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文档简介

1、华为数据保护一体机技术白皮书HUAWEI目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 1技术背景1 HYPERLINK l bookmark6 1.1概述1 HYPERLINK l bookmark8 1.2产品价值1 HYPERLINK l bookmark2 2系统架构32.1逻辑架构32.2部署方式42.3集群特性5 HYPERLINK l bookmark4 3标准备份6 HYPERLINK l bookmark16 3.1简介6 HYPERLINK l bookmark18 3.2原理63.2.1备份类型73.2.2重复数据删除8 HYPERLINK l

2、 bookmark20 3.2.2.1特性介绍8 HYPERLINK l bookmark22 3.2.2.1技术原理93.2.3副本复制11 HYPERLINK l bookmark28 3.3应用场景123.3.1数据库备份恢复12 HYPERLINK l bookmark30 Oracle备份恢复13 HYPERLINK l bookmark34 SQLServer备份恢复14MySQL备份恢复15DB2备份恢复15 HYPERLINK l bookmark42 Hadoop备份恢复16 HYPERLINK l bookmark44 GBase备份恢复173.3.2虚拟化平台备份恢复20

3、VMware备份恢复203.322FusionCompute备份恢复23HCS备份恢复27CAS备份恢复28OpenStack备份恢复293.3.2.6XenServer备份恢复目录32文件系统备份恢复33操作系统备份恢复.343.341Windows操作系统备份恢复34Linux操作系统备份恢复353939高级备份简介原理39数据捕获39原生格式数据捕获39永久增量备份40应用数据一致性保障414.2.2副本数据存储与管理42副本数据使用42即时挂载Mount42自服务式副本访问43数据脱敏43应用场景43Oracle高级备份原理43Oracle数据捕获43Oracle即时挂载44Oracl

4、e数据回迁45Oracle浏览恢复45VMware高级备份原理46VMware数据捕获464.322VMware即时挂载47SQLServer高级备份原理47SQLServer数据捕获47SQLServer即时挂载48Windows文件系统高级备份原理49Windows文件系统数据捕获49Windows文件系统即时挂载4951持续保护简介51原理51持续备份51容灾演练52持续复制(卷级)54持续复制(日志级)55Oracle持续复制简介55Oracle持续复制功能特性56系统运维管理58安全的用户角色权限体系58完善的日志审计机制59灵活的告警通知6111技术背景1.1概述1.2产品价值1.

5、1概述随着IT的不断发展,数据资产已经成为企业生存的根本,企业的生产、经营、战略,都离不开数据的支撑。数据保护,也渐渐的从纯粹的保护数据,演变成备份数据的再利用,让备份数据有更多的价值。作为企业级融合数据管理产品,华为数据保护一体机可为各种复杂的Windows,Linux,Unix环境提供更高效的数据保护,帮助用户实现更高的SLA要求。华为数据保护一体机,提供单机版和分布式版两种形态,具备三大关键能力:高级备份、持续保护和标准备份,集云、虚拟和物理环境保护能力于一体,实现高效、弹性可扩展的数据保护,提供智能的灾备运维,简化管理复杂度。同时,借助华为数据保护一体机的副本数据管理功能,可克隆出多个

6、虚拟副本,帮助用户实现副本数据的开发测试和查询分析,充分发挥灾备数据的价值。1.2产品价值华为数据保护一体机的亮点与优势如下:华为数据保护一体机是一款集备份软件、备份服务器、备份存储为一体的数据保护与数据管理产品。基于分布式架构设计,性能与容量线性增长,一套设备即可满足保护、构建、管理用户数据和应用,帮助用户提升数据保护效率、节省数据保护投资、简化数据管理流程,广泛适用于政府、金融、运营商、医疗、制造等行业。高效数据保护高频率:支持实时监控并备份应用10,保护粒度小于1秒,实现高频率备份,比传统备份频率提升300倍,帮助用户实现更高效的数据保护。高扩展:基于分布式架构设计,数据保护性能与容量线

