快照的用途和技术原理
简单说架构2019-06-15 09:47
我们常常接触到快照这个词，那么，快照是什么？有什么用？一般怎么做快照？
开始
存储网络行业协会SNIA（StorageNetworking Industry Association）快照的定义：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。
啥叫快照？
使用场景
数据备份：阿里云或其它云服务器，都提供有相应的快照服务，客户可以选择在某个时间点创建快照。创建完成后，可以在之后某个时间点，将服务器中的数据恢复到快照的时间节点。Redis等存储服务，也提供快照功能。快照的一个基本用处就是数据备份。注意，这种备份是某个时间节点的数据备份。
数据源：快照也可以当做数据源来使用。因为快照可以是其所表示数据的一个副本或者复制品，所以，快照也可以当然数据源来使用。
不是完整副本
快照是一份完整的数据拷贝吗？我们说，你可以把快照当成是一份数据拷贝来使用，读或写都可以，但是，快照事实上是不完整的。假如，一份源数据，在今天0点做了一份快照，到了2点时，由于一些错误的操作，导致数据发生混乱，想要恢复到0点时的数据，可以利用快照轻松做到。但是，如果发生了很大的故障（比如恐怖分子炸毁了服务器），导致源数据完全丢失，那么，快照将无法继续提供数据服务，也无法利用快照将数据恢复到0点时的状态。为什么？
怎么做
先来自己思考一下，快照可能需要做些什么？怎么做？（思考是学习的重要组成部分）
我们把存放源数据的容器称之为源数据卷，存放快照的数据称之为快照卷。假设我们要在今天0点进行快照的创建，那么，我们最终目标就是，在以后的某个时间点，可以通过某种方式，将源数据恢复到0点时的样子。
最简单的方式当然是做一份完整的拷贝，到时候直接复制回去即可。但是，这样做往往耗时较长，空间占用也比较多。所以，暂不考虑这种方式。
另外一种方式就是把有变化的数据存储下来，即将发生了改变的数据的原始状态保存下来。这样，在恢复时，将这部分数据和没发生过变化的数据合并起来，就达到了恢复的目的。没错，快照就是这么做的。
快照主要有两种技术方式实现，它们的核心区别是，一种将原始数据保留在数据源卷，另一种将原始数据保留在快照卷。
写时拷贝COW
这种方式，将原始数据保留在快照卷。
写操作：
COW写操作注意：只在快照创建后，第一次写时，会发生将原始数据从源数据卷复制到快照卷的操作。之后再写时，由于原始数据已经在快照卷中备份过了，所以，直接写就可以了。
读操作：读数据时，由于这种快照创建方式，对源数据卷中的数据是没有影响的，即源数据卷中的数据就是最新数据，所以，直接从源数据卷中读取就可以了。
而如果要针对快照卷进行读取操作，那么，在读操作时，要进行判断，如果数据在快照卷中有，就直接读取，如果没有，就重定向到源数据卷中进行读取。当然，这种读取方式，只能读取到快照创建前的数据，快照创建后，发生改变的数据是读取不到的。
数据回滚：在数据回滚时，要先将源卷锁定，然后根据映射表，用快照中的数据拷贝覆盖源数据卷中的数据，解除源卷锁定，即完成数据回滚。
删除快照：如果快照不需要了，直接将快照删除即可。由于以这种方式创建快照，数据在源卷中就是完整的，所以，直接删除即可，无需和源卷进行交互。
写时重定向ROW
这种方式，将原始数据保留在源卷。
写操作：
ROW写操作注意：每次写，都要将新数据写到快照卷，源数据卷中始终保持快照创建时的状态。
读操作：针对源数据卷读取时，源数据卷中有完整的快照创建前的数据。如果想要读取到创建后变化的新数据，则需要根据映射表重定向到快照卷中读取。针对快照卷读取时，只能读取快照创建后发生变化的数据，如果要读取没有发生变化的数据，或者快照创建前的原始数据，则需要重写向到源卷中读取。
数据回滚：这种方式下，快照创建后发生变化的数据都存放到了快照卷上，所以，回滚时，只需要保持读操作全在源卷中，不进行重定向即可。
快照删除：快照删除时，根据需要，一般要将快照中的数据回写到源卷中（这些数据都是最新的）。操作流程是将源卷锁定，根据映射回写数据，解除源卷锁定，删除快照。
怎么用
结语
快照在很多地方都有应用，了解它的原理有助于我们了解其它相关的应用。快照的实现原理也是一种很经典的程序设计思路，可以给我们很多的启发。
举报/反馈
0
0
收藏
分享
