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快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

發(fā)布時(shí)間：2023-04-08 12:00:45 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 128

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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(duì)于虛擬機(jī)來說，快照和備份有什么異同之處？
4、什么是虛擬機(jī)的快照?

快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

一、zstack中創(chuàng)建鏡像和備份的區(qū)別

對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)來說，最重要的就是數(shù)據(jù)?？梢哉f數(shù)據(jù)是企業(yè)的生命，數(shù)據(jù)的破壞、丟失都會(huì)給企業(yè)造成巨大的損失，所以數(shù)據(jù)的保護(hù)至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)的保護(hù)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(chǎng)景呢？首先，我們需要明確一點(diǎn)，快照不是備份，當(dāng)數(shù)據(jù)處于危險(xiǎn)時(shí)，快照和備份可做的事情是不一樣的，兩種不同的機(jī)制是用來應(yīng)對(duì)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(shí)恢復(fù)到該點(diǎn)。以下是存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱SNIA）對(duì)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(gè)特定時(shí)間點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)狀態(tài)的保護(hù)，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(huì)保存額外數(shù)據(jù)的，快照可以看成是對(duì)某個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)的凍結(jié)。

目前行業(yè)內(nèi)快照實(shí)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(dāng)數(shù)據(jù)有變化時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)塊的處理方式也會(huì)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(huì)重新分配一個(gè)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(jì)為I。相應(yīng)的，快照卷對(duì)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(jìn)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(dòng)。

從以上的分析可以看到，COW的優(yōu)勢(shì)在于：原始卷的物理塊是連續(xù)的，沒有碎片，缺點(diǎn)則是寫放大了，本來1個(gè)寫現(xiàn)在變成3個(gè)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(shì)是：寫性能比COW更好，1個(gè)寫變成2個(gè)寫，原始卷指針指向、新數(shù)據(jù)，但缺點(diǎn)是原始卷物理塊不連續(xù)，會(huì)導(dǎo)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(shí)間，故而ROW適合寫密集型業(yè)務(wù)。

1.3 使用場(chǎng)景

從快照原理上可以看到，快照其實(shí)還是對(duì)原始卷有依賴，快照卷中大部分的指針依然會(huì)指向原始卷的數(shù)據(jù)塊，如果有某個(gè)數(shù)據(jù)塊損壞，很有可能快照是無法恢復(fù)的，因?yàn)橛锌赡軗p壞的數(shù)據(jù)塊就是沒有變化過的。所以快照的作用是對(duì)一些操作的臨時(shí)回滾，是一個(gè)臨時(shí)手段。比如開發(fā)測(cè)試環(huán)境，以及生產(chǎn)環(huán)境做一些可能會(huì)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(gè)臨時(shí)的保障，在異常時(shí)快速回滾到正常狀態(tài)。

另外，快照如果創(chuàng)建的太多了，會(huì)極大的影響業(yè)務(wù)的性能，快照的各種鏈接會(huì)使得數(shù)據(jù)的讀寫變的非常復(fù)雜，同時(shí)也會(huì)占用大量的存儲(chǔ)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(jìn)行危險(xiǎn)的操作時(shí)，如可能損壞系統(tǒng)的操作系統(tǒng)更新或配置變動(dòng)。

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

二、備份

同樣看下SNIA對(duì)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(jiǎn)單來說備份就是對(duì)數(shù)據(jù)的一個(gè)完整的拷貝，是新增加了一個(gè)一致性的副本，在原始卷因?yàn)?zāi)難或人為錯(cuò)誤而損壞的情況下，能夠?yàn)槟峁┗謴?fù)的可能性。與快照不同的是，備份獨(dú)立于原始卷，可以輕松導(dǎo)出并存儲(chǔ)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(gè)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(hù)，恢復(fù)速度也非?？?，但是全量備份占用的空間非常大，可能會(huì)造成磁盤的浪費(fèi)，而且因?yàn)槭亲鏊袛?shù)據(jù)的備份，數(shù)據(jù)量越大備份的時(shí)間就越長(zhǎng)。

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(huì)做一個(gè)全量備份，后續(xù)所有的備份操作都是增量。增量備份會(huì)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(gè)中間的備份數(shù)據(jù)損壞或者丟失，那么在這個(gè)點(diǎn)以后的所有備份就全部失效了；如果要進(jìn)行恢復(fù)，必須沿著從全量備份到指定時(shí)間點(diǎn)增量備份的順序來進(jìn)行恢復(fù)，這就使得恢復(fù)時(shí)間會(huì)變得很長(zhǎng)，但是相對(duì)的，相比較于全量備份，每個(gè)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(shí)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(huì)做一個(gè)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(jìn)行恢復(fù)時(shí)，只需對(duì)第一次全量備份和最后一次差異備份進(jìn)行恢復(fù)。差異備份避免了全量備份和增量備份的缺陷，同時(shí)又具備了它們各自的優(yōu)點(diǎn)。首先，它具有增量備份的備份時(shí)間短、節(jié)省磁盤空間的優(yōu)勢(shì)；其次，它又具有全量備份恢復(fù)時(shí)間短的特點(diǎn)，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(diǎn)是會(huì)存在一定量的重復(fù)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(fù)，當(dāng)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(chǎng)景

從備份原理上可以看到，備份是拷貝出新的副本，是長(zhǎng)久的數(shù)據(jù)保存方式，適用于對(duì)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保護(hù)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤或者丟失時(shí)，可以進(jìn)行快速恢復(fù)，以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

