校园网信息系统的数据库备份和恢复机制

校园网信息系统的数据库备份和恢复机制
一、引言
随着网络和数据库技术的飞速发展, 数据库的应用越来越广泛, 各种信息系统和网站也越来越依赖数据库。

但是随着信息量的增长, 数据安全问题也日益突出。

信息系统或网站不可避免地受到来自外界的安全侵袭和威胁,如: 自然灾害、系统崩溃、电源故障和硬件问题（如硬盘、阵列卡）等, 同时还可能遭受一些人为因素的威胁, 如:黑客攻击、计算机病毒、操作员的误操作等。

怎样有效防止由于各种原因造成的数据库数据丢失和破坏, 从而保
证数据库的完整性、正确性, 保证信息系统的正常运转?建立一套有效、安全、可靠的数据库备份和恢复机制至关重要。

目前校园网内运行着各种信息系统和网站。

由于MySQ数据
库具有开源性、可移植性、快速性、健壮性和易用性等特点, 这些信息系统和网站通常选择MySQL作为其后台数据库。

数据的安全直接关系到校园网信息化的建设。

构建可靠的数据备份体系, 制定合理的备份策略, 实现开放、快速、自动、实时的数据保护和恢复, 是开展信息化建设的有力保障。

本文以校园网上运行的信息系统和网站为例，探讨MySQl数据库备份和恢复技术的应用, 研究制定了数据库备份和恢复策略并阐述其实现过程。

二、MySQL备份方式
1. 完全备份(Full Backup) 完全备份即在某一个备份时间点, 对数据库服务器上的所有文件内容进行备份, 不管这些文件自上次备份后是否被修改过。

当数据丢失或遭到破坏时, 只要简单地用全备份的数据进行恢复即可。

然而, 重复的数据会占用大量的磁盘空间, 数据量较大时, 耗时会很长。

2. 增量备份(Incremental Backup) 增量备份即从上次全备份之后, 备份数据变化部分的内容。

当需要恢复至某一备份时间点时系统要从该时间点之前最近一次的完全备份开始恢复。

当数据需要恢复时, 恢复步骤较为复杂, 每份备份文件依赖之前的所有备份, 其中一份文件损坏都会造成之后备份的所有文件失效。

但是这种备份方式可节省存储资源、缩短备份时间。

3. 逻辑备份和物理备份逻辑备份可保存逻辑数据库结构和其存储的数据。

[1]MySQL 逻辑备份粒度可支持从服务器级、数据库级到表级的备份。

以逻辑格式存储的备份具有机器独立性和高可移植性。

物理备份是由一些数据库目录和文件所组成的副本。

通常是MySQL data 目录下的一部分或全部文件副本。

采用物理备份方式进行备份的速度比采用逻辑备份方式进行备份的速度快, 产生
的备份文件小, 备份和恢复粒度可支持从整个数据目录级别到单个文件级别。

4. 其他备份方式
MySQ提供了在线备份(热备份)和脱机备份(冷备份)、本地备份和远程备份、快照备份(Snapshot backups) 等备份方式。

MySQI数据库
提供的诸多备份方式为制定数据库备份策略奠定了基础。

三、备份策略的制定
正确的备份策略不仅能保证数据库服务器的7X 24小时的
高性能运行, 还能保证备份与恢复的快速性与可靠性。

[2] 在制定备份策略时, 需要考虑备份窗口、最大备份数据源、总数据量、更新的数据量、备份方式、业务特征、网络传输速度等因素。

目前,校园网上运行的信息系统需要7X 24小时连续在线服
务，并且经过多年的运行，具有一定的数据量。

通过分析MySQI数据库存储结构、数据库的运行方式，结合MySQI几种备份方式的优缺点和校园网在线的信息系统的业务特征, 本文制定了如下备份策略:
1. 完全备份数据库策略完全备份数据库策略就是定期执行数据库的
“完全备份”。

备份数据只依赖于完全备份。

校园网上有一些系统, 它们数据库中的数据量较小, 数据库更新不频繁, 总的备份时间较短。

如一些中心和研究所的网站及后台系统, 它们的数据库信息量有限, 可采用这种策略, 每天对数据库进行一次完全备份。

策略具体如下:
(1) 采用MySQ提供的Mysqlhotcopy和Mysqldump备份工具
与完全备份、物理备份方式相结合的方式
2. 差异备份策略差异备份策略包括执行常规的“完全备份”加“增量备份”。

