「不管你的 RAID 有多優秀，都不能阻擋使用者的錯誤」—— 對每一個系統管理員而言，如何定時備份運作中的伺服器，絕對是值得花時間研究的問題。這次介紹的 Rsnapshot 透過設定檔的編寫，可以達成其他工具沒有的功能！

安裝 & 機能簡介

先從安裝開始，主流的發行版應該都可以在預設的套件庫找到：

sudo apt install rsnapshot

注意：在開始之前，請先備份原本的設定：

sudo cp /etc/rsnapshot.conf /etc/rsnapshot.conf.default

與上次介紹的 rdiff-backup 不同的是，rsnapshot 工具仰賴的是設定檔（/etc/rsnapshot.conf）來運作，大致上看起來如下，因為可以自訂的內容相當多，後面會分段介紹：

#################################################
# rsnapshot.conf - rsnapshot configuration file #
#################################################
#                                               #
# PLEASE BE AWARE OF THE FOLLOWING RULE:        #
#                                               #
# This file requires tabs between elements      #
#                                               #
#################################################

#######################
# CONFIG FILE VERSION #
#######################

config_version  1.2

###########################
# SNAPSHOT ROOT DIRECTORY #
###########################

# All snapshots will be stored under this root directory.
#
snapshot_root   /var/cache/rsnapshot/

... 略 ...

與 rdiff-backup 的差異

在不久前，我們介紹了 rdiff-backup 的使用方法，它非常容易使用，幾乎可以說是加了額外功能的 cp 指令。搭配 crontab 等排程工具就能達成各種複雜的功能。幾乎可以說，Rsnapshot 做得到的，沒什麼是 rdiff-backup 做不到的，幾乎。

要說與 rdiff-backup 最大的不同 ，就是備份檔的管理功能，它可以設定不類型的備份（e.g. 每小時備份、每日備份），保留不同的數量。舉例來說，我們可以設定當天逐小時備份（共 24 份），超過一天之後變成每日備份，保留一週（共 7 份）；藉此節省空間：

retain  hourly  24
retain  daily   7

▲ 這邊的設定我們稍後再詳細解釋

從使用設定檔這點也可以看得出來，Rsnapshot 的設計哲學有些不同，它並不仰賴每次呼叫時帶入的參數，而是預先決定好備份的方針，並以 daemon 的方式運作（儘管不會自動將自己設定為系統服務，後面會解釋）。

從一個計畫開始

在本篇的範例中，我們備份的目標是備份 /fileserver 到 /backup。為了方便想像，可以把 /fileserver 當作是公司裡的公用資料區。為了降低有人誤刪資料時，工作進度上的損失，我們設定每 10 分鐘備份一次，總共保留一個小時（共 6 份）；超過一個小時之後，變成每小時備份，保留一天（共 24 份）；最後再加上每日備份，保留一個月，照顧一下比較罕用的檔案。

TL;DR:

• 備份 /fileserver –> /backup
• 每 10 分鐘備份，保留一小時
• 每小時備份，保留一天
• 每日備份，保留一個月

如何設定 /etc/rsnapshot.conf

首先必須設定的是備份目錄（snapshot_root），對應到備份目的地 localhost/，這台電腦上所有的備份都會放在這裡，在這個例子中，我們設定為 /backup：

###########################
# SNAPSHOT ROOT DIRECTORY #
###########################

# All snapshots will be stored under this root directory.
#

snapshot_root   /backup

接下來，是要備份的目標（把 /fileserver 備份到 /backup/localhost，名稱可以自訂）：

###############################
### BACKUP POINTS / SCRIPTS ###
###############################

# LOCALHOST
backup  /fileserver/    localhost/

設定完來源和目的地之後，我們接著就可以手設定備份檔的保存。這邊分成三種 10_min、hourly、daily 三種：

#########################################
#     BACKUP LEVELS / INTERVALS         #
# Must be unique and in ascending order #
# e.g. alpha, beta, gamma, etc.         #
#########################################

