快照(計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和備份).doc

快照（計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)）來自維基百科，開放性的百科全書（譯者：閆斌）在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，快照是系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)。該術(shù)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(shí)際副本或由某些系統(tǒng)提供的功能。目錄1. 原理2. 實(shí)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(yīng)用2.4 在虛擬化中的應(yīng)用2.5 其他應(yīng)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(huì)花去大量時(shí)間。 在多任務(wù)或多用戶系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)正在備份時(shí)，可能會(huì)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(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。例如，如果一個(gè)用戶移動(dòng)一個(gè)文件到一個(gè)已經(jīng)備份的文件夾中，那么這個(gè)文件在備份介質(zhì)上會(huì)完全丟失，因?yàn)樵谔砑游募皞浞莶僮饕呀?jīng)發(fā)生。版本不一致也可能導(dǎo)致文件損壞，例如在讀取文件時(shí)改變文件的大小和內(nèi)容。一個(gè)安全備份實(shí)時(shí)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(yīng)用程序，或者使用操作系統(tǒng)提供的加鎖應(yīng)用程序接口(locking API)強(qiáng)制執(zhí)行只讀訪問。這對(duì)于低可用性系統(tǒng)（臺(tái)式電腦和小型工作組服務(wù)器，常規(guī)的停機(jī)時(shí)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(wù)停止。為避免停機(jī)時(shí)間，高可用性系統(tǒng)可能轉(zhuǎn)為采用執(zhí)行基于快照（在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上數(shù)據(jù)集的只讀副本）的備份，并允許應(yīng)用程序繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)。大多數(shù)快照實(shí)現(xiàn)是高效的，可以在O(1)時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建快照。換句話說，創(chuàng)建快照所需要的時(shí)間和I/O不會(huì)隨著數(shù)據(jù)集合的大小而增加，而直接備份則會(huì)隨著數(shù)據(jù)集合的大小按相應(yīng)比例的增加備份時(shí)間和I/O。 在某些系統(tǒng)中，一旦數(shù)據(jù)集合進(jìn)行了初始快照，隨后的快照僅復(fù)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(jī)制比數(shù)據(jù)重復(fù)克隆消耗更少的磁盤容量。讀寫快照有時(shí)也被稱為分支快照，因?yàn)樗鼈冸[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(fù)，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(jī)安裝領(lǐng)域。實(shí)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(fù)制更改的塊在這些塊被重寫前到其他存儲(chǔ)位置實(shí)現(xiàn)寫時(shí)復(fù)制，從而保留了一個(gè)自身一致的過去的塊設(shè)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(zhì)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(gè)免費(fèi)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(nèi)部跟蹤文件的舊版本，并通過一個(gè)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(gè)操作系統(tǒng)應(yīng)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(fù)制服務(wù)訪問快照的，在Windows Vista則使用影子復(fù)制?？煺找苍谧訬etWare 4.11平臺(tái)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(jí)服務(wù)器產(chǎn)品中（Open Enterprise Server）的Linux平臺(tái)上。OMC的lsilon OneFS集群存儲(chǔ)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單獨(dú)可擴(kuò)展的文件系統(tǒng)，支持文件和或目錄級(jí)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(dòng)態(tài)的依據(jù)對(duì)系統(tǒng)最佳的方法，執(zhí)行寫時(shí)復(fù)制（Copy-on-Write）和時(shí)間點(diǎn)（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(gè)文件的快照（克隆）。另外，Btrfs也支持創(chuàng)建子卷快照。Sun Microsystems ZFS有一個(gè)混合的實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)在塊級(jí)別上跟蹤讀寫快照，但可使分支文件集合對(duì)于用戶應(yīng)用程序可命名，如”克隆”。時(shí)間機(jī)器（Time Machine），包含于蘋果的Mac OS X v10.5 操作系統(tǒng)中，不是一個(gè)快照方案，而是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)別的增量備份服務(wù)：它僅僅監(jiān)視掛載卷的變化，并周期性地使用硬鏈接復(fù)制這些更改的文件到一個(gè)專門指定的卷。在數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用SQL規(guī)范規(guī)定了四個(gè)級(jí)別的事務(wù)隔離。最高級(jí)別事務(wù)隔離中，可序列化的，在每個(gè)事務(wù)的開始隱式地創(chuàng)建了一個(gè)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(zhuǎn)儲(chǔ)。在虛擬化中的應(yīng)用系統(tǒng)模擬器（仿真器）寄主一個(gè)來賓操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)中；一些系統(tǒng)模擬器（包括VMware，VirtualBox，Parallel Desktop，QEMU和VirtualPC）通過轉(zhuǎn)儲(chǔ)整個(gè)機(jī)器狀態(tài)到一個(gè)備份文件或者重定向?qū)淼膩碣e系統(tǒng)寫入第二個(gè)文件（作為一個(gè)寫時(shí)復(fù)制表）來執(zhí)行整個(gè)系統(tǒng)的快照。其他應(yīng)用軟件事務(wù)內(nèi)存（Software transactional memory）是一個(gè)案例，它在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)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(fù)制存儲(chǔ)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(shù)能夠訪問磁盤塊的機(jī)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