理解 Time Machine

这是一篇译文,原文出自网站 iCanHelpYourMac,原标题为 Understanding Apple's Time Machine。

相比于翻译本身,对于我来说熟悉如何使用 Markdown 码字也许更加意义。

本文会帮助大家理解 Time Machine 应用(以下或简称 TM)的工作原理,我们期望它能帮我们实现什么以及它存在的局限性。

首先要区分几个的术语称呼)。苹果设计了一个叫 Time Capsule时间胶囊)的硬件。它集成了 AirPort Extreme 基站无线路由器外部硬盘驱动器。而 Time Machine 作为一个系统应用程序运行在 Mac OS X 10.5 及以上版本上,并且实现了自动将文件从内部硬盘驱动器复制到备份位置。

TM 可以将你的文件备份到多种媒介中,如,大多数 USBFireWire 接口的外部硬盘驱动器、Mac 本地的额外内部硬盘驱动器、网络存储(NAS)、其他 Mac 提供的文件共享卷(AFP)以及时间胶囊(Time Capsule)。

使用 TM 需要两个必要条件..

  1. 一台运行 OS X 10.5 及以上版本的 Mac。
  2. 一个用来存储备份文件的设备。

TM 是如何工作的

Time Machine 工作原理示意图

如上图所示(我把九张幻灯片转成一张 gif 动态图片),解释了文件被创建之后 TM 是如何对它进行备份的。有这样一个场景,我们在 11:30 AM 创建了一个文件,TM 在 12:00 PM 执行了第一次备份。由于该文件一直被编辑,所以 TM 每小时都会对该文件执行一次备份操作,这时有可能在 TM HD 上存有一个文件的多个副本。当 TM HD 的剩余磁盘空间不足时,TM 将会删除该文件的备份中较旧的版本。但即便原始文件已经从你 Mac 的内部磁盘上删除,TM 仍将保留这个被删除文件备份的最后(最近)一个版本。值得注意的是,只有当 TM HD 的剩余磁盘空间不足时,TM 才会删除备份。

一个很重要的事实是:除非某个文件同时存储在两个硬盘驱动器上,否则就不能说它做了 备份。如果从内置磁盘上删除了原始文件,那么 TM 将不会再对该文件做备份操作。没错,虽然该文件仍会在 TM HD 中保留,但如果 TM HD 出现什么状况,那么你将会永远无法找回这个已经删除的文件。很显然,你的 TM HD 只是一个用作存储的普通硬盘驱动器,只要是硬盘就有可能出现问题,所以我们在做数据备份时并不能完全依赖 TM。

基于上面所述需要记住的是,TM 将永远不会删除在它的磁盘上创建的任何一个文件的最后(最近)一个副本。在不采取任何限制措施的情况下,或许你的 TM HD 很快就会被挤爆。比如一股脑的把所有文件都塞进 TM 中或者频繁做 创建重命名 以及 移动 文件的操作。例如…如果你在桌面创建了一个叫 A.doc 的文件,TM 会在 TM HD 上创建一个叫 A.doc 的文件。如果你只是简单的把 A.doc 重命名为 A1.doc,TM 将会永久保留 A.doc 的副本同时新创建一个叫 A1.doc 文件。

对于 Word 文件或是其他文本类文件来说,这种情况显然不存在太大问题,因为文本类型的文件都小到不足以影响备份磁盘空间。相反,如果你使用 Adobe Photshop 编辑一个 300 MB 的 .psd 文件,TM HD 会因为备份每小时的副本而耗费过多的空间。如果你用 Adobe Photoshop 对一个 300 MB 的 .psd 文件编辑了四个小时,那么 TM 将会创建至少超过 1 GB 的副本。一个好的建议是,创建一个叫 “In Progress” 的文件夹存放正在编辑中的文件,再创建一个叫 “Archive” 的文件夹存放已完成不需要再编辑的文件。你可以简单的通过删除 TM 上的 “In Progress” 目录来解决由文件频繁修改导致 TM 创建多个副本耗费大量磁盘空间的问题。这样做会删除 “In Progress” 中的所有文件和这些文件对应的副本,而在下一次 TM 执行小时备份任务时将会重新创建新建文件的副本。

Time Machine 存储文件原理示意图
  • Machintash HD:Machintash HD 的内容。创建一个原始文件,并在随后的几个小时中编辑该文件。TM 每小时执行一次操作,备份新 创建编辑 / 修改 过的文件。

