一、概述

备份与恢复对于系统维护而言是至关重要的事情。不合理的备份与还原会让你的数据面临丢失的风险。许多用户都在丢失重要数据后才意识到这种风险。而要从这种情况恢复数据将是非常耗时并且困难的。所以我们应该从别人的错误中吸取教训，并确保你的系统处于保护中。先考虑一些问题：

何时进行备份?

如果你可以接受一个星期的数据丢失，那么每周备份一次就足够了。但是如果你只能容忍一天的数据损失，那么你就必须每天晚上进行备份。

备份到哪？

显然备份到系统所在磁盘不是明智之举，用户应该备份到外接硬盘或者磁带上面。
为了让文章看上去更简单，本文所做的例子并没有备份到外接设备上，而是在/backup目录下。

要备份什么？

我们要备份整个系统，因此这里需要考虑的是不必备份的目录：

• /backup
• /proc
• /lost+found
• /sys
• /mnt
• /media
• /dev
• /tmp

备份方式

tar支持三种方式进行备份：
1.完整备份：备份指定的所有目标文件或文件夹
2.增量备份：仅备份atime与上次备份不同的文件或文件夹
3.差异备份：与增量备份差不多，只是增加了对Windows文件系统的支持

本文主要阐述如何用tar对系统进行增量备份，以及如何利用cron设置定时备份。

二、基础知识

mtime, atime, ctime

Linux的文件系统会记录以下三种时间
mtime： 文件修改时间。当文件内容呢发生改变时更新。 ls -l默认显示mtime
atime： 文件访问时间。当文件被访问时自动更新。要查看文件的atime，执行ls -lu。
　　　　/!\注意：atime可能在tar进行备份时可能发生变化（和文件系统和tar版本有关），可以用–atime-preserve防止这种更新。
ctime： 文件属性修改时间。当文件属性或权限发生变化时更新。要查看文件的atime，执行ls -lc。

三、开始增量备份

GNU tar使用--listed-incremental选项（缩写为-g）进行增量备份：

tar -czvpf /backup/backup.tar.gz -g /backup/snapshot.snar \
--exclude=/backup --exclude=/proc --exclude=/lost+found \
--exclude=/sys --exclude=/mnt --exclude=/media --exclude=/dev \
--exclude=/tmp /

三、需要了解的

1.最后一个斜杠“/”告诉tar要从根目录进行备份。
2.tar非常依赖atime，以下情况会导致归档数据文件不一致：
　(1)备份期间对文件的任何访问
　(2)备份期间将系统时间调慢
3.tar假设待备份的文件所在磁盘设备ID是不变的，但NFS等某些文件系统并不属于这种情况，可以用--no-check-device阻止tar进行检查
4.除非情况紧急，并且你充分信任tar，否则你最好在备份时使用--verify选项（缩写为-W）以确保数据正确地进行备份。但不幸的是它并不支持所有的存储介质（比如磁带）。

5.–listed-incremental与–incremental（-g与-G）的区别

–listed-incremental（缩写为-G）是该参数是–listed-incremental（缩写为-g）的快捷选项，不需要指定增量文件。它也是旧版本的tar增量备份遗留下来的。现在常常用于解压增量备份，或者列出增量备份的文件列表。
-G与-g相比，-g能通过复制snar文件的方式创建多层次的增量备份文件，而-G却只能用level0

四、列出备份文件列表

tar -tGvvf backup.tar.gz

-t 等价于 –list
-Gvv 一种固定用法，列出文件属性的同时还显示备份属性：
Y – 该文件在归档文件中
N – 该文件不在归档文件中
D – 文件夹

五、数据恢复还原

数据恢复无需为tar指定增量文件snar，因为tar所需的信息已经包含在打包的文件中了。
要恢复数据，以下三种方式都是可行的：

方法一：

将增量文件指定为/dev/null

tar -xzvpf /backup/backup.tar.gz -g /dev/null -C /

方法二：

使用--incremental参数（缩写为-G）

tar -xzvpGf /backup/backup.tar.gz -C /

方法三：

某些情况下，你还可以省略-G选项，但这不是推荐的版本：

tar -xzvpf /backup/backup.tar.gz -C /

六、利用cron定时备份

新建cron计划任务非常简单，以下方法都可以完成：

方法一：

$ crontab -e

方法二：

# vi /etc/crontab

在笔者的Linux上，方法一只能以当前用户的权限运行计划的任务；方法二可以指定程序以哪个用户执行，但是必须以root身份编辑该文件。
在此，因为要对整个文件系统进行备份，因此仅以/etc/crontab为例进行介绍：

# m h dom mon dow user  command
　1　3　*　　*　　*　root　/root/scripts/daily_backup

这行配置表明，在每天3:01分执行/root/scripts/daily_backup这个脚本里的文件。

七、讨论

tar, cpio, rsync, dump

之前有人使用cpio进行备份，但是后来发现cpio格式无法提取单个文件。但是tar也有自己的缺点：
1.它过度依赖于atime
2.如果将归档文件恢复到一个新的文件系统中，所有文件的atime和ctime都被刷新。对于新系统，旧的增量备份文件不再适用，得重新做一遍。
相比之下，rsync似乎很好解决这个问题，而且具有较快的速度。
而dump是所有流行的备份软件中对文件完整性表现最好的^[3]

八、Script（脚本）

利用tar内置的增量备份功能进行备份

本代码完成以下任务：

• 找到备份数据库bkdb（记录当前备份的level），如果没有则从level 0开始备份
• 以当前时间和level为备份文件以及snar文件命名
• 复制旧版本的snar，从而提升level
• 将新的snar指定给tar，进行备份

