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什么是數(shù)據(jù)快照

發(fā)布時(shí)間：2023-04-14 10:06:49 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 111

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于什么是數(shù)據(jù)快照的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

1、如何選擇主流數(shù)據(jù)快照技術(shù)
2、快照技術(shù)分為()類？
3、系統(tǒng)還原中,快照與備份區(qū)別
4、快照技術(shù)的技術(shù)類型

什么是數(shù)據(jù)快照

一、如何選擇主流數(shù)據(jù)快照技術(shù)

當(dāng)前，快照技術(shù)已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用于企業(yè)的備份恢復(fù)應(yīng)用，但是對(duì)于快照技術(shù)的原理，不同快照技術(shù)的區(qū)別以及優(yōu)缺點(diǎn)，卻很少有人詳細(xì)提及。面對(duì)市場(chǎng)中多樣的快照技術(shù)，用戶應(yīng)該如果選擇呢?

什么是快照技術(shù)?

快照技術(shù)主要是在操作系統(tǒng)以及存儲(chǔ)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的一種記錄某一時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)的技術(shù)。近來，Oracle等數(shù)據(jù)庫廠家以及Vmware等虛擬化產(chǎn)品也把這種技術(shù)引入各自的數(shù)據(jù)保護(hù)當(dāng)中。

存儲(chǔ)中使用快照技術(shù)由于其廣泛的實(shí)用性成為應(yīng)用最廣泛的。本文主要探討的是各種不同的存儲(chǔ)快照技術(shù)。

SINA對(duì)于快照的定義是：關(guān)于指定數(shù)據(jù)集合的一個(gè)完全可用拷貝，該拷貝包括相應(yīng)數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)(拷貝開始的時(shí)間點(diǎn))的映像。快照可以是其所表示的數(shù)據(jù)的一個(gè)副本，也可以是數(shù)據(jù)的一個(gè)復(fù)制品。

由此我們可以看到快照的一些特性：

數(shù)學(xué)建模中通常包含指針技術(shù)快照一旦生成，一定是記錄了某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)的完全狀態(tài)。

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(duì)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(jí)別的 RPO。

快速恢復(fù)：用戶可以依據(jù)存儲(chǔ)管理員的定制，定時(shí)自動(dòng)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(cè)試：用戶可以使用快照產(chǎn)生的虛擬硬盤的數(shù)據(jù)對(duì)新的應(yīng)用或者新的操作系統(tǒng)版本進(jìn)行測(cè)試，這樣可以避免對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)造成損害，也不會(huì)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(duì)于服務(wù)器核心業(yè)務(wù)會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)用主機(jī))，零影響的理想數(shù)據(jù)備份。

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)快照技術(shù)(copy-on-write)

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)快照技術(shù)以IBM Flashcopy/HDS Shadowimage等為代表，這類技術(shù)由于自動(dòng)生成的能力不足，防御意外的能力比較弱，一般不用于自動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(duì)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(huì)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(tái)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(chǔ)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(chǔ)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(duì)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(shì)。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(dòng)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(huì)占用額外的磁盤空間。

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

基于首次寫入變更的存儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(huì)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(duì)每個(gè)存儲(chǔ)資源時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)的單一保護(hù)。雖然同一存儲(chǔ)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(chǔ)管理員對(duì)同一存儲(chǔ)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(chǔ)快照技術(shù)遇到以下問題：

存儲(chǔ)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(chǔ)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(huì)用于多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的自動(dòng)快照機(jī)制。

存儲(chǔ)性能問題：由于不同時(shí)間產(chǎn)生的傳統(tǒng)存儲(chǔ)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(chǔ)中將產(chǎn)生 13個(gè)寫操作和1個(gè)讀操作。其對(duì)存儲(chǔ)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(huì)降低讀性能，導(dǎo)致業(yè)務(wù)相應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。此外，快照數(shù)據(jù)只能提供讀操作，不能寫入數(shù)據(jù)。對(duì)于大量業(yè)務(wù)環(huán)境并不符合要求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)變成兩次寫，產(chǎn)生對(duì)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(chǔ)產(chǎn)品。但是對(duì)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(jí)別的系統(tǒng)來講，可能對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生性能影響。

二、快照技術(shù)分為()類？

什么是快照技術(shù)?

