云備份不同于傳統備份方式。通過使用云服務，用戶數據被備份在云資源上。依托云資源池，在滿足用戶備份資源需求的同時，簡化用戶使用難度；云備份主要使用集群應用、網格技術或分布式文件系統等技術，通過應用軟件將網絡中大量不同類型的存儲設備聚集在一起協同工作，提供數據存儲和備份功能。

云計算的出現是技術和計算模式不斷發展演變的結果。云計算的基本思想可以追溯到半個世紀前。1961年，麻省理工學院教授約翰·麥卡錫提出了“計算能力”的概念，認為計算資源可以像電力一樣按需使用；1966年，道格拉斯·帕克希爾在《計算機效用的挑戰》一書中詳細討論了當今云計算的幾乎所有特征，如公共設施供應、靈活供應、實時供應和“無限”供應能力，甚至云計算的服務模式，如公共模式、私有模式、政府和社區模式。在過去的幾十年里，計算模式的發展經歷了早期的單主機計算模式、個人計算機普及后的C/S（客戶機/服務器）模式和網絡時代的B/S（瀏覽器/服務器）模式的變化。如今，大量軟件以服務的形式通過互聯網提供給用戶，傳統的IDC（互聯網數據中心）逐漸不能滿足新環境下的業務需求，云計算應運而生。

云存儲技術起源于云計算的發展。隨著云計算和高速寬帶的發展，為云存儲提供了強大的技術支持。2004年，隨著互聯網進入WEB2.0時代，人們對大容量、方便快捷、隨時隨地訪問的需求增加，推動了云存儲服務的興起。2006年3月，亞馬遜推出了亞馬遜S3，正式開啟了云存儲服務。

云備份技術可以為企業提供高效、可靠、低成本的數據備份解決方案；個人用戶還可以使用云備份技術備份個人數據（如照片和文件）；當自然災害、系統故障等事件導致企業或個人數據丟失時，可以通過云備份快速恢復數據，減少損失。

云備份是指用戶使用云服務提供商和資源服務提供的數據備份來實現數據備份和恢復。云備份作為一種新的數據備份方式，為用戶提供將本地數據遠程備份到云端的服務，具有諸多優勢。例如，它可以基于云服務提供商的“無限”擴展能力為用戶提供按需數據備份資源，利用多點云資源池滿足用戶的容災和高可用性需求，并通過數據中心內的高速網絡傳輸提供高性能傳輸，這使云備份具有廣闊的發展前景。

起源

自20世紀90年代中期以來，公眾開始以各種形式使用基于互聯網的計算機應用程序，如搜索引擎（谷歌）、電子郵件（HotmailGmail）、開放發布平臺（MySpace、臉書、YouTube）和其他類型的社交媒體（Twitter、LinkedIn）。盡管這些服務以用戶為中心，但它們普及并驗證了構成現代云計算基礎的核心概念。

20世紀90年代末，Salesforcecom率先在企業中引入了遠程服務提供的概念。2002年，Amazoncom推出了亞馬遜網絡服務（AWS）平臺，這是一套面向企業的服務，提供遠程配置存儲、計算資源和業務功能。

20世紀90年代初，“網絡云”或“云”一詞出現在整個網絡行業中，但其含義與現在略有不同。它是指從異構公共或半公共網絡中的數據傳輸模式中派生出來的抽象層。盡管蜂窩網絡也使用術語“云”，但這些網絡主要使用分組交換。此時，聯網模式支持數據從一個端點（本地網絡）傳輸到“云”（廣域網），然后繼續傳遞到特定的端點。因為網絡行業仍然提到“云”這個術語，所以它是相關的，并且被認為是為效率計算奠定基礎的早期概念。

直到2006年，“云計算”一詞才出現在商業領域。在此期間，亞馬遜推出了其彈性計算云（EC2）服務，使企業能夠通過“租賃”計算能力和處理能力來運行其企業應用程序。同年，Google Apps還推出了基于瀏覽器的企業應用服務。三年后，GoogleApp引擎成為另一個里程碑。

