Qu’est-ce qu’une sauvegarde incrémentielle ?

Les sauvegardes incrémentielles permettent un stockage en continu des ensembles de données modifiés régulièrement. Ceci réduit la configuration requise en termes de temps, de bande passante, et de stockage par rapport à des sauvegardes complètes répétées. Les sauvegardes incrémentielles commencent par une sauvegarde complète, suivie par une chaîne de sauvegardes incrémentielles plus petites, mais conduisent à des processus de sauvegarde et de restauration d’une plus grande complexité. Des logiciels spécifiques sont utilisés afin de faire face à cela.

Une sauvegarde incrémentielle (incremental backup en anglais) est une méthode de sauvegarde qui est souvent utilisée dans le cadre d’une stratégie de sauvegarde plus large. À la différence d’une sauvegarde complète, elle ne crée pas une copie complète du jeu de données à sauvegarder. Au lieu de cela, seuls les changements apportés aux fichiers à compter de la dernière sauvegarde sont sauvegardés.

À la différence d’une sauvegarde différentielle, la réconciliation des modifications ne se fait pas nécessairement par rapport à la dernière sauvegarde complète. Ce sont plutôt les modifications qui remontent à la dernière sauvegarde complète ou incrémentielle qui sont sauvegardées.

Les approches de la protection des données incrémentielles sont en général regroupées en deux grandes catégories :

1. La granularité des changements
2. L’utilisation de la stratégie à employer

La plupart du temps, on a recours à des approches hybrides. Par exemple, le célèbre outil rsync crée des « sauvegardes complètes synthétiques niveau bloc » en utilisation normale. Examinons plus en détail les différents types de sauvegardes incrémentielles.

Les données stockées numériquement sont constituées de chaînes presque infinies de 0 et de 1. Ces bits sont regroupés au sein d’unités logiques, dont les plus connues sont les fichiers. Cependant, en-dessous du niveau fichier, on trouve des « blocs » et des « bytes », qui constituent des groupements logiques de bits individuels.

Pour comparer les modifications entre la dernière sauvegarde et l’état actuel du jeu de données, on peut se référer à ces différents niveaux. Plus la correspondance des changements est forte au niveau des bits individuels eux-mêmes, plus cela rend efficace la sauvegarde incrémentielle. Tandis que, d’un fichier à un autre, la taille varie, les blocs et les bytes ont des tailles définies et fixes. À titre d’exemple, un byte comprend huit bits consécutifs ; les blocs font généralement de 512 à 4 096 bytes de longueur.

Une sauvegarde incrémentielle niveau fichier peut uniquement distinguer si un fichier a été modifié. L’étendue du changement n’est pas prise en compte. Si un seul bit a été modifié, le fichier dans sa totalité est à nouveau sauvegardé durant la sauvegarde incrémentielle. Pour illustrer ceci, imaginons que le manuscrit d’un long ouvrage est stocké sous la forme d’un fichier unique sur un support de données. Si une seule et unique lettre est modifiée, la totalité du manuscrit sera à nouveau copiée dans le cadre d’une sauvegarde incrémentielle niveau fichier.

Les sauvegardes incrémentielles niveau fichier sont les plus faciles à mettre en place car les systèmes de fichiers répertorient les dates de modification des fichiers. Pour réconcilier les changements, il suffit de comparer les horodatages de la dernière modification d’un fichier sur les systèmes source et cible. Si l’horodatage sur le système source est plus récent, le fichier a été modifié et doit être copié à nouveau. Ainsi, les sauvegardes incrémentielles sont inefficaces pour les petits changements apportés à des fichiers volumineux.

Le terme « bloc » provient du stockage de données. Les disques durs et les autres périphériques de stockage de masse organisent des sections de bytes consécutifs sous forme de zones logiques contiguës. Lorsque l’on crée la sauvegarde incrémentielle niveau bloc, seuls les blocs modifiés sont sauvegardés. Cela présente l’avantage de réduire la taille des données à transférer et à stocker. Ainsi, seules les sections modifiées des fichiers individuels sont sauvegardées.

L’inconvénient majeur est qu’un mécanisme permettant de créer des journaux de quels blocs ont été modifiés est nécessaire. Certaines technologies de stockage ont la capacité de gérer cette information et peuvent dès lors implémenter des sauvegardes incrémentielles niveau bloc. Sinon, il faudrait comparer la sauvegarde complète niveau bloc à l’état actuel pour détecter tout changement.

Les sauvegardes incrémentielles niveau byte constituent une version encore plus détaillée qu’une sauvegarde incrémentielle niveau bloc. Seuls les bytes modifiés d’un bloc sont sauvegardés. En termes de temps nécessaire et d’espace de stockage requis, la sauvegarde incrémentielle niveau byte est assurément beaucoup plus efficace. Néanmoins, le processus est plus exigeant. Ceci est dû au fait qu’un journal des changements au niveau byte est nécessaire pour identifier les bytes modifiés. L’effort supplémentaire pour les sauvegardes incrémentielles niveau byte est justifié pour des changements localisés apportés à des fichiers très volumineux.

Les sauvegardes incrémentielles font partie d’une chaîne de sauvegardes individuelles qui contiennent les changements apportés à l’état antérieur. Au commencement de la chaîne, on retrouve toujours une sauvegarde complète. Il existe différentes méthodes de construction de cette chaîne et de création de nouvelles sauvegardes complètes. Ceci offre des avantages en termes de complexité et de durée des processus de sauvegarde et de restauration. Voici quelques stratégies de création de sauvegardes incrémentielles.

