Sauvegarde (informatique)

La sauvegarde s'inscrit dans une démarche plus globale qui consiste à assurer la continuité d'activité d'un système informatique ou, en cas de défaillance, son redémarrage au plus vite. Cette démarche est souvent formalisée dans un document qui peut porter des noms divers, par exemple le Plan de reprise d'activité (PRA)[2] ou le plan de secours, et qui fait appel soit à des automatismes (ex. donner l'alerte en cas de coupure de courant ou de perte d'accès à une unité de stockage) soit à des gestes manuels (ex. remplacer des bandes magnétiques défectueuses). La tendance est à l'automatisation, réputée plus sûre dans les situations d'urgence que les opérations manuelles.

En termes de support, les serveurs ont depuis toujours requis des supports à grande capacité de stockage. La bande magnétique a longtemps été le principal vecteur, du fait de sa grande capacité, de son coût faible (par rapport aux autres supports), de sa capacité de réutilisation et de sa relative stabilité au temps et à l'usure. Puis sont venus les cartouches numériques (bandes magnétiques intégrées dans un boîtier plastique type DAT, DLT, SDLT, LTO), les disques durs et plus récemment les médias optiques, réinscriptibles ou non, tels que les CD-R, DVD-R ou formats similaires.

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Au cours des années 1975–95, la plupart des utilisateurs d'ordinateurs personnels (PC) associaient principalement le terme "backup" au fait de faire des copies sur disquettes. Avec le développement de micro-ordinateurs mieux équipés, les utilisateurs personnels ont adopté des supports plus performants : disques optiques (CD-ROM ou DVD), clés USB. De même, les ordinateurs intègrent des fonctions de sauvegarde de plus en plus évoluées, par exemple :

• des outils intégrés au système d'exploitation tels que les « points de restauration » que l'on peut créer avant d'installer un nouveau logiciel et qui remettront le système en l'état d'avant l'installation si l'utilisateur le demande ;
• des logiciels capables de faire une « photographie » fidèle du système à un moment donné. Cette « photographie » est appelée image disque, ou une image « ghost », en référence à l'un des logiciels qui servent à faire les images disque (le mot anglais « ghost » signifie « fantôme », mais il ne faut pas pour autant parler d'images fantômes : ici, « ghost » est un jeu de mots, qui provient de « General Hardware-Oriented System Transfer »). Cette image sera stockée sur l'ordinateur lui-même, dans une autre partition que celle dont on fait l'image, ou -mieux encore - sur un support externe.

Avec la banalisation des connexions Internet à large bande et à haut débit, de plus en plus d’utilisateurs recourent à ce type de service de sauvegarde[3]. On peut différencier deux méthodes:

Aujourd'hui, les copies de sûreté dites « en ligne »[4] deviennent populaires. Elles consistent à se connecter à un site Internet, appelé « Cloud », et à y transférer ses données. Les avantages sont multiples :

• minimiser le risque de perte puisque le site est géré par un professionnel qui fait lui-même des sauvegardes ;
• accéder à ses données à partir de n'importe quel ordinateur connecté à Internet ;
• souvent le coût de cette prestation est modique, parfois même gratuit pour les petites sauvegardes.

Sur le marché de la sauvegarde de données, les entreprises et administrations expriment des attentes spécifiques vis-à-vis des acteurs du marché, si bien qu’elles se tournent en priorité vers des intégrateurs, des éditeurs de solutions de sauvegarde, des fournisseurs d’infrastructure matérielle et des fournisseurs de services d’externalisation de sauvegarde, voire vers des prestataires couvrant un spectre complet d’expertises dans le domaine de la sauvegarde ainsi que de services à distance[5].

L'inconvénient majeur du recours à ces solutions est de laisser ses données à disposition d'un tiers qui peut à loisir les consulter, les modifier, les dupliquer, les publier ou en faire commerce, voire les rendre indisponibles (cas des faillites, rachats de sites par des concurrents, ou différend commercial avec l'hébergeur). Évidemment, des dispositions contractuelles viennent réguler ces risques mais elles ne peuvent empêcher l'hébergeur d'agir techniquement de façon malveillante. Une des parades à la consultation abusive consiste à chiffrer les données.

Un autre inconvénient vient des limites imposées sur le stockage ou la récupération des données : pour maîtriser l'usage de ses disques et de sa bande passante, un hébergeur peut limiter contractuellement son client à un volume de stockage ou de données consultées au-delà duquel il bloque l'accès aux données.