其實(shí)備份過程中也用到了快照技術(shù)，一般要進(jìn)行備份時(shí)都會(huì)做一個(gè)臨時(shí)快照，把數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)間點(diǎn)一般會(huì)選擇凌晨業(yè)務(wù)量低谷的時(shí)候，以避免備份數(shù)據(jù)的不一致性。

三、快照和備份對(duì)比

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

來詳細(xì)對(duì)比下快照和各種不同類型的備份方式的差異

3.1 快照對(duì)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(duì)所有數(shù)據(jù)的一個(gè)拷貝，會(huì)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(dú)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(huì)拷貝。

3.2 快照對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)于變化的數(shù)據(jù)塊，會(huì)分配新的數(shù)據(jù)塊將老的數(shù)據(jù)拷貝過去。

對(duì)比ROW，ROW的快照之間會(huì)有快照鏈，也和原始卷有依賴，當(dāng)刪除快照的時(shí)候，因?yàn)橐褦?shù)據(jù)都提交給原始卷，所以會(huì)把此快照時(shí)間點(diǎn)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(shí)快照是一種技術(shù)，而備份是一個(gè)過程，快照是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)，而備份是對(duì)數(shù)據(jù)的拷貝，快照并不能等同于備份。對(duì)于數(shù)據(jù)的臨時(shí)保護(hù)，可以使用快照，如果要進(jìn)行長(zhǎng)期保護(hù)，則需要使用備份。

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

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二、快照技術(shù)的基本形式

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。

而從具體的技術(shù)細(xì)節(jié)來講，快照是指向保存在存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)的引用標(biāo)記或指針。我們可以這樣理解，快照有點(diǎn)像是詳細(xì)的目錄表，但它被計(jì)算機(jī)作為完整的數(shù)據(jù)備份來對(duì)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(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了能夠自動(dòng)生成這些快照的實(shí)用工具，比如有代表性的有NetApp的存儲(chǔ)設(shè)備基于文件系統(tǒng)實(shí)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(chǔ)平臺(tái)以及EMC的高端陣列則實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)式快照；而Veritas則通過卷管理器實(shí)現(xiàn)快照。

快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

三、對(duì)于虛擬機(jī)來說，快照和備份有什么異同之處？

快照是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的某一時(shí)刻的狀態(tài)記錄。

備份是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的某一時(shí)刻的副本。

相同之處：都可以用于儲(chǔ)存。

不同之處：

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

快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

2、訪問方式不同：快照數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)保持不變。創(chuàng)建快照后，系統(tǒng)將識(shí)別原始數(shù)據(jù)庫(kù)的所有數(shù)據(jù)頁(yè)。如果在創(chuàng)建快照后修改了數(shù)據(jù)頁(yè)，則將復(fù)制數(shù)據(jù)頁(yè)，并且將復(fù)制未經(jīng)修改的數(shù)據(jù)頁(yè)。將沒有快照（原始數(shù)據(jù)庫(kù)和快照數(shù)據(jù)庫(kù)共享數(shù)據(jù)頁(yè)）。此文件不是數(shù)據(jù)庫(kù)，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(kù)名稱或新數(shù)據(jù)庫(kù)相同）還原到數(shù)據(jù)庫(kù)，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(gè)文件，可以復(fù)制或?qū)懭氪艓Вㄔ阢y行中）以進(jìn)行脫機(jī)很難恢復(fù)。由于鏡像上的數(shù)據(jù)庫(kù)始終處于“還原”狀態(tài)，因此可以在特定時(shí)間點(diǎn)生成快照，以便可以在鏡像上提供可訪問的數(shù)據(jù)庫(kù)，以便為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)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(jī)的快照?

虛擬機(jī)的快照是虛擬機(jī)在某個(gè)點(diǎn)及時(shí)的副本。

虛擬機(jī)快照是對(duì)某一個(gè)特定文件系統(tǒng)，在某一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)的一個(gè)具有只讀屬性的鏡像。就是說當(dāng)用戶需要重復(fù)的返回到某一系統(tǒng)狀態(tài)時(shí)，又不想創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)的時(shí)候，就可以使用虛擬機(jī)快照功能。

系統(tǒng)崩潰或系統(tǒng)異常，可以通過使用恢復(fù)到快照來保持磁盤文件系統(tǒng)和系統(tǒng)存儲(chǔ)，當(dāng)升級(jí)應(yīng)用和服務(wù)器以及給它們打補(bǔ)丁的時(shí)候，快照是相當(dāng)于救世主一樣的存在。

快照常用于哪些情景（快照常用于哪些情景中）

工作原理

對(duì)虛擬機(jī)打快照，其本質(zhì)是記錄虛擬機(jī)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的磁盤數(shù)據(jù)。以KVM為例，KVM中虛擬機(jī)磁盤采用的是qCow2格式的鏡像文件，虛擬機(jī)擁有幾個(gè)磁盤就會(huì)有幾個(gè)qCow2文件，所以，記錄虛擬機(jī)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的磁盤數(shù)據(jù)就是對(duì)qCow2鏡像文件打快照。

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

qCow2快照采用的是“寫時(shí)復(fù)制（Copy On Write）”的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原理比較簡(jiǎn)單，快照時(shí)復(fù)制一份原磁盤的索引，指向的實(shí)際數(shù)據(jù)均為原始磁盤的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)原鏡像的的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，才將變化區(qū)域的在變化之前的數(shù)據(jù)復(fù)制一份給快照對(duì)應(yīng)位置。所以打快照的時(shí)候數(shù)據(jù)比較小，后面會(huì)越來越大。

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