有許多工具可以用來(lái)跨 Unix® 目錄同步文件，但是要想有效且安全地完成這個(gè)任務(wù)，就需要多做一些工作。本文介紹跨 UNIX 文件系統(tǒng)和不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全地同步文件的解決方案，包括如何為了執(zhí)行備份同步文件的加密版本。

文件同步就是在一個(gè)位置添加、修改或刪除文件時(shí)，在另一個(gè)位置添加、修改或刪除同一個(gè)文件的過(guò)程。本文討論三個(gè)實(shí)用程序，cp、tar 和 rsync，它們都有助于同步 UNIX 文件。cp 和 tar 命令的同步功能有限，而 rsync 提供很全面的選項(xiàng)；盡管如此，它們都有各自適用的場(chǎng)合。

用 cp 命令執(zhí)行直接復(fù)制

盡管 cp 命令并不是真正的同步命令，但它可能是在兩個(gè)位置之間復(fù)制文件的最簡(jiǎn)單方法。對(duì)于單一文件復(fù)制，cp 顯然是非常高效的：$ cp source destination。

要想復(fù)制整個(gè)目錄結(jié)構(gòu)，可以使用 -r 選項(xiàng)遞歸地把整個(gè)目錄結(jié)構(gòu)從一個(gè)位置復(fù)制到另一個(gè)位置：$ cp -r source destination。這種復(fù)制方法僅僅遞歸地復(fù)制文件和目錄。文件的權(quán)限、所有者和其他元數(shù)據(jù)并不會(huì)復(fù)制到目標(biāo)位置。可以使用 -p 選項(xiàng)保留復(fù)制的每個(gè)文件和目錄的所有者、權(quán)限和時(shí)間：$ cp -pr source destination。

使用 cp 命令是最容易最公認(rèn)的文件復(fù)制方法，但是 cp 的效率很低，而且如果不使用 NFS 這樣的遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)解決方案，就不可能把目錄復(fù)制到遠(yuǎn)程系統(tǒng)上。

使用 tar

tar（tape archive 的簡(jiǎn)寫(xiě)）實(shí)用程序原來(lái)用于高效地把目錄結(jié)構(gòu)（包括文件和文件元數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制流，然后就可以把二進(jìn)制流寫(xiě)到備份磁帶上。

通常使用 tar 創(chuàng)建一個(gè)包含所需目錄的 .tar 文件：$ tar cf mydir.tar ./mydir。c 選項(xiàng)讓 tar 創(chuàng)建新的存檔文件，f 選項(xiàng)使用后面的參數(shù)指定要?jiǎng)?chuàng)建的存檔文件的名稱(chēng) (mydir.tar)。其余參數(shù)指定應(yīng)該包含在存檔文件中的文件或目錄。tar 命令自動(dòng)地遞歸遍歷目錄結(jié)構(gòu)，所以如果指定包含一個(gè)目錄，tar 將在存檔文件中包含這個(gè)目錄以及其中的所有文件和目錄。

tar 的一個(gè)重要特點(diǎn)是，用戶(hù)指定的路徑名被看作絕對(duì)路徑。也就是說(shuō)，如果為 tar 指定完整的目錄位置，例如 /etc 目錄：$ tar cf etc.tar /etc。那么，在默認(rèn)情況下，tar 將把文件提取到它們的絕對(duì)位置。例如，如果提取這個(gè)存檔文件：$ tar xf etc.tar，就會(huì)在 /etc 目錄中重新創(chuàng)建文件和目錄結(jié)構(gòu)。這可能會(huì)產(chǎn)生破壞（可能會(huì)覆蓋 /etc 中希望保留的文件）。這個(gè)問(wèn)題有兩種解決方法。第一種是使用 GNU tar，它支持通過(guò) --strip-path 選項(xiàng)從提取的路徑中刪除元素。

另一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方法是進(jìn)入父目錄，然后使用相對(duì)路徑（見(jiàn)清單 1）。

清單 1. 進(jìn)入父目錄并使用相對(duì)路徑

　$ cd / $ tar cf etc.tar ./etc

在提取存檔文件時(shí)，會(huì)在相對(duì)位置重新創(chuàng)建文件。可以使用這種方法幫助同步目錄。因?yàn)?tar 創(chuàng)建目錄結(jié)構(gòu)的字節(jié)流，可以通過(guò)結(jié)合使用 tar 和管道把文件從一個(gè)位置復(fù)制到另一個(gè)位置：$ tar cf - ./etc |( cd /backup; tar xf - )。“- 指定 tar 應(yīng)該使用標(biāo)準(zhǔn)輸出（在寫(xiě)時(shí)）或標(biāo)準(zhǔn)輸入（在讀時(shí)）。圓括號(hào)讓語(yǔ)句在一個(gè)子 shell 中執(zhí)行。看一下管道符前面的代碼，它創(chuàng)建文件的字節(jié)流并發(fā)送到標(biāo)準(zhǔn)輸出。在管道符后面，切換到另一個(gè)目錄，然后從標(biāo)準(zhǔn)輸入提取字節(jié)流。

