快照 (电脑储存)

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在计算机系统中,快照是一个系统在某个特定时间点的状态。这个术语是作为摄影中的一个类比而产生的。它可以指一个系统状态的实际拷贝,也可以指某些系统提供的一种能力。 一个大型数据集的完整备份可能需要很长的时间来完成。在多任务或多用户系统中,当数据被备份时,可能会有对该数据的写入。这使备份不能成为原子性的,并引入了一个可能导致数据损坏的版本偏差。例如,如果一个用户将一个文件移动到一个已经被备份的目录中,那...

快照 (电脑储存)

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计算机系统中,快照是一个系统在某个特定时间点的状态。这个术语是作为摄影中的一个类比而产生的。它可以指一个系统状态的实际拷贝,也可以指某些系统提供的一种能力

理由

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一个大型数据集的完整备份可能需要很长的时间来完成。在多任务或多用户系统中,当数据被备份时,可能会有对该数据的写入。这使备份不能成为原子性的,并引入了一个可能导致数据损坏的版本偏差。例如,如果一个用户将一个文件移动到一个已经被备份的目录中,那么该文件将在备份介质上完全消失,因为在增加该文件之前,备份操作已经发生。版本偏移也可能造成文件的损坏,因为文件在被读取时,其大小或内容在脚下改变。

安全备份实时数据的一种方法是在备份期间暂时禁止对数据的写入访问,方法是停止访问的应用程序或使用操作系统提供的锁定API来强制执行独占的读取访问。这对于低可用性系统来说是可以容忍的(在台式电脑和小型工作服务器上,定期停机是可以接受的)。然而,高可用性的24/7系统则无法承受服务中断

为了避免停机,高可用性系统可以在快照上执行备份--在某一时间点冻结的数据集的只读副本,并允许应用程序继续向其数据写入。大多数快照的实现是高效的,可以在O(1)中创建快照。换句话说,创建快照所需的时间和I/O不会随着数据集的大小而增加;相反,直接备份所需的时间和I/O与数据集的大小成正比。在一些系统中,一旦对一个数据集进行了初始快照,随后的快照只复制变化的数据,并使用一个指针系统来引用初始快照。这种基于指针的快照方法比重复克隆数据集所消耗的磁盘容量要少。

实现

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卷管理器 一些Unix系统有支持快照的逻辑卷管理器。这些实现了在整个块设备上的写时复制,方法是将改变的块--就在它们在父卷内被覆盖之前--复制到其他存储中,从而保留了块设备的一个自我一致的过去图像。这种快照图像上的文件系统以后可以被挂载,就像它们在一个只读媒体上一样。

一些卷管理器也允许创建可写快照,通过将快照中修改的任何块与原始卷中的父块分离来扩展写时拷贝的方法。这样的方案也可以被描述为执行由写入快照引发的额外的写时拷贝操作。

在Linux上,逻辑卷管理器(LVM)允许创建只读和读写的快照。可写快照是由LVM第二版(LVM2)引入的。

文件系统

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一些文件系统,如WAFL,贝尔实验室的Plan 9的化石,以及ODS-5,在内部跟踪文件的旧版本,并通过一个特殊的命名空间提供快照。其他的,如UFS2,提供了一个操作系统的API来访问文件历史记录。在NTFS中,对快照的访问是由Windows XP和Windows Server 2003中的卷影复制服务(VSS)和Windows Vista中的阴影复制提供的。Melio FS通过相同的VSS接口为共享存储提供快照。从4.11版开始,NetWare上的NSS(Novell Storage Services)文件系统也提供了快照,最近在Linux平台上的Open Enterprise Server产品中也有快照。

EMC/Isilon OneFS集群存储平台实现了一个单一的可扩展文件系统,支持文件或目录级别的只读快照。文件系统中的任何文件或目录都可以被快照,系统将根据确定的系统最佳方法,动态地实现写时拷贝或时间点快照。

在Linux上,Btrfs和OCFS2文件系统支持创建单个文件的快照(克隆)。此外,Btrfs还支持创建子卷的快照。在AIX上,JFS2也支持快照。

逻辑卷管理器

Sun Microsystems ZFS有一个混合实现,它在块级跟踪读写快照,但使分支文件集可以作为克隆文件被用户应用程序命名。

包括在Apple's Mac OS X v10.5操作系统中的Time Machine不是一个快照方案,而是一个系统级的增量备份服务:它只是观察挂载的卷的变化,并使用硬链接将变化的文件定期复制到一个特别指定的卷。这是因为HFS Plus文件系统没有快照功能;Apple/新的APFS文件系统引入了这种功能。

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  2. 理由
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