再谈 COW、ROW 快照技术

快照技术是在线数据恢复和保护的重要手段,它能在数秒内创建数据拷贝,减少备份窗口。COW(Copy-On-Write)快照在数据改写时拷贝原有数据,影响写性能但节省存储空间;ROW(Redirect-On-Write)快照则将新数据直接写入快照卷,避免两次写操作,适用于写密集型场景。ROW快照的恢复过程可能因快照链较长而导致较高系统开销。

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前言

在经过了一段时间的实践之后,再次回顾 COW/ROW 快照技术的实现原理,温故而知新。

快照与备份的区别

传统地,人们一直采用数据复制、备份、恢复等技术来保护重要的数据信息,定期对数据进行备份或复制。由于数据备份过程会影响应用性能,并且非常耗时,因此数据备份通常被安排在系统负载较轻时进行(如夜间)。另外,为了节省存储空间,通常结合全量和增量备份技术。显然,这种数据备份方式存在一个显著的不足,即备份窗口问题。在数据备份期间,企业业务需要暂时停止对外提供服务。随着企业数据量和数据增长速度的加快,这个窗口可能会要求越来越长,这对于关键性业务系统来说是无法接受的。诸如银行、电信等机构,信息系统要求 24*7 不间断运行,短时的停机或者少量数据的丢失都会导致巨大的损失。因此,就需要将数据备份窗口尽可能地缩小,甚至缩小为零。数据快照(Snapshot)、持续数据保护(CDP, Continuous Data Protection)等技术,就是为了满足这样的需求而出现的数据保护技术。需要注意的是:目前,随着对信息系统的依赖程度越来越高,即使不是银行、电信这类传统关键行业,在政府、教育、企业也越来越多的系统要求更小的备份窗口和更短的停机时间。「降低数据保护的代价,提高数据保护过程中的应用感知能力,逐步成为客户的核心诉求」

快照技术

快照的定义:关于指定数据集合的一个完全可用拷贝,该拷贝包括相应数据在某个时间点(拷贝开始的时间点)的映像。快照可以是其所表示

qcow2是一种用于磁盘镜像的格式,它采用了row/cow(Read-Only / Copy-On-Write)快照技术。 首先,我们来解释一下row/cow的概念。当创建一个基础镜像时,qcow2使用row模式,即只读模式。这意味着任何修改都不会直接应用在基础镜像上,而是在cow镜像中进行。 当需要对镜像进行修改时,会创建一个cow镜像作为基础镜像的副本。cow镜像会记录所有修改的数据块。在读取数据时,qcow2首先检查cow镜像中是否存在所需的数据块,如果存在,则直接从cow镜像读取。如果不存在,则从基础镜像中读取。 当需要保存修改后的镜像时,qcow2会将cow镜像中的数据块合并到基础镜像中,这样就完成了修改的永久保存。 使用row/cow快照技术的好处是节省了存储空间。由于只记录了修改的数据块,所以cow镜像通常只占用少量空间,而且可以共享基础镜像的不变部分。这意味着可以同时创建多个cow镜像,在相同的基础镜像上进行不同的修改,并且只需要存储修改的差异部分,节省了存储空间。 此外,row/cow快照技术还具有更好的性能。由于只有数据块发生变化的部分需要读写,因此可以大大提高传输速度和磁盘操作效率。 总之,qcow2的row/cow快照技术通过读取基础镜像和cow镜像的方式,实现了节省存储空间和提高性能的效果。它在虚拟化环境中被广泛应用,并且有利于提高资源利用率和系统性能。
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