要想保留文件的所有者和權(quán)限，可以使用 p 選項(xiàng)保留每個(gè)文件和目錄的元數(shù)據(jù)：$ tar cfp - ./etc |( cd /backup; tar xfp - )。

掌握這種基本結(jié)構(gòu)之后，就可以執(zhí)行更復(fù)雜的操作。例如，可以只復(fù)制在特定時(shí)間之后修改過(guò)的文件：$ tar cf - --newer 20090101 ./etc |(cd /backup; tar xf - )。這個(gè)命令創(chuàng)建在 2009 年 1 月 1 日之后修改過(guò)的文件的拷貝。

通過(guò)與 rsh 或 ssh 結(jié)合使用，還可以把文件同步到遠(yuǎn)程主機(jī)：$ tar cfp - ./etc |(ssh user@host -- tar xfp -)。按照這種方式使用 ssh 和 tar 是在遠(yuǎn)程主機(jī)上創(chuàng)建本地文件備份的好方法。但是，還有更高效的信息同步方法。

使用 rsync 進(jìn)行智能化同步

前面介紹的文件同步方法的主要問(wèn)題是，它們會(huì)復(fù)制每個(gè)文件（和相關(guān)聯(lián)的目錄結(jié)構(gòu)）。如果您打算創(chuàng)建信息的新拷貝，這就沒(méi)關(guān)系；但是，如果要同步兩個(gè)目錄中的信息，這種方法的效率很低。

假設(shè)一個(gè)目錄中有 10,000 個(gè)文件，它們占用 100GB 的空間。如果修改了一個(gè) 10MB 的文件，在使用 cp 或 tar 進(jìn)行同步時(shí)，就必須重新復(fù)制所有 100GB 文件。對(duì)于備份，復(fù)制如此大量的信息是很過(guò)分的。我們希望盡可能快速有效地完成備份。顯然，如果知道哪些文件修改過(guò)了，就可以只復(fù)制這些文件，但是不總是能夠知道這一信息。

tar 的 --newer 選項(xiàng)的作用是有限的，因?yàn)楸仨氈郎弦淮涡薷牡臏?zhǔn)確時(shí)間。rsync 工具能夠解決這個(gè)問(wèn)題。它會(huì)比較目錄結(jié)構(gòu)和各個(gè)文件，判斷源目錄和目標(biāo)目錄之間的差異。在查明哪些文件和目錄已經(jīng)修改了之后，它只把這些文件和目錄復(fù)制到目標(biāo)位置。另外，rsync 對(duì)各個(gè)文件使用相似的算法，只復(fù)制文件中修改過(guò)的部分。

按照最簡(jiǎn)單的形式，可以使用 rsync 把一個(gè)目錄同步到一個(gè)新目錄，例如：$ rsync -r a b。這會(huì)創(chuàng)建新目錄 b，其中包含目錄 a 中目錄結(jié)構(gòu)的拷貝。-r 選項(xiàng)讓 rsync 遞歸遍歷目錄并復(fù)制整個(gè)目錄結(jié)構(gòu)。但是，如果目標(biāo)目錄已經(jīng)存在，就會(huì)在目標(biāo)目錄 b 中創(chuàng)建一個(gè)新目錄 a，其中包含文件的拷貝。這會(huì)有一些糟糕的副作用。例如，如果要把多個(gè)目錄復(fù)制到備份目錄，就會(huì)像清單 2 這樣做。

清單 2. 把多個(gè)目錄復(fù)制到備份目錄

　$ mkdir backup $ rsync dira backup $ rsync dirb backup

清單 2 創(chuàng)建目錄 backup/dira，其中包含原來(lái) dira 目錄的拷貝。它還創(chuàng)建目錄 backup/dirb，其中包含原來(lái) dirb 目錄的拷貝。后面的情況就不一樣了：$ rsync dira backup/dira。在第一次使用時(shí)，這個(gè)腳本的作用符合期望。但是，在第二次使用時(shí)，rsync 會(huì)在指定的目標(biāo)目錄中創(chuàng)建目標(biāo)目錄，也就是創(chuàng)建 backup/dira/dira 目錄。這不僅沒(méi)有創(chuàng)建我們需要的結(jié)構(gòu)，還造成了內(nèi)容重復(fù)（其中一個(gè)版本是沒(méi)有同步的）。

在使用 rsync 時(shí)，可能需要指定另外幾個(gè)選項(xiàng)。默認(rèn)的同步并不復(fù)制文件元數(shù)據(jù)，而且像對(duì)待普通文件那樣對(duì)待某些特殊文件（比如鏈接）。希望使用的主要選項(xiàng)包括：

●--delete —— 從目標(biāo)目錄中刪除源目錄中不再存在的文件。默認(rèn)模式僅僅同步文件修改并創(chuàng)建新文件。在默認(rèn)情況下，如果在源目錄中刪除了一個(gè)文件，就會(huì)忽略它，并不在目標(biāo)目錄中相應(yīng)地刪除它。通過(guò)使用這個(gè)選項(xiàng)，可以創(chuàng)建完全相同的同步。

●--recursive —— 遞歸地復(fù)制目錄和文件。

●--times —— 同步每個(gè)文件和目錄的修改時(shí)間和創(chuàng)建時(shí)間。

●--owner —— 如果可能的話(huà)，保留文件的所有者。

●--group —— 如果可能的話(huà)，保留組所有者。

●--links —— 把符號(hào)鏈接復(fù)制為符號(hào)鏈接，而不是復(fù)制文件數(shù)據(jù)并解釋源鏈接。

●--perms —— 保留文件權(quán)限。

●--hard-links —— 保留硬鏈接（在目標(biāo)目錄中創(chuàng)建硬鏈接），而不是復(fù)制文件內(nèi)容。

其中一部分選項(xiàng)只能在兩個(gè)系統(tǒng)的配置完全相同的情況下使用。例如，只有在源和目標(biāo)計(jì)算機(jī)對(duì)相同用戶(hù)使用相同 ID 的情況下，才能保留文件所有者和組所有者設(shè)置。

除了本地復(fù)制之外，rsync 還可以使用 ssh 執(zhí)行遠(yuǎn)程復(fù)制。為此，需要在源目錄或目標(biāo)目錄前面指定用戶(hù)名和遠(yuǎn)程主機(jī)。例如，為了把一個(gè)目錄同步到遠(yuǎn)程系統(tǒng) user 上，執(zhí)行以下命令：$ rsync --recursive dira user@remote:/backup/dirb。如果沒(méi)有設(shè)置無(wú)密碼 ssh 連接，那么會(huì)提示您輸入遠(yuǎn)程密碼。如果已經(jīng)設(shè)置了連接，就可以用這種方法執(zhí)行無(wú)人值守的夜間備份。

還可以對(duì)源目錄使用相同的用戶(hù)/密碼組合，從而從遠(yuǎn)程源目錄復(fù)制到本地目錄：$ rsync --recursive user@remote:dira dirb。在通過(guò) Internet 復(fù)制到遠(yuǎn)程系統(tǒng)時(shí)，還可以使用 --compress 選項(xiàng)在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息之前壓縮信息，與原始字節(jié)復(fù)制相比，這可以大大提高效率。當(dāng)然，在復(fù)制到遠(yuǎn)程系統(tǒng)時(shí)，如果文件包含敏感信息，可能不希望復(fù)制原始文件。在這種情況下，就需要使用加密。

加密同步涉及的文件

使用文件同步解決方案的常見(jiàn)原因之一是，為了創(chuàng)建文件的精確備份，以便在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠復(fù)制或重建目錄結(jié)構(gòu)的元素。

rsync 工具非常適合完成這個(gè)任務(wù)，因?yàn)樗粡?fù)制兩個(gè)目錄之間有差異的文件，效率很高。更有意義的是，因?yàn)?rsync 可以同步到遠(yuǎn)程系統(tǒng)，所以可以使用它自動(dòng)創(chuàng)建遠(yuǎn)程備份，不需要把備份文件單獨(dú)復(fù)制到遠(yuǎn)程系統(tǒng)。

這個(gè)過(guò)程的一個(gè)限制是，創(chuàng)建的拷貝是未加密的。如果要把文件復(fù)制到遠(yuǎn)程系統(tǒng)，而其他人也能夠訪問(wèn)這個(gè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)，就需要確保其他人無(wú)法讀取這些文件（即使他們能夠接觸到這些文件）。

