Vista 的存儲(chǔ)技術(shù)揭密-VSS

VSS (Volume Shadow copy Service, 卷映射拷貝服務(wù))，最初是在Windows Server 2003 SP1中引入的存儲(chǔ)技術(shù)。它通過(guò)在卷管理模塊上加入快照功能，在此基礎(chǔ)上就可以創(chuàng)建基于時(shí)間點(diǎn)(Point-In-Time)的映像(Image)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速備份和恢復(fù)，用戶也無(wú)需害怕因無(wú)意刪除數(shù)據(jù)而造成的困擾，這就是VSS的關(guān)鍵所在。由于VSS所表現(xiàn)的優(yōu)良特性，因此在Microsfot最新的Vista操作系統(tǒng)中，也加入了該功能。

一、 VSS概述

VSS能夠讓存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)備(比如磁盤、陣列)創(chuàng)建高保真的時(shí)間點(diǎn)映像，就是映射拷貝(Shadow Copy)。它可以在多卷、或者單個(gè)卷上創(chuàng)建映射拷貝，同時(shí)不會(huì)影響到系統(tǒng)性能。VSS通過(guò)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件、備份程序，以及存儲(chǔ)硬件，從而達(dá)到創(chuàng)建高保真映射拷貝的能力。它可以應(yīng)用到以下領(lǐng)域：

A、 快速數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)；

B、 針對(duì)制定文件的恢復(fù)；

C、 磁帶備份、測(cè)試，以及數(shù)據(jù)挖掘方面；

由于Microsoft在OS中集成了VSS技術(shù)，它將各個(gè)處理功能模塊化，并針對(duì)存儲(chǔ)軟硬件廠商提供相應(yīng)的開(kāi)發(fā)接口；開(kāi)發(fā)商只需要關(guān)注自己的模塊，根據(jù)需求設(shè)計(jì)相關(guān)的應(yīng)用，從而減少了整體設(shè)計(jì)的難度。就筆者了解，不少軟硬件存儲(chǔ)公司就采用VSS技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)NAS，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)據(jù)保護(hù)服務(wù)器。

二、 VSS技術(shù)原理

VSS整體框架包含了VSS核心模塊、請(qǐng)求者(Requestor)、寫入者(Writer)，以及提供者(Provider)。各個(gè)模塊之間的關(guān)系如下圖所示：

圖－1 VSS原理圖

其中，各個(gè)模塊的具體功能如下：

A) 請(qǐng)求者(Requestor)，其主要任務(wù)是初始化映射拷貝的創(chuàng)建；由于需要不一樣，解決的問(wèn)題各不相同不同，因此可能設(shè)計(jì)不同請(qǐng)求者應(yīng)用。例如，備份應(yīng)用處理VSS的備份功能，管理應(yīng)用處理映射拷貝的創(chuàng)建及使用(像WS2003和Vista本身提供的VSS管理軟件就是此類)，同時(shí)可以設(shè)計(jì)其他功能應(yīng)用，來(lái)處理專門的業(yè)務(wù)。對(duì)于請(qǐng)求者的應(yīng)用，包括Windows NT備份模塊、備份軟件提供商設(shè)計(jì)的備份應(yīng)用，以及存儲(chǔ)軟硬件提供商設(shè)計(jì)的管理應(yīng)用。

B) 寫入者(Writer)，其主要任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的一致性；因?yàn)?，如果在?chuàng)建映射拷貝的過(guò)程中，應(yīng)用軟件繼續(xù)往磁盤寫入數(shù)據(jù)，那么將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)非一致性問(wèn)題，從而影響該時(shí)間點(diǎn)映像的完整性。通過(guò)在應(yīng)用寫入者模塊進(jìn)行控制處理，來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性，同時(shí)也可以達(dá)到創(chuàng)建映射拷貝的高效性。通常，寫入者可能是Windows OS里面的各種服務(wù)模塊，像COM+、DHCP服務(wù)、Active Directory服務(wù)等，除此之外，數(shù)據(jù)庫(kù)也是常見(jiàn)的寫入者應(yīng)用。

C) 提供者(Provider)，其主要任務(wù)是創(chuàng)建映射拷貝；提供者是創(chuàng)建時(shí)間點(diǎn)影響的接口，它可以是基于存儲(chǔ)陣列(硬件模式)，或者操作系統(tǒng)(軟件模式)。VSS有不同的提供者，其層次關(guān)系為：最底層是硬件提供者，中間是軟件提供者，最上面是系統(tǒng)軟件提供者。其中前面兩個(gè)提供者，是為第三方硬件或者軟件廠商提供的。

D) 卷映射拷貝服務(wù)(VSS)核心模塊，其主要任務(wù)是協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的協(xié)作運(yùn)行，并提供創(chuàng)建卷映射拷貝的方法；VSS提供了兩種創(chuàng)建映射拷貝的方法：一種是完全拷貝(Clone/Full Copy/Split Mirror)，它會(huì)創(chuàng)建當(dāng)前原始數(shù)據(jù)(Original Data)的全部拷貝；而另外一種就是寫時(shí)才拷貝(Copy on Write/Differential Copy)，它只創(chuàng)建將要被更新的原始數(shù)據(jù)的拷貝。因此寫拷貝創(chuàng)建映射拷貝速度快，但是恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)需要使用原始數(shù)據(jù)。