雲快照的2種存儲機制

雲計算是龐大的IT技術的結合，例如我們經常在雲主機ECS中使用的快照功能，仔細研究起來，每一個功能實現都沉澱著「攻城獅的智慧」。今天我們來看一下雲快照的兩種不同實現機制。

一、首先什麼是雲快照

當我們在為windows打修補程式擔心系統無法啟動、當我們進行系統滲透性測試等場景時，希望為當前的雲主機的數據進行保存，當需要時我們可以快速回退到當時的雲快照點。雲快照就像我們年輕時的照片，當你拿起當年的照片，能想起以前的故事。

二、雲快照的兩種不同實現方式

2.1 ROW （redirect on write）

當你在雲服務商的控制台點擊生成快照按鈕後，雲控制台將用戶的原數據盤內容封存起來，再新增一塊新的磁碟作為寫快照盤。如下圖，當生成了快照1後，雲主機將新的修改增量數據（差量數據）直接寫入到快照1，而讀操作直接從主磁碟中讀取。如果用戶需要返回最初的數據，直接將寫操作指令指回主磁碟即可。

如果以後再生成了快照2，則雲主機將新的修改增量數據直接寫入快照2中。快照1-快照2稱為快照鏈，每一個快照只保存相對上一個快照的增量修改數據。如果用戶需要返回上一步的數據，直接將寫操作指令指回快照1即可。

每一個快照保存的數據是相當於上一個快照的差量數據。如果刪除了快照1，雲控制台將自動將快照1的數據添加到快照2，保障即使刪除了快照鏈的數據，也不會影響數據的恢復。

該快照鏈特徵導致了一個問題，就是如果一共做了 10 次快照，那麼在恢復到最新的快照點時，則需要通過合併 10 個快照捲來得到一個完整的最新快照點數據。

2.2 COW (copy on write)

COW的模式更趨近於最初認識雲快照人員的認識，即，主磁碟中永遠保留最新數據，所有的讀寫操作均指向主磁碟；而當主磁碟中的數據有修改時，首先將主磁碟中的舊數據copy至快照1中，再將新數據寫入主磁碟中。

當需要恢復至最初的數據狀態時，則將快照1中的舊數據指針指回主磁碟中，即可完成快照數據的恢復。

COW 在創建快照時，並不會發生物理的數據拷貝動作，僅是拷貝了原始數據所在的源數據塊的物理位置元數據。因此，COW 快照創建非常快，可以瞬間完成。COW 有一個很明顯的缺點，就是會降低源數據卷的寫性能，因為每次改寫新數據，實際上都進行了兩次寫操作。

三、ROW、COW的應用場景分析

從上面的分析，我可以看到，COW存數據將發生兩次寫操作，而ROW僅有一次寫操作；但另一方面，在讀數據時，COW只有一次操作，而ROW將進行快照鏈的指針計算，才能從多塊磁碟中找到最新的數據。

在分散式存儲+塊存儲的大趨勢下，ROW是未來的快照存儲主要趨勢。原因如下：分散式場景下，數據是分開存儲，數據越是分散，系統性能越高。而 ROW 把源數據卷中的原始數據打散之後，對性能反而有好處。

四、快照與備份的區別

1、備份的安全性更好。如果原始數據損壞（例如物理介質損壞，或者繞開了快照所在層的管理機制對鎖定數據進行了改寫），快照回滾是無法恢復出正確的數據的，而備份可以。

2、快照的速度更快。生成快照的速度比備份速度快的多，因為快照僅生成了一個空白的空間，僅有新數據寫入時才會在快照中寫數據。而備份一般會生成一份全量數據，因此一般只會在夜間業務量少時進行備份操作。

3、佔用的存儲空間不同。備份會佔用雙倍的存儲空間，而快照所佔用的存儲空間則取決於快照的數量以及數據變動情況。極端情況下，快照可能會只佔用1%不到的存儲空間，也可能會佔用數十倍的存儲空間。

Tags: