快照(計算機存儲和備份).doc

快照（計算機存儲）來自維基百科，開放性的百科全書（譯者：閆斌）在計算機系統(tǒng)中，快照是系統(tǒng)在某個時間點的狀態(tài)。該術語的產(chǎn)生源于類似攝影中的快照。它可以指系統(tǒng)狀態(tài)的實際副本或由某些系統(tǒng)提供的功能。目錄1. 原理2. 實現(xiàn)2.1 卷管理器2.2 文件系統(tǒng)2.3 在數(shù)據(jù)庫中的應用2.4 在虛擬化中的應用2.5 其他應用3. 參見4. 注意5. 外部鏈接原理要完成一份大數(shù)據(jù)集的完整備份可能會花去大量時間。 在多任務或多用戶系統(tǒng)中，當數(shù)據(jù)正在備份時，可能會有數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)集。這就阻礙了備份的原子性，并引入了版本不一致，這可能會導致數(shù)據(jù)損壞。例如，如果一個用戶移動一個文件到一個已經(jīng)備份的文件夾中，那么這個文件在備份介質上會完全丟失，因為在添加文件前備份操作已經(jīng)發(fā)生。版本不一致也可能導致文件損壞，例如在讀取文件時改變文件的大小和內容。一個安全備份實時數(shù)據(jù)的方法是在備份過程中使寫訪問失效，或者停止正在訪問數(shù)據(jù)的應用程序，或者使用操作系統(tǒng)提供的加鎖應用程序接口(locking API)強制執(zhí)行只讀訪問。這對于低可用性系統(tǒng)（臺式電腦和小型工作組服務器，常規(guī)的停機時間是可以接收的）可以容忍。但是高可用性系統(tǒng)不能容忍業(yè)務停止。為避免停機時間，高可用性系統(tǒng)可能轉為采用執(zhí)行基于快照（在某個時間點上數(shù)據(jù)集的只讀副本）的備份，并允許應用程序繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)。大多數(shù)快照實現(xiàn)是高效的，可以在O(1)時間內創(chuàng)建快照。換句話說，創(chuàng)建快照所需要的時間和I/O不會隨著數(shù)據(jù)集合的大小而增加，而直接備份則會隨著數(shù)據(jù)集合的大小按相應比例的增加備份時間和I/O。 在某些系統(tǒng)中，一旦數(shù)據(jù)集合進行了初始快照，隨后的快照僅復制更改的數(shù)據(jù)，并使用系統(tǒng)初始快照的指針引用。這種基于指針的機制比數(shù)據(jù)重復克隆消耗更少的磁盤容量。讀寫快照有時也被稱為分支快照，因為它們隱式地創(chuàng)建了數(shù)據(jù)集的分支版本。除了備份和數(shù)據(jù)恢復，由于讀寫快照在管理大的文件集合變更方面的非常有用，它經(jīng)常用在虛擬化、沙盒以及虛擬主機安裝領域。實現(xiàn)卷管理器一些Unix系統(tǒng)具有快照功能的邏輯卷管理器，這些邏輯卷管理器通過復制更改的塊在這些塊被重寫前到其他存儲位置實現(xiàn)寫時復制，從而保留了一個自身一致的過去的塊設備鏡像。鏡像上的文件系統(tǒng)可以在之后被裝載，就像在只讀介質上一樣。文件系統(tǒng)一些文件系統(tǒng)，例如 WAFLnote 1 , Plan 9 from Bell Labs(是一個免費的軟件分布式操作系統(tǒng))的fossil文件系統(tǒng)，ODS-5(即Files-11, Hewlett-Packards OpenVMS 操作系統(tǒng)使用的文件系統(tǒng))，從內部跟蹤文件的舊版本，并通過一個特殊的命名空間使快照可以使用。其他的文件系統(tǒng)，像UFS2，提供一個操作系統(tǒng)應用程序接口（API）訪問文件歷史記錄。NTFS文件系統(tǒng)，通過Windows XP和Windows 2003中提供的卷影復制服務訪問快照的，在Windows Vista則使用影子復制?？煺找苍谧訬etWare 4.11平臺上的NSS（Novell Storage Services）文件系統(tǒng)中可用，最近更多的用在了開放的企業(yè)級服務器產(chǎn)品中（Open Enterprise Server）的Linux平臺上。OMC的lsilon OneFS集群存儲平臺實現(xiàn)了一個單獨可擴展的文件系統(tǒng)，支持文件和或目錄級的只讀快照。該文件系統(tǒng)中的任何文件或目錄都可以創(chuàng)建快照，并且系統(tǒng)將動態(tài)的依據(jù)對系統(tǒng)最佳的方法，執(zhí)行寫時復制（Copy-on-Write）和時間點（Point-in-time）快照。在Linux系統(tǒng)中，Btrfs和OCFS2文件系統(tǒng)支持創(chuàng)建單個文件的快照（克?。?。另外，Btrfs也支持創(chuàng)建子卷快照。Sun Microsystems ZFS有一個混合的實現(xiàn)，該實現(xiàn)在塊級別上跟蹤讀寫快照，但可使分支文件集合對于用戶應用程序可命名，如”克隆”。時間機器（Time Machine），包含于蘋果的Mac OS X v10.5 操作系統(tǒng)中，不是一個快照方案，而是一個系統(tǒng)級別的增量備份服務：它僅僅監(jiān)視掛載卷的變化，并周期性地使用硬鏈接復制這些更改的文件到一個專門指定的卷。在數(shù)據(jù)庫中的應用SQL規(guī)范規(guī)定了四個級別的事務隔離。最高級別事務隔離中，可序列化的，在每個事務的開始隱式地創(chuàng)建了一個快照。許多流行的SQL數(shù)據(jù)庫的備份工具使用該特性生成自身一致的表數(shù)據(jù)的轉儲。在虛擬化中的應用系統(tǒng)模擬器（仿真器）寄主一個來賓操作系統(tǒng)在虛擬機中；一些系統(tǒng)模擬器（包括VMware，VirtualBox，Parallel Desktop，QEMU和VirtualPC）通過轉儲整個機器狀態(tài)到一個備份文件或者重定向將來的來賓系統(tǒng)寫入第二個文件（作為一個寫時復制表）來執(zhí)行整個系統(tǒng)的快照。其他應用軟件事務內存（Software transactional memory）是一個案例，它在內存中的數(shù)據(jù)結構應用了相同的概念。參見系統(tǒng)鏡像LVM快照（Linux）R1Soft 熱拷貝（Linux）微軟卷影復制存儲管理程序注釋：1. WAFL不是文件系統(tǒng)。它是一種文件布局，提供使各種文件系統(tǒng)和技術能夠訪問磁盤塊的機制。外部鏈接 Garimella, Neeta (2006-04-26). Understanding and exploiting snapshot technology for data protection, Part 1: Snapshot technology overview. /developerworks/tivoli/library/t-snaptsm1/index.html. Harwood, Mike (2003-09-24). Storage Basics: Backup Strategies. ht