只使用 rsync 是無(wú)法加密文件的。也無(wú)法使用 rsync 的算法只加密在上一次同步操作之后修改過(guò)的文件。

但是，通過(guò)在腳本中執(zhí)行 rsync，就可以用 rsync 的輸出創(chuàng)建文件的輔助拷貝，然后對(duì)這個(gè)拷貝進(jìn)行加密。

這個(gè)腳本的基本原理是創(chuàng)建原目錄結(jié)構(gòu)的兩個(gè)拷貝。第一個(gè)拷貝作為參照拷貝，其中包含目錄結(jié)構(gòu)的精確副本。這樣，當(dāng)再次同步目錄時(shí)，就可以像一般情況一樣比較源和目標(biāo)文件并判斷出差異。在 rsync 命令中使用 --itemize-changes 選項(xiàng)，rsync 就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)參照列表，其中列出在同步期間每個(gè)文件所發(fā)生的情況。輸出詳細(xì)說(shuō)明文件是否已經(jīng)修改過(guò)（或新建），或文件是否已經(jīng)刪除。清單 3 中給出一個(gè)示例。

清單 3. rsync 生成的修改記錄

　.d..t...... t1/a/ *deleting t1/a/3 .d..t...... t1/b/ >f.st...... t1/b/1 >f+++++++++ t1/b/6 　

以 .d. 開(kāi)頭的行表示新目錄或目錄修改。*deleting 行表示文件已經(jīng)從源目錄中刪除。>f 行表示文件已經(jīng)修改過(guò)或是新建的文件（>f++++++++）。

通過(guò)解析這個(gè)輸出文件，可以判斷出源目錄和目標(biāo)參照目錄之間的差異。判斷出差異之后，可以在第三個(gè)目錄中創(chuàng)建原文件的加密版本。通過(guò)使用修改記錄，只加密（或刪除）在上一次同步操作之后修改過(guò)的文件。不能使用目錄的加密版本直接執(zhí)行同步，因?yàn)槲募募用馨姹究偸桥c源文件不一樣。

完整的腳本見(jiàn)清單 4。

清單 4. 完整腳本

　#!/usr/bin/perl use warnings; use strict; use File::Basename; use File::Path; my $source = shift; my $dest = shift; my $encdest = shift; if (!defined($source) || !defined($dest) || !defined($encdest)) { 　 print "Error: Not enough arguments!n"; 　 print "Usage: $0 source destination encrypteddestn"; 　 exit(1); } print STDERR "Running rsync between $source and $dest ($encdest)n"; system("rsync --delete --recursive --times -og --links --perms " . "--hard-links --itemize-changes $source $dest " . ">/tmp/$$.rsynclog 2>&1"); open(DATA,"/tmp/$$.rsynclog") or dIE "Couldn't open the rsynclogn"; my @changedfiles; my @delfiles; while(<DATA>) { 　 next if (m/sending incremental file list/); 　 chomp; 　 last if (length($_) == 0); 　 my ($changes,$filename) = split; 　 push @changedfiles,$filename if ($changes =~ m/^>f/); 　 push @delfiles,$filename if ($changes =~ m/^*del/); } close(DATA); my $counter = 0; foreach my $file (@changedfiles) { 　 if (-f "$dest/$file") 　 { 　 my $sourcename = encode_filename("$dest/$file"); 　 my $destname = encode_filename("$encdest/$file"); 　 my $dirname　 = dirname("$encdest/$file"); 　 mkpath($dirname); 　 system(sprintf('cat "%s" |openssl enc -des3 ' . '-pass file:/var/lib/passphrase -a >"%s"', $sourcename,$destname)); 　 $counter++; 　 } } my $delcounter = 0; foreach my $file (@delfiles) { 　 unlink("$encdest/$file"); 　 $delcounter++; } print STDERR "Finished (changed: $counter, deleted: $delcounter)n"; unlink("/tmp/$$.rsynclog"); sub encode_filename { 　 my ($filename) = @_; 　 $filename =~ s/ / /g; 　 $filename =~ s/'/'/g; 　 $filename =~ s/"/"/g; 　 $filename =~ s/(/(/g; 　 $filename =~ s/)/)/g; 　 $filename =~ s/&/&/g; 　 $filename =~ s/#/#/g; 　 return($filename); } 　

這個(gè)腳本非常簡(jiǎn)單，很容易使用。在運(yùn)行腳本時(shí)，指定源目錄、參照文件的目標(biāo)目錄和文件加密版本的目標(biāo)目錄：$ rsyncrypt source destination destination.enc。

