SNIA（存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會(huì)）對(duì)快照（Snapshot）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(kāi)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。
一、快照的價(jià)值
(1)快速備份和恢復(fù)：快照可迅速生成，并可用作傳統(tǒng)備份和歸檔的數(shù)據(jù)源，縮小甚至消除備份窗口；快照存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，可以快速直接存取，大大提高數(shù)據(jù)恢復(fù)的速度。
(2)保存多個(gè)恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo):基于磁盤(pán)的快照使存儲(chǔ)設(shè)備有靈活和頻繁的恢復(fù)點(diǎn)，可以快速通過(guò)不同時(shí)間點(diǎn)的快照恢復(fù)數(shù)據(jù)。
(3)重新定義數(shù)據(jù)用途:快照提供一份接近實(shí)況數(shù)據(jù)的拷貝，可供測(cè)試、歸檔、查詢(xún)使用，既保護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)又賦予備份數(shù)據(jù)新的用途。
二、常見(jiàn)的快照技術(shù)
主要分為全拷貝快照和差分快照。全拷貝快照需要復(fù)制整個(gè)數(shù)據(jù)集，主要通過(guò)分離鏡像來(lái)實(shí)現(xiàn)。全拷貝快照的特點(diǎn)是空間占用上每一次全拷貝快照需要與源盤(pán)相同大小的數(shù)據(jù)空間；創(chuàng)建過(guò)程中每一次全拷貝快照都需要完全數(shù)據(jù)同步；創(chuàng)建完畢后原卷的讀操作不受影響，原卷的寫(xiě)操作受數(shù)據(jù)同步的影響。
差分快照: 與全拷貝快照相比，差分快照僅處理上次快照之后出現(xiàn)的增量，這類(lèi)快照需要較少的磁盤(pán)空間，但是需要更多的系統(tǒng)處理開(kāi)銷(xiāo)。差分快照有幾種實(shí)現(xiàn)形式，常見(jiàn)的有寫(xiě)即拷貝(CoW)、寫(xiě)即重定向(RoW)和隨處寫(xiě)(WA)。
寫(xiě)即拷貝(CoW)快照的寫(xiě)入和讀取的大致流程是：在創(chuàng)建快照之前向源卷上地址1 的塊中寫(xiě)入數(shù)據(jù)p，然后創(chuàng)建快照，再向源卷上地址6 的塊中寫(xiě)入數(shù)據(jù)z，此時(shí)CoW 方式快照先將源卷地址6 塊上的數(shù)據(jù)g 拷貝到快照的數(shù)據(jù)空間，同時(shí)將在源卷上的舊地址和快照卷上的新地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系加入快照索引，最后將數(shù)據(jù)z 寫(xiě)入地址6 的塊中。
從快照卷上讀取數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)查看快照索引來(lái)判斷源卷上要讀取的塊是否被更新過(guò)，如沒(méi)被更新，則從源卷讀取數(shù)據(jù)，如被更新過(guò)，則從快照卷上讀取原始數(shù)據(jù)。
寫(xiě)即拷貝快照的特點(diǎn)是源卷保持最新?tīng)顟B(tài)。在執(zhí)行一個(gè)新的寫(xiě)操作時(shí)，首先讀出寫(xiě)操作將要覆蓋地址的當(dāng)前數(shù)據(jù)，然后將讀出的數(shù)據(jù)保存至快照空間并建立索引，新的寫(xiě)操作將數(shù)據(jù)寫(xiě)入源卷；建立快照后，對(duì)源卷的讀路徑基本無(wú)影響，源卷的寫(xiě)操作，受向快照卷拷貝原始數(shù)據(jù)的影響，效率有所降低，對(duì)快照進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí),因?yàn)樾枰樵?xún)索引，對(duì)讀寫(xiě)路徑都有影響。
寫(xiě)即重定向(RoW)快照的寫(xiě)入和讀取的大致流程是：在創(chuàng)建快照之前向源卷上地址1 的塊中寫(xiě)入數(shù)據(jù)p，然后創(chuàng)建快照，再向源卷上地址6 的塊上寫(xiě)入數(shù)據(jù)z，與CoW 方式不同的是，RoW 方式的快照在處理時(shí)將新數(shù)據(jù)不是寫(xiě)入源卷而是寫(xiě)入快照卷，源卷地址6 上的數(shù)據(jù)保持不變。
RoW方式的快照特點(diǎn)是在源卷執(zhí)行新的寫(xiě)操作時(shí)新數(shù)據(jù)被寫(xiě)入快照空間并索引；讀源卷時(shí)先檢索快照索引，如果在快照索引中有記錄則從快照卷上讀取數(shù)據(jù)；讀快照卷時(shí)，只需從源卷讀取數(shù)據(jù)；當(dāng)快照取消時(shí)，寫(xiě)日志必須全部執(zhí)行以保證源卷數(shù)據(jù)被同步更新。創(chuàng)建快照之后，對(duì)卷的寫(xiě)操作基本無(wú)影響，源卷的讀路徑因?yàn)橐樵?xún)快照索引會(huì)受影響。
隨處寫(xiě)(WA)快照的實(shí)現(xiàn)以 NetApp 的WAFL 文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)比較典型，WAFL 文件系統(tǒng)本身可以理解成數(shù)據(jù)塊的樹(shù)型組織結(jié)構(gòu)，其根部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了inode 文件信息。這份根inode 文件信息包含了對(duì)文件系統(tǒng)的所喲inode 的描述，它包含諸如空閑塊圖和空閑 inode 圖等元數(shù)據(jù)信息。WAFL通過(guò)對(duì)根inode 做一個(gè)完全相同的拷貝來(lái)建立新的快照，當(dāng)創(chuàng)建了快照的inode 之后，它所指向的數(shù)據(jù)塊與實(shí)際文件系統(tǒng)的根inode 所指的數(shù)據(jù)塊完全一致。當(dāng)用戶(hù)數(shù)據(jù)修改原文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)塊C 時(shí)，WAFL 在隨機(jī)找到的數(shù)據(jù)塊C’上寫(xiě)入新數(shù)據(jù)，并將原文件系統(tǒng)指向新的數(shù)據(jù)塊，而快照的inode指向沒(méi)有修改的數(shù)據(jù)塊C。
WA 方式快照的特點(diǎn)是磁盤(pán)塊被虛擬化，新的寫(xiě)操作定向到空閑塊，而不是直接覆蓋原數(shù)據(jù)塊；其性能通常不受創(chuàng)建快照的影響，但是會(huì)受到磁盤(pán)碎片的影響。
三、總結(jié)
快照技術(shù)是一種有效防范數(shù)據(jù)丟失的方法，對(duì)于數(shù)據(jù)恢復(fù)是一個(gè)很有效的方法，它廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)領(lǐng)域，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)起著不可替代的作用。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。
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本文標(biāo)題：快照技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的應(yīng)用探索
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