Snapshot快照实验

Snapshot快照实验【实验原理】•“快照”通常被定义为一组文件、目录或卷在某个特定时间点的副本。它所捕获的是一些特定数据在某个时间点的映像。快照技术的出现最初是为了解决一些备份的难题，其中经常遇到的包括以下几点：•1.需要备份的数据量太大，以至于无法在有限的时间段内完成备份；•2.从一个未被备份的目录中向一个已经备份过的目录移动文件，经常会导致备份失败；•3.由于备份时一些文件正在进行写操作，所以有些备份的数据不能使用；•4.热备份严重影响应用系统的性能等等。•所有上述常见的备份问题其实都可以用快照技术来解决，但是也不能单纯的将快照视为解决所有问题的灵丹妙药，因为快照技术还有待进一步完善。•创建一个快照不同的设备需要不同的命令，但对于系统来说，基本都包括如下几个步骤：•1.首先发起创建指令；•2.在发起时间点，指令通知操作系统暂停应用程序和文件系统的操作；•3.刷新文件系统缓存，结束所有的读写事务；•4.创建快照点；•5.创建完成之后，释放文件系统和应用程序，系统恢复正常运行。•现在，快照技术已经超越了简单的数据保护范畴，我们可以用快照进行高效且无风险的应用软件测试。用快照数据做测试，不会对生产数据造成任何的破坏。对于数据挖掘(datamining)和电子发现(eDiscovery)应用，快照也是理想的测试数据源。在灾难恢复方面，快照是一种非常有效的方法—甚至是首选，非常适合遭到恶意软件攻击、人为误操作和数据损坏等逻辑错误发生时的数据恢复。•过去我们认为只有磁盘阵列具备快照功能，但事实上磁盘阵列只是其中之一而已。广义的快照技术通常可有7个不同类型的实现主体：主机文件系统(包括服务器、台式机、笔记本电脑)；逻辑卷管理器(LVM)；网络附加存储系统(NAS)；磁盘阵列；存储虚拟化设备；主机虚拟化管理程序；数据库。各个系统中快照技术的应用一、基于文件系统的快照•很多文件系统都支持快照功能，微软的WindowsNTFS有VSS卷影拷贝服务(VolumeShadowCopyServices，Vista称作ShadowCopy)；SunSolaris的最新文件系统ZFS(ZettabyteFileSystem);Apple公司的MacOSX10.6(雪豹)；NovellNetWare4.11(或更高版本)的NovellStorageServices(NSS)；NovellSUSELinux操作系统下的OES-Linux等等。•“免费“是文件系统快照的优势之一，因为它集成在文件系统内部。另一个优点是非常好用，最新版文件系统的快照功能通常使用起来很简单。不利的一方面是每个文件系统都必须独立进行管理，当系统数量激增时，管理工作会变得非常繁重。想象一下，如果我们要做快照复制的话，需要给每一个文件系统都配置一套复制关系，而且还只能复制该文件系统自己的快照。此外，不同文件系统所提供的快照种类、快照频率、预留空间等参数也可能不一样，当然也包括设置、操作和管理上的差异。总之，需要管理的服务器和文件系统越多，复杂程度就越高。•二、基于LVM(逻辑卷管理器)的快照•带有快照功能的LVM也很多，比如惠普HP-UX操作系统的LogicalVolumeManager；Linux平台的LogicalVolumeManager和EnterpriseVolumeManagementSystem系统；微软Windows2000及后续版本自带的LogicalDiskManager系统；SUNSolaris10操作系统的ZFS；以及赛门铁克公司的VeritasVolumeManager(注：VeritasVolumeManager是赛门铁克VeritasStorageFoundation产品的一部分)。•我们可以创建跨多个文件系统的LVM快照。像赛门铁克的VeritasVolumeManager可以支持大多数常见的操作系统和文件系统。LVM通常还包括存储多路径和存储虚拟化等功能。