retain    10_min   6
retain    hourly   24
retain    daily    30

注意：這邊 retain 的名稱可以自訂，並沒有特殊意義，舉例來說，也可以命名成 alpha、beta 等不相關的名稱。

設定完成之後，可以下 configtest 檢查一下：

$ sudo rsnapshot configtest
Syntax OK

然後就可以透過底下的指令來讓 rsnapshot 開始備份了。可以看得出來，這邊的 10_min 對應得就是 retain 裡面的 10_min：

sudo rsnapshot 10_min

理想上，我們會希望每 10 分鐘執行一次這個指令，不過這邊我們先看一下執行的結果，後面再來解釋如何設定自動執行：

$ ls -l /backup
total 4
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Sep 15 10:57 10_min.0

整個 /fileserver 資料夾確實被備份了：

$ tree /backup
/backup
└── 10_min.0
    └── localhost
        └── fileserver
            └── time.txt

3 directories, 1 file

注意：不同階層的備份必須要照順序排，從最頻繁到最稀疏。否則可能會出現類似下面的錯誤訊息（後面會解釋）：

$ sudo rsnapshot hourly
/backup/daily.29 not present (yet), nothing to copy

Rsnapshot 的機制

在解釋 Rsnapshot 的機制之前，首先必須複習一下 Hard Link 的概念。假設我今天建立一個 random_file_link 連結到某個檔案 random_file，會發生什麼事呢：

ln random_file random_file_link

答案是：兩個檔案會被視為相同的東西：

$ ls -l random_file*
-rw-rw-r-- 2 alexleo alexleo 766 Sep 15 11:36 random_file
-rw-rw-r-- 2 alexleo alexleo 766 Sep 15 11:36 random_file_link

注：有興趣研究更深入的話可以查查 inode，或直接下 ls -i 看看

簡單來說，我們可以把檔案系統理解成一張表，每個條目紀錄一個檔案，對應到硬碟上的一個（虛擬的）位置。而建立 Hard Link 的意思就是多新增一筆紀錄，對應到相同的檔案。下 rm 刪除的時候也是一樣，我們刪除的只是一筆紀錄，即使所有紀錄都刪除，也不代表它已經不存在硬碟上。（有學過指標/物件程式語言的話，可能會覺得熟悉）

快照循環：

Rsnapshot 就是利用 Hard Link 來保存過去的檔案，每次的備份都會建立一個資料夾，假如我們在 rsnapshot.conf 中設定了以下選項。第一次備份時會建立一個 10_min.0 的資料夾，第二次備份時，原本的 10_min.0 會變成　10_min.１，然後第二次備份的結果會放進　10_min.0 中。換句話說，每次備份的時候會建立一個 10_min.X 的資料夾，從 0 開始一直遞增，分別是最新到最舊的一次紀錄。

retain    10_min   6

Hard Link 與 快照：

每個資料夾中，使用 Hard Link 的方式儲存著該時間點的檔案；也因為使用 Hard Link 的緣故，若是相同（沒有被修改過）的檔案就不會佔用而外的空間。反過來說，若是一個大小 1GB 的檔案被修改了 1KB，我們也同樣需要備份整個 1G 的檔案，包含過去的 1G 和現在的 1G。算是跟使用 diff 的工具（e.g. rdiff-backup）不同的地方。

以 Rsnapshot 來說，第一份備份會是使用 rsync 備份，後續的備份則使用 Hard Link 達成（cp -l），可以使用 -t 選項列出實際會執行的動作（以下使用 sudo rsnapshot -t 10_min）：

echo 6286 > /var/run/rsnapshot.pid
/bin/rm -rf /backup/10_min.5/
mv /backup/10_min.4/ /backup/10_min.5/
mv /backup/10_min.3/ /backup/10_min.4/
mv /backup/10_min.2/ /backup/10_min.3/
mv /backup/10_min.1/ /backup/10_min.2/
/bin/cp -al /backup/10_min.0 /backup/10_min.1
/usr/bin/rsync -a --delete --numeric-ids --relative --delete-excluded \
    /fileserver/ /backup/10_min.0/localhost/
touch /backup/10_min.0/

