Linux: フェーズ4ミニプロジェクト — 自動バックアップスクリプト
フェーズ4の総合プロジェクトです。プロセス管理、パッケージ管理、アーカイブ/圧縮、Bashスクリプトすべてのスキルを組み合わせて、実用可能な自動バックアップツールを構築します。
📋 前提条件:まず以下を完了していること
- レッスン20:Bashスクリプト基礎
- レッスン21:Bashスクリプト応用
1. このレッスンで学ぶこと
- スクリプトアーキテクチャ設計(関数カプセル化)
- 差分バックアップ戦略
- リモートrsync同期
- ロギングとエラーハンドリング
- cron定期実行
2. 小明のサーバーハードディスクが故障した
(1) 悩み:ハードディスク故障、データ消失
小明のサーバーのハードディスクが突然故障し、3日分のデータが失われました。バックアップがないことに気づきました — 手動バックアップは面倒すぎて、いつも忘れていました。
(2) 自動バックアップソリューション
彼はフェーズ4のスキルを使って完全なバックアップツールを書きました:
# Backup locally
./backup.sh -s /var/www -d /backup
# Backup remotely
./backup.sh -s /var/www -d user@backup:/backups
# Add to cron for daily execution
0 2 * * * /opt/scripts/backup.sh -s /var/www -d /backup
(3) 得られるもの:データ損失の恐怖から解放
バックアップスクリプトは毎日午前2時に自動実行され、リモートに差分同期されます。小明はついに安心して眠れるようになりました。
3. 知識ポイント
(1) バックアップスクリプトアーキテクチャ設計
良いバックアップスクリプトはモジュール化されているべきです:
backup.sh
├── Config loading
├── Checks (directory/dependencies/space)
├── Compression (source → tar.gz)
├── Sync (local or remote rsync)
├── Cleanup (delete expired backups)
├── Logging
└── Notification (success/failure)
(2) 差分バックアップ戦略
# Method 1: rsync --link-dest (recommended)
# Uses hard links; each day appears as a full directory but only stores changes
rsync -av --link-dest=/backup/yesterday/ /data/ /backup/today/
> 💡 ヒント:`rsync --link-dest`の差分バックアップの原理はハードリンクを活用 — 「今日の」バックアップ内の変更されていないファイルは「昨日の」ファイルへのハードリンクに過ぎず、追加ディスク容量を消費しません。変更されたファイルだけが実際に新規データとして書き込まれます。外見上は毎日フルディレクトリのように見えますが、ディスク使用量は差分に近い。
# Method 2: rsync incremental transfer
# rsync only transfers changed parts by default
rsync -avz --delete /data/ user@host:/backup/
> ⚠️ 警告:`rsync --delete`は送信先を送信元と完全に一致させます — 送信先にあって送信元にないファイルは削除されます。送信元パスを間違えた場合(例:末尾の`/`の漏れ)、送信先が空になる可能性があります。必ず先に`--dry-run`でプレビューしてください。
# Method 3: Date-named archives
backup-2026-07-07.tar.gz
backup-2026-07-08.tar.gz # Two independent files, but more space
ℹ️ 注意:プロのバックアップ戦略は「3-2-1ルール」に従います — データ3コピー、2つの異なるストレージメディア、1つのオフサイトバックアップ。ローカルバックアップ + リモートrsyncが3-2-1戦略の基盤となります。ローカルのtar.gzだけでは不十分 — ハードディスク故障でソースデータとバックアップの両方が失われます。
(3) cronスケジューリング
# cron format: minute hour day month weekday command
# Run backup daily at 2:00 AM
0 2 * * * /opt/scripts/backup.sh > /dev/null 2>&1
# Run every hour
0 * * * * /opt/scripts/backup-hourly.sh
# Every Monday at 3:00 AM
0 3 * * 1 /opt/scripts/backup-weekly.sh
(4) ▶ サンプル:バックアップ容量の確認
#!/bin/bash
# Check if backup directory has enough space
check_space() {
local dest="$1"
local min_gb="${2:-1}"
local available=$(df -BG "$dest" | tail -1 | awk '{print $4}' | tr -d 'G')
if [ "$available" -lt "$min_gb" ]; then
echo "Error: Insufficient disk space (available: ${available}G, needed: ${min_gb}G)"
return 1
fi
echo "Disk space sufficient: ${available}G"
return 0
}
出力:
TEXTDisk space sufficient: 50G
(5) ▶ サンプル:ロギング関数
#!/bin/bash
LOG_FILE="/var/log/backup.log"
log() {
local level="$1"
local message="$2"
local timestamp=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
echo "[$timestamp] [$level] $message" | tee -a "$LOG_FILE"
}
log "INFO" "Backup started"
log "ERROR" "Backup failed: insufficient disk space"
log "INFO" "Backup complete"
(6) ▶ サンプル:ロック機構で重複実行を防止
#!/bin/bash
LOCK_FILE="/tmp/backup.lock"
# Try to acquire lock
exec 200>"$LOCK_FILE"
flock -n 200 || {
echo "Backup script is already running (lock file: $LOCK_FILE)"
exit 1
}
# ... backup logic ...
# Lock is automatically released when script exits
(7) ▶ サンプル:期限切れバックアップのクリーンアップ
#!/bin/bash
cleanup_old_backups() {
local backup_dir="$1"
local retention_days="${2:-30}"
log "INFO" "Cleaning backups older than $retention_days days..."