Les critères importants à retenir dans l'utilisation de ce processus de sauvegarde en ligne sont les suivants :

1. Les données doivent être chiffrées avant de remonter chez l'hébergeur, via Internet. Cela empêche le prestataire d'exploiter les données du client à son insu.
2. L'hébergeur se doit d'avoir deux copies de vos données, pour se prémunir aussi d'une panne de son côté (si possible sur des réseaux informatiques distincts, sur des réseaux électriques indépendants, voire sur deux infrastructures géographiquement distantes). Il ne faut pas oublier que si le client a une panne en même temps que le prestataire, la solution devient caduque.
3. L'hébergeur se doit d'avoir une assurance « Responsabilité d'exploitation » adéquate avec le service proposé, afin que ses clients professionnels puissent être dédommagés en cas de perte de leurs données.
4. Le tarif des solutions n'est pas le plus important. Il faut d'abord et surtout compter sur la mise à disposition des données et la couverture du prestataire.

L'évolution des méthodes d'échange de fichiers rend possible depuis un certain temps la sauvegarde en mode « pair à pair ». Cette technique s'appuie sur un service collaboratif où chacun protège ses données sur les espaces de stockage des autres.

Les avantages sont multiples :

• le risque de perte est minimisé et on dispose d'une protection à distance répondant aux problèmes de vol, incendie, inondation ;
• les espaces de stockage ne sont pas limités en taille ;
• le service est entièrement gratuit ;
• la sauvegarde est entièrement automatisée et périodique.

L'inconvénient majeur de cette technique est qu'elle s'adresse uniquement aux particuliers. Elle ne répond pas aux besoins des entreprises. Il faut veiller à ce que les données soient entièrement chiffrées afin de les rendre illisibles sur les espaces de stockage des autres. Cette technique doit s'inscrire au sein de groupes de confiance.

Pour pouvoir différencier ces différentes méthodes de sauvegarde/archivage (complète, incrémentielle, différentielle), le mécanisme mis en place est l'utilisation d'un marqueur d'archivage. Chaque fichier possède ce marqueur d'archivage, qui est positionné à "vrai" lorsque l'on crée ou modifie un fichier. On peut comprendre cette position comme "Je viens d'être modifié ou créé : je suis prêt à être archivé donc je positionne mon marqueur à vrai". Ce marqueur est appelé aussi attribut d'archivage (ou bit d'archivage). Sous Windows, cet attribut est modifiable et peut être visualisé par la commande ATTRIB (attribut A pour archive). Le système de sauvegarde peut aussi constituer une base de données contenant les définitions des fichiers et utiliser un marquage interne.

Lors d'une sauvegarde complète, on va remettre à "0" l'attribut du fichier pour mémoriser le fait que le fichier a été enregistré[7].

Lors d'une sauvegarde complète, tous les fichiers sont sauvegardés, indépendamment de la position du marqueur (vrai ou faux). Une fois le fichier archivé, celui-ci se voit attribuer la position de son marqueur (le bit d'archive) à "faux" (ou à "0").

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La restauration faite à partir de ce type de sauvegarde nécessite la recopie sur disque de la dernière sauvegarde complète et de la sauvegarde différentielle la plus récente.

Avec notre exemple, si la restauration porte sur un disque complet qui a été sauvegardé le jour J+2, on doit alors recopier sur disque la sauvegarde complète du jour J et la sauvegarde différentielle du jour J+2 afin d'avoir la dernière version des données.

Cependant lorsqu'il s'agit de la restauration d'un fichier ou d'un répertoire qui a été sauvegardé le jour J+2 seule la dernière sauvegarde, ici la différentielle, est utile.

Lors d'une sauvegarde différentielle, tous les fichiers dont le marqueur est à "vrai" sont sauvegardés. Une fois le fichier archivé, celui-ci garde la position de son marqueur tel qu'il l'avait avant la sauvegarde.

Certains logiciels de sauvegarde donnent la possibilité d'utiliser non pas le bit d'archive, mais l'heure de modification du fichier pour déterminer si celui-ci est candidat ou non à la sauvegarde[8].

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Exemple : une sauvegarde complète est réalisée le jour J. Le jour J+1, la sauvegarde incrémentielle est réalisée par référence au jour J. Le jour J+2, la sauvegarde incrémentielle est réalisée par référence au jour J+1. Et ainsi de suite.

Si la restauration se porte sur un disque complet qui a été sauvegardé le jour J+4, on doit alors recopier sur disque la sauvegarde du jour J et les sauvegardes incrémentielles des jours J+1, J+2, J+3 et J+4 afin d'obtenir la dernière version de la totalité des données.

Cependant lorsqu'il s'agit de la restauration d'un fichier ou d'un répertoire qui a été sauvegardé le jour J+3, seule la dernière sauvegarde, ici l'incrémentielle, est utile.

La sauvegarde incrémentale peut également porter sur les seuls octets modifiés des fichiers à sauvegarder. On parle alors de sauvegarde incrémentale octet. Cette méthode est celle qui permet d'optimiser le plus l'utilisation de la bande passante. Elle rend possible la sauvegarde de fichiers de plusieurs Gigaoctets, puisque seul un pourcentage minime du volume est transféré à chaque fois sur la plateforme de sauvegarde.