發展

云存儲服務的出現

云存儲技術是在云計算技術的發展過程中誕生的。基于云計算技術的發展和寬帶業務的大幅加速，為云存儲的普及和發展提供了良好的技術支持。2004年，互聯網進入WEB2.0時代后，人們更加關注資源分析和信息交互。這種大容量、方便快捷的存儲需求無疑將極大地推動云存儲服務的發展和普及。2006年3月，亞馬遜推出了云存儲產品亞馬遜簡單存儲服務（S3），這也正式開始了云存儲服務的發展。

至此，云存儲產品正式面世并提供存儲服務。云存儲的概念得到了進一步的推廣和認可。云存儲是從云計算概念延伸和發展而來的新概念，是一種新的網絡存儲技術。與云計算類似，云存儲是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統，將網絡中大量不同類型的廉價存儲設備通過應用軟件集成在一起，共同提供數據存儲和業務訪問的系統。

云存儲技術的發展

除了上述相關技術外，云存儲技術的發展也不容大眾忽視。同時，數據安全問題也將影響云存儲未來的發展方向。

受數據爆炸的驅動

隨著計算機技術的發展和互聯網技術特別是移動互聯網技術的普及，每個人都成為海量數據的生產者，全球數據量呈爆炸式增長，僅2015年就達到約8.6 zb（1ZB等于1萬億GB）。根據IDC的預測，2020年全球數據量將增加到40ZB。爆炸式的數據生產使得人們對大容量、易擴展、低價格的存儲設備有著強烈的需求。

巨大的存儲需求也刺激了云存儲服務的市場發展。根據IDC的報告，未來四年，全球云服務市場規模將增長至442億美元，其中云存儲的市場占比將從目前的9%增長至14%，其規模將接近62億美元。存儲市場是增長最快的云計算服務，這也意味著云存儲的市場潛力仍然巨大。國內外互聯網巨頭都推出了相應的云存儲平臺，如亞馬遜的S3、谷歌的Google Drive、微軟的Windows Azure、百度云盤和360云盤等。

隨著大數據存儲需求的刺激、數據安全技術的提高和寬帶網絡的發展，云存儲提供商開始積極地將各種搜索、應用技術與云存儲相結合。云存儲技術將在數據訪問、數據安全性、便攜性和數據訪問方面不斷改進和完善。

云存儲不僅僅是簡單的海量存儲，更是云計算時代的一場存儲革命。隨著云存儲的安全性、可靠性和實用性等存儲技術的不斷成熟和完善，云存儲將為人們的生活方式和企業的運營模式帶來更多的機遇和挑戰。

形成發展

1961年，約翰·麥卡錫（JohnMcCarthy）提出了像公共事業中的水電一樣為人們提供計算能力的想法，這成為云計算的思想起源。1962年，利克利德爾提出了“星際計算機網絡”的設想，進一步推動了計算機互聯的設想。1983年，sun公司提出了“網絡即計算機”的概念來描述分布式計算機技術帶來的新形勢，同時將計算機技術和網絡技術進行了概念上的融合。1996年，用于網格計算的Globus開源網格平臺正式推出，進一步激活了分布式計算市場。1999年，馬克·安德森創立了Loud Cloud，這是第一個商業化的IaaS（基礎設施即服務），即基礎設施即服務平臺。

2000年，SaaS（軟件即服務）開始流行。2002年，IEEE 802.3以太網標準組織批準了萬兆以太網標準的最終草案，為寬帶服務提速提供了新的技術標準。2005年，亞馬遜推出亞馬遜網絡服務（Amazon Web Service，即現在的亞馬遜云服務平臺）。2006年3月，亞馬遜推出了彈性計算云（EC2）服務。2006年8月9日，谷歌首席執行官埃里克·施密特在搜索引擎大會上首次提出了“云計算”的概念。2007年，國內外互聯網巨頭紛紛推出自己的PaaS（平臺即服務），即平臺即服務。

至此，云計算的概念正式出現，云計算的三種服務模式也初步形成。云計算是從分布式計算、并行處理和網格計算發展而來的。通過網絡，龐大的計算程序被自動分成無數個更小的子程序，然后交給由多個服務器組成的龐大系統進行計算和分析，并將處理結果返回給用戶。通過云計算技術，網絡服務提供商可以在幾秒鐘內處理數千萬甚至數億條信息，并實現像“超級計算機”一樣強大的網絡服務。一般來說，云計算的“云”是互聯網上由服務集群組成的資源池，包括硬件資源和軟件資源，云存儲服務也孕育在云計算的硬件資源中，也是云計算環境的核心基礎設施。

云存儲系統原理：云存儲系統不是一個硬件，而是由多個組件組成的復雜系統，包括網絡設備、存儲設備的公共訪問接口、訪問網絡、應用程序等。作為云存儲系統的核心和最重要的部分，存儲設備通常由以下四層組成。

存儲層：這一層也是云存儲最基礎的部分。關于云存儲的設備可以是NAS、FS設備或其他存儲設備。存儲層作為云存儲最基礎的部分，可以實現存儲虛擬化、集中存儲管理、存儲狀態監控、存儲維護升級等管理服務。

基礎管理：基礎管理層是云存儲中最難的部分，也是最核心的部分。基礎管理層擁有的分布式文件系統網絡計算和集群技術可以完全實現異構存儲設備之間的協同工作，從而使整個云存儲系統能夠協調工作，為用戶提供高質量的統一服務。基礎管理還具有其他服務，如數據內容分發、數據壓縮和數據備份。因為這些服務是用戶直接感受到的，所以基礎管理的成功與否決定了云存儲系統能否成功地為用戶服務。

應用接口層：應用程序接口層是最靈活的部分，作為教師和姐妹之間的云存儲和應用程序通信的部分。開發人員可以根據不同用戶的需求開發不同的程序界面。這一層的靈活性充分體現在由用戶開發不同的程序接口。同時，該層負責網絡訪問用戶認證、權限管理等功能。

接入層：接入層直接面向用戶，用戶可以根據不同的需求訪問云存儲系統并獲得不同的服務。接入層可以提供各種服務類型和接入形式來滿足各種用戶的需求。

云備份系統框架：云備份不同于傳統的數據備份方案。它依靠云服務來實現用戶數據的備份，其使用的云資源池可以按需滿足用戶的備份資源需求，簡化了用戶的使用。云環境下的備份有其特殊性:首先，備份數據量大，備份頻率高；其次，服務器虛擬化對存儲和網絡提出了更高的要求，共享存儲必須能夠為數十臺甚至數百臺虛擬機提供數據交換能力；最后，存儲和物理服務器之間的網絡連接還需要支持無數獨立虛擬機產生的數據通信。一個典型的云備份系統主要包括三個部分，即云備份客戶端、云備份網絡通道和云備份資源池。

云備份客戶端:云備份客戶端有多種形式，如基于虛擬化Hypervisor的傳統解決方案在每個備份設備上部署的無代理備份組件和部署在用戶側的專用代理軟硬件設備。不同的客戶端形式將直接影響云備份解決方案部署和使用的復雜性。

云備份解決方案的復雜性受到云備份客戶端的影響。傳統備份基于代理，需要在每個要備份的節點上安裝備份代理軟件，這導致管理員維護和升級多個代理客戶端的操作非常復雜。在云環境中，虛擬機的數量和類型眾多，增加了管理難度。無代理備份無需在每個要備份的節點上安裝備份代理，只需在托管虛擬機的少數設備上安裝代理，從而集中管理整個數據中心的虛擬機備份并降低復雜性。

云備份網絡通道:根據不同的業務場景，云備份網絡通道可分為數據中心內網通道和數據中心外網通道兩種。前者主要用于公有云的備份服務，后者主要用于混合云的備份服務。它們都有不同的網絡設計和實施方案。

云備份網絡渠道包括數據中心內部和外部渠道。數據中心外的通道通過互聯網傳輸備份數據的關鍵在于廣域網加速等成熟技術。本節重點介紹數據中心中的通道。傳統備份服務采用主機或局域網架構，缺乏專門的備份網絡設計，可能會影響業務運營。因此，引入了無局域網和無服務器架構。無局域網允許將數據直接備份到SAN中的共享設備，這提高了速度，但可能會增加成本。無服務器直接在SAN中傳輸數據，這減輕了服務器的負擔，但可能會導致兼容性和實施成本問題。這兩種基于SAN的架構避免了對正常業務的干擾，更適合云備份服務，是備份網絡通道的理想解決方案。

云備份資源池:由云服務提供商提供，匯集了計算和存儲資源，可支持多種形式的云備份服務。其實現的關鍵是為用戶按需提供備份資源，同時盡可能優化用戶備份的數據規模，實現用戶數據的高效備份和恢復。

云資源池是用戶數據備份的最終位置。雖然它在理論上具有無限的容量，但在實際建設中，我們仍然應該充分考慮如何減少備份數據的規模。一方面是因為云環境下備份數據量巨大；另一方面，備份數據的保留時間更長。對于一些極其重要的數據，還會考慮異地數據的容災備份。在云備份資源的利用中，最基本的思想是通過權衡備份數據的大小、恢復時間的長短、對主機和網絡資源的占用等來選擇合適的備份策略。，以便最大限度地減少備份數據量并提供高效的備份恢復功能。

云存儲架構：云存儲架構分為緊耦合對稱架構和松耦合非對稱架構。

云計算環境下的存儲系統主要采用松耦合非對稱架構。松散耦合的非對稱架構系統以不同的方式向外擴展，在數據路徑外使用中央元數據控制服務器，通過集中控制實現新的擴展級別。存儲節點不需要處理來自網絡中所有節點的確認信息，而是專注于提供讀寫服務的需求:節點可以使用不同的存儲配置和品牌硬件CPU，并且還在云存儲系統中發揮作用；用戶可以通過使用虛擬化技術和硬件性能來設置和調整云存儲:消除節點之間維護共享所需的狀態開銷，消除用戶計算機之間的通信需求，進一步降低運營成本；不同結構硬件的匹配和混合使用使用戶能夠在當前經濟規模下根據需求擴展存儲，并提供永久的數據可用性。

云備份解決方案的設計和實現需要解決存儲虛擬化技術、數據容錯技術、數據備份技術、數據縮減技術等關鍵問題。根據實際業務需求，更好地滿足云備份業務的需求。

存儲虛擬化技術：通過虛擬技術，將不同的存儲設備相互連接起來，將系統中各種不同結構的存儲設備映射成一個資源池。通過虛擬存儲技術，統一管理資源池，屏蔽存儲設備的物理位置和差異化特征，實現存儲資源對用戶的透明，降低相關維護成本，提高存儲資源利用率。

數據容錯技術：數據容錯技術是云存儲領域的一項關鍵技術，通常通過冗余機制來實現，在部分數據丟失的情況下，可以通過訪問冗余數據來實現。冗余機制提高了容錯性，但同時也增加了資源的損失，以保證數據容錯，盡可能提高資源的利用率。

數據備份技術：信息時代，數據是中心，數據備份技術也很重要。數據備份技術是按照一定的要求，在一定的時間以指定的格式存儲數據，以便在數據丟失、修改不正確、惡意加密等問題發生時，快速準確地恢復數據。數據備份技術是一種防止數據被意外事件破壞的數據保護機制，其目的是有效地重用和保護數據資源。

虛擬機備份：虛擬機的數據備份是云備份的主要需求之一。由于虛擬化平臺的存在，備份操作可以通過訪問虛擬化平臺層獲得待備份節點需要的數據，虛擬機的操作系統可以不參與備份過程，因此不會有額外的性能損失。最直接的備份過程就是從其對應的數據存儲空間掛載虛擬機磁盤，實現虛擬機的鏡像級備份。此外，常用的基于磁盤的數據保護技術包括快照和連續數據保護(CDP)。虛擬機備份的主要挑戰是盡可能縮短備份窗口，并將網絡流量控制在合理的水平。

物理機備份：在云計算環境下，雖然虛擬機及其應用系統和數據是主要的備份對象，但是對于一些需要安裝在物理機上的特殊應用，比如銀行系統數據庫，仍然需要備份整個物理機。在某些情況下，支持高效的物理備份是衡量云備份解決方案成功與否的關鍵。云環境下物理機備份的關鍵難點是如何通過統一的管理平臺實現對其與虛擬機相關的操作的統一管理。因此，引入集中式專用備份設備會更有效，而不需要如上所述在每個服務器中部署代理。無論是物理機的備份，還是虛擬機的備份，除了服務器本身的粒度之外，還可以更細粒度的備份服務器中安裝的應用軟件和用戶數據。