快照階層 / 為什麼 retain 必須按照階層排序：

前面我們已經知道快照是按 name.0 ~ name.X 的名稱循環的。

這點 很重要 ，rsnapshot 並不會去紀錄那一次的備份是在什麼時間發生的，而且紀錄檔中也沒有辦法指定這樣的資訊（10_min、hourly 等名稱是只是我們取的名子）。因此，下一層的快照實際上，是取用上一層的最後一個，當成該次的結果（e.g. 10_min.5變成 hourly.0）。這也就是為什麼 10_min 的個數只能指定為 6 的原因，因為總和必須要剛好是一個小時啊！

retain    10_min   6
retain    hourly   24

如何設定自動執行（crontab）

因為解釋 crontab 的文章相當豐富，而且也相當容易閱讀，這邊就不挑戰了，放個表格就好了。有興趣的各位，請參考 G. T. Wang 或 鳥哥 的文章！

從 crontab.5 借來的（Ps. 新版的已經拿掉這張圖了）：

# Example of job definition:
# .---------------- 分鐘 (0 - 59)
# |  .------------- 小時 (0 - 23)
# |  |  .---------- 日（日期） (1 - 31)
# |  |  |  .------- 月（日期） (1 - 12) 或 jan,feb,mar,apr ...
# |  |  |  |  .---- 日（周） (0 - 6) (Sunday=0 or 7) 或 sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat
# |  |  |  |  |
# m h dom mon dow usercommand

因為我們要備份（存取）來自不同使用者的檔案，這邊直接用 root 執行就好：

sudo crontab -e

舉例來說，我的設定長這樣：

*/10 * * * *    /usr/local/bin/rsnapshot 10_min
01 * * * *      /usr/local/bin/rsnapshot hourly
02 00 * * *     /usr/local/bin/rsnapshot daily

另外加了一行，每分鐘寫入一行日期到 /fileserver/time.txt：

* * * * *       date | tee -a /fileserver/time.txt

可以用 journalctl 檢查 crontab 的執行狀況：

$ sudo journalctl -u cron.service -b | grep "CMD"
...略...
Sep 16 23:00:01 AlexLeo-VPC CRON[6739]: (root) CMD (rsnapshot 10_min)
Sep 16 23:01:01 AlexLeo-VPC CRON[6753]: (root) CMD (rsnapshot hourly)
Sep 16 23:10:01 AlexLeo-VPC CRON[6803]: (root) CMD (rsnapshot 10_min)
Sep 16 23:20:01 AlexLeo-VPC CRON[6866]: (root) CMD (rsnapshot 10_min)
Sep 16 23:30:01 AlexLeo-VPC CRON[6926]: (root) CMD (rsnapshot 10_min)
Sep 16 23:40:01 AlexLeo-VPC CRON[6999]: (root) CMD (rsnapshot 10_min)
...略...

如何設定自動執行（systemd）

畢竟參考來源之一的 ArchWiki 都提到了，就順便紀錄一下吧！

Systemd 的試定檔（Unit）常見於以下幾個地方（詳細請參考 systemd.unit(5)）：

• /etc/systemd/system：系統管理員設定的 Unit
• /usr/local/lib/systemd/system：系統管理員手動安裝的 Unit
• /usr/lib/systemd/system：套件自動安裝的 Unit

命名規則如下：

#  .----------------- 單元（Unit）的名稱
#  |     .----------- 帶有 @ 的 Unit 就是範本（e.g. [email protected]），@string 就是它的實例
#  |     |      .---- 單元（Unit）類型，常見的有 .service、.timer、.sockets 等
#  |     |      |
# [email protected]

首先建立一範本檔案 [email protected]，這邊的 %I 會把 @ 後面的東西帶進來（e.g. 執行 [email protected] 會讓 %I 變成 hourly），更多細節請參考 systemd.unit(5)。

