¿Qué es una copia de seguridad incremental?

Las copias de seguridad incrementales permiten el almacenamiento continuo de conjuntos de datos cambiantes. Esto minimiza el tiempo, el ancho de banda y los requisitos de almacenamiento en comparación con las copias de seguridad completas que se repiten. Las copias de seguridad incrementales comienzan con una copia de seguridad completa, seguida de una cadena de copias de seguridad incrementales más pequeñas. Esto da lugar a una mayor complejidad de los procesos de copia de seguridad y restauración. Para ello se utiliza un software especial.

Una copia de seguridad incremental es un método de copia de seguridad que suele utilizarse como parte de una estrategia de backup más amplia. A diferencia de una copia de seguridad completa, no crea una copia completa del conjunto de datos del que se va a hacer una copia de seguridad. En su lugar, solo se guardan los cambios realizados en los archivos a partir de la última copia de seguridad.

A diferencia de una copia de seguridad diferencial, la armonización de los cambios no se refiere necesariamente a la última copia de seguridad completa. Más bien, se guardan los cambios desde la última copia de seguridad completa o incremental.

En general, hay dos grandes categorías de enfoques para la protección de datos incremental:

1. La granularidad de los cambios
2. El uso de la estrategia a emplear

Normalmente se utilizan enfoques híbridos. Por ejemplo, la popular herramienta Rsync crea “copias de seguridad completas sintéticas a nivel de bloque” en su uso normal. Veamos en detalle los distintos tipos de backups incrementales.

Los datos almacenados digitalmente están formados por cadenas casi infinitas de ceros y unos. Estos bits se agrupan en unidades lógicas, de las que los archivos son las más conocidas. Sin embargo, por debajo del nivel de los archivos, hay “bloques” y “bytes” como agrupaciones lógicas de bits individuales.

La comparación de los cambios entre la última copia de seguridad y el estado actual del conjunto de datos puede referirse a diferentes niveles. Cuanto más se acerque la comparación de los cambios a los bits individuales, más eficiente será la copia de seguridad incremental. Mientras que los archivos varían de tamaño, los bloques y los bytes tienen un tamaño definido y fijo. Por ejemplo, un byte comprende ocho bits consecutivos; los bloques suelen tener una longitud de entre 512 y 4096 bytes.

Una copia de seguridad incremental a nivel de archivo solo distingue si un archivo ha sido modificado. No se tiene en cuenta el alcance del cambio. Si se ha modificado incluso un solo bit, se vuelve a hacer una copia de seguridad de todo el archivo en el transcurso de la copia de seguridad incremental. Para ilustrar esto, imagina un gran manuscrito de un libro que se almacena como un único archivo en un dispositivo de almacenamiento de datos. Si se cambia una sola letra, se hace una copia de seguridad de todo el manuscrito como parte de una copia de seguridad incremental a nivel de archivo.

Una copia de seguridad incremental a nivel de archivo es la más fácil de implementar porque los sistemas de archivos registran la fecha de modificación de los archivos. Para contrastar los cambios, basta con comparar las marcas de tiempo de la última modificación de un archivo en los sistemas de origen y de destino. Si la marca de tiempo en el sistema de origen es más reciente, el archivo ha sido modificado y hay que hacer una copia de seguridad de nuevo. Por lo tanto, las copias de seguridad incrementales a nivel de archivo son ineficaces para pequeños cambios en archivos grandes.

El término “bloque” tiene su origen en el almacenamiento de datos. Los discos duros y otros dispositivos de almacenamiento masivo organizan secciones de bytes consecutivos como un área lógica contigua. Al crear la copia de seguridad incremental a nivel de bloque, solo se hace una copia de seguridad de los bloques modificados. La ventaja es el menor tamaño de los datos que hay que transferir y almacenar. Así, solo se hace una copia de seguridad de las secciones modificadas de los archivos individuales.

La principal desventaja es que se necesita un mecanismo para registrar qué bloques han cambiado. Algunas tecnologías de almacenamiento son capaces de gestionar esta información y, por tanto, pueden implementar copias de seguridad incrementales a nivel de bloque. De lo contrario, habría que comparar la copia de seguridad completa a nivel de bloque con el estado actual para detectar los cambios.

Una copia de seguridad incremental a nivel de bytes es una versión aún más detallada que una copia de seguridad incremental a nivel de bloques. Solo se hace una copia de seguridad de los bytes modificados de un bloque. En términos de tiempo y espacio de almacenamiento necesarios, la copia de seguridad incremental a nivel de bytes puede ser significativamente más eficiente. Sin embargo, el proceso es más exigente. Esto se debe a que se necesita un diario de los cambios a nivel de bytes para identificar los bytes modificados. El esfuerzo adicional de las copias de seguridad incrementales a nivel de bytes es útil para realizar cambios selectivos en archivos muy grandes.

Las copias de seguridad incrementales forman parte de una cadena de copias de seguridad individuales que contienen los cambios del estado anterior. Al principio de la cadena siempre hay una copia de seguridad completa. Hay varios métodos para construir la cadena y crear nuevas copias de seguridad completas. Esto tiene ventajas en términos de complejidad y duración de los procesos de copia de seguridad y restauración. Aquí tienes algunas estrategias para crear respaldos incrementales.

