증분 백업

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1. 개요
2. 종류
3. 기타 백업 방식
- 3.1. 순방향 영구 증분 백업 (Forward Incremental-Forever Backup)
참조

1. 개요

증분 백업은 마지막 백업 이후 변경된 데이터만 백업하는 방식이며, 백업 시간과 저장 공간을 절약할 수 있다. 증분 백업에는 변경된 파일만 백업하는 증분 백업, 마지막 전체 백업 이후의 모든 변경 사항을 백업하는 차등 백업, 증분 백업과 차등 백업을 결합한 멀티 레벨 증분 백업, 미러된 인스턴스 간의 변경 사항을 백업하는 역 증분 백업, 이전 백업과 증분 백업을 조합하여 새로운 전체 백업을 생성하는 합성 전체 백업, 최초 전체 백업 이후 증분 백업만 수행하는 무한 증분 백업, 파일 내 변경된 블록만 백업하는 블록 레벨 증분 백업, 그리고 변경된 바이트만 백업하는 바이트 레벨 증분 백업 등이 있다.

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증분 백업
개요
종류	데이터 백업
목적	데이터 변경 사항만 백업하여 백업 시간과 저장 공간을 절약
방법	전체 백업 이후 변경된 데이터만 백업
동작 방식
전체 백업	전체 데이터 백업 (기본 백업)
증분 백업	마지막 백업 이후 변경된 데이터만 백업
차등 백업	마지막 전체 백업 이후 변경된 데이터만 백업
장점
백업 시간	전체 백업보다 빠름
저장 공간	전체 백업보다 적은 공간 필요
단점
복원 시간	전체 백업보다 복원 시간이 오래 걸릴 수 있음 (모든 증분 백업본 필요)
백업본 관리	백업본 관리가 복잡할 수 있음
관련 기술
NetApp SnapMirror	블록 레벨 증분 백업 기술
Symantec Backup Exec	증분 백업 기능 지원

2. 종류

증분 백업은 갱신된 정보의 백업이 항상 하나만 존재하며, 특정 시점의 백업에는 바로 직전 백업에서 변경된 부분만 포함되기 때문에 효율적인 백업 방식이다. 크기가 S인 정보 덩어리를 N회(백업 횟수) 복사하는 것처럼 보이게 할 수 있지만, 실제 필요한 저장 용량은 N×S보다 훨씬 작다. 변경이 없는 경우에는 저장 용량도 변하지 않지만, 매번 거의 전체가 변경되는 경우에는 N×S에 가까워진다.

여러 종류의 증분 백업 방식이 존재하며, 각각의 장단점은 다음과 같다.

백업 방식	설명	장점	단점
증분 백업 (Incremental Backup)	이전 백업에서 변경된 부분만 백업. 최초 백업 시에만 전체 백업.	백업 용량 및 시간 절약	복원 시 최신 전체 백업과 모든 증분 백업 필요. 복원 복잡성 증가 및 백업 파일 손상 시 복원 불가능
차등 백업 (Differential Backup)	최신 전체 백업 이후의 모든 변경 사항을 매번 백업.	복원 속도 빠름 (전체 백업과 하나의 차등 백업만 필요)	시간이 지날수록 백업 용량 증가
멀티 레벨 증분 백업 (Multilevel Incremental Backup)	증분 백업과 차등 백업을 결합. 백업 레벨(0은 전체 백업)을 설정하여 백업.	백업 용량 및 시간, 복원 속도 조절 가능	복원 복잡성 (백업 레벨에 따라 다름)
역 증분 백업 (Reverse Incremental Backup)	미러된 두 인스턴스 간의 변경 부분을 증분 백업. 미러에 적용하면 이전 버전 획득.	복원 속도 빠름 (최신 버전이 항상 전체 백업), 이전 버전 복원 가능	구현 복잡성
합성 전체 백업 (Synthetic Full Backup)	백업 서버에서 이전 백업들을 조합하여 전체 백업 생성.	빠른 복원, 오프사이트 복제 시 대역폭 절약	디스크 조각 모음에 따른 성능 영향
무한 증분 (Incrementals Forever)	최초 전체 백업 후 증분 백업만 백업 서버로 전송. 서버는 모든 증분 보관 및 복원 시 데이터 전송.	백업 용량 및 시간 절약, 복원 유연성	서버 저장 공간 필요, 구현 복잡성

