基本情報技術者試験で問われる主なバックアップ手法とは

バックアップという言葉は私たちも普段よく使う言葉ではないでしょうか。私たちの日常生活において、いざという時の備えとして一般的にバックアップを行っていると思います。

しかし、バックアップは実は奥が深いもので、ITシステムの世界においては様々なバックアップ手法が存在し、状況に応じて活用されています。そして、基本情報技術者試験でもバックアップ手法について出題されます。

この記事では、基本情報技術者試験対策として主なバックアップ手法や、バックアップに利用できるメディアなどについて解説を行います。

バックアップとは

バックアップとは、あらかじめデータを別の媒体にコピーしておき、万一故障などによってデータが欠損した場合に復元できるように準備しておく取り組みのことです。システムに保存されているデータは様々な理由によって失われる可能性があるため、重要なデータを保持するためにバックアップは必須となります。

バックアップの目的

バックアップの目的としては以下の通りです。

• 機器の故障や人的ミスなどによる情報の消失を防ぐ

データストレージの故障やネットワークの断絶などによって、システムが保有しているデータが失われるケースがあります。また、人的なミスによってデータを削除してしまったり、誤って変更してしまったりするケースもあります。

このようなケースに備えて、あらかじめデータのバックアップを取得しておきます。

• 災害時にシステムが失われることを防ぐ

もう一つ注意しなければならないのが、災害によってデータセンターやクラウドなどが物理的にダメージを受けて、データが失われてしまうケースです。このような場合は、システムがある場所と同じ場所にデータを保管していては対策できません。

物理的に離れた地点にバックアップデータを保管しておくことで、災害対策を行います。

• サイバー攻撃や不法侵入などに対する備え

近年では、ランサムウェアに代表されるようなサイバー攻撃によって、データが盗まれた上に勝手に暗号化されてしまい、利用不可能となってしまうような例もあります。このようなケースに備える上でも、バックアップの取得は重要です。

バックアップの対象

バックアップの対象となるのは、システムが保有するデータに加え、プログラムなどを含めたシステム全体となります。当然、システムが動作するためにはデータだけではなくプログラムも必要ですので、それらすべてをバックアップにより保管しなければなりません。

データのバックアップに対して、システム全体をバックアップすることをシステムバックアップなどと呼ぶこともあります。

ただし、すべてのシステム・データをバックアップすると、無駄なコストも発生します。重要度が低いシステムやデータについては、コスト削減のためバックアップの対象外とするケースもあります。

主なバックアップ方法

以下では、主なバックアップ手法について解説します。

フルバックアップ

フルバックアップは、バックアップ対象のデータをすべてバックアップすることです。最もわかりやすいバックアップであり、動作しているシステム・データと全く同じものをもう一つ作っておくイメージとなります。

フルバックアップは分かりやすいバックアップ方法ではありますが、システムへの負荷がかかるため、一般的には頻度を減らす工夫をしながら実施されます。

増分バックアップ

増分バックアップとは、一度フルバックアップを実施したうえで、次回からは前回からの変更箇所のみをバックアップしていく手法のことです。

例えば、1週間に1度、日曜日にフルバックアップを行い、その後は毎日増分バックアップを行うケースを想定します。この場合、月曜日は日曜日に取得したフルバックアップとの差の部分をバックアップしますし、火曜日は日曜日＋月曜日に取得したバックアップからの差の部分をバックアップします。

こうして、常に最新のバックアップデータから増えた部分のみをバックアップしていくのが、増分バックアップです。

増分バックアップは最もバックアップデータ量が少なくなる手法ではありますが、リカバリ時にはフルバックアップデータ＋フルバックアップ以降の各バックアップデータの結合が必要となるため、リカバリの作業手順と作業時間は増えてしまいます。

差分バックアップ

差分バックアップとは、それぞれのバックアップタイミングにてフルバックアップ時点からの差分を常にバックアップしていく手法のことです。

同様に、1週間に1度、日曜日にフルバックアップを行い、その後は毎日増分バックアップを行うケースを想定します。

この場合、月曜日は増分バックアップと同様に、日曜日に取得したフルバックアップとの差の部分をバックアップしますが、火曜日も日曜日に取得したバックアップからの差の部分をバックアップします。

こうして、最後に取得したフルバックアップからの差分をバックアップするのが差分バックアップです。

差分バックアップは、増分バックアップと比較するとバックアップデータ量が増える傾向にありますが、リカバリ時にはフルバックアップデータ＋最新の差分バックアップデータの2つで対応ができるため、効率的な作業が可能となります。

バックアップメディアの種類

以下では、バックアップに用いられる主なメディアについて解説します。

テープへのバックアップ

バックアップに良く利用されるメディアとして、磁気テープが挙げられます。磁気テープは近年では一般的に利用されることは減りましたが、過去には音楽などの録音媒体としてカセットテープが用いられるなど、普及している媒体でした。

テープは安価であり、可搬性が高いことから、バックアップに適したメディアといえます。長期保存にも向いていることから、大量のデータをテープに記録したうえで、倉庫などで保管するような利用方法が可能です。

ただし、他のメディアと比較すると書き込み・読み取り速度は劣るため、頻繁にバックアップするような場合には不向きのメディアとなります。

ディスクへのバックアップ

バックアップに用いられるもう一つのメディアとして、HDDなどのディスクが挙げられます。ディスクは高速であるため、高頻度でバックアップを行う場合に適したメディアです。一方で、テープよりも価格は高くなり、また耐久性の面でもテープに劣るため、用途に応じた使い分けが必要となります。

ディスクのメリットとして、磁気テープを利用する場合のように個別の書き込み・読み取り装置が不要であり、一般的なシステム構成で書き込み・読み取りが可能である点です。そのため、小規模のシステムなどでは、主要なバックアップメディアとして活用されています。

クラウドへのバックアップ

近年ではクラウドを用いたバックアップも実用化されており、普及しつつあります。

クラウドバックアップを用いると、バックアップ容量を任意のタイミングで自由に変更できるため、バックアップデータ量がわからない、もしくは次第に増加していくと思われるケースで有効な手段となります。

クラウドバックアップは便利な手法ではありますが、ネットワーク帯域を消費することから大量のデータを高速にバックアップするには不向きです。一方で、物理的な媒体を購入・設置する必要性がないことから、気軽なバックアップ手法として優れています。

高度なバックアップ手法

以下では、高度なバックアップ手法について解説を行います。

遠隔地バックアップ

遠隔地バックアップは、主に災害対策として実施されるバックアップです。自社システムが設置されている箇所から離れた場所にあるデータセンターや倉庫などにバックアップを実施することで、万が一災害が発生した際にも対応できるようにします。

遠隔地バックアップの方法には、ネットワーク経由で実施するものと物理的にメディアを輸送して実施するものの2種類があります。ネットワークで実施するほうが手軽に遠隔地バックアップを実現できますが、やはりネットワーク帯域を消費するため、大量のデータをバックアップするには不向きです。

一方でバックアップデータが格納された物理的なメディアを輸送する方法は、メディアの抜き差しや輸送などの手間はかかりますが、大量かつ重要なデータをバックアップする際に有効な手法です。

ホットスタンバイ

ホットスタンバイとは、システムが故障した際にも継続してシステムを利用できるようにするために、常時副系統にバックアップを用意しておく手法のことです。ホットスタンバイとは要するに動作するシステムを2つ用意することであるためコストはかかりますが、停止が許されないシステムに有効な手法です。

ホットスタンバイのメリットは、何よりリカバリ中のシステム停止がないことです。たとえ主系統のシステムが停止したとしても、停止した瞬間に副系統に移行するため、即時リカバリが可能です。

副系統でシステムを作動させながら、裏で主系統を復旧させ、タイミングを見て主系統に再切り替えを行うことで、システムを通常状態に戻します。

全く同じシステムを複数用意するのはコスト的に見合わない場合などで、システム全体のスペックを落とし、もし主系統が停止した場合は通常の半分程度のスペックで縮退運転するような設計方法もあります。

まとめ

この記事では、基本情報技術者試験を受けようとされている方に向けて、バックアップに関する内容の解説を行いました。バックアップは一般的な用語であり、私たちも普段スマートフォンのバックアップなどで実施することはありますが、システムの世界においてはより高度なバックアップが行われています。

基本情報技術者試験においてもバックアップ手法は良く問われる内容であるため、しっかり押さえておきましょう。