快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

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本文目錄:

• 1、zstack中創(chuàng)建鏡像和備份的區(qū)別

• 2、快照技術(shù)的基本形式

• 3、對于虛擬機來說，快照和備份有什么異同之處？

• 4、什么是虛擬機的快照?

一、zstack中創(chuàng)建鏡像和備份的區(qū)別

對于企業(yè)生產(chǎn)來說，最重要的就是數(shù)據(jù)。可以說數(shù)據(jù)是企業(yè)的生命，數(shù)據(jù)的破壞、丟失都會給企業(yè)造成巨大的損失，所以數(shù)據(jù)的保護至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)的保護方案可以分為快照和備份，那么這兩種方案有什么區(qū)別，又分別適用于什么場景呢？首先，我們需要明確一點，快照不是備份，當數(shù)據(jù)處于危險時，快照和備份可做的事情是不一樣的，兩種不同的機制是用來應(yīng)對不同需求的。

一、快照

概括地說，快照是保存數(shù)據(jù)狀態(tài)的方式，以便于能夠及時恢復到該點。以下是存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會（以下簡稱SNIA）對快照的定義：

A type of point in time copy that preserves the state of data at an instant in time, by storing only those blocks that are different from an already existing full copy of the data

快照是一個特定時間點對數(shù)據(jù)狀態(tài)的保護，只保存那些完整拷貝以外有變化的數(shù)據(jù)。換言之，如果數(shù)據(jù)沒有變化，快照是不會保存額外數(shù)據(jù)的，快照可以看成是對某個特定時間點的數(shù)據(jù)的凍結(jié)。

目前行業(yè)內(nèi)快照實現(xiàn)有兩種方式，COW（Copy On Write）和ROW（Redirect On Write），這兩種方式的區(qū)別是：當數(shù)據(jù)有變化時，對應(yīng)數(shù)據(jù)塊的處理方式也會不同。

1.1 COW

首先看COW，快照生成后，如果沒有數(shù)據(jù)的寫入，那么快照卷的指針還是指向原始卷的數(shù)據(jù)塊。

一旦有數(shù)據(jù)寫入，比如寫入此處的E數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)會重新分配一個數(shù)據(jù)塊，將E的數(shù)據(jù)整體拷貝到新的數(shù)據(jù)塊中，然后原來E的位置寫入新數(shù)據(jù)，計為I。相應(yīng)的，快照卷對E的指針需要指向新的數(shù)據(jù)塊，而原始卷的指針指向是不變的。

1.2 ROW

再看ROW，和COW的不同之處在于，如果有數(shù)據(jù)進行了修改，則分配數(shù)據(jù)塊將修改的數(shù)據(jù)寫入新的空間記為I，然后將原始卷的指針指向I，快照卷不做任何改動。

從以上的分析可以看到，COW的優(yōu)勢在于：原始卷的物理塊是連續(xù)的，沒有碎片，缺點則是寫放大了，本來1個寫現(xiàn)在變成3個寫，原始數(shù)據(jù)、快照指針指向、新數(shù)據(jù)，所以COW適合讀多寫少的業(yè)務(wù)；ROW的優(yōu)勢是：寫性能比COW更好，1個寫變成2個寫，原始卷指針指向、新數(shù)據(jù)，但缺點是原始卷物理塊不連續(xù)，會導致讀性能較低，刪除快照需要將原始卷指針修改，將數(shù)據(jù)提交至原始物理塊，快照越大越消耗時間，故而ROW適合寫密集型業(yè)務(wù)。

1.3 使用場景

從快照原理上可以看到，快照其實還是對原始卷有依賴，快照卷中大部分的指針依然會指向原始卷的數(shù)據(jù)塊，如果有某個數(shù)據(jù)塊損壞，很有可能快照是無法恢復的，因為有可能損壞的數(shù)據(jù)塊就是沒有變化過的。所以快照的作用是對一些操作的臨時回滾，是一個臨時手段。比如開發(fā)測試環(huán)境，以及生產(chǎn)環(huán)境做一些可能會影響操作系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的操作，可以用快照做一個臨時的保障，在異常時快速回滾到正常狀態(tài)。