local count=0
while IFS= read -r -d '' file; do
rm -f "$file"
count=$((count + 1))
done < <(find "$backup_dir" -name "*.tar.gz" -type f -mtime +$retention_days -print0)
if [ $count -gt 0 ]; then
log "INFO" "Cleaned up $count expired files"
fi
}
(8) ▶ 総合例:完全なバックアップツールスクリプト
#!/bin/bash
# backup.sh - Automated backup tool
# Usage: ./backup.sh -s <source_dir> -d <dest_dir> [-r <retention_days>] [-e <exclude_pattern>] [-v]
set -euo pipefail
# ====== Configuration ======
VERSION="1.0.0"
LOG_FILE="/var/log/backup.log"
LOCK_FILE="/tmp/backup.lock"
DEFAULT_RETENTION=30
# ====== Colors ======
RED='\033[0;31m'
GREEN='\033[0;32m'
YELLOW='\033[1;33m'
NC='\033[0m'
# ====== Functions ======
usage() {
cat << EOF
Backup Tool v${VERSION}
Usage: $0 -s <source_dir> -d <dest_dir> [options]
Required:
-s <source_dir> Source directory to back up
-d <dest_dir> Backup destination (local path or user@host:/path)
Options:
-r <days> Retention days (default: $DEFAULT_RETENTION)
-e <pattern> Exclude pattern (can be used multiple times, e.g., -e node_modules -e .git)
-v Verbose output
-t Test mode (no actual backup created)
-h Show help
EOF
exit 0
}
log() {
local level="$1"
local message="$2"
local timestamp=$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')
echo -e "[$timestamp] [$level] $message" | tee -a "$LOG_FILE"
}
info() { log "INFO" "$1"; }
success() { log "INFO" "${GREEN}$1${NC}"; }
warn() { log "WARN" "${YELLOW}$1${NC}"; }
error() { log "ERROR" "${RED}$1${NC}"; }
check_deps() {
for cmd in rsync tar; do
if ! command -v "$cmd" &> /dev/null; then
error "Required command '$cmd' not found"
exit 1
fi
done
}
check_disk_space() {
local dir="$1"
local min_gb="${2:-1}"
if [[ "$dir" != *:* ]]; then
local avail=$(df -BG "$dir" 2>/dev/null | tail -1 | awk '{print $4}' | tr -d 'G')
if [ "$avail" -lt "$min_gb" ]; then
error "Insufficient disk space: ${avail}G available, ${min_gb}G needed"
return 1
fi
info "Disk space: ${avail}G available"
fi
}
cleanup_old() {
local dir="$1"
local days="$2"
if [[ "$dir" != *:* ]]; then
local count=$(find "$dir" -name "*.tar.gz" -type f -mtime +$days -delete -print | wc -l)
if [ $count -gt 0 ]; then
info "Cleaned up $count expired backups"
fi
fi
}
# ====== Lock mechanism ======
exec 200>"$LOCK_FILE"
flock -n 200 || {
error "Backup script is already running (PID: $(cat $LOCK_FILE 2>/dev/null))"
exit 1
}
echo $$ > "$LOCK_FILE"
# ====== Signal handling ======
cleanup() {
rm -f "$LOCK_FILE"
info "Backup script exiting"
}
trap cleanup EXIT INT TERM
# ====== Parameter parsing ======
SOURCE=""
DEST=""
RETENTION=$DEFAULT_RETENTION
EXCLUDE=()
VERBOSE=false
DRY_RUN=false
while getopts "s:d:r:e:vth" opt; do
case $opt in
s) SOURCE="$OPTARG" ;;
d) DEST="$OPTARG" ;;
r) RETENTION="$OPTARG" ;;
e) EXCLUDE+=("$OPTARG") ;;
v) VERBOSE=true ;;
t) DRY_RUN=true ;;
h) usage ;;
*) usage ;;
esac
done
# ====== Validation ======
if [ -z "$SOURCE" ] || [ -z "$DEST" ]; then
error "Must specify -s (source directory) and -d (destination)"
usage
fi
if [ ! -d "$SOURCE" ]; then
error "Source directory '$SOURCE' does not exist"
exit 1
fi
# ====== Main logic ======
info "========================================"
info "Backup Tool v${VERSION}"
info "Source: $SOURCE"
info "Destination: $DEST"
info "Retention: $RETENTION days"
if [ "$DRY_RUN" = true ]; then
