什么是快照？快照与备份有什么区别？

太过爱你忘了你带给我的痛 2021-12-05 04:37 841阅读 0赞

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> **快照原理：**将当前虚拟机的虚拟硬盘文件锁定，不再更改。之后新建一个文件，之后所有更改都放到新建的文件中，读取时，优先读取这个新建的文件中的，没有的话在读取锁定中的数据。所以**快照占的空间** 取决于 **你做了多少更改**。

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作者：木头龙  
链接：https://www.zhihu.com/question/20374919/answer/499376887  
来源：知乎  
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**一句话答案：快照是数据存储的某一时刻的状态记录；备份则是数据存储的某一个时刻的副本。这是两种完全不同的概念。**

## 快照 ##

先说背景知识：我们现在电脑上的数据，记录方式都是地址->数据这样存放的。例如我们最熟悉的机械硬盘，最小存储单位是扇区，老式硬盘一个扇区512字节，新式硬盘一个扇区4096字节。每个扇区都有自己的地址，现在主流的LBA寻址方式，就是从0开始，0,1,2,3，……，N这样。

![v2-eed420cd0f81621318ab2320426674a2_hd.jpg][]

当然，对于外部存储，我们一般不会这样直接存放数据，我们可能通过硬盘分区，并且格式化对应分区后存放数据，于是就变成这样的情况：

![v2-9e0455a3225f47a1edc710963aee0d32_hd.jpg][]

例如上图，我们建立**一张****逻辑地址****和物理地址的映射表**，**每个逻辑地址 对应两个物理存储单元**。当然，这是比较简单的情况：物理硬盘，上面有一个磁盘分区，格式化的时候一个分配单元（Windows叫“簇”）占两个扇区。复杂一点的，可能会有多层逻辑地址，例如分区上有一个虚拟磁盘文件，作为虚拟机的“物理”设备。而虚拟盘的每一个物理扇区号，其实只是虚拟磁盘文件的某个逻辑地址，又对应着文件系统的某个分配单元，同时又是物理磁盘的某个物理扇区号。也就是说可能存在多层逻辑地址，而每一层逻辑地址都会把上一层逻辑地址看做是物理地址对待，这个就不展开了。

如果这个时候，我们做一个快照，**快照的数据**大概类似这么一个东西：

![v2-8c6815d656dfddf5a7ac3dce6466b14c_hd.jpg][]

如果我们要把保存的ABCD改成AACD，**在没有快照的时候，是下图的情况（数据在原来的地址上被覆盖了）**：

![v2-6d32a00c13a837a0d5985ad1bb48f317_hd.jpg][]

很显然，我们找不回ABCD这个数据了。而**如果我们做了快照**，快照地址0、1 对应的物理地址\[0-3\]**就被锁定不可更改了**，结果会类似这么一个情况：

![v2-32c1ba79a05970f1f91977b13e51522d_hd.jpg][]

（PS：因为我们之前做快照，所有逻辑地址\[0,1\]以及与其对应的物理地址\[0,1,2,3\]都被锁定了。于是我们在尝试修改被锁定的逻区域的时候，我们会把新的修改存到一个新的区域。例如，我们对原来的逻辑地址0（即物理地址\[0,1\]）进行修改的时候，会将修改写到新的逻辑地址0（物理地址\[7,8\]）中）

这个时候，我们按照0-1-2-3这样的逻辑地址，读取出来的就是AACD，两个空单元。按照快照地址0-1读取数据，我们就能读取到原来的ABCD了。同时，我们可以看到，**原来的逻辑地址4没有了**。**换句话说，我们的存储空间少了一个逻辑存储单元**。

当然，上面这是最简单的快照。事实上，我们要考虑将来，逻辑地址1可能要从CD改成EF；将来我们需要再做快照2、快照3，更复杂的，我们可能做了快照3之后，回滚到快照1，然后继续修改数据，之后再做一个快照4……又或者这是一个虚拟硬盘文件，放入一份原始数据之后，做了一个快照；然后我们在这个基础上创建了虚拟硬盘2、3、……、N，用于存放不同逻辑的数据处理结果。这些更复杂的情况就不展开说了。

一般来说，原则就是就是**快照时锁定物理单元内容**，并记录本次快照和上一次快照的所对应的物理地址（或者是上一层逻辑地址）的差异。上面例子中，**快照完成后，物理地址0-3的数据是不可改动的**。**如果改写后再做第2次快照，则物理地址8-9也会锁定**，同时第二次快照会记录下逻辑地址0所对应的物理地址从0改为8。

因为快照**仅仅记录**逻辑地址和物理地址的对应关系，因此快照的速度非常快。在上面例子中，一个逻辑地址对应2个物理扇区，按照现代硬盘一个扇区4KiB，就算按照ZFS的地址宽度128bit=16Byte算，加上物理地址宽度，做一次快照的写入的数据量可能只有整体数据量的0.5%不到。

## **备份** ##

而**备份**，则是另外一份数据副本，例如这样的：

![v2-5013c3b1a934ea4e1e563e6dd690af32_hd.jpg][] 同一物理设备上的备份

或者这样的：

![v2-4312c9b4624d8fe4dbd7eb6d5a15629d_hd.jpg][] 不同物理设备上的备份

另外，备份又分**全量备份**和**增量备份**，全量备份就是上面的情况了。**增量备份**则类似快照，但不同的地方在于**两次快照之间**只记录了两层地址之间的对应关系的差异，而**增量备份**则把这些差异中，新增地址所对应的底层数据也复制了一份出来。

快照和备份的不同在于：

*  **备份的数据安全性更好**：如果原始数据损坏（例如物理介质损坏，或者绕开了快照所在层的管理机制对锁定数据进行了改写），快照回滚是无法恢复出正确的数据的，而备份可以。
 *  **快照的速度比备份快得多**：生成快照的速度比备份速度快的多。也因为这个原因，为了回避因为备份时间带来的各种问题（例如IO占用、数据一致性等）很多备份软件是先生成快照，然后再按照快照所记录的对应关系去读取底层数据来生成备份。
 *  **占用空间不同**：备份会占用双倍的存储空间，而快照所占用的存储空间则取决于快照的数量以及数据变动情况。**极端情况下，快照可能会只占用1%不到的存储空间，也可能会占用数十倍的存储空间**。（PS：不过如果同一份数据，同时做相同数量的快照和增量备份的话，备份还是会比快照占用的存储空间多得多。）

最后，快照在很多地方都有使用，例如文件系统层面，ZFS、BtrFS、NTFS（MS管快照叫卷影复制，Volume Shadow copy Service，VSS）这些文件系统都提供快照功能；各种虚拟机有快照；很多关系数据库也有快照。

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作者：李志松  
链接：https://www.zhihu.com/question/20374919/answer/15155664  
来源：知乎  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

快照与备份是两个不同的概念.  
**先来看快照.**  
快照,其本质类似于数据库的照片,也就是在某个特定时间点(创建快照的时间点)给数据库拍个照放在那儿.但是这个照片是一个新的数据库,可以应用SQL语句.  
快照数据库里的数据是不变的.创建快照后,系统会对原数据库的所有数据页做个标识,如果数据页在创建快照后被修改,会复制一个数据页出来,没有修改的数据页则不会有快照(原数据库和快照数据库共用该数据页).  
从这样来看,快照存在的时间越长,对系统的压力会越大(要维护的变化数据页太多).  
一般来说,快照用在数据库的镜像机上,因为镜像机上的数据库永远是Restoring状态,可以在某个特定的时间点生成一个快照,这样就可以在镜像机上提供一个可访问的数据库,用来为数据仓库提供数据源比较合适.  
**再来看备份.**  
备份,其本质是一个副本.相当于在某个时间点把数据库里的所有对象内容都COPY一份,放到一个特定的文件里(备份文件,一般是.bak).  
这个文件不是一个数据库,不能直接应用SQL,必须先通过还原的方式还原到一个数据库(可以是和原数据库名称一致,也可以是一个新的数据库),之后才能访问里面的数据.  
因为备份的结果是文件,这个文件可以被COPY走,或者写入磁带(放到银行里),从而实现离线容灾.  
此外,备份是个很复杂的概念,还涉及到数据库的恢复模型、日志处理等很复杂的东西，需要自己先系统学习下备份还原的相关概念。

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作者：幽灵代笔  
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**快照这个词常用来表达某种事物的确切状态，因为事物是变动的，文件系统中的文件便是如此，文件快照就是文件本身，只是增加了时间副词而已**

取个栗子，假设我有一个hello.txt文件需要备份，随着版本的变化，文件内容的变化如下图所示：

![v2-c3c660ef0f7c963bffff58ef42fc855a_hd.jpg][]

在的第一个版本，文件的内容是123，第二个版本内容是123456789，第三个版本内容是123456。当我们说**snapshot1（快照1）**指的是内容为123的hello.txt文件，说**snapshot2（快照2）**说的是内容为123456789的hello.txt文件。

在以快照方式备份的系统中（如git），文件一旦发生变化，备份时就会根据内容生成一个快照（其实就是包含某内容的文件）存储到数据库中，**文件没有变化则不会生成新的快照**，这些**快照（文件）**和**版本号**联系在一起，所有可以**通过版本号来恢复文件的历史状态**。

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