另外，快照如果創(chuàng)建的太多了，會極大的影響業(yè)務(wù)的性能，快照的各種鏈接會使得數(shù)據(jù)的讀寫變的非常復雜，同時也會占用大量的存儲空間。所以，一般生產(chǎn)不建議使用快照，一定要使用快照的話，也是在進行危險的操作時，如可能損壞系統(tǒng)的操作系統(tǒng)更新或配置變動。

一個典型的快照應(yīng)用就是windows還原點，將系統(tǒng)的部分信息存放在C盤某個位置，并且不影響個人的文件，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時迅速還原。

二、備份

同樣看下SNIA對備份的定義：

A collection of data stored on (usually removable) non-volatile storage media for purposes of recovery in case the original copy of data is lost or becomes inaccessible; also called a backup copy.To be useful for recovery, a backup must be made by copying the source data image when it is in a consistent state.

簡單來說備份就是對數(shù)據(jù)的一個完整的拷貝，是新增加了一個一致性的副本，在原始卷因災(zāi)難或人為錯誤而損壞的情況下，能夠為您提供恢復的可能性。與快照不同的是，備份獨立于原始卷，可以輕松導出并存儲到其他地方。

備份的類型可以分為全量備份、增量備份、差異備份三種。

2.1 全量備份

全量備份顧名思義就是把整個數(shù)據(jù)都備份下來，全量備份的數(shù)據(jù)完整性最好，可以提供最好的數(shù)據(jù)保護，恢復速度也非?？?，但是全量備份占用的空間非常大，可能會造成磁盤的浪費，而且因為是做所有數(shù)據(jù)的備份，數(shù)據(jù)量越大備份的時間就越長。

2.2 增量備份

增量備份是備份上一次備份之后發(fā)生變化的數(shù)據(jù)量，第一次做增量備份必然會做一個全量備份，后續(xù)所有的備份操作都是增量。增量備份會形成一條備份鏈，除了第一次的全量備份以外，后續(xù)所有增量備份都需要依賴于前一次備份的數(shù)據(jù)，如果一旦有某個中間的備份數(shù)據(jù)損壞或者丟失，那么在這個點以后的所有備份就全部失效了；如果要進行恢復，必須沿著從全量備份到指定時間點增量備份的順序來進行恢復，這就使得恢復時間會變得很長，但是相對的，相比較于全量備份，每個增量備份的備份數(shù)據(jù)量非常小，只有上次備份以后發(fā)生變化的量，所以備份時間也非常短。

2.3 差異備份

差異備份是備份上一次全量備份之后發(fā)生變化的數(shù)據(jù)量，第一次做差異備份必然會做一個全量備份，后續(xù)所有的備份操作都是和全量備份相比發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，在進行恢復時，只需對第一次全量備份和最后一次差異備份進行恢復。差異備份避免了全量備份和增量備份的缺陷，同時又具備了它們各自的優(yōu)點。首先，它具有增量備份的備份時間短、節(jié)省磁盤空間的優(yōu)勢；其次，它又具有全量備份恢復時間短的特點，管理員只需要第一次全量備份和最后一次差異備份兩份數(shù)據(jù)即可。差異備份的缺點是會存在一定量的重復數(shù)據(jù)，之前的差異備份數(shù)據(jù)都和最后一份差異備份數(shù)據(jù)有重復，當然可以根據(jù)設(shè)定的保留策略將多余的數(shù)據(jù)刪除。

2.4 使用場景

從備份原理上可以看到，備份是拷貝出新的副本，是長久的數(shù)據(jù)保存方式，適用于對數(shù)據(jù)的長期保護，當數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤或者丟失時，可以進行快速恢復，以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

