VERITAS卷快照技术白皮书.docx

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VERITAS卷快照技术白皮书

使用VERITAS卷快照技术（Flashsnap）

1.引言2

2.Flashsnap技术说明2

2.1VERITAS　VolumeManager2

2.2逻辑卷快照3

2.2.1FastResyncofVolumesnapshot3

2.2.2DynamicsplitandJoin3

2.2.3逻辑卷快照技术的特点3

2.3文件系统快照………………………………………………………………2

3.Flashsnap如何工作3

3.1DCOlog说明3

4.Flashsnap应用环境3

4.1报告和分析3

4.2应用测试和培训3

4.3脱机备份3

4.4逻辑错误快速恢复3

1.引言

企业的业务生产系统不仅需要连续不中断运行，还需要生产数据为业务分析、决策支持服务，甚至需要这些数据支持新的应用开发测试。

同时为了预防任何故障破坏数据，需要对数据进行备份。

例如，医院HIS系统的数据需要服务于BI、CRM等各种应用；企业新业务开发和软件升级也需要使用生产数据做实时测试；同时生产数据需要备份以预防意外事故造成的损失。

而这些工作往往都需要占用生产系统的资源来完成，影响生产系统的高可用性。

一些硬件厂家提供解决方案，但是往往需要所有存储锁定一家同型号的设备。

如果系统使用了X牌存储，为了将业务数据转移到其它应用系统中，必需再配上新的X牌存储完成，即使Y牌存储更好也不行。

这有时会让你感到缺乏灵活性。

VERITAS　Flashsnap采用数据逻辑卷的快照方式，将生产数据快速做一份拷贝放到任何其他存储上，再将这个数据拷贝存储接到另一台机器上，完成需要的备份、分析、测试等工作。

在工作过程中生产系统不受任何影响。

Flashsnap采用VERITASVolumeManager的动态磁盘组拆分、合并（dynamicgroupsplit　andJoin）及快速同步（FastResync）技术创建磁盘组的瞬间拷贝或快照，随后这些拷贝可以并行的用于多种任务，而生产系统的原磁盘组在原系统上继续保持业务处理。

显然VERITAS技术是中立的，可以工作于任何品牌、任何档次的磁盘阵列。

2.Flashsnap技术说明

2.1VERITAS　VolumeManager

VERITASVolumeManager是一个磁盘管理子系统，支持磁盘条带化、磁盘镜像等各种raid功能；允许逻辑卷raid参数修改、结构修改、卷放大、卷缩小等管理在线完成。

从而简化管理，减少因逻辑卷管理带来的业务停顿。

同时VolumeManager相对于其他同类产品提供最好的性能，被认为是业界的领先技术。

VolumeManager是使用Flashsnap必需安装的。

VERITASFlashsnap是VERITASStorageFoundation的一个可选配的license.这个license打开Volumemanager的快速同步和动态拆分与合并功能，同时打开与VERITAS文件系统共同使用的StorageCheckpoint功能（其他段落详述）。

即VERITAS　Flashsnap支持两种快照：

基于卷的快照和基于文件系统的快照（StorageCheckpoint）.卷快照支持Windows、LINUX、UNIX等。

StorageCheckpoint只用于UNIX平台的文件系统数据。

2.2逻辑卷快照

卷快照采用VolumeManager的镜像功能创建逻辑卷的某时间点拷贝。

原数据（Primary）卷和卷快照都可以包含多个逻辑设备。

如果需要Primary卷一直保持是是冗余的镜像卷，就需要创建第三个快照镜像plex用于卷快照。

创建卷快照时，需要静默应用几秒钟。

例如对于Oracle数据库，通过将数据库置于backup模式以达到静默。

一旦第三个快照镜像完成，所有的处理过程恢复，数据库退出backup状态。

由于Oracle的容错能力，很多情况下，应用不静默而直接对数据库的数据卷照相，再由Oraclelog机制恢复到一致性状态。

对于周期性工作的应用来说，例如备份，你希望多次使用这个卷的实时数据。

为了重新同步卷快照，你需要将快照卷重新送回给primary卷，作为它的一个mirror，将新的数据重新flash到这个卷上，然后再做快照…….显然重新同步影响生产系统的性能－－－这是许多软件、硬件解决方案的关键问题。

VERITAS　Flashsnap使用新的技术解决这个问题：

FastResync及DynamicsplitandJoin.

