础设施即服务平台。

2000年，SaaS（软件即服务）开始流行。2002年，IEEE 802.3以太网标准组织批准了万兆以太网标准的最终草案，为宽带服务提速提供了新的技术标准。2005年，亚马逊推出亚马逊网络服务（Amazon Web Service，即现在的亚马逊云服务平台）。2006年3月，亚马逊推出了弹性计算云（EC2）服务。2006年8月9日，谷歌首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会上首次提出了“云计算”的概念。2007年，国内外互联网巨头纷纷推出自己的PaaS（平台即服务），即平台即服务。

至此，云计算的概念正式出现，云计算的三种服务模式也初步形成。云计算是从分布式计算、并行处理和网格计算发展而来的。通过网络，庞大的计算程序被自动分成无数个更小的子程序，然后交给由多个服务器组成的庞大系统进行计算和分析，并将处理结果返回给用户。通过云计算技术，网络服务提供商可以在几秒钟内处理数千万甚至数亿条信息，并实现像“超级计算机”一样强大的网络服务。一般来说，云计算的“云”是互联网上由服务集群组成的资源池，包括硬件资源和软件资源，云存储服务也孕育在云计算的硬件资源中，也是云计算环境的核心基础设施。

云存储系统原理：云存储系统不是一个硬件，而是由多个组件组成的复杂系统，包括网络设备、存储设备的公共访问接口、访问网络、应用程序等。作为云存储系统的核心和最重要的部分，存储设备通常由以下四层组成。

存储层：这一层也是云存储最基础的部分。关于云存储的设备可以是NAS、FS设备或其他存储设备。存储层作为云存储最基础的部分，可以实现存储虚拟化、集中存储管理、存储状态监控、存储维护升级等管理服务。

基础管理：基础管理层是云存储中最难的部分，也是最核心的部分。基础管理层拥有的分布式文件系统网络计算和集群技术可以完全实现异构存储设备之间的协同工作，从而使整个云存储系统能够协调工作，为用户提供高质量的统一服务。基础管理还具有其他服务，如数据内容分发、数据压缩和数据备份。因为这些服务是用户直接感受到的，所以基础管理的成功与否决定了云存储系统能否成功地为用户服务。

应用接口层：应用程序接口层是最灵活的部分，作为教师和姐妹之间的云存储和应用程序通信的部分。开发人员可以根据不同用户的需求开发不同的程序界面。这一层的灵活性充分体现在由用户开发不同的程序接口。同时，该层负责网络访问用户认证、权限管理等功能。

接入层：接入层直接面向用户，用户可以根据不同的需求访问云存储系统并获得不同的服务。接入层可以提供各种服务类型和接入形式来满足各种用户的需求。

云备份系统框架：云备份不同于传统的数据备份方案。它依靠云服务来实现用户数据的备份，其使用的云资源池可以按需满足用户的备份资源需求，简化了用户的使用。云环境下的备份有其特殊性:首先，备份数据量大，备份频率高；其次，服务器虚拟化对存储和网络提出了更高的要求，共享存储必须能够为数十台甚至数百台虚拟机提供数据交换能力；最后，存储和物理服务器之间的网络连接还需要支持无数独立虚拟机产生的数据通信。一个典型的云备份系统主要包括三个部分，即云备份客户端、云备份网络通道和云备份资源池。

云备份客户端:云备份客户端有多种形式，如基于虚拟化Hypervisor的传统解决方案在每个备份设备上部署的无代理备份组件和部署在用户侧的专用代理软硬件设备。不同的客户端形式将直接影响云备份解决方案部署和使用的复杂性。

云备份解决方案的复杂性受到云备份客户端的影响。传统备份基于代理，需要在每个要备份的节点上安装备份代理软件，这导致管理员维护和升级多个代理客户端的操作非常复杂。在云环境中，虚拟机的数量和类型众多，增加了管理难度。无代理备份无需在每个要备份的节点上安装备份代理，只需在托管虚拟机的少数设备上安装代理，从而集中管理整个数据中心的虚拟机备份并降低复杂性。

云备份网络通道:根据不同的业务场景，云备份网络通道可分为数据中心内网通道和数据中心外网通道两种。前者主要用于公有云的备份服务，后者主要用于混合云的备份服务。它们都有不同的网络设计和实施方案。