存儲(chǔ)中使用快照技術(shù)由于其廣泛的實(shí)用性成為應(yīng)用最廣泛的。本文主要探討的是各種不同的存儲(chǔ)快照技術(shù)。

SINA對(duì)于快照的定義是：關(guān)于指定數(shù)據(jù)集合的一個(gè)完全可用拷貝，該拷貝包括相應(yīng)數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)(拷貝開始的時(shí)間點(diǎn))的映像?？煺湛梢允瞧渌硎镜臄?shù)據(jù)的一個(gè)副本，也可以是數(shù)據(jù)的一個(gè)復(fù)制品。

由此我們可以看到快照的一些特性：

數(shù)學(xué)建模中通常包含指針技術(shù)快照一旦生成，一定是記錄了某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)的完全狀態(tài)。

為什么要使用快照技術(shù)

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)快照技術(shù)(copy-on-write)

基于寫重定向的存儲(chǔ)快照技術(shù) (Redirect Write)

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

快照技術(shù)的比較與選擇

三、系統(tǒng)還原中,快照與備份區(qū)別

快照與備份是兩個(gè)不同的概念.

先來看快照.

快照,其本質(zhì)類似于數(shù)據(jù)庫的照片,也就是在某個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)(創(chuàng)建快照的時(shí)間點(diǎn))給數(shù)據(jù)庫拍個(gè)照放在那兒.但是這個(gè)照片是一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫,可以應(yīng)用SQL語句.

快照數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)是不變的.創(chuàng)建快照后,系統(tǒng)會(huì)對(duì)原數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)頁做個(gè)標(biāo)識(shí),如果數(shù)據(jù)頁在創(chuàng)建快照后被修改,會(huì)復(fù)制一個(gè)數(shù)據(jù)頁出來,沒有修改的數(shù)據(jù)頁則不會(huì)有快照(原數(shù)據(jù)庫和快照數(shù)據(jù)庫共用該數(shù)據(jù)頁).

從這樣來看,快照存在的時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)系統(tǒng)的壓力會(huì)越大(要維護(hù)的變化數(shù)據(jù)頁太多).

一般來說,快照用在數(shù)據(jù)庫的鏡像機(jī)上,因?yàn)殓R像機(jī)上的數(shù)據(jù)庫永遠(yuǎn)是Restoring狀態(tài),可以在某個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)生成一個(gè)快照,這樣就可以在鏡像機(jī)上提供一個(gè)可訪問的數(shù)據(jù)庫,用來為數(shù)據(jù)倉庫提供數(shù)據(jù)源比較合適.

再來看備份.

備份,其本質(zhì)是一個(gè)副本.相當(dāng)于在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)把數(shù)據(jù)庫里的所有對(duì)象內(nèi)容都COPY一份,放到一個(gè)特定的文件里(備份文件,一般是.bak).

這個(gè)文件不是一個(gè)數(shù)據(jù)庫,不能直接應(yīng)用SQL,必須先通過還原的方式還原到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(可以是和原數(shù)據(jù)庫名稱一致,也可以是一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫),之后才能訪問里面的數(shù)據(jù).

因?yàn)閭浞莸慕Y(jié)果是文件,這個(gè)文件可以被COPY走,或者寫入磁帶(放到銀行里),從而實(shí)現(xiàn)離線容災(zāi).

此外,備份是個(gè)很復(fù)雜的概念,還涉及到數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)模型、日志處理等很復(fù)雜的東西，需要自己先系統(tǒng)學(xué)習(xí)下備份還原的相關(guān)概念。

四、快照技術(shù)的技術(shù)類型

有兩大類存儲(chǔ)快照，一種叫做即寫即拷（copy-on-write）快照，另一種叫做分割鏡像快照。

即寫即拷快照可以在每次輸入新數(shù)據(jù)或已有數(shù)據(jù)被更新時(shí)生成對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)改動(dòng)的快照。這樣做可以在發(fā)生硬盤寫錯(cuò)誤、文件損壞或程序故障時(shí)迅速地恢復(fù)數(shù)據(jù)。但是，如果需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)媒介上的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行完全的存檔或恢復(fù)時(shí)，所有以前的快照都必須可供使用。

即寫即拷快照是表現(xiàn)數(shù)據(jù)外觀特征的“照片”。這種方式通常也被稱為“元數(shù)據(jù)”拷貝，即所有的數(shù)據(jù)并沒有被真正拷貝到另一個(gè)位置，只是指示數(shù)據(jù)實(shí)際所處位置的指針被拷貝。在使用這項(xiàng)技術(shù)的情況下，當(dāng)已經(jīng)有了快照時(shí)，如果有人試圖改寫原始的LUN上的數(shù)據(jù)，快照軟件將首先將原始的數(shù)據(jù)塊拷貝到一個(gè)新位置（專用于復(fù)制操作的存儲(chǔ)資源池），然后再進(jìn)行寫操作。以后當(dāng)你引用原始數(shù)據(jù)時(shí)，快照軟件將指針映射到新位置，或者當(dāng)你引用快照時(shí)將指針映射到老位置。