7、性扩展,满足用户业务增长所需。更低数据TCO省成本:数据保护计算与存储融合,购置成本节省43%,机柜空间节省63%。障分钟级RTO。省空间:备份、容灾、开发测试、分析共用数据副本,减少数据副本数量存放,为用户节省60%以上的存储空间。灵活数据利用灵活使用:灾备数据直接用于开发测试,开发测试数据准备时间从“天”减少为“小时”,加速产品上线。灵活恢复:副本数据即时用,可实现核心业务快速恢复,降低业务恢复时间,保21逻辑架构2.2部署方式2.3集群特性逻辑架构数据保护一体机分为单机版和分布式版,单机版采用华为Taishan服务器本地硬盘作为备份存储空间,并集成CDM软件,主要针对中小型企业市场提供本

8、地备份解决方案。分布式版采用华为FusionStorage分布式块存储,集成CDM软件的集群架构,保障备份业务高可用,同时支持用户按需部署、在线扩展。数据保护一体机的逻辑架构包含四大板块。1)硬件层:提供存储硬件资源。2)存储服务层:提供可用存储池,包含单机版和分布式存储池。3)灾备服务层:CDM软件提供标准备份、高级备份、持续备份三大功能体系。4)应用层:客户侧需要做数据保护的应用,安装相应的数据保护客户端后。数据保护一体机提供图形化的管理系统,用户可以轻松地对备份系统的软硬件设备进行统一管理和维护。畔应口JCUM哉L、TLSorvord*!豪尿冶加話船时更图2-1数据保护一体机逻辑架构图2

9、.2部署方式3节点分布式部署模式,数据保护一体机单机版采用单节点部署模式,分布式版采用后续根据业务规模,可随时在线扩容。单机版部署:CDM软件在一个服务器上部署,业务规模不大的情况下,一个节点即可满足,此时只需要部署一个节点即可,系统所有功能都可正常使用,包含标准备份、高级备份、持续备份。生产/容灾/开发测试壬机客户揣Windows/Linux/-.-物理眼务器/虚拟机服箔器端厂%肘tuiefuslEulerOSTaishan2280/5280V2Fi-WBJbFusionStorageBlock二节图2-2数据保护一体机单机版部署分布式版部署:3节点起配,CDM软件分别部署在华为存储|CKh

10、点上,CDM软件部署成集群架构,系统所有功能都可正常使用,备份业务负载均衡,同时为CDM软件后端提供了分布式存储共享资源。图2-3数据保护一体机分布式版部署2.3集群特性1、高可用架构数据保护一体机支持集群架构,当集群VIP所在的节点故障,VIP自动漂移到某一个正常的节点上,所有业务经过入之后被负载到不同的且正常的节点上,保证所有业务还能继续访问。2、负载均衡备份客户端与备份一体机节点之间的数据传递采用备份任务的负载均衡技术,能够将备份数据同时写入一台或多台备份一体机。3、动态在线扩展数据保护一体机采用Scale-out架构,支持根据业务扩展规模,动态接入新的备份节点到集群系统,满足按需扩展的

11、需求。节点扩展无需中止备份业务,直接在线接入新增节点,加入到已有集群架构中。ServerlServerServer3Server4JCDM软件稱入节黑计聲网洛(1OGE)WW-44FusionServers图2-4数据保护一体机分布式版扩容示意图31简介3.2原理3.3应用场景3.1简介标准备份是一种定时数据保护机制,根据备份策略和计划,在指定时间自动发起备份任务,读取需保护的数据,并写入备份介质。3.2原理标准备份的整个过程可以简单的理解为3步:生严坏境图3-1标准备份流程BackupClient申为数据探护一体机十通过BackupClient(代理客户端)读取需保护的数据,按应用不同,代理

12、客户端有两种部署方式,一种是部署在生产服务器上(称为有代理备份),一种无需部署在生产服务器上(使用华为数据保护一体机内置的代理客户端,称为无代理备份);通过网络(TCP)传输读取生产环境的数据到数据保护一体机;数据保护一体机接收数据,保存要备份存储上。其中读数据有不同的方式,即备份类型:完全备份,增量备份,永久增量备份,差异备份;数据传输也有不同的方式:传输所有数据,通过重复数据删除技术只传输不同的数据。永久增审任勢首次無份永久増早任势再次崔份如果有异地灾备的需求,可以通过副本复制功能,将备份的数据直接复制到异地,来满足异地灾备的需求。321备份类型不同的应用类型,其支持的备份类型也各有差异常