云备份网络渠道包括数据中心内部和外部渠道。数据中心外的通道通过互联网传输备份数据的关键在于广域网加速等成熟技术。本节重点介绍数据中心中的通道。传统备份服务采用主机或局域网架构，缺乏专门的备份网络设计，可能会影响业务运营。因此，引入了无局域网和无服务器架构。无局域网允许将数据直接备份到SAN中的共享设备，这提高了速度，但可能会增加成本。无服务器直接在SAN中传输数据，这减轻了服务器的负担，但可能会导致兼容性和实施成本问题。这两种基于SAN的架构避免了对正常业务的干扰，更适合云备份服务，是备份网络通道的理想解决方案。

云备份资源池:由云服务提供商提供，汇集了计算和存储资源，可支持多种形式的云备份服务。其实现的关键是为用户按需提供备份资源，同时尽可能优化用户备份的数据规模，实现用户数据的高效备份和恢复。

云资源池是用户数据备份的最终位置。虽然它在理论上具有无限的容量，但在实际建设中，我们仍然应该充分考虑如何减少备份数据的规模。一方面是因为云环境下备份数据量巨大；另一方面，备份数据的保留时间更长。对于一些极其重要的数据，还会考虑异地数据的容灾备份。在云备份资源的利用中，最基本的思想是通过权衡备份数据的大小、恢复时间的长短、对主机和网络资源的占用等来选择合适的备份策略。，以便最大限度地减少备份数据量并提供高效的备份恢复功能。

云存储架构：云存储架构分为紧耦合对称架构和松耦合非对称架构。

云计算环境下的存储系统主要采用松耦合非对称架构。松散耦合的非对称架构系统以不同的方式向外扩展，在数据路径外使用中央元数据控制服务器，通过集中控制实现新的扩展级别。存储节点不需要处理来自网络中所有节点的确认信息，而是专注于提供读写服务的需求:节点可以使用不同的存储配置和品牌硬件CPU，并且还在云存储系统中发挥作用；用户可以通过使用虚拟化技术和硬件性能来设置和调整云存储:消除节点之间维护共享所需的状态开销，消除用户计算机之间的通信需求，进一步降低运营成本；不同结构硬件的匹配和混合使用使用户能够在当前经济规模下根据需求扩展存储，并提供永久的数据可用性。

云备份解决方案的设计和实现需要解决存储虚拟化技术、数据容错技术、数据备份技术、数据缩减技术等关键问题。根据实际业务需求，更好地满足云备份业务的需求。

存储虚拟化技术：通过虚拟技术，将不同的存储设备相互连接起来，将系统中各种不同结构的存储设备映射成一个资源池。通过虚拟存储技术，统一管理资源池，屏蔽存储设备的物理位置和差异化特征，实现存储资源对用户的透明，降低相关维护成本，提高存储资源利用率。

数据容错技术：数据容错技术是云存储领域的一项关键技术，通常通过冗余机制来实现，在部分数据丢失的情况下，可以通过访问冗余数据来实现。冗余机制提高了容错性，但同时也增加了资源的损失，以保证数据容错，尽可能提高资源的利用率。

数据备份技术：信息时代，数据是中心，数据备份技术也很重要。数据备份技术是按照一定的要求，在一定的时间以指定的格式存储数据，以便在数据丢失、修改不正确、恶意加密等问题发生时，快速准确地恢复数据。数据备份技术是一种防止数据被意外事件破坏的数据保护机制，其目的是有效地重用和保护数据资源。

虚拟机备份：虚拟机的数据备份是云备份的主要需求之一。由于虚拟化平台的存在，备份操作可以通过访问虚拟化平台层获得待备份节点需要的数据，虚拟机的操作系统可以不参与备份过程，因此不会有额外的性能损失。最直接的备份过程就是从其对应的数据存储空间挂载虚拟机磁盘，实现虚拟机的镜像级备份。此外，常用的基于磁盘的数据保护技术包括快照和连续数据保护(CDP)。虚拟机备份的主要挑战是尽可能缩短备份窗口，并将网络流量控制在合理的水平。

物理机备份：在云计算环境下，虽然虚拟机及其应用系统和数据是主要的备份对象，但是对于一些需要安装在物理机上的特殊应用，比如银行系统数据库，仍然需要备份整个物理机。在某些情况下，支持高效的物理备份是衡量云备份解决方案成功与否的关键。云环境下物理机备份的关键难点是如何通过统一的管理平台实现对其与虚拟机相关的操作的统一管理。因此，引入集中式专用备份设备会更有效，而不需要如上所述在每个服务器中部署代理。无论是物理机的备份，还是虚拟机的备份，除了服务器本身的粒度之外，还可以更细粒度的备份服务器中安装的应用软件和用户数据。