•使用LVM时，通常要付出额外的成本，包括为每台服务器购买license(许可证)和维护费。而且，像基于文件系统的快照一样，我们可能还要面对系统之间的协调问题和复杂的技术实施问题。•三、基于NAS的快照•NAS本质上就是一个经过优化的、或是专门定制的文件系统，运行在特定的设备上，或集成在存储设备里。大多数中端和企业级NAS系统都提供快照功能，其中既有使用专有操作系统的设备，也包括大量基于MicrosoftWindowsStorageServer软件的各种NAS。•通过网络连接到NAS的计算机系统都可以使用这种标准的通用快照，包括物理服务器、虚拟机、台式机和笔记本电脑。它也非常容易操作和管理。基于NAS的快照往往同WindowsVolumeShadowCopyServices(卷影复制服务VSS)、备份服务器和备份Agent等软件集成在一起使用。一些NAS厂商还为非Windows平台的数据应用系统开发了Agent代理程序。其它一些与NAS快照有关的技术还包括重复数据删除(EMC公司，FalconStor软件公司和NetApp的产品)，有些厂商甚至提供了带有自动精简配置功能的快照，目的是让快照占用的空间变得更少。•但是，使用便利的工具和附加功能也需要成本，软件license和维护费相当昂贵，一般是按照机器数量和磁盘卷容量来计算。大多数公司的数据量增长很快，需要使用NAS快照的地方也越来越多，因此，操作和管理也将更复杂。•四、基于磁盘阵列的快照•大多数磁盘阵列的软件系统里都含有快照功能。基于磁盘阵列的快照与基于NAS的快照有非常相似的优点，即所有与磁盘阵列相连的计算机系统都可以使用这种标准的通用快照功能，包括物理服务器、虚拟机、台式机和笔记本电脑等等。快照的实施、操作和管理也都很简单。像NAS一样，很多磁盘阵列的快照功能也可以被WindowsVSS、备份服务器和备份Agent等软件直接调用。一些磁盘阵列厂商还有可供非Windows平台应用系统使用的Agent代理程序。•基于磁盘阵列的快照也有一些缺点：license和维护费用昂贵；对非Windows平台的应用程序支持有限；磁盘阵列的数量越多，快照的管理也就越复杂。•五、基于存储虚拟化设备的快照•这里所说的存储虚拟化设备主要用于SAN光纤网络环境，不同于基于文件(NFS)应用的网络设备，像F5Network公司的AcopiaARX产品就是排除在这个范畴之外的。主要的存储虚拟化软硬件设备(或融合了虚拟化功能的存储系统)包括：CloverleafCommunication公司的IntelligentStorageNetworkingSystem(iSN)；DataCoreSoftware公司的SANsymphony和SANmelody;EMC的CelerraGatewayblades;FalconStor公司的IPStor；HP的XP系列存储；HDS的UniversalStoragePlatformV/VM；IBM的SANVolumeController;LSI的StoreAgeStorageVirtualizationManager(SVM)以及NetApp的V-Seriesstoragecontrollers等等。•磁盘阵列和NAS快照所具备的优点在存储虚拟化设备上同样能够体现，而且某些方面还能做的更好。我们可以将来自不同厂商的很多存储设备聚集在少量的几个控制点或单一控制点上进行管理，提供通用的标准化快照。这样做最大程度的简化了快照的管理操作成本和学习成本。•存储虚拟化快照的缺点与上述类型相比则有些不同。使用存储虚拟化设备会导致I/O延迟的增加，即使是采用旁路架构的设计，最终还是会影响应用程序的响应时间。增加存储虚拟化设备还会使故障分析变得更加困难，潜在的还可能激化厂商之间对故障责任的推诿。从另一个角度看，虽然增加额外的虚拟化存储硬件或软件要产生一定的费用，但是与每个存储系统都独立购买快照功能相比，它的软件license和维护费用都要低一些。