13、见的备份类型包括如下表所示:表3-1常见备份类型说明备份类型描述特点完全备份将所有选定的数据源备份到指定目的地中。最常见的备份类型。备份完整数据,恢复方便。备份耗时久,且反复备份,占用存储空间较多。增量备份只备份自上一次备份(完全备份或增量备份)后新增或变化的数据。备份数据量小,备份速度快。相对而言,所需恢复时间比完全备份或差异备份所需时间长。差异备份执行差异备份时,仅备份自上次完全备份后新增或变化的数据。备份数据量小,备份速度比完全备份快。相对而言,恢复数据所耗费的时间比完全备份时间长。如果大量数据发生变化,差异备份所耗费的时间比增量备份时间长。事务日志备份备份数据库中的事务日志。事务日志是

14、数据库中已发生的所有修改和执行每次修改的事务的一连串记录。使用事务日志备份,可将数据恢复到精确的故障点。华为数据保护一体机支持上述的所有的备份类型,针对不同的应用支持的备份类型不完全一样。除此之外华为数据保护一体机还提供“永久增量备份”类型。华为数据保护一体机采用永久增量备份技术,初次备份对所有数据进行完全备份,之后只对新增加或改动过的数据做增量备份。此方案的增量备份数据是持续的,而且每个增量备份的数据副本将自动合成为完全副本,方便恢复。因而永久增量备份能够大幅度减少备份时间,节省备份数据所需的存储空间,且提升了恢复效率。永久增量备份适用于单个应用数据量大,执行一次完全备份比较费时费力的应用场

15、景。若用户备份数据量小,也可使用周期性的完备和增备方案。永久增量备份工作原理如下:1.永久增量任务首次备份时备份所有数据,且为每个数据块建立索引连接。2.第二次及以后的备份,只对新增的数据进行备份,将增量数据索引与上一个副本的索引进行合成,生成新的完整副本,恢复时,指定时间点,即可直接恢复合成的完整副本。图3-2永久增量备份原理图32.2重复数据删除企业数字化转型加剧了业务数据的爆炸式增长,企业内需保护的备份数据总量增长迅猛,且通过备份、归档等方式产生的重复数据也与来愈多。庞大的冗余数据不仅消耗浪费了大量存储空间、网络带宽等资源,也给数据备份造成压力,超大的备份窗口,甚至会影响业务系统的正常运

16、行。华为数据保护一体机支持源端重复数据删除、并行重删方案,在备份数据传输到存储介质之前执行重删操作,大幅度提升备份性能。3.2.2.1特性介绍华为数据保护一体机重删技术的主要特性包括:并行重删:可适用于更大数据量的备份场景,重删比例更高,备份窗更小。多重删节点:指纹库由多个重删节点组成,线性提升了单个指纹库的重删容量。重删节点的分配遵循负载均衡原则,平均分配节点资源,避免出现超负荷、或资源闲置的现象。横向扩展:重删池最大可扩展至32个一体机节点,以满足海量数据保护的需求。指纹库灵活选择机制:多个相同应用类型的备份任务可共用一个指纹库,这些任务重删后的数据及指纹是共享的,可用于不同任务的恢复,大

17、幅度提升重删率,减少需存储的备份数据。对于不同应用类型的备份任务,提供不同的指纹库,不同应用类型的备份任务各自使用独立的指纹库,从而减少指纹比对时间,加速指纹查询效率,降低内存占用,并将整个数据中心的重删性能、重删比率及所需资源均衡至一个最佳值,达到最优效果。冗余数据自动清理:基于副本数据保护策略,历史副本逐渐会被淘汰成为冗余数据。当冗余数据达到一定规模时,系统将自动清理存储中的冗余数据,并整理有效数据,回收空间,提升空间利用率。提升备份效率:备份时传输的数据为已完成源端重删的数据,能够极大地降低对业务带宽的占用,提升备份效率,缩短备份窗口。降低存储成本:重删率最高可达99%,从而大幅度减少备