warn "Test mode - no actual backup will be created"
fi
info "========================================"
# 1. Check dependencies and space
check_deps
check_disk_space "$DEST"
# 2. Generate filename
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
BACKUP_NAME="backup_$(basename "$SOURCE")_${TIMESTAMP}.tar.gz"
# 3. Build exclude arguments
EXCLUDE_ARGS=""
for pattern in "${EXCLUDE[@]}"; do
EXCLUDE_ARGS="$EXCLUDE_ARGS --exclude=$pattern"
done
# 4. Create compressed backup
if [ "$DRY_RUN" = false ]; then
info "Creating compressed backup: $BACKUP_NAME"
# Local backup
if [[ "$DEST" != *:* ]]; then
mkdir -p "$DEST"
eval tar -czf "${DEST}/${BACKUP_NAME}" $EXCLUDE_ARGS "$SOURCE"
success "✅ Local backup complete: ${DEST}/${BACKUP_NAME}"
# Sync to remote
if [ "$VERBOSE" = true ]; then
ls -lh "${DEST}/${BACKUP_NAME}"
fi
else
# Remote backup - compress locally then rsync
local_temp="/tmp/${BACKUP_NAME}"
eval tar -czf "$local_temp" $EXCLUDE_ARGS "$SOURCE"
info "Transferring to remote: $DEST"
rsync -avz --progress "$local_temp" "${DEST}/${BACKUP_NAME}"
rm -f "$local_temp"
success "✅ Remote backup complete: ${DEST}/${BACKUP_NAME}"
fi
else
warn "Test mode: Skipping backup creation"
fi
# 5. Clean up expired backups
if [ "$DRY_RUN" = false ] && [ $RETENTION -gt 0 ]; then
cleanup_old "$DEST" $RETENTION
fi
# 6. Backup summary
info "Backup summary:"
info " Source: $SOURCE"
info " Destination: $DEST"
if [ "$DRY_RUN" = false ]; then
info " File: ${BACKUP_NAME}"
if [[ "$DEST" != *:* ]]; then
info " Size: $(du -h "${DEST}/${BACKUP_NAME}" | cut -f1)"
fi
fi
info "========================================"
success "✅ Backup operation complete"
# Usage examples
# 1. Basic usage
./backup.sh -s /var/www/myapp -d /backup
# 2. Exclude directories + retain 7 days
./backup.sh -s /var/www/myapp -d /backup -e node_modules -e .git -r 7
# 3. Remote backup
./backup.sh -s /var/www -d user@backup-server:/backups -v
# 4. Test mode (no actual backup)
./backup.sh -s /var/www -d /backup -t
# 5. Add to cron (daily at 2 AM)
crontab -e
# Add:
0 2 * * * /opt/scripts/backup.sh -s /var/www/myapp -d /backup -e node_modules -r 30 > /dev/null 2>&1
❓ よくある質問
Q: バックアップスクリプトが同時に2回実行されるのを防ぐには? A: ファイルロック(flock)を使用:スクリプト開始時にロックファイルを作成しようとします。ロックが既に存在する場合は終了します。これにより、バックアップ完了前にcronが再度トリガーしても、2つのバックアップが同時実行されることはありません。
Q: バックアップファイルの保持期間はどのくらいにすべき? A: ストレージ容量とコンプライアンス要件によります。一般的な戦略:日次バックアップ30日間、週次バックアップ3ヶ月間、月次バックアップ1年間。
--link-destや異なるcron頻度で実装します。
Q: バックアップの整合性を検証するには? A:
sha256sumでチェックサムファイルを生成:sha256sum backup.tar.gz > backup.sha256。復元時にsha256sum -c backup.sha256で検証。
Q: rsyncは転送中断時に再開する? A: はい。rsyncはデフォルトで差分転送を行います。転送中のファイルが中断されても、次回のrsync実行で未完了部分のみ転送されます。
--partialを追加すると部分的に転送されたファイルが保持されます。
Q: リモートサーバーバックアップに必要な設定は? A: 1) SSH鍵認証(
ssh-keygen+ssh-copy-id)。2) リモートの宛先ディレクトリが存在する。3) リモートユーザーに書き込み権限がある。4) オプション:SSHパスワードレスログインの設定。
📖 まとめ
- バックアップスクリプトアーキテクチャ:確認 → 圧縮 → 同期 → クリーンアップ → ログ
flockで重複実行を防止rsync --deleteで同期と送信先の余分なファイル削除- 保持ポリシー:
find ... -mtime +N -deleteで期限切れバックアップをクリーンアップ - cronスケジューリング:
0 2 * * * /path/to/backup.sh
📝 練習問題
- 基本(難易度 ⭐):テストディレクトリとファイルを作成し、
backup.shで/tmp/test-backup/にバックアップし、-eで*.logファイルを除外して除外が機能したことを確認する - 中級(難易度 ⭐⭐):cronで毎時バックアップを実行するように設定(3回以上の実行を観察)、バックアップをリモートrsyncに変更(複数マシンが利用可能な場合)
- 上級(難易度 ⭐⭐⭐):スクリプトにメールやシステム通知(
wall、mail、webhook)を追加し、バックアップ整合性検証(sha256sum)を実装し、バックアップ失敗時に自動アラートを送信