•六、基于主机虚拟化软件的快照•随着服务器虚拟化应用的普及，基于主机虚拟化管理软件的快照技术也逐渐流行起来。像Citrix公司的XenServer、微软的Hyper–V、SUN的xVMOpsCenter以及VMware的ESX和vSphere4等主机虚拟化产品都支持快照功能。•在主机虚拟化软件层实现快照的优点是简单直接。由于同虚拟机管理软件绑定在一起，因此可以为所有的虚拟机(VMs)提供统一的快照，并且还可以同微软的VSS集成，随时调用。相对而言，基于虚拟机的快照很容易部署、使用和管理。•但是，如果非要找出不喜欢这种快照的理由的话，应该是每一套虚拟机软件的快照需要单独管理。而且当我们在非Windows平台下使用这种快照技术时，必须针对整个VM，这意味着我们只能做粗粒度的数据恢复，还要消耗更多的恢复时间。这种快照是在Windows操作系统外部创建，所以它不能架构在应用软件感知的层面，导致快照出来的映像数据有可能是不一致状态。•七、基于数据库的快照•在数据库中，快照动作被称为“snapshotisolation(快照隔离)”。像Oracle和PostgreSQL这样的数据库需要做快照隔离以确保所有的交易命令序列化，就好像被一个个隔开一样，然后再逐个执行。其它的一些数据库也支持快照隔离，但并不要求将交易序列化。在一般情况下，数据库备份工具会利用快照隔离的功能，用快照来恢复崩溃(出现一致性问题)的数据表。•数据库快照的重要缺陷就是覆盖的范围非常有限，其作用仅限于特定的数据库内部和数据库相关的应用，无法管理同在一台服务器上的文件系统、文件类应用或其它数据库，更不用说管理到其它的服务器了。有时候我们不得不通过其它层次的快照技术来解决数据库之外的数据保护问题，这样，操作和管理将变得有些复杂。•不同类型的快照•通常，我们会提到6种类型的快照技术：•Copy-on-write复制写•Redirect-on-write重定向写•Cloneorsplitmirror克隆或镜像•Copy-on-writewithbackgroundcopy后台拷贝的复制写•Incremental增量快照•Continuousdataprotection持续数据保护【实验环境】•Windows实验台IP地址以172.20.3.32/16为例，可根据实际环境进行配置。•本地客户端：WindowsXP操作系统、SimpleISES系统客户端。•本地客户端IP地址以172.20.1.32/16为例，可根据实际环境进行配置。实验步骤•打开Windows实验台，进入Windows系统。•启动服务器端卷影服务•以系统管理员身份登录到Windows实验台系统；双击打开“我的电脑”，如果D盘的格式不是NTFS则将D盘格式化为NTFS格式。右键点击需要启动“卷影”服务的卷图标并执行“属性”命令。点击“属性”窗口中的“卷影”标签，即可看到“卷影”服务的真面目，从中选好需要备份的卷标，然后点击“启用”按钮即可成功启动该卷的卷影服务了。•客户端安装•在服务器上打开“systemroot\system32\clients\twclient\x86”文件夹，此时您应该可以在里面看到一个名为“twcli32.msi”的程序安装包，这就是卷影客户端的安装程序。•将twcli32.msi用电子邮件或共享的方式传递并安装到客户机上以后，这些客户机安装此程序便具备了查看服务器卷影列表的功能，同时也具备了自行恢复卷影文件的功能了。已经安装了WindowsXPSP2升级包以后就可以不安装此程序了，因为SP2已经内置了卷影的客户端程序，可以直接使用卷影功能。•限制卷影服务占用的磁盘空间•首先，在服务器上右击“我的电脑”中卷影卷的图标，并选择“属性→卷影副本”进入卷影配置窗口。•然后用鼠标选中已启动卷影服务的卷，点击“设置”按钮进入窗口。•在这里，可以根据自己的实际情况确定卷影空间的上限，原则上共享的文件越多，卷影备份的频繁越高，所需要的卷影空间也就越大。在这里就将卷影上限更改为800M