  • Time Machine HD:以用户用 Finder 浏览文件的视角所看到 TM HD 中的内容。在 Finder 中,用户能看到 TM 对一个文件夹每个小时执行备份的副本。这些文件夹中的每一个看起来都有 Mac's HD 的完整副本。TM 用 “Hard Links”(硬链接) 让文件显示在多个文件夹中,而实际上文件的每个版本只对应一个副本?;蛐碓?TM HD 上,1000 个硬链接都指向同一个文件。

  • TM HD File System:TM HD 存储介质上的实际数据。正如你看到的,即使有很多硬链接出现在 TM HD 的 上,但实际在 TM HD 文件系统上只有三个文件。


备份设备如何选型

不同的备份设备各有利弊,那么该如何选择呢?下面让我们来做个分析。下面图表展示了各个类型的设备所能支持的不同特性,并且根据每种设备对这些特性支持的程度来评定 Best(最好)Good(好)、Mmhhh(Mediocre 一般)Not So Good(不好)级别,对比出孰优孰劣。

备份设备特性对比
解释上图中的特性:
  • SPEED(速度):能否快速备份到该设备。速度快慢由诸多因素决定。该评级严格依据对备份设备吞吐量的测试来进行。
  • CAPACITY(容量):设备提供足够的磁盘空间存储备份文件或者有按需扩容的能力。
  • STABILITY(稳定性):在 TM 执行备份操作时要求备份设备是可靠的。
  • EASY SETUP(配置简单):备份解决方案能轻松配置。
  • COMPATABILITY(兼容性):该备份方案是否在多数用户群体中广泛使用。
  • PORTABILITY(可移植性):一些解决方案整合了网络(如 Time Capsule),导致很难把网络从方案中剥离出来。

贴士:旅行时不要用 TM 去做备份。如果你必须要携带备份设备,请单独放置。为什么?如果装着你的笔记本和备份硬盘的包被盗,那么你的数据就都没了。不要将鸡蛋放进同一个篮子中。这个特性也同样适用于下面这条特征。

  • MEDIA REDUNDANCY(介质冗余):TM HD 介质可以方便的切换。做数据的在线备份和离线备份对于很多企业来说非常重要。这能保证如果一个副本被偷或者被毁,可以从另一个副本中恢复丢失的数据。为了实现介质冗余,可以简单的使用两块同名的磁盘驱动器。当一个驱动器被删除时,可以从另一个找回当前 TM 最后一次执行备份的数据。
  • WIRELESS(无线):备份设备能否无线接入。
  • WIRED(连线):备份设备是否需要物理连线。不管你有什么备份设备,最快速的备份方法是通过物理线缆连接到你的备份设备。
  • AVAILABILITY(可用性):设备容易获得,并且可以在大多数系统中使用。例如,内部磁盘虽然使用起来很方便,但具备扩展第二块内部磁盘能力的 Mac 却并不多。
    MULTIPLE SYSTEMS(多系统):备份解决方案支持多系统 / 计算机。这对于一些企业而言非常重要,因为他们常常需要把 5 到 10 台计算机上的数据备份到同一个备份卷。这样节省了总体费用,不必为办公室的每台计算机配置备份磁盘。
    ENCRYPTION(加密):备份解决方案是否支持加密备份?这不是一个好的解决方案... 但对于某些场景来说很重要。请记住,对 TM 备份操作进行加密将拖慢备份进度。当然,如果加密秘钥(.sparseimage)丢失或遗忘,你的数据会跟硬盘驱动器损坏一样不再可用。这么干,你需要承担风险,所以并不推荐。
备份解决方案的类型
  1. 外部硬盘驱动器(USB 或 FireWire)
  • 优点
    A. 非常快
    B. 非常强的可扩展能力
    C. 非常高的可靠性
    D. 配制简单(目前在配置方面最简单的方案)
    E. 最强的兼容性
    F. 可轻松移除下线并做数据?;?br> G. 可轻松在多个备份设备间做切换
    H. 廉价

优点 G 中提到的在多个备份设备间切换意思是,对某一个备份设备执行过备份操作之后可以移除,并附加到另一个需要做备份的设备执行备份操作。

  • 缺点
    A. 仅供一台主机使用除非做物理移除
    B. 连接主机需要额外的物理线缆
  1. 内部硬盘驱动器
  • 优点
    A. 极快
    B. 非常强的可扩展能力
    C. 非常稳定
    D. 配制简单(仅次于外部硬盘驱动器)
    E. 廉价

  • 缺点
    A. 很少的机型支持内部硬盘驱动器(目前只有 Mac Pros 和 Xservers 支持)
    B. 只能供一台主机使用(除非被用作 AFP 主机)
    C. 不能方便的离线做数据?;?/p>