18、份数据总量,降低备份数据所占用的存储空间,提升存储设备的利用率,提高每GB存储的利用价值。不争用业务系统资源:源端重删所占用的客户端资源较少,因而对业务系统影响几乎无影响。3.2.2.1技术原理1.源端重复数据删除将数据或文件使用智能的基于内容的重删算法进行切片后,数据块通过哈希算法进行唯一标记,即指纹(Fingerprint),并在指纹库中寻找相同的指纹。如果存在相同指纹,则表示已保存了相同的数据块,一体机则不再保存此数据块,而是引用已存在的数据块,从而节省更多的备份空间,同时有效的节约传输时所需的大量带宽,1肘隽汀莊诙啟/亍啟加画禽討i1也回占耶古豈实现数据传输和存储的最大精简。脱1SS二

19、7-:二讪二屯杭巧眩幫盂em加快图3-3源端重删原理图护世机说明:1、通过哈希算法计算出数据块的唯一值,即指纹;2、在一体机中的指纹库服务器查询此指纹是否已经存在,如果存在,说明此数据块重复,不需要发送到一体机,如果不存在,则需要将数据块发送到一体机,写入备份存储池,然后在重删指纹库中记录数据块的指纹。2并行重删传统重删模式大多基于单个节点进行,此方案在大数据时代,容易面临数据访问、处理性能不足,存储空间资源紧张等挑战。华为数据保护一体机采用并行重删技术,通过在多个不同的节点上构建重删指纹库并将指纹并行分布于多个节点,有效解决单点性能和存储空间压力问题。比亍列f!槪砸IF10J.Du人mrAA

20、nn.uJiaj-nrawp.10.2.0.,3IP107.04IP10J0.5敖竭扮Q侏机图3-4并行重删指纹库分布说明:先创建重删的指纹池,将重删使用的存储资源、计算资源池化,最多支持将32个体机节点组成一个指纹池。然后在指纹池中构建指纹库,每个指纹库,都能同时使用组成指纹池的各节点上的重删资源。幷亍去石ata二:cdal*A1mo曲4flnAerpooifmAerpooirgerpocJtftgeTOOi图3-5并行重删工作流程323副本复制说明:数据块计算出指纹后,使用分组算法,定位到某个服务器节点,不同的指纹就均衡的分布在不同的节点上,这样,不同的指纹,定位到不同的服务器节点上查询指

21、纹是否存在,达到并行重删的效果。通过指纹库策略,可以将重复利用的数据按顺序、连续地保存在同一个空间内。如此,即可实现:一,可以减少全局重删时每次都要查找全部指纹的时间损耗;可以最大限度利用存储的读缓存机制,尽量减少因随机读磁盘引起的频繁磁盘寻道的切换,提升恢复效率。为避免因自然灾害等意外情况而导致的本地数据丢失情况,异地数据容灾也是企业数据保护的一大常见命题。数据保护一体机支持通过副本复制技术,将本地数据同步到异地,实现异地数据保护。此异地数据容灾方案也称为“D2D2R(DisktoDisktoRemote)副本复制的数据同步工作流程主要包含两大部分:本地数据中心:基于标准备份任务,将生产数据

22、备份到本地的备份介质中。在本地和异地数据中心之间创建副本复制链路。基于副本复制任务,将本地介质中的备份数据同步到异地数据保护一体机备份介质中,从而为生产数据提供双重保护。当本地生产数据、或备份数据丢失、损坏时,数据保护一体机副本复制提供两种恢复方案:反向复制(源端操作):在源端控制台,支持用户将同步到异地的数据直接恢复到本地的体机中,此过程也称“反向同步”。数据恢复(源端、目的端操作):源端控制台正常运行,只需恢复少量生产机的备份数据:基于源端管理控制台,将同步到异地的数据恢复到源端的客户端中。源端控制台异常、或希望在异地验证少量同步数据:目的端获取源端操作员授权后,即可将同步数据恢复到目的端

23、的客户端中,实现数据应急恢复。車阪岛中心不址暫至中心fi图3-6标准备份远程复制示意图副本复制功能特性如下:支持四种远程复制模式,即:一对一,一对多,多对一,级联复制。副本复制粒度:标准备份任务。支持内外网同步,可以通过VPN或IP地址映射网络环境进行远程复制。可自行定义数据同步后保留的副本策略,控制同步数据保存总量。支持全局重删,且任意数据源均支持重删,尽可能少传输冗余数据,提升数据同步效率。支持集群与集群之间的远程复制,同步到目的端的数据,反向同步到源端介质时,不与原任务空间绑定,以新的空间储存,如下图所示:SpacedClusterC图3-7集群间的远程复制集群间的副本复制永久增量备份产