為了避免影響到其他日常工作，我們把 CPU 和 I/O 的優先權調低：

• Nice=19：CPU 優先權，預設為 0，從高到低 -20~+19
• IOSchedulingClass=idle：I/O 優先權，預設為 best-effort，從高到低 realtime、best-effort、idle

建立 /etc/systemd/system/[email protected]：

[Unit]
Description=rsnapshot (%I) backup

[Service]
Type=oneshot
Nice=19
IOSchedulingClass=idle
ExecStart=/usr/bin/rsnapshot %I

另外是定期自動執行的部份，這邊使用 OnCalendar 來指定，它接受使用 Timestamp 格式指定的觸發條件。指定重複觸發條件的方式類似 crontab，同樣使用星號（*）除號（/）等 符號來表示。詳細請參考 systemd.time(7)。

Timestamp 的格式看起來像這樣：

#     .--------------------------------------- 日（周）大小寫或縮寫皆可（e.g. Wednesday = Wed = wed）
#     |       .------------------------------- 西元年
#     |       |    .-------------------------- 月（日期） (1 - 12)
#     |       |    |    .--------------------- 日（日期） (1 - 31)
#     |       |    |    |   .----------------- 小時 (0 - 23)
#     |       |    |    |   |      .---------- 分鐘 (0 - 59)
#     |       |    |    |   |      |     .---- 秒 (0 - 59)
#     |       |    |    |   |      |     |
# DayOfWeek Year-Month-Day Hour:Minute:Second

大概解釋一下各個選項的意義：

• OnCalendar=*-*-* *:0/10:00：指定出發的條件。這邊的 0/10 代表每 0, 10, 20, 30, 40, 50 分別都會觸發一次。
• Persistent=true：當系統因為某些原因錯過排定的工作時（e.g. 關機），是否立即（補）執行。
• [email protected]：因為我們的 .service 是範本，沒辦法直接對應 timer，所以要用 Unit 引數手動指定

建立 /etc/systemd/system/rsnapshot-10_min.timer：

[Unit]
Description=rsnapshot 10_min backup

[Timer]
# Run every 10 min
OnCalendar=*-*-* *:0/10:00
Persistent=true
Unit=rsnapshot@10_min.service

[Install]
WantedBy=timers.target

建立 /etc/systemd/system/rsnapshot-hourly.timer：

[Unit]
Description=rsnapshot hourly backup

[Timer]
# Run hourly
OnCalendar=*-*-* *:01:00
Persistent=true
[email protected]

[Install]
WantedBy=timers.target

建立 /etc/systemd/system/rsnapshot-daily.timer：

[Unit]
Description=rsnapshot daily backup

[Timer]
# 00:02 is the clock time when to start it
OnCalendar=*-*-* 00:02:00
Persistent=true
[email protected]

[Install]
WantedBy=timers.target

列一下剛才新增的 Unit 設定檔：

$ sudo systemctl list-unit-files | grep rsnapshot
[email protected]                         static          enabled
rsnapshot-10_min.timer                     disabled        enabled
rsnapshot-daily.timer                      disabled        enabled
rsnapshot-hourly.timer                     disabled        enabled

啟用 timer：

sudo systemctl enable --now rsnapshot-10_min.timer
sudo systemctl enable --now rsnapshot-hourly.timer
sudo systemctl enable --now rsnapshot-daily.timer

遠端主機

首先確定 Rsnapshot 主機上有建立好 SSH 金鑰對，沒有的話請使用 ssh-keygen 工具建立：

root@AlexLeo-VPC:~# ssh-keygen
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa):
Created directory '/root/.ssh'.
Enter passphrase (empty for no passphrase):
Enter same passphrase again:
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub
The key fingerprint is:
SHA256:Mm4E/Qn1ZXOqxlcCjph/6LAmKm0Mk0XSTol0TOIdTrI root@AlexLeo-VPC
The key's randomart image is:
+---[RSA 3072]----+
|.*o*    . . + .  |
|+ &... + + + +   |
| E o. = . o o .  |
|  o  . + + . o   |
| o    = S = .    |
|+    o * o .     |
| =  . = .        |
|. +. +           |
| o.              |
+----[SHA256]-----+