  1. 网络存储(NAS)
  • 优点
    A. 支持多主机备份
    B. 可无线访问(没有附加线缆)
    C. 方便移除并作离线数据?;?/li>

优点 C 中说的 “可无线访问” 中的 线 并不是网线,而是指传输数据用的物理线缆。当然,不管是无线(网线)还是有线(网线),只要到 NAS 的网络可达,就可以用作备份。

  • 缺点
    A. 速度限制(依赖于网络带宽 / 连接以及设备规格)
    B. 多数 NAS 设备不支持 HFS+ 文件系统(Mac OS 扩展 日志式)
    C. 多数设备使用 SMB 协议但由 TM 创建的 Spares Bundles 会受到 SMB 协议对文件大小的限制的影响
  1. 其他 Mac 提供的苹果文件共享(AFP)卷共享
    请参见下面 Time Machine 的网络备份 部分,查看详细信息。
  • 优点
    A. 支持多主机备份
    B. 可无线访问(没有附加线缆)
    C. 允许加密 TM 的备份(很好的特性,但并不推荐使用。)
    D. 通过 Internet 访问进行一部分配置(主要通过 MobileME,但也不是必须。这句翻译不出人话,可能是自己并没有用过 AFP 方式并且不了解什么是 MobileME。
    E. 廉价(只要你有另一台 Mac 就可以充当 AFP 卷共享主机)

  • 缺点
    A. 不方便移除做离线数据?;?br> B. 速度限制(依赖于网络带宽 / 连接)
    C. 要求至少两个 Mac 并需要进行配置(主机和客户端)
    D. TM 执行备份操作时主机 Mac 必须保持开机状态

  1. 苹果 “时间胶囊”
    请参见下面 Time Machine 的网络备份 部分,查看详细信息。
  • 优点
    A. 能为多台主机提供服务
    B. 可无线访问(没有附加线缆)
    C. 一个硬件具有 路由器备份磁盘 两部分功能
    D. 通过 Internet 访问进行一部分配置(只需要配置网络接入,而无需配置备份功能。网络配置需要使用 AirPort 实用工具,而备份功能则在 TM 中配置。
    E. MobileMe 整合(后续再了解 MobileMe 是什么?

  • 缺点
    A. 不方便移除做离线数据?;?br> B. 速度限制(依赖于网络连接 & 设备类型)
    C. 一个硬件具有 路由器备份磁盘 两部分功能(硬盘挂了一切都没了—— all in one 的设计既是优点也是缺点
    D. 扩展能力受限(可用容量只有 2 TB 甚至更?。?br> E. 昂贵(按单位 GB 计算)


Time Machine 的网络备份

下面的图表是几种 TM 常见的网络备份场景,展示了如何基于办公或者家庭网络对你的主机进行备份。通过网络备份有很多优势,即便如此,对于你来说网络备份也许并不是最好的解决方案。看一下网络备份是否符合你的情况。不管你最终会选择时间胶囊、其他 Mac 共享出来的 AFP 卷还是网络存储 NAS 中的哪一种备份方案,我都强烈建议你通过有线网络连接进行第一次备份。尽管随着无线网络的发展,它已经变得越来越快,但依然没有达到以太网络的速度。

为了备份到任何卷,TM 需要将该卷挂载到本地。当你选择了一个网络卷作为 TM 备份的目标磁盘,TM 将在这个网络卷上创建一个扩展名为 .sparsebundle 文件。TM 会将新创建的 Sparse Bundle 镜像挂载到你主机的本地文件系统中。这样就赋予 TM 执行备份操作所需要的完全写入权限。这样做是为了突破多数网络存储(NAS)产品上的一些限制?;褂泻芏?NAS 产品使用 FAT32 文件系统提供 SMB 服务。这导致了诸如文件名长度、字符支持、文件大小限制等问题。这正是引进 Sparse Bundle 的原因。“你的主机名.sparsebundle” 实际上是一个包含成千上万个文件的文件夹,这些文件大小都是 8.4 MB 甚至更小。Sparse Bundle 是磁盘镜像的一种形式。在互联网上分发的 Mac 软件正在广泛的使用相同的技术。

Time Machine 网络方案 1

上述方案是基于网络的备份方案中速度最快的一种。在这个方案中,我的 MacBook Pro 做为客户端,一个 Mac mini Core Duo 做主机端。Mac mini 外挂 FireWire 接口硬盘作为 TM 备份的目标磁盘。在这个测试中,TM 的最大吞吐量可以达到每秒 26.08 MB。网络则维持在每秒 14 到 15 MB 的速度。

Time Machine 网络方案 2
Time Machine 网络方案 3
Time Machine 时间胶囊方案 1
Time Machine 时间胶囊方案 2
Time Machine 时间胶囊方案 2-1

END

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