副本：在传统的备份系统中，磁带被广泛用作备份介质，具有存储容量大、价格低、数据不易丢失等优点，但其数据串行访问的特性导致性能低下。在海量数据的云环境下，磁带无法承受并行数据读写的巨大压力，会造成性能瓶颈。因此，云备份系统需要建立分层的数据管理机制。比如在备份的过程中，磁盘作为备份的第一存储介质，磁带作为需要长期保存的数据的备份存储介质。随着存储技术的不断发展，利用分布式存储集群构建云备份资源池成为业界热点。这种存储系统基于通用x86服务器集群，通过部署在其上的分布式中间件，实现对分布在各服务器上的磁盘资源的统一管理。支持存储数据的并行读写，具有极高的可扩展性和性能，有效降低系统成本。分布式存储集群将成为未来云备份系统的关键组成部分。

云备份

永久增量备份：第一次备份是完全备份，备份硬盘使用过的数据块；后续备份是增量备份，备份自上次备份以来发生更改的数据块。例如，一个租户有一个100GB的云服务器，最初写入30GB的数据，然后每天添加/修改1GB的数据，每天备份一次，备份七次。第一次完整备份为30GB，随后的每次增量备份为1GB，因此总备份数据为36GB。每个备份点都是一个虚拟完整备份，多个备份之间存在依赖关系的数据块通过指针索引引用。恢复时，租户只需要关心要恢复数据的时间点，选择对应的备份进行恢复操作。云服务会自动找到恢复操作所需的所有数据块，租户不需要关心多个备份之间的依赖关系。删除备份数据时(手动删除或自动过期)，仅删除不依赖于其他备份数据的数据块。如果租户删除任何备份，不会影响使用其他备份进行恢复。

应用程序一致性备份：应用一致备份是指除了同时创建云服务器所有数据的备份外，还触发数据库提交数据备份前的所有事务，刷新OS内存中的脏数据，保证存储在磁盘上的数据库数据一致。崩溃一致性备份用于恢复云服务器。数据恢复后，由于数据库事务的一致性得不到保证，通常需要依靠数据本身的保护机制进行自动日志回滚，才能正常启动数据，将数据恢复到最接近备份时间点的一致状态。与应用一致备份进行恢复相比，RPO(恢复点目标，指最多可能丢失的数据长度)会更长，RTO(恢复时间目标，指从灾难发生到整个系统恢复所需的最大时间)会更长。

云备份CBR支持为云服务器创建崩溃一致性备份或应用程序一致性备份。当使用应用程序一致性备份时，需要在备份目标云主机中部署备份代理。备份流程如下:为指定的云服务器创建自动备份或手动备份；云备份CBR通知部署在云服务器的备份代理冻结数据库，提交所有未提交的事务，刷新内存中的脏数据；为云服务器下的所有云硬盘创建一致的快照；解冻数据库；通过快照将云服务器的数据备份到备份存储。

数据简化技术：目前，数据存储量日益增长，这也对存储技术提出了更高的要求。通过使用数据缩减技术，可以高效快速地处理存储数据的无限增长，实现了高可靠性、高安全性、可扩展性等存储的基本要求，满足了海量存储信息的爆炸式增长趋势，在一定程度上节约了成本，提高了效率。云存储是一个复杂的系统。在互联网快速发展的背景下，云计算和云存储技术为IT行业的发展提供了基础。通过云存储技术，将网络中的各种存储设备汇集在一起协同工作，有效提高了工作效率，满足了用户的需求。

数据压缩和重复数据删除：在云备份资源池中，除了合理使用备份策略，优化备份数据规模外，还可以对备份数据进行压缩和复制，最大限度地减少对存储空间和网络带宽的占用，这也是云备份系统实现的重点之一。数据压缩是减少数据量的有效方法，压缩比是衡量压缩效果的重要指标。压缩比越高意味着压缩效果越好，压缩比与备份数据的类型密切相关，如视频、图片等数据，但对于数据库数据和文本数据压缩比相对较高。