複製你的公鑰到遠端主機：

# << 檢視 Rsnapshot 主機的公鑰 <<
sudo cat /root/.ssh/id_rsa.pub
# >> 在遠端主機，新增信任的金鑰 >>
sudo vim /root/.ssh/authorized_keys

試著連線遠端主機（本例為 192.168.1.46）：

root@AlexLeo-VPC:~# ssh 192.168.1.46
The authenticity of host '192.168.1.46 (192.168.1.46)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:OKnlK1OCF+17uUAjdIQQ3gavXE1pQpbotWRQADZvQVI.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes
...略...

因為 Rsnapshot 遠端連線需要，取消註解 cmd_ssh 啟用它：

# Uncomment this to enable remote ssh backups over rsync.
#
cmd_ssh /usr/bin/ssh

加入遠端主機到設定檔裡面，這邊使用 root 登入 192.168.1.46，備份 /home 到本機的 /backup/remote/：

backup  [email protected]:/home/        remote/

過了一段時間之後，備份的檔案就出現在 /backup 資料夾裡面了：

$ tree -L 3 /backup
/backup
└── 10_min.0
    ├── localhost
    │   └── fileserver
    └── remote
        └── home

注：提醒一下，本例的設定檔包含有兩個來源：

backup  /fileserver                     localhost/
backup  [email protected]:/home/        remote/

額外的自訂備份腳本

Rsnapshot 的特色就是提供單一的工具，集中管理所有的備份設定。想當然爾，為了對應不同的應用，單純的檔案備份，常常是不夠的，比如說：備份 MySQL 資料庫，我們需要自訂一些腳本！

在設定檔中加入新增一行 backup_script：

backup          /fileserver                     localhost/
backup          [email protected]:/home/        remote/
backup_script   /usr/local/bin/backup_mysql.sh  mysql/

建立 /usr/local/bin/backup_mysql.sh，它會呼叫 mysqldump 來備份資料庫：

#!/bin/sh

/usr/bin/mysqldump --user=root --all-databases > mydatabase.sql

這邊解釋一下，Rsnapshot 在執行腳本的時候，會自動建立一個暫時的資料夾（tmp），待腳本執行完成之後，會再複製暫時資料夾中的結果到備份的目的地（mysql/）。

$ sudo rsnapshot -t 10_min
...略...
mkdir -m 0755 -p /backup/tmp/
cd /backup/tmp/
/usr/local/bin/backup_mysql.sh
cd /backup/
sync_if_different("/backup/tmp/", "/backup/10_min.0/mysql/")
...略...

備份成功：

$ tree -L 3 /backup
/backup
└── 10_min.0
    ├── localhost
    │   └── fileserver
    ├── mysql
    │   └── mydatabase.sql
    └── remote
        └── home

參考資料

• rsnapshot – ArchWiki
  • 非常完整的介紹，再次感受到了 Arch 社群的吸引力！
• rsnapshot/rsnapshot: a tool for backing up your data using rsync – GitHub
  • 官方的 GitHub Repo，提到 -t 跟 configtest
• backup – explain rsnapshot incremental rotation – Server Fault
  • 快照原理（Hard Link）的部份，參考了 Poohl 的回答
• systemd.unit(5) — Arch manual pages
  • 這邊有解釋 Systemd Unit 檔案在不同位置的意義
• systemd.exec(5) — Arch manual pages
  • 這邊提到 systemd 的 IOSchedulingClass 引數接受的數值
• ionice(1) — Arch manual pages
  • 這邊對 I/O 排程的 IOSchedulingClass 有比較詳細的解釋
• systemd.time(7) — Arch manual pages
  • 這邊有解釋 Systemd 的 Calander Events 格式
• systemd.timer(5) — Arch manual pages
  • 這邊有解釋 Persistent 引數的意義

注：Rsnapshot 的圖樣屬於該開源專案，本文基於描述需要合理使用。 (Note: Usage of Rsnapshot banner logo here is for the purpose of describing only.)