具体过程为, 第一次执行数据库的“全备份”完全备份数据库,然后每天或定期做一次“增量备份” , 一段时间后再做一次完全备份, 如此反复。

这种策略适用于数据信息变化较频繁、数据信息较大的数据库
备份。

如校园网上运行的新闻系统、科研信息管理系统等系统的后台数据库。

策略具体如下:
(1) 采用MySQ提供的Mysqldump备份工具与完全备份、增量备份、逻辑备份相结合的方式。

(2) 创建主服务器到备份服务器之间的安全通道, 用于备份数据的安全传输。

(3) 备份触发方式: 定时启动计划任务。

根据业务特点, 确定备份周期, 执行备份方案。

四、备份方案实施校园网上在线信息系统很多, 并且运行平台各异。

结合备份策略具体备份方案如下:
1. 确定备份周期。

通过监控校园网在线信息系统, 结果表明每天0 : 00〜4 : 00期间,应用处理需求量基本为零，系统运行负载最轻。

因此,我们将备份工作放置在凌晨2 : 30进行。

这样可避免在白天进行备份工作而导致与应用抢占资源的情况。

若采用完全备份策略, 则确定为每天凌晨2: 30 对数据库做一次全备。

若采用差异备份策略，则确定每周的星期日凌晨2 : 30对数据库做一次全备，星期一至星期六每天凌晨2 : 30对数据库做增量备份。

2. 备份代理。

校园网的信息系统种类繁多, 安全备份对于系统管理员来说是一项艰巨、繁琐的任务。

为了使备份具有安全性、灵活性和可扩展性, 我们设计了备份代理, 如图所示。

备份代理运行在主服务器端, 具有对多个在线数据库进行备份、压缩、加密、安全传输到备份服务器、记录备份执行过程和结果、监视执行计划、报警等功能。

参数初始化模块可根据需要备份的信息系统数据库的具体情况, 初始
化数据库服务器名称、数据库用户名、密码、MySQL 数据库的路径、备份级别等。

为下一步数据备份做好准备。

数据备份模块利用MySQL备份工具根据备份策略和备份周期进行数据备份, 如若采用差异备份策略, 则每周做一次完全备份, 每天做一次增量备份。

数据处理模块对数据备份模块产生的备份数据进行压缩、加密后, 与备份服务器建立安全通道, 将备份数据传输到备份服务器上。

若传输成功, 则删除主服务器上四周前的备份文件。

日志管理模块将备份代理执行过程中所有标准输出和标准错误都重定向到一个日志文件中, 以便于管理员了解备份代理的详细执行情况。

监控和报警模块对主服务器上的磁盘空间、代理运行情况进行监控, 当出
现错误时通过手机报警和邮件的方式通
知管理员
3. 自动备份。

若采用手动备份则需要系统管理员定时地进行手工操作, 这种方式无形中增加了管理员的工作量, 同时也增加了备份过程中因人为错误而导致的损失。

因此采用自动备份, 定时执行备份代理。

五、MySQ数据库恢复
数据库备份是数据安全保障的最后一道防线。

[4] 数据库恢复工作是与数据库备份相对应的数据库管理工作, 一旦数据库发
生故障, 就可以将数据库备份加载到应用系统, 使数据库恢复到备份时的状态。

然而采用什么样的数据库恢复方法又依赖于故障类型和性质。

采
用完全备份策略产生的备份数据, 恢复比较简单。

现针对差异备份策略进
行数据库恢复说明。

1. 恢复全备份。

从备份服务器上取得最近一次完全备份, 将数据恢复到上次做完全备份的时间点。

以上述备份方案为基础, 假设在星期四上午10:00, 系统发生了灾难性的崩溃, 我们用上星期日2:30 做的完全备份, 并将数据恢复到这个时刻。

2. 恢复增量备份。

恢复完全备份, 从上次完全备份到故障发生这段时间的数据还是不完整的, 因此需要通过增量备份产生的文件来进行数据恢复。

从备份服务器上获取从上次完全备份完毕后到故障点之间的增量备份文件，利用MySQ的Mysqlbinlog恢复工具进行数据恢复。

以1 中的例子为例, 从备份服务器取得星期一至星期四的增量备份文件, 利用恢
复工具将数据恢复到星期
四凌晨2:30 的状态,但是仍然会丢失一些数据（崩溃期间）。

为了
不丢失数据，可将MySQL服务器产生的二进制日志存储到与存储数据文件不同的位置（RAID磁盘、SAN盘）。

六、结束语上述备份策略和方案已成功部署到我校校园网多个信息系统中, 如科研信息管理系统、校刊后台管理系统等, 运行良好。

实践表明: 上述的备份策略和方案真正实现了数据备份的自动化管理, 有利于使系统管理员从繁琐的手工备份中解放出来, 提高工作效率; 有利于避免人为错误, 提高数据备份的安全性和可靠性。