备份没做完也能恢复数据!这是什么操作?

戴尔易安信解决方案 2019-04-02

戴尔易安信解决方案

微信号 DellEMC_Enterprise
功能介绍 戴尔易安信解决方案专注于数字化转型中的前沿技术和解决方案,内容涵盖现代化基础架构、云计算、大数据、物联网及AI等,并通过对全球,特别是中国用户的成功实践案例分析和前沿技术解读,助力企业数字化转型,快人一步!

“叮铃铃……”一阵急促的电话铃声响起,把老张从美梦拉回了现实。

虽然脑海里仍回味着刚才的美梦,老张的动作却没有丝毫迟疑,快速把手伸向床边,拿起手机,这是他多年的职业习惯。

刚接通,就听见那边传来揪心的嚎哭:“张工,我第一个想到的就是给你打电话,你可要救救我!”

老张闻言立刻从床上坐起,醒了醒脑子,镇定地问:

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“小丁?发生什么事了?慢慢说,把事情说清楚点儿。”

“好的张工,事情是这样的... ...”

≈≈≈半小时前

任职数据库管理员的小丁,正在公司做着数据库变更工作,此时已是深夜,只见他坐在位置上止不住地打哈欠... ...“快了,快了,再坚持一会就能回家了。”

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他摇摇头,感觉有了点精神,重新对着屏幕点了几下,蓦地发现一丝不对劲,这个不对劲让他倒吸了一口凉气:

“等...等等...我刚才在做什么?我把这么重要的数据表给删了???

“我去!今天的数据备份还没有做完,不可能依靠备份来恢复数据了,这下完了……”

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小丁瘫软在椅子里,感觉一股凉气从脚尖爬到头顶,“怎么办,怎么办,犯了这么低级的错误,这我铁定是要被开除了... ...对了!张工!找张工!他那么厉害,肯定能帮我!”

深入绝境之人会抓住一切可以抓的东西,并且牢牢抓住。此刻,张工就是小丁的救命稻草,只见他掏出手机给老张打了电话……

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电话这边,听完小丁哭诉的张工搞清楚了事情的来龙去脉,略微思索,计上心头,安抚小丁道:“小丁,我想到一个办法,你呆在公司,我马上过去。”

≈≈≈20分钟后

张工来到公司后,二话不说就对着系统进行检查,过了一会儿,只见他松了一口气,对小丁说:“小丁,要不是公司关键数据库应用都跑在戴尔易安信SC存储,你就闯大祸了。”

小丁听了很是惊讶:“奇怪,SC不是数据存储的吗?这次备份没有做完,怎么能恢复呢?”

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张工闻言呵呵一笑:“当初之所以决定采购戴尔易安信SC存储,除了考虑该存储的性能、稳定性外,就是看中了SC存储基于指针方式的Redirect-on-write(写重定向)快照技术,可以实现几乎不影响性能的分钟级快照,能够应对突发事件如误操作、勒索病毒等企业经常遭遇的风险。

经过老张对SC存储上的卷进行的一系列快照挂起操作,情况终于恢复到误删除操作之前10分钟的状态,大家赶紧把丢失的10分钟数据手工输入到表中,最终关键应用恢复正常,从而避免了一起严重的数据丢失事故。

拥有快照技术的戴尔易安信SC存储

虽然创建和管理现有卷的快照是当今企业级存储系统最基本的功能,但戴尔易安信SC存储的快照技术,真正为快照的实践应用提供了可行性。

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一个快照就是一个逻辑卷,其内容与某一时刻的源卷内容完全相同。当快照在存储系统中创建之后,源卷会继续其正常的I/O活动而不会影响所创建的快照。相比传统的快照技术,SC系列存储快照技术的优点包括

• 几乎无限量的快照数量;

• 瞬间完成创建;

• 不论快照的数量而对系统性能不产生影响。

戴尔易安信 SC系列存储的快照实现

在对快照创建和管理的所有方面,戴尔易安信 SC系存储系统实施了一种全新的方法,从而克服了目前市场上其他技术的局限性:

• 亚秒级的即时快照创建;

• 允许每个卷有数千个快照;

• 几乎没有性能降级;

• 性能、创建时间和恢复时间与卷大小和快照数量无关;

• 对快照的快照,用于灵活的系统开发与测试。

基于虚拟页管理的戴尔易安信SC系列存储的基本架构特点,使这些重要技术尤其是基于存储的快照技术突破成为可能。

Redirect-on-write(而非 Copy-on-write),它通常也被称为“元数据”拷贝,即所有的数据并没有被真正拷贝到另一个位置,只是指示数据实际所处位置的指针被拷贝。

在Redirect-on-write技术下,当已经有了快照时,如果有人试图改写原始的LUN上的数据,快照软件会首先将原始的数据块拷贝到一个新位置(专用于复制操作的存储资源池),然后再进行写操作。

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ROW原理图

以后当引用原始数据时,快照软件将指针映射到新位置,或者,当你引用快照时,将指针映射到老位置。

Redirect-on-write使用指针的方式来保存改变的数据块,而传统的Copy-on-write(写时复制,COW)快照技术,则是将发生数据改变之前的数据块copy到快照区,因此Redirct-on-copy的快照方式不会发生实际的数据块移动。

显然,这种方式极大地降低了快照对系统性能的影响,从而使分钟级别的快照能够成为现实。

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传统Copy-on-write拷贝的影响

COW快照需要消耗一些存储空间——建立快照卷。

当我们为一个数据卷创建一个快照之后,这些预留的空间用来存放快照时间点之后源数据卷中被更新的旧数据。

COW快照在初始化的过程中仅仅创建用来描述源数据块位置的指针信息(元数据),而不是完整地将源数据块拷贝过来。因此初始化的过程几乎可以在瞬间完成,对系统的影响也很小。

COW快照会跟踪数据卷的写操作和数据块变化。当某个数据块发生改变时,在将旧的数据覆盖之前,首先将该块的旧数据复制到预留的快照卷,该步骤仅在数据卷相应数据块位置发生第一次写操作请求时进行

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COW示意图

这个处理过程确保快照出来的数据与发起快照的那个精确时间点保持完全一致,这个过程也体现了“Copy-on-write”这个名字的含义。

如果我们需要访问某个时间点的快照数据,没有改变过的块直接从数据卷读取,已经改变并被复制的块则从快照空间读取。从快照被创建那一刻开始,每个快照都会跟踪记录描述块改变的元数据信息。

COW快照的主要优势在于空间的高效利用,因为快照卷只需要保留发生过变化的数据块,与数据卷相比要小得多。

但是我们也知道,COW快照有个缺点,它会引起数据卷性能的下降。这是因为创建快照之后,对数据卷的写操作会增加一个等待的过程——即将旧数据块复制到快照卷的过程所造成的性能损失,在进行差分快照时是无法避免的。

Redirect-on-write方法虽未将这种缺陷完全予以消除,但明显地降低了由此带来的性能损失,提供了在执行快照时无可比拟的卓越性能,这源于其基本架构原则。

Data Instant Replay

当写入请求对源卷和快照共享的数据区进行修改时,戴尔易安信SC存储采用的是基于Redirect-on-write机制的Data Instant Replay快照方法

传统的Copy-on-write快照方法涉及三个磁盘寻道操作,戴尔易安信SC存储系统的Data Instant Replay方法仅涉及两个此类操作,从而提升快照效率,使SC系列快照技术成为类似CDP一样,做分钟级别的多份快照,而不影响存储性能。

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Data Instant Replay快照技术原理如下图,对源卷做多次快照后,每份快照都会有不同的改变过的数据块,而改变的数据块通过指针与源卷之间做基于时间点的对应。

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当我们希望在SC存储上恢复到Snapshot 4时,所有Snapshot4中改变过的数据库均通过指针与源卷中的数据页元数据发生交互,从而实现快照卷的挂起使用。

快照之上的快照

一旦一个快照被定义为可写快照,随之产生的问题就是可否对该快照再进行快照。

尽管写重定向技术非常直观和有用,但是其他存储供应商却很少提供。戴尔易安信SC存储支持创建现有可写快照的快照,而不影响与快照相关的任何其他特性,包括即时创建、基于实际使用情况的最小空间占用以及高性能。

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在复杂的开发和测试环境中,对快照进行快照的特性是一个极大的优点。该特性可节省大量存储空间(通过避免完整拷贝),支持更好的测试和开发(通过轻松创建多重拷贝),并提供逻辑备份(甚至是对使用快照的应用)。

►►快照场景举例

1场景 1:测试远程镜像功能而不干扰镜像过程

如今,几乎每个关键后端应用都在备份站点有一个镜像备份。像其他任何备份解决方案一样,必须不时地对该备份站点进行测试,否则当实际需要时,其有可能无法工作。

对备份系统进行测试意味着,激活相关服务器并使用备份站点上的数据。传统存储解决方案无法在不干扰镜像过程的情况下完成测试任务,因此会有一个时间窗口,其间数据没有被复制到备份站点。

而戴尔易安信SC存储系统,则提供了一个用于测试备份站点而不干扰镜像过程的简单流程,如下所述▼:

① 创建备份卷的快照;

② 将该快照设置为可写快照;

③ 将该快照映射至备份站点上的服务器,就好像它是源卷一样。

在执行完这些简单步骤之后,测试环境达到以下配置

• 到备份卷的镜像过程从不会被打断,数据复制过程对备端的应用测试进程“无意识”;

• 备份服务器被映射至一个可写快照,完全模拟一个灾难恢复场景,一旦测试进度结束,快照即被删除,无需任何恢复或信息同步。

2场景 2:测试卷大小的变更而不干扰正常生产应用

由于应用要求,我们需要不时地增加某个卷的大小。

戴尔易安信SC存储系统内建的虚拟化功能,使得该操作在存储方面的影响非常微小。

增加卷大小是一个并非受所有应用支持的复杂操作,操作时应当慎重。除了少数应用外,调整卷大小都要求中断应用的运行,而在所有标准下,中断时间的长短都是衡量数据中心是否卓越的一个关键指标。

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尽管戴尔易安信SC存储系统不能解决应用内部的复杂性,但它能够简化此类过程的测试。可以采用下面的方法来轻松测试卷大小变更,而不干扰正常生产应用▼

① 创建生产卷的快照;

② 将该快照设置为可写快照;

③ 创建被测试应用的一个新实例,并将新建的可写快照映射至该实例;

④ 使用新实例执行测试增加卷大小的程序,逐渐增加可写快照的大小,并对流程进行全面调试,直到所有问题都得到解决;

⑤ 然后对生产卷的执行同样的程序,同时保持可写快照以备参考;

⑥ 操作完成后删除可写快照。

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该流程提供了一个对复杂的卷大小变更过程进行脱机测试,而不干扰生产的方法。测试过程是对生产过程的完全复制:尽管用于测试的应用实例“看到”一个读/写卷的大小被加大,但它“不会意识到”这是一个快照而非一个卷。

而且,快照创建和卷大小调整是瞬间完成的,没有实际的数据拷贝,且该过程可以测试多次而没有任何延迟。此外,由于快照是差分的,所以增加卷大小所需的实际空间在测试阶段并未被占用。

由此我们可以看到,戴尔易安信SC存储独具特色的快照技术,可以最大限度的发挥存储的使用效率,并能在防止逻辑错误、提升备份窗口、多份数据测试应用的场景下发挥巨大的作用。

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往期回顾

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