2. 1. 증분 백업 (Incremental Backup)

증분 백업은 이전 백업 이후 변경된 부분만 백업하는 방식이다. 최초 백업 시에만 파일 전체를 백업한다. 예를 들어, 금요일에 전체 백업을 수행한 경우, 월요일 백업에는 금요일부터 변경된 파일만 포함된다. 화요일 백업은 월요일부터 변경된 부분만 백업한다.^[7]

이 방식은 특정 시점의 상태로 완전히 복원하려면 가장 최신 전체 백업과 그 이후의 증분 백업을 올바른 순서로 복원해야 한다는 단점이 있다. 백업 파일 중 하나라도 손상되면(특히 전체 백업이 손상되면) 복원이 불완전해진다.^[7] MS-DOS에서 증분 백업 명령어는 `xcopy c:\source\*.* d:\destination\*.* /s /m`이다.

macOS의 Time Machine처럼 하드 링크를 이용하여 모든 백업 대상 파일이 포함된 것처럼 보이게 하는 백업 소프트웨어도 있다.

2. 2. 차등 백업 (Differential Backup)

차등 백업은 마지막 전체 백업 이후 변경된 모든 데이터를 백업하는 방식이다. 즉, 마지막 전체 백업 이후의 '차이점'을 백업하는 것이다. 이러한 방식은 시스템을 복원하기 위해 전체 백업과 마지막 차등 백업만 있으면 되기 때문에 복구 시간이 빠르다는 장점이 있다. 하지만, 마지막 전체 백업 이후 시간이 지날수록 백업해야 할 데이터 양이 증가하며, 특히 데이터의 상당 부분이 변경된 경우에는 더욱 그렇다.

2. 3. 멀티 레벨 증분 백업 (Multilevel Incremental Backup)

멀티 레벨 증분 백업은 증분 백업과 차등 백업을 결합한 방식이다. "백업 레벨"을 설정하여 백업을 수행한다. 전체 백업은 레벨 0이다. 레벨 '''n''' 백업에서는 가장 최신 레벨 '''n-1''' 백업 이후의 모든 변경 사항을 백업한다. 예를 들어, 레벨 0 백업을 일요일에 하고 레벨 1 백업을 월요일에 수행하는 경우, 일요일 이후 변경된 부분이 백업된다. 화요일에 레벨 2 백업을 수행하는 경우, 월요일 이후 변경된 사항을 백업한다. 수요일에 레벨 3 백업을 수행하는 경우, 화요일 이후 변경된 사항을 백업한다. 목요일에 "레벨 2" 백업을 수행하는 경우, 레벨 n-1 백업은 월요일 백업이므로, 월요일 이후 모든 변경 사항을 백업한다.

2. 4. 역 증분 백업 (Reverse Incremental Backup)

미러의 최신 버전을 기본으로, 가장 오래된 버전을 수정/변경된 버전으로 취급할 때 생성되는 증분은 역방향 증분이다. 역방향 증분 백업을 사용하면, 이전 전체(합성) 백업에 역방향 증분 백업을 적용한다. 따라서 현재 전체(합성) 백업은 항상 시스템의 가장 최근 백업 상태가 된다. 이는 정방향 증분 백업과 대조되는데, 정방향 증분 백업에서는 현재 전체 백업이 시스템의 가장 오래된 버전이며, 최신 상태로 복원하려면 모든 정방향 증분 백업을 순차적으로 적용해야 한다.

역방향 증분을 미러에 적용하면 미러의 이전 버전이 되므로, 미러의 이전 버전으로 되돌릴 수 있다.