/!\注意：请将本脚本放置在/backup目录下运行
[bash]
#!/bin/bash
# system backup
# Sun Feb 19 00:34:42 CST 2012
# by lesca

# Read db file and config
if [ -f "bkdb" ]; then
eval `grep VER bkdb`
eval `grep NAME bkdb`
OLD=$VER
NEW=$((OLD+1))
else
NEW=0
fi

DATE=`date +%Y%m%d-%H%M%S`
BKFILE=$DATE-$NEW.tar.gz
NEWSNAP=$DATE-$NEW.snar
OLDSNAP=$NAME.snar

# Create new snapshot
if [ -e "$OLDSNAP" ]; then
cp $OLDSNAP $NEWSNAP
fi

tar -czvpf /backup/$BKFILE -g /backup/$NEWSNAP –exclude=/backup –exclude=/proc –exclude=/lost+found –exclude=/sys –exclude=/mnt –exclude=/media –exclude=/dev –exclude=/tmp /

echo VER=$NEW > bkdb
echo NAME=$DATE-$NEW >> bkdb
echo Archived $BKFILE with snapshot $NEWSNAP
[/bash]

恢复增量备份文件

本代码完成以下任务：

• 找到备份数据库bkdb（记录当前备份的level），如果没有则结束
• 根据bkdb指定的信息，找到备份文件和snar，进行还原
• 检查排除备份的文件夹是否存在，不存在则创建

/!\注意：还原会刷新atime和ctime
[bash]
#!/bin/bash

end() {
echo $1
exit
}

nameOf() {
ls -1 | grep $1.tar.gz | cut -c1-15
}

if [ -f "bkdb" ]; then
eval `grep VER bkdb`
if [ $# -eq "1" ] && [ $1 -le $VER ]; then
VER=$1
fi
else
end "Error: No backup archives."
fi

ver=0
while [ $ver -le "$VER" ]; do
ARCHIVE=`nameOf $ver`-$ver.tar.gz
echo $ARCHIVE
tar -xzvpGf $ARCHIVE -C /
ver=$((ver+1))
done
NAME=`nameOf $VER`-$VER
echo VER=$VER > bkdb
echo NAME=$NAME >> bkdb

if [ ! -e /proc ]; then
mkdir /proc
fi

if [ ! -e /lost+found ]; then
mkdir /lost+found
fi

if [ ! -e /sys ]; then
mkdir /sys
fi

if [ ! -e /mnt ]; then
mkdir /mnt
fi

if [ ! -e /media ]; then
mkdir /media
fi

if [ ! -e /dev ]; then
mkdir /dev
fi

if [ ! -e /tmp ]; then
mkdir /tmp
fi
[/bash]

改进版本：利用find仅备份mtime更新的文件

本代码^[4]完成以下任务：

• 载入当前日期到环境变量
• 每周日进行一次完全备份，删除之前的增量备份
• 平时进行增量备份

[bash]
#!/bin/bash
#
# creates backups of essential files
#
DATA="/home /root /usr/local/httpd"
LIST="/tmp/backlist_$$.txt"
#
set $(date)
#
if test "$1" = "Sun" ; then
# weekly a full backup of all data and config. settings:
#
tar -czvf "/backup/data/data_full_$6-$2-$3.tgz" $DATA
rm -f /backup/data/data_diff*
else
# incremental backup:
#
find $DATA -depth -type f \( -ctime -1 -o -mtime -1 \) -print > $LIST
tar -czTvf "backup/data/data_diff_$6-$2-$3.tgz" "$LIST"
rm -f "$LIST"
fi
[/bash]

九、tar高级技巧

1.档案分割

创建时分割：

tar -cvpz <put options here> / | split -d -b 3900m - /name/of/backup.tar.gz

创建后分割：

split -d -b 3900m /path/to/backup.tar.gz /name/of/backup.tar.gz

2.通过netcat进行网络备份

发送端

tar -czvp <all other options> / | nc -q 0 <receiving host> 1024

接收端

nc -l 1024 > backup.tar.gz

/!\注意：由于通过网络备份tar不再需要参数-f执行备份档案名称，该名称由接收端的nc重定向指定
{i}参数说明：
-q 0: wait 0 second on QUIT
-l 1024: Listen port 1024

3.通过netcat进行网络恢复

发送端

cat backup.tar.gz | nc -q 0 <receiving host> 1024 

接收端

nc -l 1024 | tar -xzvpf - -C /

4.通过SSH进行网络备份与恢复

在安装了SSH服务的主机（SSH Server）上，客户端只需直接发起连接并传送命令到目标计算机（SSH Server），就能完成操作。所有数据通过“管道”传送，用户不需要了解通过哪个端口备份（当然您也可以自行指定），而且所有传输的数据都是加密的。因此通过SSH备份，更安全、更方便、只需一人就能完成备份工作。请在准备备份的计算机上执行以下命令：

tar -cvpz <all other options> / | ssh <backuphost> "( cat > ssh_backup.tar.gz )"

要恢复文件，请执行以下命令：

cat ssh_backup.tar.gz | ssh <receivinng host> "( tar -xzvp -C / )"

想了解更多关于SSH的内容，请参看SSH端口转发（本地端口转发、远程端口转发、动态端口转发）工作原理、应用详解

References

[1] Ubuntu – BackupYourSystem
[2] GNU – Performing Backups and Restoring Files
[3] FreeBSD – 19.12 Backup Basics
[4] Backup script for Linux using tar and find