2.2.1FastResyncofVolumesnapshot

VERITASVolumeManager允许对一个磁盘卷创建多个快照（多至32个），每一个卷快照都包含数据在拍照时刻的静态拷贝，可以用于备份、分析等应用。

如果打开FastResync功能开关，VM将使用一张叫做“快速同步图”（FastResyncmap）的日志跟踪原卷和快照卷的数据块更新情况。

如果快照数据不再跟新到原数据卷新的状态，它就变成过时数据。

快速同步图保证一旦需要快照卷与原数据卷重新同步时，只有那些在快照发生之后改变过的数据才重新写到过期的快照卷上，避免全同步或较慢的全同步操作。

VolumeManager快速同步图是永久性的，因为这些信息存放在叫做数据改变目标（DCO）的日志卷上，这个卷与数据卷关联在一起。

所以这种同步不受系统重启和系统跌机影响。

而且VolumeManager的快照重新同步是双向的。

2.2.2DynamicsplitandJoin

动态拆分和组合功能，可以让一个或多个逻辑卷快照从原来的磁盘组中拆除，形成新的磁盘组，并且可以将这个新的磁盘组从生产机上拆掉。

然后这些拆掉的快照卷再装入到另一台服务器上，专门用于脱机处理。

这台服务器不一定与生产主机在一个集群中，但是必需具有存取该快照磁盘的I/O通路。

当脱机处理完成之后，磁盘组从这台服务器上拆除，重新装入到产生主机上，与原来的磁盘组合并。

如果需要也可以仍然保持在不通的磁盘组中　

2.2.3逻辑卷快照技术的特点

▪不管数据量多大，使用什么牌子的存储，快照都一样简单

▪支持所有类新的数据，包括建立在VERITAS逻辑卷上的数据库

▪卷快照可以拆到其他主机上用于脱机处理

▪可以随时更新卷快照，用于实时测试和开发目的

▪快速、高效的同步过程

2.3文件系统快照storageCheckpoing

在UNIX文件系统上，Flashsnap 提供一个基于文件系统的快照叫StorageCheckpoint.　StorageCheckpoint工作于文件系统上的数据，包括建立在文件系统上的数据库数据。

StorageCheckpoint瞬间创建VERITAS文件系统的某一时刻的映像。

不是拷贝文件系统上的数据，而是跟踪文件系统上的数据变化，将原有数据维护在一个与checkpoint相关联的块图中。

创建StorageCheckpoint时，需要静默生产文件系统几秒钟，以便做StorgeCheckpoint初始化。

随后，文件系统监视原文件系统的变化，维护checkpoint.

StorageCheckpoint使用原文件系统的存储池（可以和生产数据在不同的逻辑卷上），需要比原数据小得多的存储。

你可以根据需要维护多个StorageCheckpoint.

StorageCheckpoint特别适合数据变化相对较小的应用环境，如webserver内容和某些数据库。

在UNIX文件系统上，我们可以将StorageCheckpoint称作undo按钮。

即当发生错误时，StorageCheckpoint快速回到原来的内容。

考虑这种情况，管理员正在给应用二进制文件打patch,为了保证发生错误后能恢复到原来状态，管理员对该应用程序所在文件系统创建StorageCheckpoint。

创建命令提出后，StorageCheckpoint驱动立即开始监视文件系统的变化数据块，对任何发生修改的数据块，将其老数据拷贝到Checkpoint的map中。

随后如果程序运行有任何问题，都很容易undo到打patch之前的状态。

这比管理员自己寻找程序修改的位置并删除patch过程快的多，也准确地多。

如果管理员的升级成功了，可以丢掉这个StorageCheckpoint.显然StorageCheckpoint技术减少了管理工作量，提高了系统uptime时间。

由此可以总结这个技术的关键特点：

▪永久的、基于磁盘的映像提供快速瞬时恢复。

▪你可以读写StorageCheckpoint—其他文件系统快照技术做不到的事情。

3.Flashsnap如何工作

FlashSnap技术是从最早的Volumesnapshop（mirror）演变而来的。

图1是将volume的一个mirror做为一个快照的示意图：

Figure1:

Snapshot工作流程

先提出一条命令“vxassistsnapstart”将作为snapshot的mirror加到原始逻辑卷上，数据开始同步。

同步完成之后，由命令”vxassistsnapshot”在一个或多个sanpshot镜像上创建snapshot卷。

于是snapshot卷包含你创建时刻原始卷的完整拷贝。

如果多于一个snapshot,他们之间是镜像的。

命令”vxassistsnapback”用于将快照卷返回到原始卷上。

当快照卷连接到原始卷时，数据重新同步发生。

由于Flashsnap中的快速同步技术存在，重新同步相当快，因为只有快照创建之后发生的改变才被同步。

永久性的快速同步将快速同步图存放在磁盘上，这样即使发生系统重启、或crash,或集群crash,同步仍然可以完成，永久性快速同步特征有效时，将有一个数据改变目标（DCO）和DCO日志卷与数据卷和快照卷相关联。

Figure2:

　PersistentFastResync激活的mirrorvolume

3.1DCOlog说明

永久FastResync使用DCO卷中的位图（map）实现变化块的跟踪。

这种位图记录自上次快照操作以来原有数据卷和每一个快照卷（支持32个快照卷之多）发生的写操作位置。

磁盘上的DCO日志卷拥有33个map,每个map大小缺省是4个block（即缺省的dcologlen是33x4=132block）。

如果想使用较大的map,用33乘以希望的值来计算dcologlen的长度。

最大允许值是2112block.永久FastResync还可以跟踪原有卷和和快照卷在拆分到不同磁盘组后的关联关系。

当磁盘组重新合并时，这种记录能保证快照的快速同步。

图3中，在一个含两个mirror　plex 的卷中激活了FastResync,与卷关联的是含两个plex的DCOobject和DCO日志卷。

当对这个卷开始“Snapstart“　操作时，立即在这个卷上产生一个快照（snapshot）plex，同时产生一个与之关联的、没有激活的DCOlogplex.

Figure3snapstart操作后的mirrorvolume

现在可以运行snapshot操作从primary卷产生卷快照。

正象图4所示，这个动作将snapshotplex转变成snapshot卷，同时将与之相关联的DCOlogplex转变成DCOobject和DCOlog卷。

新的DCO日志卷含单个DCOlogplex.

Figure4:

snapshort完成后的原mirrorvolume和snapshotvolume