即时恢复技术：即时恢复技术是指当虚拟机宕机(丢失、不可用、发生灾难)时，可以立即在备份存储上恢复虚拟机的运行，从而实现数据安全和实时业务连续性。随着越来越多的重要办公业务系统对实时服务提出更高效的在线服务要求，需要实现灾难发生时数据的实时恢复，同一台虚拟机可以立即投入使用。目前，基于连续数据保护(CDP)和快照等基本备份功能的即时恢复方案已经出现。对于一些在重要业务系统中流通的电子文件，可以利用该技术实现即时备份和恢复，从而提高电子文件备份的安全性和有效性。

细粒度恢复：这项技术是通过虚拟化平台对备份的文件系统进行分析，准确还原单个文件级别。通常，当灾难发生时，发生概率较高的故障原因是软故障，即只有部分数据损坏，如单个配置文件和部分文件。如果将备份的海量数据整体恢复，需要耗费大量的人力、物力和时间。通过细粒度的索引指针等技术手段，在不还原整个备份数据的情况下，快速访问指定文件或某个目录文件，准确恢复数据，可以大大提高数据恢复的效率。当灾难发生时，我们可以高效地迁移和恢复电子文件数据，这可以减少恢复整个备份数据时对生产环境和备份环境的操作压力，节省数据恢复成本，缩短业务中断时间，尽快恢复业务运营。

稳定性：云备份提供商在一个完整的数据中心中，使用服务器虚拟化和应用程序优化数据保护来为备份数据提供更高的可靠性。同时，他们还提供7X24小时监管和设备升级、迁移、淘汰，为服务的稳定性和可靠性提供了有力保障。

效率和成本：基于云备份服务磁盘备份、重复数据删除、加密、压缩、存储虚拟化等技术，为云备份带来更高效的备份效率。备份数据存储在云端，减轻了本地存储资源的压力，降低了本地资源的成本。此外，云服务商提供的备份能力采用使用付费的模式，大大降低了使用成本和管理成本。

扩展性：依托云备份服务商的云存储技术，数据的备份不再受限于固定磁盘空间，具有无限扩展能力。

增加面积：IT资源的分配和释放属于横向扩展。资源的横向分配也称为向外扩展，资源的横向释放也称为向内扩展。水平扩展是云环境中一种常见的扩展形式。

垂直膨胀：当一个现有的it资源被一个容量更大或更小的资源取代时，这就是纵向扩展，当它被一个容量更大的it资源取代时，这叫做纵向扩展，当它被一个容量更小的IT资源取代时，这叫做纵向扩展。因为垂直扩展需要停机进行更换，所以这种形式的扩展在云环境中不太常见。通过提供IT资源池，以及为使用这些资源池而设计的工具和技术，云可以根据需要或根据云用户的直接配置，即时动态地将IT资源分配给云用户。这使得云用户能够根据处理需求的波动和峰值自动或手动扩展他们的云IT资源。类似地，当处理需求降低时，可以释放(自动或手动)IT资源。提供灵活和可扩展的IT资源是云的固有和自然特性，这与上面提到的成比例的成本效益直接相关。除了自动减少资源带来的明显经济效益，IT资源还能始终满足和实现不可预知的用户需求，这种能力避免了使用需求达到某个阈值时可能出现的损失。

企业数据备份：云备份技术可以为企业提供高效、可靠、低成本的数据备份解决方案。通过将数据存储在云中，企业可以确保数据的安全性和完整性，同时降低数据备份的成本和复杂性。

个人数据备份：个人用户也可以使用云备份技术备份个人数据(如照片、文件等。)以防止数据丢失或未经授权的访问。通过简单的云存储服务，个人用户可以轻松备份和恢复数据，而无需购买和维护昂贵的硬件设备。

灾难恢复：云备份技术也可以用于灾难恢复。当自然灾害、系统故障等事件导致企业或个人数据丢失时，可以通过云备份快速恢复数据，减少损失。云备份的容灾能力可以为企业和个人提供可靠的备份支持，保证业务连续性和数据完整性。

被黑客或病毒攻击：通过云备份，可以立即恢复到最后一个没有被黑客或病毒攻击的备份点。

数据被误删除了：通过云备份，可以立即恢复到删除前的备份点，找回删除的数据。

应用程序更新出错：通过云备份，可以立即恢复到应用更新前的备份点，让系统正常运行。

云主机停机时间：通过云备份，可以立即恢复到停机前的备份点，让云主机重新正常启动。