副本：在傳統的備份系統中，磁帶被廣泛用作備份介質，具有存儲容量大、價格低、數據不易丟失等優點，但其數據串行訪問的特性導致性能低下。在海量數據的云環境下，磁帶無法承受并行數據讀寫的巨大壓力，會造成性能瓶頸。因此，云備份系統需要建立分層的數據管理機制。比如在備份的過程中，磁盤作為備份的第一存儲介質，磁帶作為需要長期保存的數據的備份存儲介質。隨著存儲技術的不斷發展，利用分布式存儲集群構建云備份資源池成為業界熱點。這種存儲系統基于通用x86服務器集群，通過部署在其上的分布式中間件，實現對分布在各服務器上的磁盤資源的統一管理。支持存儲數據的并行讀寫，具有極高的可擴展性和性能，有效降低系統成本。分布式存儲集群將成為未來云備份系統的關鍵組成部分。

云備份

永久增量備份：第一次備份是完全備份，備份硬盤使用過的數據塊；后續備份是增量備份，備份自上次備份以來發生更改的數據塊。例如，一個租戶有一個100GB的云服務器，最初寫入30GB的數據，然后每天添加/修改1GB的數據，每天備份一次，備份七次。第一次完整備份為30GB，隨后的每次增量備份為1GB，因此總備份數據為36GB。每個備份點都是一個虛擬完整備份，多個備份之間存在依賴關系的數據塊通過指針索引引用。恢復時，租戶只需要關心要恢復數據的時間點，選擇對應的備份進行恢復操作。云服務會自動找到恢復操作所需的所有數據塊，租戶不需要關心多個備份之間的依賴關系。刪除備份數據時(手動刪除或自動過期)，僅刪除不依賴于其他備份數據的數據塊。如果租戶刪除任何備份，不會影響使用其他備份進行恢復。

應用程序一致性備份：應用一致備份是指除了同時創建云服務器所有數據的備份外，還觸發數據庫提交數據備份前的所有事務，刷新OS內存中的臟數據，保證存儲在磁盤上的數據庫數據一致。崩潰一致性備份用于恢復云服務器。數據恢復后，由于數據庫事務的一致性得不到保證，通常需要依靠數據本身的保護機制進行自動日志回滾，才能正常啟動數據，將數據恢復到最接近備份時間點的一致狀態。與應用一致備份進行恢復相比，RPO(恢復點目標，指最多可能丟失的數據長度)會更長，RTO(恢復時間目標，指從災難發生到整個系統恢復所需的最大時間)會更長。

云備份CBR支持為云服務器創建崩潰一致性備份或應用程序一致性備份。當使用應用程序一致性備份時，需要在備份目標云主機中部署備份代理。備份流程如下:為指定的云服務器創建自動備份或手動備份；云備份CBR通知部署在云服務器的備份代理凍結數據庫，提交所有未提交的事務，刷新內存中的臟數據；為云服務器下的所有云硬盤創建一致的快照；解凍數據庫；通過快照將云服務器的數據備份到備份存儲。

數據簡化技術：目前，數據存儲量日益增長，這也對存儲技術提出了更高的要求。通過使用數據縮減技術，可以高效快速地處理存儲數據的無限增長，實現了高可靠性、高安全性、可擴展性等存儲的基本要求，滿足了海量存儲信息的爆炸式增長趨勢，在一定程度上節約了成本，提高了效率。云存儲是一個復雜的系統。在互聯網快速發展的背景下，云計算和云存儲技術為IT行業的發展提供了基礎。通過云存儲技術，將網絡中的各種存儲設備匯集在一起協同工作，有效提高了工作效率，滿足了用戶的需求。

數據壓縮和重復數據刪除：在云備份資源池中，除了合理使用備份策略，優化備份數據規模外，還可以對備份數據進行壓縮和復制，最大限度地減少對存儲空間和網絡帶寬的占用，這也是云備份系統實現的重點之一。數據壓縮是減少數據量的有效方法，壓縮比是衡量壓縮效果的重要指標。壓縮比越高意味著壓縮效果越好，壓縮比與備份數據的類型密切相關，如視頻、圖片等數據，但對于數據庫數據和文本數據壓縮比相對較高。