其實備份過程中也用到了快照技術(shù)，一般要進行備份時都會做一個臨時快照，把數(shù)據(jù)進行凍結(jié)，然后把快照的內(nèi)容拷貝一份，最后刪除快照。備份的時間點一般會選擇凌晨業(yè)務(wù)量低谷的時候，以避免備份數(shù)據(jù)的不一致性。

三、快照和備份對比

一句話來對比：快照是數(shù)據(jù)存儲的某一時刻的狀態(tài)記錄，備份則是數(shù)據(jù)存儲的某一個時刻的副本，這是兩種完全不同的概念。

來詳細對比下快照和各種不同類型的備份方式的差異

3.1 快照對比全量備份

通過之前的概念介紹，我們可以了解到：全量備份是對所有數(shù)據(jù)的一個拷貝，會將數(shù)據(jù)保存在不同的地方，和原始卷沒有任何關(guān)系，是獨立的存在；而快照還是依賴于原始卷，并且只有變化的數(shù)據(jù)塊才會拷貝。

3.2 快照對比增量備份、差異備份

增量備份是將上次備份之后變化的數(shù)據(jù)拷貝出來，和原始卷是沒有依賴關(guān)系的，但是和上次的備份之間有依賴關(guān)系，會有一條依賴鏈接，一直鏈接到上次的全量備份。

差異備份是將上次全量備份之后變化的數(shù)據(jù)拷貝出來，同樣也是和原始卷沒有依賴關(guān)系的，差異備份之間也沒有任何關(guān)系，但是和上次的全量備份之間有依賴。

對比COW，COW的快照之間沒有依賴關(guān)系，但是都和原始卷有依賴，對于變化的數(shù)據(jù)塊，會分配新的數(shù)據(jù)塊將老的數(shù)據(jù)拷貝過去。

對比ROW，ROW的快照之間會有快照鏈，也和原始卷有依賴，當刪除快照的時候，因為要把數(shù)據(jù)都提交給原始卷，所以會把此快照時間點之后的快照都一并刪除。

四、總結(jié)

通過比較快照和備份的差異，可以看到其實快照是一種技術(shù)，而備份是一個過程，快照是某個時間點的狀態(tài)，而備份是對數(shù)據(jù)的拷貝，快照并不能等同于備份。對于數(shù)據(jù)的臨時保護，可以使用快照，如果要進行長期保護，則需要使用備份。

快照和備份都有各自的應(yīng)用場景，在合適的場景使用恰當?shù)姆桨?，才能夠最大程度的保護數(shù)據(jù)。

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二、快照技術(shù)的基本形式

SNIA（存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會）對快照（Snapshot）的定義是：關(guān)于指定數(shù)據(jù)集合的一個完全可用拷貝，該拷貝包括相應(yīng)數(shù)據(jù)在某個時間點（拷貝開始的時間點）的映像?？煺湛梢允瞧渌硎镜臄?shù)據(jù)的一個副本，也可以是數(shù)據(jù)的一個復制品。

而從具體的技術(shù)細節(jié)來講，快照是指向保存在存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)的引用標記或指針。我們可以這樣理解，快照有點像是詳細的目錄表，但它被計算機作為完整的數(shù)據(jù)備份來對待。

快照有三種基本形式：基于文件系統(tǒng)式的、基于子系統(tǒng)式的和基于卷管理器/虛擬化式的，而且這三種形式差別很大。市場上已經(jīng)出現(xiàn)了能夠自動生成這些快照的實用工具，比如有代表性的有NetApp的存儲設(shè)備基于文件系統(tǒng)實現(xiàn)，高中低端設(shè)備使用共同的操作系統(tǒng)，都能夠?qū)崿F(xiàn)快照應(yīng)用；HP的EVA、HDS通用存儲平臺以及EMC的高端陣列則實現(xiàn)了子系統(tǒng)式快照；而Veritas則通過卷管理器實現(xiàn)快照。