Lorsqu'un fichier a été supprimé du système de fichier, une sauvegarde incrémentale doit enregistrer que ce fichier qui était présent lors de la sauvegarde précédente devra être supprimé lors de la restauration de cette sauvegarde incrémentale, afin de restaurer le système de fichier exactement dans son état d'origine. Ce point n'est pas toujours pris en compte par les logiciels de sauvegardes gérant les sauvegardes incrémentales. La restauration à partir de sauvegardes incrémentales avec des logiciels ne gérant pas la suppression des fichiers conduit alors à reconstituer le système de fichier original pollué par tous les fichiers qui ont été supprimés parfois de longue date.

Lors d'une sauvegarde incrémentielle, tous les fichiers dont le marqueur est à "vrai" sont sauvegardés. Une fois le fichier archivé, celui-ci se voit attribuer la position de son marqueur à "faux".

La conservation permet de faire la différence entre sauvegarde et archivage.

La durée de conservation est le temps pendant lequel la donnée sauvegardée est maintenue intacte et accessible. Si elle est courte, il s'agit d'une sauvegarde classique : la donnée est protégée contre sa disparition/son altération. Si elle est longue (une ou plusieurs années), il s'agit d'archivage, dont le but est de retrouver la donnée avec la garantie qu'elle n'a pas été modifiée ou falsifiée.

Exemple : une conservation de quatre semaines implique que les données sauvegardées à une date précise seront toujours disponibles jusqu'à 28 jours après leur sauvegarde. Après ces 28 jours, d'un point de vue logique, les données n'existent plus dans le système de sauvegarde et sont considérées comme introuvables. Physiquement, les pistes utilisées pour enregistrer cette sauvegarde peuvent être effacées.

Plus la conservation est longue et plus le nombre d'instances sauvegardées pour un même objet fichier ou dossier est important, ce qui nécessite un système de recherche et d'indexation approprié, et plus l'espace nécessaire pour stocker les résultats de la sauvegarde sera important.

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Cette formule permet de dimensionner une librairie de sauvegarde (bande ou disque VTL).

Dans le cas d'une sauvegarde classique, c'est-à-dire sauvegarde totale le week-end (vendredi soir) et sauvegardes incrémentielles les autres jours ouvrés de la semaine, du lundi au jeudi (pas le vendredi) soit quatre jours :

- soit D l'espace de donnée utile à sauvegarder,

- soit R la durée de conservation des travaux souhaitée, exprimée en semaine,

- soit T le taux de modification par jour des fichiers de l'espace à sauvegarder,

la formule suivante est obtenue : D x R + (D x T %) x 4 = capacité de sauvegarde.

Exemple chiffré : 100 Go au total à sauvegarder avec une rétention de 3 semaines et un taux de modification de 20 % par jour donne 100 x 3 + (100 x 20 %) x 4 = 380 Go. 380 Go seront nécessaires pour sauvegarder nos 100 Go de données avec une rétention de 3 semaines et une modification de 20 % par jour.

Des innovations technologiques telles que les snapshots ou la déduplication permettent de réduire cette valeur d'une façon très intéressante.

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Contrairement à la sauvegarde incrémentale où la sauvegarde la plus ancienne est complète et les suivantes différentielles, le principe de la sauvegarde décrémentale consiste à obtenir une sauvegarde complète comme sauvegarde la plus récente et des sauvegardes différentielles pour les plus anciennes.

L'avantage tient au fait que la restauration complète du système dans son état le plus récent est simple et rapide, on n'utilise que la dernière sauvegarde, (contrairement à la méthode incrémentale qui implique la restauration de la plus ancienne (complète) puis de toutes les suivantes, incrémentales). Si maintenant on souhaite récupérer le système dans l'état de l'avant dernière sauvegarde, il faut restaurer la dernière sauvegarde (complète) puis la précédente (dite "décrémentale" parce qu'elle donne la différence à appliquer au système de fichier pour atteindre l'état N-1 à partir de l'état N). Autre avantage, le recyclage de l'espace de stockage des sauvegardes est simple car il consiste à supprimer les sauvegardes les plus anciennes, alors que dans le cas des sauvegardes incrémentales le recyclage implique usuellement plusieurs jeux de sauvegarde (complète + incrémentales).

Le désavantage de cette approche est qu'elle nécessite plus de manipulation de données à chaque sauvegarde, car il faut construire une sauvegarde complète à chaque nouvelle sauvegarde et transformer l'ancienne sauvegarde la plus ancienne (qui était donc une sauvegarde complète) en une sauvegarde décrémentale.