電腦備份的兩三事 -- 漫談 Time Machine

一個多月前，有個朋友的電腦出問題，一些程式整個掛掉或是出現異常，於是我就去她家裡幫她看看。想當然耳，電腦裡面的東西亂放是一定的，防毒軟體過期好幾個月、掛掉的程式就算重灌也沒用 ..... 又因為很多人的通病，把重要檔案都放在 C 槽、謎版程式沒光碟而且灌在 D 槽 .... 所以我也不能直接重灌系統，搞到最後根本沒做什麼就回家了。Windows 的登錄檔及 dll 檔全部雜在一起，而且牽扯甚深，不重灌根本治不好，但諷刺的是，Windows 明明就是一個很需要重灌的系統，但卻很落後地要把整個磁碟分區幹掉才能重灌，而系統預設的檔案存檔路徑都是指向系統槽，使得情況更加惡化，讓重灌這個 "最後手段" 變得難以進行。

後來過了一段時間，那個朋友跟我說她家電腦的 power 燒掉了，現在什麼都沒了，硬碟要拿去給資料救援的公司看，可是超貴 ........ 我就問她說 "妳電腦裡的資料完全沒有備份嗎 ?"，她冷冷地回我 "你覺得我們有可能做這種事嗎 ?"。

就是上面這句話，造成 Time Machine 的誕生。事實上，不管是哪一國，不懂電腦的人絕對比懂電腦的人多得太多了。但這也不奇怪，因為電腦只是個工具，並沒有了解它的必要，只要它能好好地完成工作就好了，就像個家電，你會想知道電鍋內部的電路是怎麼接，以致於它可以煮飯嗎 ? [1] 而一般人若沒有基本的電腦常識，根本不會安裝備份軟體，而且就算裝了也很容易忘記用它，或者是懶得去用。有些軟體廠商會把該公司生產的備份軟體在安裝時加入背景執行，可是這樣非常耗資源，而且如何處理備份的檔案是一大問題。手動的備份軟體沒有問題，反正就是把最新一版的檔案打包起來，可是如果是在背景執行的備份軟體，每次這樣打包沒過多久就把硬碟灌爆了，別忘了硬碟是一直在新增 / 移除檔案的。要解決上述的問題，就是要能找出檔案的刪減情形，要馬就定期掃描全系統，可是這樣更耗系統資源 (spotlight 做 index 時有多 lag 應該時有所聞吧，這裡的意思就差不多那樣)；不然就是從 Kernel 控制硬體的 I/O 下手，可是這樣會讓每一個動作都花兩倍的時間，因為備份軟體時時在運作。最後，備份檔案有沒有其它的用途 ? 只能拿來做系統或資料還原嗎 ?

從上面那些顧慮來看，備份軟體真的是一大學問，但這也看出 Time Machine 的設計有多麼傑出。

1. 設定的介面很簡單，設定好之後，插上備份用的外接硬碟就自動幫你備份。
2. 若一直接著備份硬碟 (也許是內建硬碟的另一磁區)，會自動幫你定時備份。
3. 自動找出與前一次備份的差異，只備份不同的地方，不會重複備份。
4. Time Machine 本身的使用者界面提供使用者去備份檔裡找以前刪掉的資料，以及備份的系統檔提供系統還原的功能。

沒有做資料備份的人在出事後最常說的話就是 "我知道要做備份阿 .... 可是我沒做 ...." 上述四點不僅道出 Time Machine 在功能上的優異之處，而且也證明 Apple 想簡化 "資料備份" 這個動作的用心，只要做一次簡單的設定，之後插上備份碟就是了，想去備份碟裡撈舊資料也有專門的界面可以用。先來看看 Time Machine 的介紹影片 :

看起來真的很神奇，但它是怎麼辦到的呢 ? 為何 Tiger 不能用 ? 主要的重點有兩個 :

1. FSEvents
其實這個功能在 Tiger 中已經出現，位置在 /dev/fsevents 裡，它的功用就是觀察 kernel 所掌管的所有 I/O 狀況，像個電腦螢幕不斷地把資訊呈現出來，但不做任何處理。Tiger 裡的 Spotlight 就使用這些資料來建立檔案的 index，但是硬碟的讀寫常常比想像中還要頻繁，所以 Spotlight 在用 fsevents 的資料時常常會造成 kernel 處理過程的大塞車，不好好管一管就會當掉，因此有時會發現剛建立好的檔案無法被 Spotlight 找到，除了 Spotlight 本身反應不夠快之外，主要是因為那個資料的 index 過程在塞車中被遺棄了，要等下次開機才會重新建立當初遺漏的 index。

在 10.5 Leopard 中，Time Machine 不用上述的方法，因為它不需要時時刻刻地備份檔案，只要 "定時" 即可，故 Apple 在 Leopard 中安排一個 daemon "fseventsd"，專門將 fsevents 的資料寫成 log 檔，之後再定時依照 log 檔的記錄，在背景啟動 Time Machine 進行備份。是的，就差在這個簡單的 daemon，做的事情也不過是寫個 log 檔，卻把所有該解決的問題都解決了，而且也避免 Time Machine 有像 Spotlight 一樣遇到塞車就會漏東西的缺陷。

2. Hot link
這是在 Time Machine 備份磁區中，儲存檔案的方法，先看看下面這張圖 :

你會發現備份檔案排列地非常整齊，是以時間來分資料夾的，裡面有當下全部的檔案 !!! 可是神奇的是，檔案並沒有重複地儲存在硬碟裡，而是以 hot link 的形式散布在各個資料夾中。hot link 是 Unix 系統中的一種檔案連結功能，與 soft link 與 alias (替身) 不同，本身並不是一個獨立的檔案 (soft link 及 alias 至少還有個幾 KB ....)，只是將檔案中的資料部份指向不同的路徑跟檔名，換句話說，某些檔案出現在好幾個資料夾中，若它們是以 hot link 連結，那它們在硬碟中所佔用的區塊都是同一個，沒有多耗費不必要的硬碟空間。

有個終端機指令 "ls -l" 可以查詢檔案的 hot link，下面是個例子 :

-rw-r--r--   2 Chris 894 Oct 18 10:04 fileA
-rw-r--r--   1 Chris 897 Oct 18 10:06 fileB

帳號前面的數字代表 hot link 的數目，一般的檔案都是 1，像 fileB；若是 2 則代表同樣的資料指向兩個不同的路徑或檔名，fileA 是其中一個。而我之前逛網時看到的一篇文章 "刪除 Time machine 舊的備份資料" 就是將其中一個日期的檔案殺掉，但其實騰不出多少硬碟空間，因為刪除的時候只是將 hot link 的連接數減 1 而已，要減到 0 才是真的砍掉該檔。

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Time Machine 是一個很難得的備份工具，充滿了設計者跟工程師的巧思，即使它還有不小的改進空間，但還是瑕不掩瑜。建議所有使用 Mac OSX 10.5 later 的人都使用它來備份系統，Apple 特地為使用者設計了一個簡單易用的備份系統，不用真的太可惜。

話說從 Vista 開始，Win 也有內建一個備份軟體，我實在無法評論它，因為我根本沒聽過有人在用，到現在還是不知道它有什麼功能 ......


附註
1. 想當年我看過一個廣告，裡面的廣告詞是這樣的 "我才不管電腦怎麼工作，我只要它好好地為我工作 !" 十分貼切，數位生活就該進步到這樣，這也是 Linux 一直推不起來的原因。