為什么要使用快照技術(shù)

瞬時(shí)備份：在不產(chǎn)生備份窗口的情況下，可以幫助客戶創(chuàng)建一致性的磁盤快照，每個(gè)磁盤快照都可以認(rèn)為是一次對數(shù)據(jù)的全備份。從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)備份軟件無法實(shí)現(xiàn)的分鐘級別的 RPO。

快速恢復(fù)：用戶可以依據(jù)存儲管理員的定制，定時(shí)自動創(chuàng)建快照，通過磁盤差異回退，快速回滾到指定的時(shí)間點(diǎn)上來。通過這種回滾在很短的時(shí)間內(nèi)可以完成。大大的提高了業(yè)務(wù)系統(tǒng)RTO的水平。

應(yīng)用測試：用戶可以使用快照產(chǎn)生的虛擬硬盤的數(shù)據(jù)對新的應(yīng)用或者新的操作系統(tǒng)版本進(jìn)行測試，這樣可以避免對生產(chǎn)數(shù)據(jù)造成損害，也不會影響到目前正在運(yùn)行的應(yīng)用。

報(bào)表打印等資源消耗較大的業(yè)務(wù)的分離：用戶可以將指定時(shí)間點(diǎn)的快照虛擬硬盤分配給一個(gè)新的服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)將報(bào)表打印等對于服務(wù)器核心業(yè)務(wù)會產(chǎn)生較大影響的剝離。使核心業(yè)務(wù)服務(wù)器運(yùn)行更加平穩(wěn)有效快速的運(yùn)行。

降低數(shù)據(jù)備份對于系統(tǒng)性能的影響： 通常數(shù)據(jù)備份是在業(yè)務(wù)服務(wù)器上完成的。每次發(fā)起數(shù)據(jù)備份必然對當(dāng)前業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行性能造成影響。通過快照虛擬硬盤的提取后，備份工作可以轉(zhuǎn)移到其他服務(wù)器上。從而實(shí)現(xiàn)了零備份窗口(針對應(yīng)用主機(jī))，零影響的理想數(shù)據(jù)備份。

傳統(tǒng)的存儲快照技術(shù)(copy-on-write)

傳統(tǒng)的存儲快照技術(shù)以IBM Flashcopy/HDS Shadowimage等為代表，這類技術(shù)由于自動生成的能力不足，防御意外的能力比較弱，一般不用于自動備份，而是用于系統(tǒng)更新之前的一種計(jì)劃內(nèi)數(shù)據(jù)保存方式。

傳統(tǒng)存儲快照技術(shù)是基于時(shí)間點(diǎn)的復(fù)制，能夠在一個(gè)存儲單元中建立數(shù)據(jù)的完全卷拷貝。如果生產(chǎn)系統(tǒng)此時(shí)對某一個(gè)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行頻繁的修改，在這種情況下產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間點(diǎn)一致拷貝是比較困難的。當(dāng)進(jìn)行快照時(shí)，快照的源卷將會被凍結(jié)幾秒鐘;當(dāng)快照拷貝的位圖建立之后，源卷才可以繼續(xù)進(jìn)行 I/O操作。當(dāng)位圖建立后，后臺拷貝需要進(jìn)行一段時(shí)間，但是在目標(biāo)卷上看來，拷貝已經(jīng)完成了。

基于寫重定向的存儲快照技術(shù) (Redirect Write)

通過寫重定向來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快照技術(shù)主要在NETAPP公司的存儲和NAS中使用，NETAPP 稱為Snapshot，由于Snapshot只能提供只讀的卷，如果需要對快照虛擬磁盤進(jìn)行寫操作，還需要配合Flexclone技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

SnapShot是WAFL文件系統(tǒng)"任意位置寫入"功能帶來的一項(xiàng)突出優(yōu)勢。 一份SnapShot是文件系統(tǒng)的在線只讀拷貝。創(chuàng)建文件系統(tǒng)的一份SnapShot僅僅需要幾秒種的時(shí)間，并且除非原始文件被刪除或者更改，數(shù)據(jù)快照并不占用額外的磁盤空間。只有修改活動文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊并寫入磁盤中新的位置時(shí)，SnapShot才會占用額外的磁盤空間。

基于首次寫入變更的存儲快照技術(shù)(Copy-On-First Write)

基于首次寫入變更的存儲快照技術(shù)是由傳統(tǒng)的Copy on write發(fā)展而來的，通過整合不同時(shí)間的不同快照，使他們之間建立關(guān)聯(lián)性，從而回避了傳統(tǒng)快照技術(shù)的在多個(gè)快照時(shí)對于性能和個(gè)數(shù)的影響。

