實訓背景

你是一家數據公司的系統管理員，需設計一套自動化備份系統，滿足以下需求：

1. 定期備份：每周日凌晨1點將 /data 目錄壓縮備份到 /backups。
2. 外部存儲掛載：插入USB設備時自動掛載到 /mnt/usb，并觸發增量備份。
3. 服務監控：備份完成后發送通知，并限制備份進程的資源使用。
4. 日志管理：集中記錄備份日志，保留30天歷史記錄。

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環境準備

1. 操作系統：Ubuntu 22.04 LTS。
2. 目錄結構：
   • 數據目錄：/data（需備份的原始數據）。
   • 備份目錄：/backups（本地備份存儲）。
   • USB掛載點：/mnt/usb（外部存儲設備掛載位置）。
3. 工具安裝：

   sudo apt install rsync curl  # 用于增量備份和通知發送
   

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實訓步驟

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任務1：配置本地定期備份服務

目標：使用systemd定時器實現每周日凌晨1點的全量備份。

操作步驟：

1. 創建備份腳本：

   sudo nano /opt/scripts/full_backup.sh
   

   內容：

   #!/bin/bash
   TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d)
   tar -czf /backups/full-backup-$TIMESTAMP.tar.gz /data
   echo "Full backup completed at $(date)" | systemd-cat -t backup  # 記錄日志到systemd
   

   賦予執行權限：

   sudo chmod +x /opt/scripts/full_backup.sh
   

2. 創建服務文件：

   sudo nano /etc/systemd/system/full_backup.service
   

   內容：

   [Unit]
   Description=Full Data Backup[Service]
   Type=oneshot
   ExecStart=/bin/bash /opt/scripts/full_backup.sh
   

3. 創建定時器文件：

   sudo nano /etc/systemd/system/full_backup.timer
   

   內容：

   [Unit]
   Description=Weekly Full Backup[Timer]
   OnCalendar=Sun *-*-* 01:00:00  # 每周日凌晨1點
   Persistent=true[Install]
   WantedBy=timers.target
   

4. 啟用定時器：

   sudo systemctl enable full_backup.timer
   sudo systemctl start full_backup.timer
   

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任務2：實現USB設備自動掛載與增量備份

目標：插入USB設備時自動掛載并觸發增量備份。

操作步驟：

1. 創建USB掛載單元：

   sudo nano /etc/systemd/system/mnt-usb.mount
   

   內容：

   [Unit]
   Description=Mount USB Drive[Mount]
   What=/dev/sdb1        # 根據實際設備名修改
   Where=/mnt/usb
   Type=ext4             # 根據文件系統類型修改
   Options=defaults[Install]
   WantedBy=multi-user.target
   

2. 創建自動掛載單元（automount）：

   sudo nano /etc/systemd/system/mnt-usb.automount
   

   內容：

   [Unit]
   Description=Automount USB Drive[Automount]
   Where=/mnt/usb
   TimeoutIdleSec=10m    # 空閑10分鐘后卸載[Install]
   WantedBy=multi-user.target
   

3. 創建增量備份服務：

   sudo nano /etc/systemd/system/incremental_backup.service
   

   內容：

   [Unit]
   Description=Incremental Backup to USB
   Requires=mnt-usb.mount  # 依賴掛載點[Service]
   Type=oneshot
   ExecStart=/bin/bash -c "rsync -av --delete /data/ /mnt/usb/backups/"
   ExecStartPost=/usr/bin/curl -X POST http://notification-server/log -d "Backup completed"
   

4. 觸發備份的UDEV規則：

   sudo nano /etc/udev/rules.d/99-usb-backup.rules
   

   內容：

   ACTION=="add", SUBSYSTEM=="block", ENV{ID_FS_TYPE}=="ext4", RUN+="/bin/systemctl start incremental_backup.service"
   

   重新加載UDEV規則：

   sudo udevadm control --reload
   

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任務3：限制備份資源與日志管理

目標：防止備份進程占用過多資源，并設置日志保留策略。

操作步驟：

1. 限制備份服務資源：
   修改 full_backup.service 和 incremental_backup.service，添加：

   [Service]
   ...
   MemoryMax=2G      # 最大內存限制2GB
   CPUQuota=70%      # CPU時間配額70%
   

2. 配置日志保留策略：

   sudo nano /etc/systemd/journald.conf
   

   修改以下參數：

   SystemMaxUse=1G            # 日志最大占用1GB
   MaxRetentionSec=30day      # 保留30天日志
   

   重啟日志服務：

   sudo systemctl restart systemd-journald
   

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任務4：驗證與監控

目標：確保所有服務按預期工作。

操作步驟：

1. 手動觸發全量備份：

   sudo systemctl start full_backup.service
   journalctl -u full_backup.service -f  # 跟蹤日志
   

2. 插入USB設備測試增量備份：

   sudo systemctl status mnt-usb.mount  # 查看掛載狀態
   ls /mnt/usb/backups                  # 檢查備份文件
   

3. 查看資源限制效果：

   systemd-cgtop  # 監控CPU和內存使用
   

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實訓總結

通過本次實訓，你實現了以下功能：

1. 自動化備份：結合定時器和UDEV規則，實現全量與增量備份。
2. 外部存儲管理：通過systemd掛載單元實現USB設備自動掛載。
3. 資源與日志控制：限制備份資源消耗，統一管理日志生命周期。
4. 服務聯動：依賴關系（Requires）確保備份僅在掛載完成后執行。

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知識要點

1. 單元類型擴展：

   • .mount：管理文件系統掛載。
   • .automount：按需自動掛載設備。

2. UDEV與systemd集成：

   • 通過UDEV規則在硬件事件（如插入USB）時觸發服務。

3. 高級資源控制：

   • MemoryMax：限制內存。
   • CPUQuota：限制CPU配額。

4. 日志管理：

   • 修改 journald.conf 控制日志保留時間和大小。

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擴展挑戰：

• 嘗試添加郵件通知功能（替代示例中的HTTP請求）。
• 設計一個服務依賴鏈：掛載USB → 增量備份 → 卸載USB。