24、生的合成副本,在副本复制过程中,仍可进行永久增量备份。传输过程中只对增量数据进行传输,当数据到达目的地后进行数据合成,如下图所示:正向貝制1亠ty_:永罠増凰合成5眩ClusterA匚lusterB正向賀制永傀増虽ClusterC图3-8远程复制的永久增量3.3应用场景3.3.1数据库备份恢复数据库作为企业生产系统中重要的业务应用,其重要性不言而喻。虽然数据库自带备份功能,但由于其备份恢复功能大多依赖于手动执行脚本,操作难度较大。此外,由于企业中需要保护的数据库类型较多,且可能所处平台也存在差异,因而对于备份产品的兼容性要求较高。数据保护一体机采用图形化向导方式,无需用户手动执行备份和恢复脚本

25、,简化备份恢复的难度。数据库备份的基本流程如下:在需要保护的生产服务器上安装备份客户端代理,并连接管理控制台。备份客户端代理将识别生产服务器中的数据库数据,并通过备份API读取生产服务器中的文件数据,然后将其传输至数据保护一体机的存储介质中,完成备份。数据保护一体机的管理控制台是整个备份系统的纽带,负责向客户端软件和一体机服务端发送控制信息,管理整个备份任务的运行。3.3.1.10racle备份恢复Oracle备份与恢复采用Oracle内置的RMAN技术,实现Oracle数据库的热备份和恢复。管理员发起数据备份任务,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送备份命令,备份客户端代理利用RMA

26、N调用数据库的备份API,读取数据库中的数据,并处理用户的重删或加密请求,最后再将数据发送到数据保护一体机完成存储。发起数据恢复任务,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送恢复命令,备份客户端代理利用RMAN调用数据库的恢复API,从备份服务器中读取数据,最后再将数据发送到恢复API完成恢复。RMANAllsAei%er2秋任旧护II单勺財:*RACtft图3-9oracle备份恢复原理图.;1屮技术特点如下:支持的备份类型:完全备份、增量备份和事务日志备份。支持的备份粒度:实例。支持BCT选项:增量备份可通过BCT直接定位变化的数据块,加速增量备份速度。数据重删:与源端重复数据删除技术

27、结合,支持块级重删,在传输带宽和存储空间方面优势明显。数据压缩:用。支持数据库自带高级压缩,及备份软件附带的数据压缩,有效减少备份数据的空间占支持的恢复粒度:实例、控制文件、参数文件、日志文件。支持的恢复位置:支持恢复实例至原机原位置、原机异位置、异机原位置、异机异位置。支持多通道:支持多通道备份和恢复。归档日志删除策略:基于备份成功次数,支持自动删除指定时间段内已备份的Oracle归档日志,避免因归档日志过满影响数据库运行。RMAN参数配置:支持用户根据实际情况,灵活进行RMAN参数配置。3312SQLServer备份恢复SQLServer备份与恢复采用其内置的VDI接实现SQLServer

28、数据库的热备份和恢复。管理员发起数据备份任务,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送备份命令,备份客户端代理调用数据库的备份API,发起备份恢复任务,数据库根据备份恢复命令通过VDI接发送或者接收数据。备份时备份客户端代理读取数据库中的数据,并处理用户的重删或加密请求,最后再将数据发送到数据保护一体机完成存储。发起数据恢复任务时,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送恢复命令,备份客户端代理调用数据库的恢复API,从备份服务器中读取数据,最后再将数据发送到恢复VDI接中,传递给数据库完成恢复。ServerlServer?pH1口ciSQLServer环境数揭保护体机备怕客户錦代理图

29、3-10SQLServer备份恢复原理图技术特点如下:支持的备份类型:完全备份,增量备份、事务日志备份。备份对象:SQLServer数据库或实例。数据重删:支持数据库备份数据的源端重删,具有很大的存储空间和传输带宽优势。数据压缩:支持数据库自带高级压缩(SQLServer2008以上版本支持),及备份软件附带的数据压缩,有效减少备份数据的空间占用。身份验证模式:支持Windows认证模式(Windows身份验证)和混合模式(Windows身份验证和SQLServer身份验证)两种身份验证模式。指定时间点恢复:根据事务日志备份时间点,选择将SQLServer数据库恢复到最新状态,或者恢复到指定的