這類技術(shù)主要是以美國飛康公司為代表的。飛康公司稱之為Timemark。飛康Timemark 是一種基于時(shí)間點(diǎn)的和可定制策略的存儲數(shù)據(jù)快照保護(hù)技術(shù)。Timemark可以按照客戶要求定時(shí)的周期產(chǎn)生或者按照策略進(jìn)行生成，每個(gè)數(shù)據(jù)卷可達(dá)到255 個(gè)快照。由于Delta增量空間只有在數(shù)據(jù)變更的時(shí)候才會被占用，255個(gè)快照(相當(dāng)于255份數(shù)據(jù)版本)只需要非常有限的空間就可以實(shí)現(xiàn)。另外，飛康近來發(fā)明了"錄像"(Journal) 技術(shù)，任何一秒鐘的數(shù)據(jù)可以迅速變成一個(gè)新的快照，使快照技術(shù)登上了一個(gè)新的高度。

快照技術(shù)的比較與選擇

傳統(tǒng)的快照技術(shù)主要是針對每個(gè)存儲資源時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)的單一保護(hù)。雖然同一存儲資源也可以實(shí)現(xiàn)幾份乃至十幾份的快照，但是快照之間彼此是沒有關(guān)聯(lián)性的。正是由于這個(gè)缺陷，是當(dāng)存儲管理員對同一存儲資源需要多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多份快照時(shí)，傳統(tǒng)的存儲快照技術(shù)遇到以下問題：

存儲容量問題：傳統(tǒng)快照技術(shù)通常是一份快照就需要一份磁盤空間，當(dāng)客戶需要的快照數(shù)量上百個(gè)之后，產(chǎn)生數(shù)百倍的空間占用，顯然單一存儲的空間局限性問題將暴露的非常突出。同時(shí)，其價(jià)格也將變得非常昂貴。因而，一般并不用于多份數(shù)據(jù)快照。實(shí)際上，這類快照技術(shù)的快照數(shù)量本身就十分少(如8 個(gè))，也不會用于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的自動快照機(jī)制。

存儲性能問題：由于不同時(shí)間產(chǎn)生的傳統(tǒng)存儲快照之間沒有關(guān)聯(lián)性，假如需要生成多個(gè)快照，一個(gè)磁盤塊的寫入很可能向多個(gè)快照空間發(fā)出保存當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)原始數(shù)據(jù)的指令，例如產(chǎn)生10個(gè)快照的話，就要將一份原始數(shù)據(jù)同樣寫入10個(gè)快照區(qū)域，這樣產(chǎn)生的寫懲罰十分驚人，而且數(shù)據(jù)庫還需要產(chǎn)生短時(shí)凍結(jié)，大大降低系統(tǒng)性能。舉例：一個(gè)系統(tǒng)中有12份快照，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)需要寫入時(shí)，在存儲中將產(chǎn)生 13個(gè)寫操作和1個(gè)讀操作。其對存儲性能的影響根本無法被接受。

Redirect Write技術(shù)和Copy-On-First Write技術(shù)都可以在少量的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)255份快照。但是由于實(shí)現(xiàn)機(jī)理不同，所以呈現(xiàn)出不同的性能特性，有著不同的使用領(lǐng)域。

Redirect write的Snapshot技術(shù)在數(shù)據(jù)寫入是沒有任何性能影響，但是由于破壞了原有數(shù)據(jù)在磁盤上的連續(xù)分配，如果應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)寫入后存在大量連續(xù)讀操作(如報(bào)表業(yè)務(wù)等)，則會降低讀性能，導(dǎo)致業(yè)務(wù)相應(yīng)時(shí)間變長。此外，快照數(shù)據(jù)只能提供讀操作，不能寫入數(shù)據(jù)。對于大量業(yè)務(wù)環(huán)境并不符合要求。為了實(shí)現(xiàn)對虛擬快照磁盤的可讀寫訪問，必然要使用Flexclone技術(shù)，因此每次寫都會變成兩次寫，產(chǎn)生對寫性能的影響，并且破壞了數(shù)據(jù)在磁盤上的連續(xù)分布。因此，我們認(rèn)為Redirect Write技術(shù)比較適合寫入數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于讀數(shù)據(jù)量的應(yīng)用系統(tǒng)，或者向NAS這種用來做歸檔和備份存儲產(chǎn)品。但是對于當(dāng)前絕大多數(shù)讀寫比3：1到10：1 的數(shù)據(jù)中心級別的系統(tǒng)來講，可能對業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生性能影響。

Copy-On-First Write對于讀操作和以前是一樣的，沒有任何影響。對于寫操作，至多可能產(chǎn)生2次寫和一次讀操作。對于讀寫比3：1到10：1的數(shù)據(jù)中心級別的系統(tǒng)，通常至多產(chǎn)生5%的影響。客戶可以通過犧牲很小的性能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全性的極大提高。因此，Copy-On-First Write快照技術(shù)更適合在數(shù)據(jù)中心等高端系統(tǒng)中幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)功能，

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