分割鏡像快照引用鏡像硬盤組上所有數(shù)據(jù)。每次應(yīng)用運(yùn)行時(shí)，都生成整個(gè)卷的快照，而不只是新數(shù)據(jù)或更新的數(shù)據(jù)。這種使離線訪問數(shù)據(jù)成為可能，并且簡(jiǎn)化了恢復(fù)、復(fù)制或存檔一塊硬盤上的所有數(shù)據(jù)的過程。但是，這是個(gè)較慢的過程，而且每個(gè)快照需要占用更多的存儲(chǔ)空間。

分割鏡像快照也叫作原樣復(fù)制，由于它是某一LUN或文件系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)的物理拷貝，有的管理員稱之為克隆、映像等。原樣復(fù)制的過程可以由主機(jī)（Windows上的MirrorSet、Veritas的Mirror卷等）或在存儲(chǔ)級(jí)上用硬件完成（Clone、BCV、ShadowImage等）。

容災(zāi)技術(shù)中的數(shù)據(jù)快照技術(shù)

遠(yuǎn)程鏡像技術(shù)往往同快照技術(shù)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程備份，即通過鏡像把數(shù)據(jù)備份到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中，再用快照技術(shù)把遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)中的信息備份到遠(yuǎn)程的磁帶庫、光盤庫中。

快照技術(shù)分為兩類，一類指針型，是通過軟件對(duì)要備份的磁盤子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速掃描，建立一個(gè)要備份數(shù)據(jù)的快照邏輯單元號(hào)LUN和快照cache，在快速掃描時(shí)，把備份過程中即將要修改的數(shù)據(jù)塊同時(shí)快速拷貝到快照cache中。快照LUN是一組指針，它指向快照cache和磁盤子系統(tǒng)中不變的數(shù)據(jù)塊（在備份過程中）。在正常業(yè)務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，利用快照LUN實(shí)現(xiàn)對(duì)原數(shù)據(jù)的一個(gè)完全的備份。

另一類是空間型，也駐留在磁盤陣列系統(tǒng)中。它使主機(jī)系統(tǒng)和磁盤陣列設(shè)備管理者能夠在后臺(tái)狀態(tài)下，為主機(jī)處理的數(shù)據(jù)在磁盤陣列內(nèi)部實(shí)時(shí)創(chuàng)建可獨(dú)立尋址多copy卷。這些copy卷是應(yīng)用數(shù)據(jù)存放的現(xiàn)用生產(chǎn)卷的鏡象，可同時(shí)并行運(yùn)行任務(wù)。一旦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的copy卷建立后，通過命令可以與其生產(chǎn)卷分割開，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可通過生產(chǎn)卷繼續(xù)做聯(lián)機(jī)應(yīng)用，與此同時(shí),備份系統(tǒng)可利用copy卷進(jìn)行備份、報(bào)表生成和應(yīng)用開發(fā)測(cè)試等工作。大大縮短了應(yīng)用系統(tǒng)因備份等原因OFFLINE脫機(jī)的時(shí)間，工作示意如圖所示。

無論是生產(chǎn)、測(cè)試、災(zāi)難恢復(fù)，還是數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用，該系統(tǒng)件套件都能提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)影像拷貝的生成和管理維護(hù)，使客戶以不同的方式更好、更充分的利用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，獲得更大的增值效益?；跀?shù)據(jù)復(fù)制、保護(hù)和信息共享而設(shè)計(jì)的復(fù)制管理系統(tǒng)件，提供了非常強(qiáng)大的功能：既可以在一個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部或者不同數(shù)據(jù)中心之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制，也可以在不同部門之間實(shí)現(xiàn)信息共享，快速、有效地適應(yīng)業(yè)務(wù)的靈活擴(kuò)展，在競(jìng)爭(zhēng)中獲得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。它可使用戶在正常業(yè)務(wù)不受影響的情況下，實(shí)時(shí)提取當(dāng)前在線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。其“備份窗口”接近于零，可大大增加系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)真正的7×24運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。

什么是數(shù)據(jù)快照