30、时间点。恢复位置:支持恢复实例/数据库至原机原位置、原机异位置、异机原位置。指定数据库名恢复:支持恢复到异名数据库。3313MySQL备份恢复MySQL备份与恢复采用逻辑备份方式实现MySQL数据库的热备份和恢复。数据保护体机基于MySQL数据库的管理接实现了一套备份恢复插件。管理员发起数据备份任务,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送备份命令,备份客户端代理调用数据库的备份插件,获取MySQL数据,并处理用户的重删或加密请求,最后再将数据发送到数据保护一体机完成存储。发起数据恢复任务时,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送恢复命令,备份客户端代理调用数据库的恢复插件,从备份服

31、务器中读取数据,最后再将数据写入数据库中完成恢复。MySQLmvI散風呆护休机IM严QL环境备悄喜户制弋理图3-11MySQL备份恢复原理图技术特点如下:支持的备份类型:完全备份,增量备份。备份对象:数据库或实例。数据重删:支持数据库备份数据的源端重删,具有很大的存储空间和传输带宽优势。数据压缩:支持备份软件附带的数据压缩,有效减少备份数据的空间占用。恢复位置:支持恢复实例/数据库至原机原位置、异机原位置。3314DB2备份恢复DB2备份与恢复采用其内置的API接实现DB2数据库的热备份和恢复。管理员发起数据备份任务,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送备份命令,备份客户端代理调用数据

32、库的备份API,发起备份恢复任务,数据库根据备份恢复命令通过vendor接发送或者接收数据。备份时备份客户端代理通过vender读取数据库中的数据,并处理用户的重删或加密请求,最后再将数据发送到备份服务器完成存储。发起数据恢复任务时,管理控制台向生产服务器上的备份客户端代理发送恢复命令,备份客户端代理调用数据库的恢复API,从备份服务器中读取数据,最后再将数据发送到恢复vendor接中,传递给数据库完成恢复。DIPVendorIiiIIIIIISArwrlm?环境ServerL1一一玷mst早护体机图3-12DB2备份恢复原理图技术特点如下:支持的备份类型:完全备份,增量备份、差异备份。备份对

33、象:数据库或实例。数据重删:支持数据库备份数据的源端重删,具有很大的存储空间和传输带宽优势。数据压缩:支持备份软件附带的数据压缩,有效减少备份数据的空间占用。身份验证模式:支持基于用户名密码的身份验证模式。日志删除:支持归档日志删除策略,可设置自动删除几天前的归档日志,减少人工操作负担。指定时间点恢复:支持指定备份时间点浏览恢复,可将数据库恢复到最新状态或回到指定时间点的状态。恢复粒度:数据库、实例、表空间。恢复位置:支持恢复实例/数据库至原机原位置、原机异位置、异机原位置。指定数据库名恢复:支持恢复到异名数据库。3.3.1.5Hadoop备份恢复Hadoop备份与恢复采用Hadoop标准的H

34、DFS接来实现Hadoop的热备份和恢复。管理员发起数据备份恢复,管理控制台向Hadoop服务器上的备份客户端发送备份恢复命令,客户端调用HDFS接,对Hadoop数据进行备份恢复。Hadoop的定时备份与恢复特点如下:支持的备份类型:完全备份、增量备份、差异备份。支持的备份粒度、恢复粒度:文件。无代理备份:无需在Hadoop集群中安装客户端,避免系统资源争用,节省部署见,简化了管理复重删:支持源端重复数据删除,提升备份效率,节省存储空间。永久增量:支持永久增量备份,提升备份效率,节省存储空间。支持的恢复位置:支持恢复到原始的HDFS,或其他HDFS,或者其他文件系统,女口Windows、Linux。多节点并发备份:支持同时备份Hadoop集群中的多个节点,大幅度提升备份性能,满足PB级数据备份效率需求。3316GBase备份恢复GBase备份与恢复采用其内置的API接实现GBase数据库的热备份和恢复。管理员

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