2024年4月10日发(作者：)

数据快照的原理和应用

一、应用存储产品时遇到的问题

前言

随着电子商务的发展，数据在企业中的作用越来越重要，越来越多的企业开始关注存储产品以

及备份方案。在应用这些存储产品时会遇到以下的问题：

1.备份速度的问题：

随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如

此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。

2．操作简单化的问题：

数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员也处于不同的层次。操作的简单与否直接

影响操作的效果和数据的安全。

3.保护数据一致性的问题：

有些关键性的任务是要 24 小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能

仍然处于打开的状态。

4.容错的问题:

数据备份损坏了，怎样在最短的时间恢复它。

二、解决方法

为提高数据存储的安全性和高效率，保护企业的数据，数据快照技术（Flash copy, Snapshot,

Point-in-time-copy）是其中比较成熟的技术之一。数据快照技术是一种保留某一时刻数据映像的

技术，其保留的影像被称为快照（即 Snapshot）。数据快照的真实含义是: 用最短的时间和最低的

消耗实现文件系统的备份，创作出您数据的"影子"图象，你可以象操作原始数据一样对其进行读取

或写入。因此，采用数据快照技术给数据拍照，你能在进行备份、下载数据仓库或者转移数据的同

时，保证应用不受影响而继续运行。 使用真实的数据结果，你甚至能更开发和测试应用程序。IBM 的

FlashCopy、HDS的 Shadow Image 软件都是使用快照技术来实现快速复制或备份的。

1．数据快照功能可以在数秒钟内建立拷贝，供备份应用所用。

举个例子：一个企业的数据量很大，而且应用昼夜不停，作一次磁带备份需要24 个小时。现在

要求备份 9 月 18 日 0 点 0 分时的数据。如果用传统的在线备份方法，备份下来的数据开始时是

0 点 0 分时的，最后的数据是 24 点 0 分时的，数据的前后一致性受到了挑战。利用数据快照技

术，配合普通的备份软件是这样实现的：通过图形的管理界面发出做快照的命令，快照功能会自动

寻找没有数据改变的时刻进行拷贝，几秒钟之后拷贝生成。再使用备份软件对该拷贝进行备份。24 小

时后这个备份过程结束。所有的数据都是一个瞬间的，数据的一致性得到了保证。

2．利用数据快照的映像可以在数秒钟内把数据恢复到做快照的时间点，还允许系统管理员选择

性地迅速恢复受损或被删文件。

举个例子：张三不小心把一个重要的文件夹彻底删除了，现在想要恢复。利用先前通过快照做

的拷贝，把相应的文件夹拷回来即可。

3．数据快照的功能还有很多用处，比如现在需要一份最新的生产数据来做新系统的测试或者提

供决策支持和数据分析所用，而系统又不能停机，使用磁带备份恢复一份数据时间又很长。这样的

情况可以利用数据快照的备份功能在任一时间点建立快照拷贝，利用拷贝的数据进行测试和分析，

不会影响系统的正常使用。

4．企业里虽然有了磁带备份，但是万一磁介质坏了，某些数据还是读不出来，如果有了快照生

成的数据拷贝，相当于为数据做了双保险。

数据快照的原理和应用

一、数据快照基本原理

基本原理

这是正常情况下的文件系统在存储上的示意图：（如下）

文件系统描述就是一系列的指针，记录着磁盘上的数据块的逻辑关系。

现在假设你在上午 10:00 生成一个数据快照，那么在 10：00 这个时刻，快照功能要

做 3 件事：

1.把文件系统描述复制一份。

2.在磁盘空闲空间创建一个缓冲区。

3.在文件系统写操作中增加一个判断（图中没体现），就是判断应用是否是第一次

修改数据