Una estrategia de copia de seguridad incremental tradicional requiere copias de seguridad completas periódicas. Crear una copia de seguridad completa lleva mucho tiempo y es lento. Con las copias de seguridad completas sintéticas, se crea una nueva copia de seguridad completa. Para ello se utiliza la copia de seguridad completa original y las copias de seguridad incrementales posteriores. Esto ahorra la copia de todo el conjunto de datos del sistema de origen que, de otro modo, sería necesaria al crear una copia de seguridad completa. El proceso también se conoce como “forward incremental backup”.

La copia de seguridad incremental para siempre está optimizada para hacer copias de seguridad de discos duros y soportes similares. Inicialmente se crea una copia de seguridad completa; después solo se almacenan los bloques modificados en una cadena continua “para siempre”. A diferencia de una copia de seguridad completa sintética o incremental inversa, no se crean más copias de seguridad completas después de la inicial. Esto ahorra espacio de almacenamiento y minimiza los datos transferidos durante las operaciones de copia.

La copia de seguridad incremental inversa funciona de forma similar a la copia de seguridad completa sintética. Después de cada copia de seguridad incremental, los cambios se fusionan con la última copia de seguridad completa. Esto significa que al final de la cadena de copias de seguridad existe una copia de seguridad completa. Es cierto que crear una copia de seguridad incremental inversa lleva más tiempo que una copia de seguridad incremental directa. Sin embargo, si es necesario, el sistema de origen puede restaurarse sin demora, ya que el último estado actual ya está disponible como copia completa.

Una copia de seguridad incremental mejorada puede ser de cualquier tipo. Una característica especial es que también detecta los cambios en los archivos causados por el movimiento o el cambio de nombre. Siempre que se trate de archivos grandes, este backup puede contribuir a la eficacia.

La mayor ventaja de las copias de seguridad incrementales es que son pequeñas. Como solo se guardan las diferencias a partir de la última copia de seguridad, el proceso de copia de seguridad requiere relativamente poco tiempo, ancho de banda y espacio de almacenamiento. El requisito previo es que el periodo entre las copias de seguridad individuales sea corto. De lo contrario, se acumulan grandes cantidades de datos modificados que tienen que ser transferidos.

La ventaja inherente a las copias de seguridad incrementales queda bien ilustrada por el término “backup window”. Se trata del periodo de tiempo en el que se puede crear una copia de seguridad sin interrumpir las operaciones. Si la cantidad de datos es tan grande que el proceso de copia tardaría más de lo que permite la ventana de copia de seguridad, resulta imposible crear una copia de seguridad completa durante el funcionamiento. En ese caso es aconsejable crear pequeñas copias de seguridad incrementales en intervalos cortos.

El inconveniente inmediato de las copias de seguridad incrementales es que suele ser necesario un software especializado. La planificación de la estrategia de copias de seguridad también requiere más esfuerzo que la creación de copias de seguridad completas. Restaurar el estado original a partir de las copias de seguridad es similar. Como los datos se reparten entre varias copias de seguridad, el proceso es más complejo. También existe un mayor riesgo de pérdida de datos. Si una copia de seguridad incremental de una cadena se daña, la integridad de todas las copias de seguridad posteriores se ve afectada.

Las copias de seguridad incrementales tienen como objetivo principal minimizar los requisitos de almacenamiento y el tiempo necesario para crear una copia de seguridad. Por eso se utilizan siempre que la creación repetida de copias de seguridad completas no tiene sentido desde el punto de vista logístico. Veamos algunos escenarios en detalle.

Para crear una copia de seguridad en un Mac, es mejor utilizar el software incorporado “Time Machine”. La herramienta hace una copia de seguridad incremental de los cambios en el almacenamiento interno de datos en un disco duro externo. Como es habitual en los respaldos incrementales, se crea una copia de seguridad completa inicial durante la primera ejecución. Los cambios posteriores en el sistema de archivos se registran y permanecen disponibles para posteriores copias de seguridad.

Time Machine te permite restaurar archivos individuales a puntos anteriores en el tiempo. Además, se puede reconstruir el sistema completo a partir de la copia de seguridad. Esto es práctico en caso de hardware defectuoso o si quieres migrar tu propio sistema a un nuevo hardware. El funcionamiento simple del software de copia de seguridad impresiona. El usuario solo tiene que conectar un disco duro externo e iniciar el proceso de copia de seguridad; el resto está automatizado.

Las copias de seguridad incrementales también están disponibles en Windows. Por un lado, se puede crear un backup en Windows 10 con la ayuda de Windows Backup. Por otro lado, puedes utilizar la herramienta de copia de seguridad Robocopy en la línea de comandos para hacer una copia de seguridad incremental del contenido de un directorio. Veamos un ejemplo:

La opción /MIR significa aquí “mirror”. El comando refleja el directorio de origen en la ruta de destino. Si ya existe un directorio con el mismo nombre, se realiza una copia de seguridad incremental. Robocopy transfiere entonces solo los cambios a partir de la última operación de copia de seguridad.

Robocopy solo existe en Windows. Para crear una copia de seguridad del servidor con Rsync en Linux, se utiliza una copia de seguridad incremental. Primero se crea una copia de seguridad completa. Cuando se accede de nuevo al comando, Rsync transfiere los cambios en bloque solo a partir de la última copia de seguridad. Los datos transferidos se fusionan con el conjunto de datos existente. Así, el resultado de la operación de copia de seguridad es una copia de seguridad completa sintética. Aquí tienes un ejemplo de la correspondiente llamada a Rsync: