บทความเพื่อทำความเข้าใจการพัฒนาเทคโนโลยีสแนปช็อต (Snapshot)

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีเครือข่ายทำให้ระดับของเทคโนโลยีสารสนเทศได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง หลังจากที่มนุษย์ได้เข้าสู่ศตวรรษที่ 21 ซึ่งรู้จักกันในนามของสังคมข้อมูล แอปพลิเคชันที่ใช้ข้อมูลจำนวนมหาศาล เช่น การสื่อสารดิจิทัล มัลติมีเดียดิจิทัล อีคอมเมิร์ซ เครื่องมือค้นหา ห้องสมุดดิจิทัล การพยากรณ์อากาศ การสำรวจทางธรณีวิทยา และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ได้ถือกำเนิดขึ้น และอีกมากมาย การนำเสนอข้อมูล แนวโน้มการเติบโตอย่างรวดเร็ว การจัดเก็บข้อมูลได้กลายเป็นศูนย์กลางของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ข้อมูล ความต้องการของแอปพลิเคชันสำหรับระบบสตอเรจยังคงเพิ่มขึ้น และความจุของสตอเรจก็อัพเกรดอย่างต่อเนื่อง จาก GB เป็น TB, PB และ EB และกำลังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

จิม เกรย์ ผู้ชนะรางวัลทัวริงเสนอกฎหมายเชิงประจักษ์ใหม่: จำนวนข้อมูลที่ผลิตทุกๆ 18 เดือนในสภาพแวดล้อมเครือข่ายจะเท่ากับผลรวมของจำนวนข้อมูลในประวัติศาสตร์ ในเวลาเดียวกัน การพึ่งพาอาศัยกันขององค์กรสมัยใหม่บนคอมพิวเตอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างจริงจัง และข้อมูลสารสนเทศก็ค่อยๆ กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการอยู่รอดขององค์กร ความเสียหายหรือการสูญหายของข้อมูลจะนำมาซึ่งความสูญเสียอย่างใหญ่หลวงต่อองค์กร เนื่องจากแฮ็กเกอร์ ไวรัส ความล้มเหลวของอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ และภัยธรรมชาติ เช่น อัคคีภัย แผ่นดินไหว ระบบและข้อมูลข้อมูลจะเสียหายหรือแม้กระทั่งถูกทำลายหากไม่กู้คืนทันเวลาจะก่อให้เกิดความสูญเสียอย่างมากต่อองค์กร ดังนั้น เทคโนโลยีการกู้คืนข้อมูลสำรองมีความสำคัญเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลที่ตามมาจากหายนะที่เกิดจากเหตุการณ์เช่น 9.11 ทำให้ผู้คนตระหนักถึงคุณค่าและความสำคัญของข้อมูลอย่างลึกซึ้งมากขึ้น และให้ความสำคัญกับการปกป้องข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ

ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา แม้ว่าเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์จะก้าวหน้าไปมาก แต่เทคโนโลยีการสำรองข้อมูลกลับไม่ก้าวหน้ามากนัก ค่าใช้จ่ายและต้นทุนของการดำเนินการสำรองข้อมูลยังคงค่อนข้างสูง และใช้เวลาและทรัพยากรระบบจำนวนมาก และวัตถุประสงค์ของเวลาในการกู้คืนและวัตถุประสงค์ของจุดกู้คืนของการสำรองข้อมูลนั้นค่อนข้างยาว เดิมที ผู้คนใช้เทคโนโลยี เช่น การจำลองข้อมูล การสำรอง และการกู้คืนข้อมูล เพื่อปกป้องข้อมูลสำคัญ และสำรองหรือทำซ้ำข้อมูลเป็นประจำ เนื่องจากกระบวนการสำรองข้อมูลส่งผลต่อประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันและใช้เวลานาน การสำรองข้อมูลจึงมักถูกกำหนดให้ดำเนินการเมื่อโหลดของระบบเบาบาง (เช่น ตอนกลางคืน) นอกจากนี้ เพื่อประหยัดพื้นที่จัดเก็บ มักจะรวมเทคโนโลยีการสำรองข้อมูลทั้งหมดและส่วนเพิ่มเข้าด้วยกัน

เห็นได้ชัดว่ามีข้อบกพร่องที่สำคัญในวิธีการสำรองข้อมูลนี้ นั่นคือ ปัญหาของหน้าต่างสำรองข้อมูล ในช่วงระยะเวลาการสำรองข้อมูล ธุรกิจขององค์กรจำเป็นต้องหยุดให้บริการภายนอกชั่วคราว ด้วยการเร่งความเร็วของปริมาณข้อมูลขององค์กรและอัตราการเติบโตของข้อมูล หน้าต่างนี้อาจต้องยาวขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้สำหรับระบบธุรกิจที่สำคัญ สำหรับสถาบันต่างๆ เช่น ธนาคารและการสื่อสารโทรคมนาคม ระบบข้อมูลต้องการการดำเนินการตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันโดยไม่มีการขัดจังหวะ และการหยุดทำงานระยะสั้นหรือการสูญหายของข้อมูลจำนวนเล็กน้อยจะทำให้เกิดความสูญเสียอย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องลดหน้าต่างสำรองข้อมูลให้มากที่สุดหรือแม้แต่ลดให้เหลือศูนย์ เทคโนโลยี เช่น สแน็ปช็อตข้อมูล (Snapshot) และการปกป้องข้อมูลอย่างต่อเนื่อง (CDP, Continuous Data Protection) เป็นเทคโนโลยีการปกป้องข้อมูลที่ถือกำเนิดขึ้นเพื่อ เป็นไปตามข้อกำหนดดังกล่าว

สแน็ปช็อต (Snapshot) คืออะไร

สแน็ปช็อต (Snapshot) คือภาพสะท้อนของชุดข้อมูล ณ ช่วงเวลาหนึ่ง หรือที่เรียกว่าสำเนาทันที ซึ่งเป็นสำเนาชุดข้อมูลที่สมบูรณ์และพร้อมใช้งาน SNIA สมาคมอุตสาหกรรมเครือข่ายการจัดเก็บข้อมูลกำหนดสแน็ปช็อตเป็น: สำเนาที่มีอยู่อย่างสมบูรณ์ของชุดข้อมูลที่ระบุ ซึ่งรวมถึงรูปภาพของข้อมูลที่สอดคล้องกัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง (จุดเวลาที่การคัดลอกเริ่มต้นขึ้น) สแน็ปช็อตสามารถเป็นได้ทั้งสำเนาของข้อมูลที่เป็นตัวแทนหรือสำเนาของข้อมูล

สแนปชอตมีแอปพลิเคชันที่หลากหลาย เช่น เป็นแหล่งข้อมูลสำหรับการสำรองข้อมูล เป็นแหล่งข้อมูลสำหรับการขุดข้อมูล เป็นจุดตรวจสอบเพื่อบันทึกสถานะแอปพลิเคชัน หรือแม้แต่เป็นวิธีการจำลองข้อมูลอย่างง่าย มีหลายวิธีในการสร้างสแน็ปช็อต ตามคำจำกัดความของ SNIA เทคโนโลยีสแน็ปช็อตแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก: กระจกแยก บล็อกที่เปลี่ยนแปลง และพร้อมกัน สองอย่างหลังมักจะถูกนำไปใช้โดยใช้การแมปตัวชี้ใหม่และคัดลอกเทคนิคการเขียน ความยืดหยุ่นของวิธีการเปลี่ยนบล็อกและประสิทธิภาพสูงของการใช้พื้นที่จัดเก็บทำให้เป็นกระแสหลักของเทคโนโลยีสแน็ปช็อต

สแน็ปช็อตประเภทแรกคือการแยกกระจก การมิเรอร์ข้อมูลถูกสร้างขึ้นก่อนการคัดลอกแบบทันที เมื่อการจำลองแบบสมบูรณ์พร้อมใช้งานสำหรับการจำลองแบบ การคัดลอกแบบทันทีสามารถสร้างขึ้นได้โดยการ "แยก" การมิเรอร์ทันที ข้อดีของเทคนิคนี้คือรวดเร็วและไม่ต้องทำอะไรเพิ่มเติมเพื่อสร้างสแน็ปช็อต แต่ข้อเสียก็ชัดเจนเช่นกัน ประการแรก มันไม่ยืดหยุ่นและไม่สามารถถ่ายภาพได้ตลอดเวลา ประการที่สอง ต้องใช้ไดรฟ์ข้อมูลมิเรอร์ที่มีความจุเท่ากับปริมาณข้อมูล ประการที่สาม การเปลี่ยนแปลงข้อมูลมิเรอร์อย่างต่อเนื่องส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของ ระบบจัดเก็บข้อมูล

สแน็ปช็อตประเภทที่สองคือการเปลี่ยนบล็อก หลังจากสร้างสแน็ปช็อตสำเร็จ ต้นทางและเป้าหมายจะแชร์สำเนาข้อมูลทางกายภาพเดียวกันจนกว่าข้อมูลจะถูกเขียน ซึ่ง ณ จุดนั้นต้นทางหรือเป้าหมายจะถูกเขียนลงในพื้นที่จัดเก็บใหม่ หน่วยข้อมูลที่ใช้ร่วมกันสามารถเป็นบล็อก เซกเตอร์ เซ็กเตอร์ หรือระดับย่อยอื่นๆ ในการบันทึกและติดตามการเปลี่ยนแปลงบล็อกและข้อมูลการจำลองแบบ จำเป็นต้องมีบิตแมป (บิตแมป) ซึ่งใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของข้อมูลที่คัดลอกจริง และกำหนดว่าจะรับข้อมูลจากต้นทางหรือปลายทาง

ภาพรวมประเภทที่สามเกิดขึ้นพร้อมกัน มันคล้ายกับการแก้ไขบล็อกมาก แต่มันจะคัดลอกข้อมูลทางกายภาพเสมอ เมื่อดำเนินการคัดลอกแบบทันที จะไม่มีการคัดลอกข้อมูล แต่จะสร้างบิตแมปเพื่อบันทึกการคัดลอกข้อมูล และทำสำเนาจริงของข้อมูลในเบื้องหลัง

การใช้งานสแนปชอตของพื้นที่เก็บข้อมูลระดับต่างๆ

คำอธิบายภาพ

รูปที่ 1 สแต็กระบบจัดเก็บข้อมูลและการใช้งานสแน็ปช็อต

สแต็กที่เก็บข้อมูลประกอบด้วยชุดของส่วนประกอบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่มีสื่อเก็บข้อมูลจริงสำหรับระบบแอปพลิเคชันที่ทำงานบนระบบปฏิบัติการโฮสต์ ดังแสดงในรูปที่ 1 สแนปชอตสามารถนำไปใช้ได้หลายวิธีและยังสามารถนำไปใช้ในระดับต่างๆ ในสตอเรจสแต็ก แบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสองประเภท: ชั้นซอฟต์แวร์และชั้นฮาร์ดแวร์ และยังสามารถแบ่งออกเป็นสแน็ปช็อตที่ใช้คอนโทรลเลอร์และโฮสต์- ภาพรวมตาม

สแน็ปช็อตที่ใช้คอนโทรลเลอร์ถูกนำมาใช้ที่เลเยอร์อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหรือเลเยอร์ฮาร์ดแวร์ ซึ่งจัดการโดยผู้ให้บริการฮาร์ดแวร์ระบบจัดเก็บข้อมูลและรวมเข้ากับดิสก์อาร์เรย์ สแน็ปช็อตนี้ทำที่ระดับ LUN (ระดับบล็อก) โดยไม่ขึ้นกับระบบปฏิบัติการและระบบไฟล์ สแน็ปช็อตตามโฮสต์จะถูกนำไปใช้ระหว่างไดรเวอร์อุปกรณ์และระดับระบบไฟล์ โดยปกติจะดำเนินการโดยระบบไฟล์ ตัวจัดการโวลุ่ม หรือซอฟต์แวร์ของบริษัทอื่น สแน็ปช็อตประเภทนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์หน่วยเก็บข้อมูล แต่ขึ้นอยู่กับระบบไฟล์และซอฟต์แวร์การจัดการวอลุ่ม สแน็ปช็อตนี้ทำงานในมุมมองข้อมูลเชิงลอจิคัล ซึ่งแตกต่างจากสแน็ปช็อตที่ใช้คอนโทรลเลอร์ ซึ่งทำงานกับข้อมูลเชิงกายภาพ

ในบรรดาเลเยอร์สตอเรจข้างต้น ฟิสิคัลสตอเรจเลเยอร์และตัวจัดการโวลุ่มเป็นสององค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการนำสแน็ปช็อตไปใช้ พวกมันสามารถใช้ที่เก็บข้อมูลจริงได้อย่างสะดวกและเป็นเลเยอร์การใช้งานหลักในปัจจุบัน การนำสแน็ปช็อตไปใช้ที่เลเยอร์ระบบไฟล์เป็นตัวเลือกที่ทำงานได้ อย่างไรก็ตาม แอ็พพลิเคชัน เช่น ฐานข้อมูลโดยตรงเลือกที่จะใช้โลจิคัลวอลุ่มเพื่อใช้งานสแน็ปช็อตเนื่องจากไม่สามารถจัดการได้ด้วยเทคโนโลยีสแนปช็อตที่เลเยอร์ระบบไฟล์ โดยทั่วไปแล้ว ไม่จำเป็นต้องติดตั้งสแน็ปช็อตที่ชั้นแอปพลิเคชัน สำหรับกลไกการสำรองข้อมูล สามารถใช้ระบบไฟล์หรืออินเทอร์เฟซตัวจัดการวอลุ่มพื้นฐานเพื่อใช้งาน แต่แอปพลิเคชันจำเป็นต้องหยุดชั่วคราวเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลสแน็ปช็อตมีความสอดคล้องกัน โดยทั่วไป สแน็ปช็อตที่อิงตามเลเยอร์ของซอฟต์แวร์นั้นใช้งานง่ายและให้การกู้คืนที่ดีกว่า ในขณะที่สแน็ปช็อตที่อิงตามเลเยอร์ของฮาร์ดแวร์มักจะมีประสิทธิภาพและความทนทานต่อข้อผิดพลาดสูงกว่า

วิธีการใช้งาน Snapshot และเทคโนโลยี

เทคโนโลยีสแนปช็อตสามารถรับรู้ภาพข้อมูลแบบเรียลไทม์ และภาพสแน็ปช็อตสามารถรองรับการสำรองข้อมูลออนไลน์ได้ สแน็ปช็อตแบบเต็มคือเพื่อให้ได้สำเนาข้อมูลทั้งหมดแบบอ่านอย่างเดียวโดยสมบูรณ์ เพื่อลดพื้นที่จัดเก็บที่สแน็ปช็อตครอบครอง ผู้คนจึงเสนอการคัดลอกเมื่อเขียน (COW, Copy-On-Write) และการเปลี่ยนเส้นทางการเขียน (ROW, Redirecton เขียน) เทคโนโลยีภาพรวม . นอกจากนี้ยังมีการนำเทคโนโลยีสแน็ปช็อตไปใช้อื่นๆ เช่น บันทึกและการปกป้องข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของสแน็ปช็อตได้

1. การแยกกระจก (SplitMirror)

ขั้นแรก เทคโนโลยีสแน็ปช็อตการแยกมิเรอร์จะสร้างและรักษาปริมาณมิเรอร์ทางกายภาพที่สมบูรณ์สำหรับปริมาณข้อมูลต้นทางก่อนที่จุดเวลาของสแน็ปช็อตจะมาถึง: สำเนาของข้อมูลเดียวกันสองชุดจะถูกจัดเก็บไว้ในคู่มิเรอร์ตามลำดับ ซึ่งประกอบด้วยปริมาณข้อมูลต้นทางและปริมาณมิเรอร์ เมื่อถึงจุดเวลาสแน็ปช็อต การมิเรอร์จะหยุดลง วอลุ่มที่ทำมิเรอร์จะถูกแปลงเป็นวอลุ่มสแน็ปช็อต และได้รับสแนปช็อตข้อมูล หลังจากวอลุ่มสแน็ปช็อตเสร็จสิ้นแอปพลิเคชัน เช่น การสำรองข้อมูล มันจะซิงโครไนซ์กับวอลุ่มข้อมูลต้นทางอีกครั้งและกลายเป็นมิเรอร์วอลุ่มอีกครั้ง

สำหรับวอลุ่มข้อมูลต้นทางที่ต้องการเก็บสแนปช็อต ณ เวลาหลายจุดต่อเนื่องกันในเวลาเดียวกัน จะต้องสร้างมิเรอร์วอลุ่มหลายตัวไว้ล่วงหน้า เมื่อมิเรอร์วอลุ่มแรกถูกแปลงเป็นวอลุ่มสแนปช็อตเป็นข้อมูลสำรอง วอลุ่มมิเรอร์ที่สองที่สร้างขึ้นในตอนแรก ซิงโครไนซ์กับวอลุ่มข้อมูลต้นทาง และกลายเป็นมิเรอร์คู่ใหม่กับวอลุ่มข้อมูลต้นทาง เวลาการทำงานของสแน็ปช็อตของการแยกมิเรอร์นั้นสั้นมาก เฉพาะเวลาที่ต้องใช้เพื่อตัดการเชื่อมต่อคู่ของมิเรอร์โวลุ่ม ซึ่งโดยปกติจะใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที หน้าต่างสำรองข้อมูลขนาดเล็กดังกล่าวแทบจะไม่ส่งผลกระทบต่อแอปพลิเคชันเลเยอร์บน แต่เทคโนโลยีสแน็ปช็อตนี้ขาดความยืดหยุ่นและไม่สามารถสร้างได้ สแน็ปช็อตสำหรับปริมาณข้อมูลใด ๆ ณ เวลาใด ๆ นอกจากนี้ ยังต้องการมิเรอร์วอลุ่มอย่างน้อยหนึ่งวอลุ่มที่มีความจุเท่ากันกับวอลุ่มข้อมูลต้นทาง และประสิทธิภาพโดยรวมของระบบสตอเรจจะลดลงเมื่อซิงโครไนซ์การมิเรอร์

คำอธิบายภาพ

รูปที่ 2 สแนปชอต Copy-on-write

สแน็ปช็อตแบบคัดลอกเมื่อเขียนใช้พื้นที่สแน็ปช็อตที่จัดสรรไว้ล่วงหน้าสำหรับการสร้างสแน็ปช็อต หลังจากจุดเวลาสแน็ปช็อต จะไม่มีการคัดลอกข้อมูลจริง และมีเพียงข้อมูลเมตาของตำแหน่งทางกายภาพของข้อมูลต้นฉบับเท่านั้นที่จะถูกคัดลอก ดังนั้นการสร้างสแน็ปช็อตจึงรวดเร็วมากและสามารถทำได้ในทันที จากนั้น สำเนาสแน็ปช็อตจะติดตามการเปลี่ยนแปลงข้อมูลของวอลุ่มต้นฉบับ (นั่นคือ การดำเนินการเขียนวอลุ่มต้นฉบับ) เมื่อบล็อกข้อมูลวอลุ่มต้นฉบับได้รับการอัปเดตเป็นครั้งแรก บล็อกข้อมูล วอลุ่มต้นฉบับจะถูกอ่านและเขียนลงในสแน็ปช็อตก่อน ปริมาณ จากนั้นไดรฟ์ข้อมูลเดิมจะถูกเขียนทับด้วยบล็อกข้อมูลใหม่ (รูปที่ 2) Copy-on-write ดังนั้นชื่อ

เทคโนโลยีสแน็ปช็อตนี้จะสร้างวอลุ่มสแน็ปช็อตเมื่อสร้างสแน็ปช็อตเท่านั้น แต่ต้องจัดสรรพื้นที่จัดเก็บจำนวนค่อนข้างน้อยเพื่อบันทึกข้อมูลที่อัปเดตในวอลุ่มข้อมูลต้นทางหลังจากจุดเวลาสแน็ปช็อต ปริมาณข้อมูลต้นทางแต่ละรายการมีตารางตัวชี้ข้อมูล และแต่ละระเบียนจะเก็บตัวชี้ไปยังบล็อกข้อมูลที่สอดคล้องกัน เมื่อสร้างสแน็ปช็อต ระบบย่อยของหน่วยเก็บข้อมูลจะสร้างสำเนาของตารางตัวชี้ของวอลุ่มข้อมูลต้นทางเป็นตารางตัวชี้ข้อมูลของโวลุ่มสแน็ปช็อต เมื่อจุดเวลาของ snapshot สิ้นสุดลง snapshot จะสร้างสำเนาแบบลอจิคัลที่สามารถเข้าถึงได้โดยแอปพลิเคชันชั้นบน วอลุ่มของ snapshot และวอลุ่มข้อมูลต้นทางแบ่งปันข้อมูลทางกายภาพเดียวกันผ่านตารางตัวชี้ตามลำดับ หลังจากสร้างสแน็ปช็อตแล้ว เมื่อข้อมูลบางอย่างในวอลุ่มข้อมูลต้นทางกำลังจะได้รับการอัปเดต เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของการดำเนินการสแน็ปช็อต เทคโนโลยีการคัดลอกเมื่อเขียนจะถูกนำมาใช้ ในการเข้าถึงข้อมูลในวอลุ่มสแน็ปช็อต ตำแหน่งที่เก็บข้อมูลจริงของข้อมูลที่เข้าถึงจะถูกกำหนดตามตัวชี้ของบล็อกข้อมูลที่สอดคล้องกันโดยการสอบถามตารางตัวชี้ข้อมูล

เทคโนโลยีการคัดลอกเมื่อเขียนช่วยให้มั่นใจว่าการดำเนินการคัดลอกเกิดขึ้นก่อนการดำเนินการอัปเดต เพื่อให้การอัปเดตข้อมูลหลังจากจุดเวลาของสแน็ปช็อตจะไม่ปรากฏบนวอลุ่มของสแน็ปช็อต เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของการดำเนินการสแน็ปช็อต สแน็ปช็อตแบบคัดลอกเมื่อเขียนจะไม่ใช้ทรัพยากรหน่วยเก็บข้อมูลใด ๆ ก่อนจุดเวลาของสแน็ปช็อต และจะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบ และมีความยืดหยุ่นในการใช้งาน และสามารถสร้างสแน็ปช็อตสำหรับปริมาณข้อมูลใด ๆ ณ เวลาใดก็ได้ ความยาวของ "หน้าต่างสำรองข้อมูล" ที่สร้างขึ้น ณ จุดเวลาของสแน็ปช็อตจะเป็นสัดส่วนเชิงเส้นตรงกับความจุของปริมาณข้อมูลต้นทาง โดยปกติจะใช้เวลาไม่กี่วินาที ซึ่งมีผลกระทบต่อแอปพลิเคชันเพียงเล็กน้อย แต่พื้นที่จัดเก็บที่จัดสรรสำหรับโวลุ่มของสแน็ปช็อตนั้นมีมาก ลดลง เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีการอัปเดตปริมาณข้อมูลต้นทาง ดังนั้น โอเวอร์เฮดของระบบจึงน้อยมาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวอลุ่มสแนปช็อตบันทึกเฉพาะข้อมูลที่อัปเดตของวอลุ่มข้อมูลต้นทาง เทคโนโลยีสแน็ปช็อตนี้จึงไม่สามารถรับสำเนาจริงที่สมบูรณ์ได้ และไม่มีอะไรที่สามารถทำได้เมื่อพบแอปพลิเคชันที่ต้องการสำเนาจริงที่สมบูรณ์ และหากจำนวนดังกล่าว ข้อมูลที่อัปเดตเกินพื้นที่ที่สงวนไว้ สแน็ปช็อตจะสูญหายโดยไม่ถูกต้อง

คำอธิบายภาพ

รูปที่ 3 ภาพรวมการแมปตัวชี้ใหม่

การใช้งานนี้คล้ายกับการคัดลอกเมื่อเขียน ยกเว้นว่าการดำเนินการเขียนครั้งแรกไปยังวอลุ่มข้อมูลต้นฉบับจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังพื้นที่สแน็ปช็อตที่สงวนไว้ สแน็ปช็อตจะรักษาตัวชี้ไปยังแหล่งข้อมูลและคัดลอกข้อมูลทั้งหมด เมื่อข้อมูลถูกเขียนใหม่ ตำแหน่งใหม่จะถูกเลือกสำหรับข้อมูลที่อัปเดต และตัวชี้ไปยังข้อมูลจะถูกแมปใหม่เพื่อชี้ไปที่ข้อมูลที่อัปเดต หากสำเนาเป็นแบบอ่านอย่างเดียว ตัวชี้ไปยังข้อมูลจะไม่ถูกแก้ไขเลย การดำเนินการเขียนแบบเปลี่ยนเส้นทางช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของสแน็ปช็อต I/O จำเป็นต้องมีการดำเนินการเขียนเพียงครั้งเดียวเพื่อเขียนข้อมูลใหม่ไปยังวอลุ่มสแน็ปช็อตโดยตรงและอัปเดตพอยน์เตอร์การแมปบิตแมปพร้อมกัน ในขณะที่การคัดลอกเมื่อเขียนต้องการการอ่านหนึ่งครั้งและการเขียนสองครั้ง การดำเนินการ นั่นคือ ไดรฟ์ข้อมูลต้นฉบับ บล็อกข้อมูลจะถูกอ่านและเขียนไปยังไดรฟ์ข้อมูลสแน็ปช็อต และข้อมูลที่อัปเดตจะถูกเขียนไปยังไดรฟ์ข้อมูลต้นฉบับ

ไม่ยากที่จะพบว่าวอลุ่มสแนปช็อตบันทึกสำเนาต้นฉบับ และวอลุ่มต้นฉบับจะบันทึกสำเนาสแน็ปช็อต สิ่งนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการซิงโครไนซ์ข้อมูลในวอลุ่มสแนปช็อตกับวอลุ่มเดิมก่อนที่จะลบสแน็ปช็อต และเมื่อสร้างสแน็ปช็อตหลายตัว การเข้าถึงข้อมูลต้นฉบับ การติดตามโวลุ่มสแน็ปช็อตและข้อมูลวอลุ่มดั้งเดิม และ การลบสแน็ปช็อตจะซับซ้อนมาก นอกจากนี้ สำเนาสแนปชอตยังขึ้นอยู่กับสำเนาต้นฉบับ และชุดข้อมูลสำเนาต้นฉบับจะแยกส่วนอย่างรวดเร็ว

4. สถาปัตยกรรมไฟล์ที่มีโครงสร้างล็อก

เทคโนโลยีสแนปช็อตรูปแบบนี้ใช้ไฟล์บันทึกเพื่อบันทึกการดำเนินการเขียนไปยังวอลุ่มข้อมูลต้นฉบับ การดำเนินการเขียนทั้งหมดบนวอลุ่มข้อมูลดั้งเดิมจะถูกบันทึกไว้ในระบบบันทึก ซึ่งเทียบเท่ากับการสร้างสแน็ปช็อตสำหรับการเปลี่ยนแปลงข้อมูลแต่ละครั้ง ดังนั้น สิ่งนี้จึงคล้ายกับธุรกรรมของระบบฐานข้อมูลหรือบันทึกของระบบไฟล์ และข้อมูลสามารถกู้คืนได้จากบันทึกหรือธุรกรรมสามารถย้อนกลับไปสู่สถานะที่เหมาะสมได้ตามต้องการ วิธีนี้ไม่สามารถเรียกว่า snapshot ได้ แต่สามารถบรรลุเป้าหมายของ snapshot ได้ ระบบไฟล์จำนวนมากได้ตระหนักถึงฟังก์ชันนี้ เช่น ZFS, JFS, EXT3, NTFS เป็นต้น

5. โคลนสแนปชอต (คัดลอกเขียนด้วยสำเนาพื้นหลัง)

โดยทั่วไปสแน็ปช็อตที่กล่าวถึงข้างต้นไม่ได้สร้างสำเนาสแน็ปช็อตที่สมบูรณ์ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการทางธุรกิจของสำเนาข้อมูลจริงที่สมบูรณ์ได้ สแน็ปช็อตโคลนสามารถสร้างสแน็ปช็อตมิเรอร์ที่สอดคล้องกับปริมาณข้อมูลต้นทาง และใช้ข้อดีของเทคโนโลยีสแน็ปช็อตแบบคัดลอกเมื่อเขียนและมิเรอร์แยกได้อย่างเต็มที่ ที่จุดเวลาสแน็ปช็อต ก่อนอื่นจะใช้วิธีคัดลอกเมื่อเขียนเพื่อสร้างสำเนาสแน็ปช็อตอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงเริ่มกระบวนการคัดลอกในเบื้องหลังเพื่อดำเนินการคัดลอกข้อมูลระดับบล็อกจากวอลุ่มข้อมูลต้นทางไปยังโวลุ่มสแน็ปช็อต . เมื่อการจำลองแบบเสร็จสมบูรณ์ สามารถรับสแน็ปช็อตโคลนได้ผ่านเทคนิคการแยกกระจก สแน็ปช็อตแบบโคลนยังสืบทอดข้อเสียของสแน็ปช็อตแบบกระจกแยกอีกด้วย นอกจากการต้องการปริมาณสแน็ปช็อตเท่ากับความจุของปริมาณข้อมูลต้นทางแล้ว ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบจัดเก็บข้อมูลในระดับหนึ่งด้วย

6. การปกป้องข้อมูลอย่างต่อเนื่อง

เทคโนโลยีสแน็ปช็อตข้างต้นล้วนมีข้อเสียทั่วไป กล่าวคือ ไม่สามารถสร้างสแน็ปช็อตได้มากเท่าที่ต้องการ ณ จุดใดจุดหนึ่ง แม้ว่าสแน็ปช็อตประเภทบันทึกจะไม่มีข้อเสียข้างต้น แต่ขึ้นอยู่กับระบบไฟล์เฉพาะและไม่สามารถนำไปใช้โดยตรงกับแอปพลิเคชันที่ใช้ระบบไฟล์ที่แตกต่างกัน และไม่มีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันข้อมูลที่ไม่ได้ใช้ระบบไฟล์

การปกป้องข้อมูลอย่างต่อเนื่องหรือที่เรียกว่าการสำรองข้อมูลอย่างต่อเนื่อง บันทึกการเปลี่ยนแปลงโดยอัตโนมัติและต่อเนื่องในบล็อกข้อมูลปริมาณข้อมูลต้นทาง และบันทึกเวอร์ชันของบล็อกข้อมูลเหล่านี้อย่างต่อเนื่องและสมบูรณ์ ทุกการเปลี่ยนแปลงบล็อกข้อมูลจะถูกบันทึกเพื่อสร้างสแน็ปช็อตทันที ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีสแน็ปช็อตอื่นๆ ที่สร้างสแน็ปช็อต ณ จุดเวลาสแน็ปช็อต เนื่องจากการดำเนินการเขียนทั้งหมดได้รับการบันทึกและบันทึกไว้ จึงเป็นไปได้ที่จะเข้าถึงสถานะข้อมูลแบบไดนามิก ณ เวลาใดก็ได้ ให้การกู้คืนข้อมูลแบบละเอียด เปิดใช้งานการกู้คืนแบบทันทีทันใด และลดเป้าหมายจุดการกู้คืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีการปกป้องข้อมูลอย่างต่อเนื่องในระดับบล็อกคือการเชื่อมต่อกับแอปพลิเคชันอย่างหลวมๆ ประสิทธิภาพและประสิทธิผลสูง การทำงานของระบบที่ต่อเนื่องและไม่หยุดชะงัก และไม่มีปัญหาหน้าต่างสแน็ปช็อต ข้อเสียของมันคือต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่ค่อนข้างสูง ซึ่งเป็นเหตุผลพื้นฐานที่จำกัดการใช้เทคโนโลยีการปกป้องข้อมูลต่อเนื่องระดับบล็อกอย่างกว้างขวาง

ตารางต่อไปนี้วิเคราะห์และเปรียบเทียบเทคโนโลยีสแน็ปช็อตด้านบนจากมุมมองต่างๆ

บทสรุปและนิทรรศการ

เทคโนโลยีสแน็ปช็อตเป็นนวัตกรรมที่สำคัญของเทคโนโลยีการสำรองข้อมูลและการจำลองแบบแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยแก้ปัญหาของหน้าต่างการสำรองข้อมูล ลดระยะเวลาการกู้คืนอย่างมีประสิทธิภาพและวัตถุประสงค์จุดเวลาการกู้คืน และกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมการจัดเก็บข้อมูลโดยพฤตินัย

นับตั้งแต่มีการคิดค้นเทคโนโลยีสแน็ปช็อต ผู้คนได้ทำการปรับปรุงที่สำคัญมากมาย หน้าต่างสแน็ปช็อตจะลดขนาดลงเรื่อยๆ จากไม่กี่วินาทีจนถึงชั่วพริบตา สามารถสร้างสแน็ปช็อตได้เกือบตลอดเวลา ความละเอียดจะละเอียดขึ้นและจำนวนก็เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของสแนปชอตได้รับการปรับปรุงอย่างมาก และผลกระทบต่อโฮสต์และแอปพลิเคชันก็ดีขึ้น ลดลงเหลือขนาดเล็ก ความยืดหยุ่นของสแน็ปช็อต ความสามารถในการปรับขนาดและการจัดการได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ความต้องการของผู้คนสำหรับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีไม่เคยสิ้นสุด สำหรับโซลูชันต่างๆ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีสแนปช็อตยังมีพื้นที่อีกมากสำหรับการปรับปรุงในแง่ของประสิทธิภาพที่ครอบคลุม ความยืดหยุ่น และความสามารถในการจัดการ ผู้จำหน่ายสตอเรจยังคงเปิดตัวผลิตภัณฑ์สตอเรจสแนปช็อตใหม่หรือเวอร์ชันใหม่ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ที่ทรงพลังที่สุด

【อ้างอิง】

【อ้างอิง】

【1】Snapshot.

http://www.snia.org/education/dictionary/s/#snapshot

【2】Point in time copy. 

http://www.snia.org.cn/dic.php?word=p

【3】Alain AzagIIry, Michael E Factor, Julian Satran. Point-in-time copy，Yesterday, Today and Tomorrow[C]. College Park, USA: the 19th IEEESymposium on Mass Storage Systems. 2002:259-270.

【4】Snapshot.  

http://www.ibm.com/developerworks/tivoli/library/t-snaptsm1/index.html

【5】Yuan Xiaoming, Lin An. การวิเคราะห์และเปรียบเทียบเทคโนโลยีสแนปช็อตกระแสหลักหลาย ๆ ตัว ไมโครโปรเซสเซอร์ ฉบับที่ 1 ปี 2551

【6】Wang Shupeng, Yun Xiaochun, Guo Li การทบทวนการพัฒนาเทคโนโลยีการป้องกันข้อมูลอย่างต่อเนื่อง (CDP) จดหมายเทคโนโลยีสารสนเทศ เล่มที่ 6 ฉบับที่ 6 ปี 2008

【7】EMCTimeFinder. 

http://china.emc.com/products/detail/software/timefinder.htm

【8】EMCTimeFinder.

http://china.emc.com/collateral/software/data-sheet/1700-timefinder.pdf

【9】HDSShadowImage. 

http://www.hds.com/cn/products/storage-software/shadowimage-in-system-replication.html

【10】NetAppSnapshot. 

http://www.netapp.com/us/products/platform-os/snapshot.html

【11】VeritasSnapshot. 

http://eval.symantec.com/mktginfo/enterprise/yellowbooks/using_local_copy_services_03_2006.en-us.pdf 

——End——