全面认识快照(Snapshot)技术

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什么是快照技术?  快照技术主要是在操作系统以及存储技术上实现的一种记录某一时间系统状态的技术近来,Oracle等数据库厂家以及Vmware等虚拟化产品也把这种技术引入各自的数据保护当中  存储中使用快照技术由于其广泛的实用性成为应用最广泛的。

本文主要探讨的是各种不同的存储快照技术  SINA对于快照的定义是:关于指定数据集合的一个完全可用拷贝,该拷贝包括相应数据在某个时间点(拷贝开始的时间点)的映像快照可以是其所表示的数据的一个副本,也可以是数据的一个复制品。

  由此我们可以看到快照的一些特性:  数学建模中通常包含指针技术  快照一旦生成,一定是记录了某一个时间点的系统的完全状态为什么要使用快照技术  瞬时备份:在不产生备份窗口的情况下,可以帮助客户创建一致性的磁盘快照,每个磁盘快照都可以认为是一次对数据的全备份。

从而实现常规备份软件无法实现的分钟级别的RPO  快速恢复:用户可以依据存储管理员的定制,定时自动创建快照,通过磁盘差异回退,快速回滚到指定的时间点上来通过这种回滚在很短的时间内可以完成大大的提高了业务系统RTO的水平。

  应用测试:用户可以使用快照产生的虚拟硬盘的数据对新的应用或者新的操作系统版本进行测试,这样可以避免对生产数据造成损害,也不会影响到目前正在运行的应用  报表打印等资源消耗较大的业务的分离:用户可以将指定时间点的快照虚拟硬盘分配给一个新的服务器,从而实现将报表打印等对于服务器核心业务会产生较大影响的剥离。

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使核心业务服务器运行更加平稳有效快速的运行  降低数据备份对于系统性能的影响: 通常数据备份是在业务服务器上完成的每次发起数据备份必然对当前业务系统运行性能造成影响通过快照虚拟硬盘的提取后,备份工作可以转移到其他服务器上。

从而实现了零备份窗口(针对应用主机),零影响的理想数据备份传统的存储快照技术(copy-on-write)  传统的存储快照技术以IBMFlashcopy/HDS Shadowimage等为代表,这类技术由于自动生成的能力不足,防御意外的能力比较弱,一般不用于自动备份,而是用于系统更新之前的一种计划内数据保存方式。

  传统存储快照技术是基于时间点的复制,能够在一个存储单元中建立数据的完全卷拷贝如果生产系统此时对某一个数据集合进行频繁的修改,在这种情况下产生一个时间点一致拷贝是比较困难的当进行快照时,快照的源卷将会被冻结几秒钟;当快照拷贝的位图建立之后,源卷才可以继续进行I/O操作。

当位图建立后,后台拷贝需要进行一段时间,但是在目标卷上看来,拷贝已经完成了基于写重定向的存储快照技术(Redirect Write)  通过写重定向来实现数据快照技术主要在NETAPP公司的存储和NAS中使用,NETAPP称为Snapshot,由于Snapshot只能提供只读的卷,如果需要对快照虚拟磁盘进行写操作,还需要配合Flexclone技术实现。

  SnapShot是WAFL文件系统“任意位置写入”功能带来的一项突出优势 一份SnapShot是文件系统的在线只读拷贝创建文件系统的一份SnapShot仅仅需要几秒种的时间,并且除非原始文件被删除或者更改,数据快照并不占用额外的磁盘空间。

只有修改活动文件系统中的数据块并写入磁盘中新的位置时,SnapShot才会占用额外的磁盘空间基于首次写入变更的存储快照技术(Copy-On-First Write)  基于首次写入变更的存储快照技术是由传统的Copy on write发展而来的,通过整合不同时间的不同快照,使他们之间建立关联性,从而回避了传统快照技术的在多个快照时对于性能和个数的影响。

  这类技术主要是以美国飞康公司为代表的飞康公司称之为Timemark飞康Timemark 是一种基于时间点的和可定制策略的存储数据快照保护技术Timemark可以按照客户要求定时的周期产生或者按照策略进行生成,每个数据卷可达到255个快照。

由于Delta增量空间只有在数据变更的时候才会被占用,255个快照(相当于255份数据版本)只需要非常有限的空间就可以实现另外,飞康近来发明了“录像”(Journal) 技术,任何一秒钟的数据可以迅速变成一个新的快照,使快照技术登上了一个新的高度。

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