초기 전체 백업 후, 각 증분 백업은 변경 사항을 이전 전체 백업에 적용하여 매번 새로운 합성 전체 백업을 생성하는 동시에 이전 버전으로 되돌릴 수 있는 기능을 유지한다.

이러한 백업 방식의 주요 장점은 복구 프로세스가 더 효율적이라는 것이다. 데이터의 최신 버전(가장 자주 복원되는 버전)이 (합성) 전체 백업이므로 복원 시 증분을 적용할 필요가 없다. 역방향 증분 백업은 테이프와 디스크 모두에서 작동하지만, 실제로는 디스크에서 더 잘 작동한다.

역방향 증분 백업 방식을 사용하는 회사로는 Intronis와 Zetta.net이 있다.

2. 5. 합성 전체 백업 (Synthetic Full Backup)

합성 백업은 백업 서버에서 이전 전체 백업(최초에는 일반 전체 백업 또는 이전 합성 전체 백업)과 주기적인 증분 백업들을 조합하여 새로운 전체 백업을 생성하는 방식이다.^[9] 이렇게 만들어진 합성 백업은 일반 전체 백업과 구별할 수 없으며, 빠른 복원과 같은 장점을 제공한다. 디스크에서 데이터를 읽는 것은 증분 백업뿐이므로, 오프사이트 복제 시에는 증분 백업 파일만 전송하면 되어 필요한 대역폭을 크게 줄일 수 있다.^[9] 하지만 대상 시스템에서 스토리지에 동기화된 데이터로 업로드되는 데이터 속도는 디스크 조각 모음에 따라 달라지므로, 합성 백업이 항상 동일한 효율성으로 작동하는 것은 아니다.^[9]

2. 6. 무한 증분 백업 (Incremental Forever Backup)

이 방식은 합성 백업 개념과 유사하다. 최초 전체 백업 이후에는 증분 백업만 중앙 집중식 백업 시스템으로 전송된다. 이 서버는 모든 증분을 추적하고 복원 시 클라이언트에 적절한 데이터를 다시 전송한다. 테이프를 필요에 따라 재구성한 다음, 각 증분을 수행되는 대로 테이프에 직접 전송하여 구현할 수 있다. 충분한 디스크 공간이 있는 경우 백업 중인 시스템의 현재 또는 이전 버전을 복원할 수 있도록 이전 증분 변경 사항과 함께 온라인 미러를 유지 관리할 수 있다.

현대적인 클라우드 아키텍처 또는 디스크 대 디스크 백업 시나리오에서는 훨씬 더 간단하다. 데이터는 청크로 분할되어 클라우드 스토리지 시스템에 배치된다. 청크에 대한 메타데이터는 영구 시스템에 저장되어 시스템이 복원 시점에 이러한 청크에서 특정 시점 백업을 조립할 수 있다. 테이프를 재구성할 필요가 없다.

2. 7. 블록 레벨 증분 백업 (Block-Level Incremental Backup)

이 방법은 파일 내에서 변경된 블록만 백업한다. 이는 송신자와 수신자 간에 더 높은 수준의 통합이 필요하다.^[1]

2. 8. 바이트 레벨 증분 백업 (Byte-Level Incremental Backup)

이러한 백업 기술은 "블록 레벨 증분 백업" 방식과 유사하지만, 바이트(또는 이진) 증분 백업 방식은 이전 백업과 비교하여 파일의 이진 변화를 기반으로 한다. 블록 기반 기술이 크고 변경이 잦은 단위(8K, 4K 또는 1K 블록)로 작동하는 반면, 바이트 기반 기술은 최소 단위로 작동하여 파일 변경 사항을 반영할 때 공간을 절약한다.^[8] 또 다른 중요한 차이점은 파일 시스템에 독립적으로 작동한다는 것이다. 현재, 이러한 기술은 데이터의 가장 높은 상대 압축률을 달성하여 인터넷을 통해 수행되는 보안 복사본에 큰 이점을 제공한다.