三、對于虛擬機來說，快照和備份有什么異同之處？

快照是數(shù)據(jù)存儲的某一時刻的狀態(tài)記錄。

備份是數(shù)據(jù)存儲的某一時刻的副本。

相同之處：都可以用于儲存。

不同之處：

1、數(shù)據(jù)庫存不同：備份，其本質(zhì)是副本。它等同于COPY在某個時間點將數(shù)據(jù)庫的所有內(nèi)容的副本放入特定文件（備份文件，通常為.bak）。快照，基本上類似于數(shù)據(jù)庫的照片，即在特定時間點（創(chuàng)建快照的點）拍攝數(shù)據(jù)庫的照片。但是這張照片是一個可以應(yīng)用于SQL語句的新數(shù)據(jù)庫。

2、訪問方式不同：快照數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)保持不變。創(chuàng)建快照后，系統(tǒng)將識別原始數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)頁。如果在創(chuàng)建快照后修改了數(shù)據(jù)頁，則將復制數(shù)據(jù)頁，并且將復制未經(jīng)修改的數(shù)據(jù)頁。將沒有快照（原始數(shù)據(jù)庫和快照數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)頁）。此文件不是數(shù)據(jù)庫，不能直接應(yīng)用SQL，必須先通過還原（可以與原始數(shù)據(jù)庫名稱或新數(shù)據(jù)庫相同）還原到數(shù)據(jù)庫，然后才能訪問其中的數(shù)據(jù)。

3、狀態(tài)不同：備份的結(jié)果是一個文件，可以復制或?qū)懭氪艓Вㄔ阢y行中）以進行脫機很難恢復。由于鏡像上的數(shù)據(jù)庫始終處于“還原”狀態(tài)，因此可以在特定時間點生成快照，以便可以在鏡像上提供可訪問的數(shù)據(jù)庫，以便為數(shù)據(jù)倉庫提供數(shù)據(jù)源。

參考資料來源：百度百科-快照

參考資料來源：百度百科-備份

四、什么是虛擬機的快照?

虛擬機的快照是虛擬機在某個點及時的副本。

虛擬機快照是對某一個特定文件系統(tǒng)，在某一個特定時間內(nèi)的一個具有只讀屬性的鏡像。就是說當用戶需要重復的返回到某一系統(tǒng)狀態(tài)時，又不想創(chuàng)建多個虛擬機的時候，就可以使用虛擬機快照功能。

系統(tǒng)崩潰或系統(tǒng)異常，可以通過使用恢復到快照來保持磁盤文件系統(tǒng)和系統(tǒng)存儲，當升級應(yīng)用和服務(wù)器以及給它們打補丁的時候，快照是相當于救世主一樣的存在。

工作原理

對虛擬機打快照，其本質(zhì)是記錄虛擬機在某個時間點的磁盤數(shù)據(jù)。以KVM為例，KVM中虛擬機磁盤采用的是qCow2格式的鏡像文件，虛擬機擁有幾個磁盤就會有幾個qCow2文件，所以，記錄虛擬機在某個時間點的磁盤數(shù)據(jù)就是對qCow2鏡像文件打快照。

虛擬機快照產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是與虛擬機磁盤數(shù)據(jù)存放在同一個qCow2鏡像文件中的，所以存儲位置就是虛擬機本身的存儲位置，即如果虛擬機所在存儲訪問不了，其快照也就無法恢復了。

qCow2快照采用的是“寫時復制（Copy On Write）”的技術(shù)，實現(xiàn)原理比較簡單，快照時復制一份原磁盤的索引，指向的實際數(shù)據(jù)均為原始磁盤的數(shù)據(jù)，只有當原鏡像的的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，才將變化區(qū)域的在變化之前的數(shù)據(jù)復制一份給快照對應(yīng)位置。所以打快照的時候數(shù)據(jù)比較小，后面會越來越大。

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