即時恢復技術：即時恢復技術是指當虛擬機宕機(丟失、不可用、發生災難)時，可以立即在備份存儲上恢復虛擬機的運行，從而實現數據安全和實時業務連續性。隨著越來越多的重要辦公業務系統對實時服務提出更高效的在線服務要求，需要實現災難發生時數據的實時恢復，同一臺虛擬機可以立即投入使用。目前，基于連續數據保護(CDP)和快照等基本備份功能的即時恢復方案已經出現。對于一些在重要業務系統中流通的電子文件，可以利用該技術實現即時備份和恢復，從而提高電子文件備份的安全性和有效性。

細粒度恢復：這項技術是通過虛擬化平臺對備份的文件系統進行分析，準確還原單個文件級別。通常，當災難發生時，發生概率較高的故障原因是軟故障，即只有部分數據損壞，如單個配置文件和部分文件。如果將備份的海量數據整體恢復，需要耗費大量的人力、物力和時間。通過細粒度的索引指針等技術手段，在不還原整個備份數據的情況下，快速訪問指定文件或某個目錄文件，準確恢復數據，可以大大提高數據恢復的效率。當災難發生時，我們可以高效地遷移和恢復電子文件數據，這可以減少恢復整個備份數據時對生產環境和備份環境的操作壓力，節省數據恢復成本，縮短業務中斷時間，盡快恢復業務運營。

穩定性：云備份提供商在一個完整的數據中心中，使用服務器虛擬化和應用程序優化數據保護來為備份數據提供更高的可靠性。同時，他們還提供7X24小時監管和設備升級、遷移、淘汰，為服務的穩定性和可靠性提供了有力保障。

效率和成本：基于云備份服務磁盤備份、重復數據刪除、加密、壓縮、存儲虛擬化等技術，為云備份帶來更高效的備份效率。備份數據存儲在云端，減輕了本地存儲資源的壓力，降低了本地資源的成本。此外，云服務商提供的備份能力采用使用付費的模式，大大降低了使用成本和管理成本。

擴展性：依托云備份服務商的云存儲技術，數據的備份不再受限于固定磁盤空間，具有無限擴展能力。

增加面積：IT資源的分配和釋放屬于橫向擴展。資源的橫向分配也稱為向外擴展，資源的橫向釋放也稱為向內擴展。水平擴展是云環境中一種常見的擴展形式。

垂直膨脹：當一個現有的it資源被一個容量更大或更小的資源取代時，這就是縱向擴展，當它被一個容量更大的it資源取代時，這叫做縱向擴展，當它被一個容量更小的IT資源取代時，這叫做縱向擴展。因為垂直擴展需要停機進行更換，所以這種形式的擴展在云環境中不太常見。通過提供IT資源池，以及為使用這些資源池而設計的工具和技術，云可以根據需要或根據云用戶的直接配置，即時動態地將IT資源分配給云用戶。這使得云用戶能夠根據處理需求的波動和峰值自動或手動擴展他們的云IT資源。類似地，當處理需求降低時，可以釋放(自動或手動)IT資源。提供靈活和可擴展的IT資源是云的固有和自然特性，這與上面提到的成比例的成本效益直接相關。除了自動減少資源帶來的明顯經濟效益，IT資源還能始終滿足和實現不可預知的用戶需求，這種能力避免了使用需求達到某個閾值時可能出現的損失。

企業數據備份：云備份技術可以為企業提供高效、可靠、低成本的數據備份解決方案。通過將數據存儲在云中，企業可以確保數據的安全性和完整性，同時降低數據備份的成本和復雜性。

個人數據備份：個人用戶也可以使用云備份技術備份個人數據(如照片、文件等。)以防止數據丟失或未經授權的訪問。通過簡單的云存儲服務，個人用戶可以輕松備份和恢復數據，而無需購買和維護昂貴的硬件設備。

災難恢復：云備份技術也可以用于災難恢復。當自然災害、系統故障等事件導致企業或個人數據丟失時，可以通過云備份快速恢復數據，減少損失。云備份的容災能力可以為企業和個人提供可靠的備份支持，保證業務連續性和數據完整性。

被黑客或病毒攻擊：通過云備份，可以立即恢復到最后一個沒有被黑客或病毒攻擊的備份點。

數據被誤刪除了：通過云備份，可以立即恢復到刪除前的備份點，找回刪除的數據。

應用程序更新出錯：通過云備份，可以立即恢復到應用更新前的備份點，讓系統正常運行。

云主機停機時間：通過云備份，可以立即恢復到停機前的備份點，讓云主機重新正常啟動。