3. 기타 백업 방식

하드 링크를 이용해 모든 백업 대상 파일이 포함된 것처럼 보이게 하는 macOS의 Time Machine과 같은 백업 소프트웨어가 있다.

미러된 두 인스턴스 간의 변경 부분을 증분 백업하는 방식인 역 증분 백업을 미러에 적용하면 미러의 이전 버전을 얻을 수 있다.

합성 전체 백업은 백업을 관리하는 전용 컴퓨터를 사용하는 증분 백업의 일종이다. 백업 서버는 일반적인 증분 백업을 기록하고, 이전 백업들을 조합하여 합성 백업을 생성한다. 이 백업은 전체 백업과 구별할 수 없으며 빠른 복원 등의 장점을 가진다.

최초 전체 백업 후, 증분 백업만 백업 서버로 전송하는 무한 증분 방식이 있다. 이 서버는 모든 증분 백업을 보관하며, 복원 시 적절한 데이터를 전송한다.

3. 1. 순방향 영구 증분 백업 (Forward Incremental-Forever Backup)

순방향 영구 증분 백업^[10]은 "합성 전체 백업을 사용한 순방향 모드"에서 발생하는 전체 백업 파일의 전체 크기가 아닌 증분 파일의 크기로 제한되는 새로운 전체 백업을 생성할 수 있도록 하는 합성 작업이다. 전체 입출력(I/O) 소비량은 역방향 증분 방식과 동일하지만 백업 활동 중 1개의 쓰기 I/O만 사용되며, VM의 스냅샷은 역방향 증분 방식보다 짧은 시간 동안 열린다. 나머지 2개의 I/O는 전체 백업 파일을 업데이트하는 데 사용된다.

참조

_[1] 웹사이트 Description of Full, Incremental, and Differential Backups. http://support.micro[...] Microsoft Support 2012-08-21
_[2] 웹사이트 3.3.2. Making an Incremental Backup. http://dev.mysql.com[...] MySQL 2012-08-21
_[3] 웹사이트 CA ARCserve Backup for Windows: Agent for Microsoft Exchange Server Guide, r16 https://web.archive.[...] CA Technologies Technical Support 2012-08-21
_[4] 웹사이트 What are the differences between Differential and Incremental backups?. http://www.symantec.[...] Symantec Enterprise Technical Support 2012-08-21
_[5] 웹사이트 SQL Server differential backups. https://community.em[...] EMC Community Network 2012-08-21
_[6] 웹사이트 NetApp SnapMirror Block Level Incremental Backup to Tape with NetVault Backup. http://communities.q[...] Quest Software 2012-08-21
_[7] 서적 Network+ Certification, Fourth Edition Microsoft Press
_[8] 웹사이트 What is an incremental backup? https://www.ionos.co[...] 2022-08-15
_[9] 웹사이트 Synthetic Full Backup Explained https://www.cloudber[...] CloudBerry Lab 2018-12-20
_[10] 웹사이트 New Forward Incremental-Forever Backup http://www.virtualto[...] 2014-10-13
_[11] 웹사이트 Description of Full, Incremental, and Differential Backups. http://support.micro[...] Microsoft Support 2012-08-21
_[12] 웹사이트 3.3.2. Making an Incremental Backup. http://dev.mysql.com[...] MySQL 2012-08-21
_[13] 웹사이트 CA ARCserve Backup for Windows: Agent for Microsoft Exchange Server Guide, r16 https://web.archive.[...] CA Technologies Technical Support 2012-08-21
_[14] 웹사이트 What are the differences between Differential and Incremental backups?. http://www.symantec.[...] Symantec Enterprise Technical Support 2012-08-21
_[15] 웹사이트 SQL Server differential backups. https://community.em[...] EMC Community Network 2012-08-21
_[16] 웹사이트 NetApp SnapMirror Block Level Incremental Backup to Tape with NetVault Backup. http://communities.q[...] Quest Software 2012-08-21

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