腳本的第一部分在源和目標(biāo)目錄之間執(zhí)行基本的同步以判斷修改（見(jiàn)清單 5）。這個(gè)操作生成記錄修改的文件（在 /tmp 目錄中）。

清單 5. 在源和目標(biāo)目錄之間執(zhí)行基本的同步

　system("rsync --delete --recursive --times -og --links --perms " . "--hard-links --itemize-changes $source $dest " . ">/tmp/$$.rsynclog 2>&1"); 　

接下來(lái)，解析修改的列表，生成已經(jīng)修改和刪除的文件的列表（見(jiàn)清單 6）。

清單 6. 解析修改的列表

　while(<DATA>) { 　 next if (m/sending incremental file list/); 　 chomp; 　 last if (length($_) == 0); 　 my ($changes,$filename) = split; 　 push @changedfiles,$filename if ($changes =~ m/^>f/); 　 push @delfiles,$filename if ($changes =~ m/^*del/); } 　

對(duì)于每個(gè)修改過(guò)的文件，讀取參照版本并在加密目標(biāo)目錄中創(chuàng)建加密版本（見(jiàn)清單 7）。

清單 7. 創(chuàng)建每個(gè)修改過(guò)的文件的加密版本

　foreach my $file (@changedfiles) { 　 if (-f "$dest/$file") 　 { 　 my $sourcename = encode_filename("$dest/$file"); 　 my $destname = encode_filename("$encdest/$file"); 　 my $dirname　 = dirname("$encdest/$file"); 　 mkpath($dirname); 　 system(sprintf('cat "%s" |openssl enc -des3 ' . '-pass file:/var/lib/passphrase -a >"%s"', $sourcename,$destname)); 　 $counter++; 　 } } 　

因?yàn)橐褂?shell 執(zhí)行實(shí)際的加密，文件名必須進(jìn)行編碼。需要對(duì)一些特殊字符進(jìn)行轉(zhuǎn)義，否則 shell 會(huì)解釋它們。

對(duì)于實(shí)際的加密，使用 openssl 和一個(gè)簡(jiǎn)單的文本文件（在 /var/lib/passphrase 中），這個(gè)文件包含信息編碼所用的密碼。還可以創(chuàng)建或使用專(zhuān)門(mén)生成的密鑰來(lái)執(zhí)行此操作或希望使用的其他加密命令。

最后，因?yàn)樵茨夸浿锌赡苡幸呀?jīng)刪除的文件，還要把刪除的文件從加密目錄內(nèi)容中刪除（見(jiàn)清單 8）。

清單 8. 把刪除的文件從加密目錄內(nèi)容中刪除

　foreach my $file (@delfiles) { 　 unlink("$encdest/$file"); 　 $delcounter++; } 　

這個(gè)腳本非常有效，惟一的缺點(diǎn)是它需要信息的兩個(gè)拷貝（參照目錄和加密版本），而不只是一個(gè)。另外，為了簡(jiǎn)化這個(gè)過(guò)程，并沒(méi)有把權(quán)限、所有者和時(shí)間戳信息同步到加密版本，但是很容易添加這個(gè)特性。因?yàn)檫@個(gè)腳本使用 rsync 生成修改的列表，這會(huì)顯著減少需要加密的文件數(shù)量，可以使用相同的優(yōu)化算法把新的文件加密版本同步到遠(yuǎn)程主機(jī)，從而只傳輸在上一次同步操作之后修改過(guò)的加密文件。

結(jié)束語(yǔ)

本文討論了幾種不同的文件同步方法。基本的 cp 命令并不是真正的同步命令，但是可以用來(lái)執(zhí)行直接復(fù)制。對(duì)于真正的同步操作，cp 命令花費(fèi)的時(shí)間太長(zhǎng)，效率很低。在使用 tar 時(shí)，可以指定一個(gè)時(shí)間參照點(diǎn)，只復(fù)制在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)之后修改過(guò)的文件。但是，如果修改不明顯或無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的比較查明，這個(gè)特性的意義也不大。

rsync 工具是更好的文件同步解決方案。它對(duì)源和目標(biāo)目錄執(zhí)行許多檢查和比較，可以實(shí)現(xiàn)高效的同步，甚至可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或公共連接執(zhí)行同步。為了確保安全，可以結(jié)合使用 rsync 與加密技術(shù)，確保在沒(méi)有正確的密碼或加密密鑰的情況下無(wú)法讀取遠(yuǎn)程文件。