Une stratégie classique de sauvegarde incrémentielle nécessite des sauvegardes complètes périodiques. Créer une sauvegarde complète est aussi lent que chronophage. Avec les sauvegardes complètes synthétiques, une nouvelle sauvegarde complète est créée. La sauvegarde complète d’origine et les sauvegardes incrémentielles ultérieures sont utilisées à cette fin. Ceci évite d’avoir à copier l’ensemble du jeu de données depuis le système source, qui, autrement, serait nécessaire lors de la création d’une sauvegarde complète. Ce processus est également appelé « sauvegarde incrémentielle directe ».

La sauvegarde toujours incrémentielle est optimisée pour copier des disques durs et des supports similaires. Au début, une sauvegarde complète est créée ; par la suite, seuls les blocs modifiés sont stockés dans une chaîne continue « infinie ». À la différence d’une sauvegarde complète synthétique ou incrémentielle inversée, aucune sauvegarde complète supplémentaire n’est créée après la toute première. Ceci permet d’économiser de l’espace disque et réduit le volume de données transféré durant les opérations de copie.

La sauvegarde incrémentielle inversée fonctionne de manière analogue à la sauvegarde complète synthétique. Après chaque sauvegarde incrémentielle, les modifications sont fusionnées avec la dernière sauvegarde complète. Cela signifie qu’une sauvegarde complète existe au bout de la chaîne de sauvegarde. Il est vrai que créer une sauvegarde incrémentielle inversée prend plus de temps qu’une sauvegarde incrémentielle directe. Néanmoins, si nécessaire, le système source peut être restauré sans délai, dans la mesure où le dernier statut actuel est déjà disponible sous la forme d’une copie complète.

Une sauvegarde incrémentielle améliorée peut être de n’importe quel type. Ce qui la distingue est le fait qu’elle détecte les modifications apportées aux fichiers causées par le fait de les déplacer ou de les renommer. Dans le cas de fichiers volumineux, cela permet de gagner en efficacité.

L’atout majeur des sauvegardes incrémentielles est le fait que chaque sauvegarde individuelle est petite. Étant donné que seules les différences par rapport à la dernière sauvegarde sont copiées, le processus de sauvegarde requiert relativement peu de temps, de bande passante et d’espace de stockage. Le prérequis à cela est que la période entre chaque sauvegarde individuelle demeure courte. Sinon, de gros volumes de données s’accumulent et doivent être transférés.

L’avantage inhérent aux sauvegardes incrémentielles est illustré de façon nette par le terme « fenêtre de sauvegarde ». Il s’agit de la période durant laquelle une sauvegarde peut être créée sans perturber le bon fonctionnement du système. Si la quantité de données est telle que le processus de copie prendrait plus de temps que la fenêtre de sauvegarde ne le permet, il devient impossible de créer une sauvegarde complète lorsque le système est utilisé. Dans ce cas, il est conseillé de créer de petites sauvegardes incrémentielles à de courts intervalles.

L’inconvénient immédiat des sauvegardes incrémentielles est le fait qu’un logiciel spécialisé s’avère en général nécessaire. Planifier la stratégie de sauvegarde nécessite également plus d’efforts que de créer des sauvegardes complètes. Il en va de même pour la restauration de l’état d’origine à partir des sauvegardes. Les données étant disséminées sur plusieurs sauvegardes, le processus est plus complexe. Il existe également un risque plus élevé de perte de données. Si une sauvegarde incrémentielle au sein d’une chaîne est endommagée, l’intégrité de toutes les sauvegardes ultérieures sera impactée.

Les sauvegardes incrémentielles visent avant tout à réduire les besoins en termes de stockage et de temps nécessaires à la création d’une sauvegarde. Elles sont dès lors toujours utilisées lorsque la création répétée de sauvegardes complètes serait une aberration logistique. Examinons quelques scénarios en détail.

Pour créer une sauvegarde sous Mac, le mieux est d’utiliser l’outil de sauvegarde préinstallé sur macOS « Time Machine ». Cet outil copie les changements subis par le stockage de données interne de manière incrémentielle vers un disque dur externe. Comme à l’accoutumée avec les sauvegardes incrémentielles, une sauvegarde complète initiale est créée lors de sa première exécution. Les modifications ultérieures apportées au système de fichier sont répertoriées par des journaux et disponibles pour de futures sauvegardes.

Time Machine vous permet de restaurer des fichiers individuels vers des points antérieurs dans le temps. Par ailleurs, le système dans son entier peut être reconstitué depuis la sauvegarde. C’est pratique si votre matériel bat de l’aile ou si vous souhaitez migrer votre système vers une nouvelle machine. Sa gestion facile du logiciel de sauvegarde est tout à fait impressionnante. L’utilisateur n’a qu’à connecter un disque dur externe et lancer le processus de sauvegarde ; le reste est automatique.

Les sauvegardes incrémentielles sont également disponibles sous Windows. D’un côté, une sauvegarde peut être créée dans Windows 10 à l’aide de Windows Backup. D’un autre côté, vous pouvez utiliser l’outil de sauvegarde Robocopy dans la ligne de commande pour sauvegarder les contenus d’un répertoire par incréments. Examinons un exemple :

L’option /MIR signifie « miroir ». La commande met en miroir le répertoire source vers le chemin de destination. Si un répertoire portant le même nom existe déjà, une sauvegarde incrémentielle sera réalisée. Robocopy transfèrera ensuite uniquement les changements remontant à la dernière opération de sauvegarde.

Robocopy n’existe que sous Windows. Pour créer une sauvegarde de serveur avec Rsync sous Linux, on a recours à une sauvegarde incrémentielle. Pour commencer, une sauvegarde complète est créée. Lorsque la commande est ensuite appelée, Rsync transfère les changements apportés aux blocs à compter de la dernière sauvegarde seulement. Les données transférées et le jeu de données existant sont fusionnés. Ainsi, il résulte de cette opération une sauvegarde complète synthétique. Voici un exemple d’un appel rsync correspondant :