Logical Volume Manager (LVM)提供了對任意一個Logical Volume(LV)做“快照”(snapshot)的功能,，以此來獲得一個分區(qū)的狀態(tài)一致性備份,。
在某一個狀態(tài)下做備份的時候，可能有應(yīng)用正在訪問某一個文件或者數(shù)據(jù)庫,，這就是使得備份的時候文件處于一個狀態(tài),，而備份完后，文件卻處于另外一個狀態(tài),，從而造成備份的非一致性,，這種狀態(tài)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)幾乎不會成功。
狀態(tài)的解決辦法是將其分區(qū)掛載為只讀,，然后通過數(shù)據(jù)庫的表級別鎖定(table-level write locks)甚至停止數(shù)據(jù)庫來備份數(shù)據(jù),。所有這些方法無意嚴重影響了服務(wù)的可用性。使用LVM snapshot既可以獲得一致性備份,，又不會影響服務(wù)器的可用性,。
要提醒一點是,，snapshot這種方法僅對LVM有效，對于非LVM文件系統(tǒng)無效,。
snapshot的實現(xiàn)有多種方式(參考文章最后的連接),，這里說說LVM中snapshot的“寫時復(fù)制”(copy on write) 的實現(xiàn)方法。
當一個snapshot創(chuàng)建的時候,，僅拷貝原始卷里數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)(meta- data),。創(chuàng)建的時候，并不會有數(shù)據(jù)的物理拷貝,，因此snapshot的創(chuàng)建幾乎是實時的,，當原始卷上有寫操作執(zhí)行時，snapshot跟蹤原始卷塊的改變,，這個時候原始卷上將要改變的數(shù)據(jù)在改變之前被拷貝到snapshot預(yù)留的空間里,，因此這個原理的實現(xiàn)叫做寫時復(fù)制(copy-on- write)。
在寫操作寫入塊之前,，CoW將原始數(shù)據(jù)移動到snapshot空間里,，這樣就保證了所有的數(shù)據(jù)在snapshot創(chuàng)建時保持一致。而對于snapshot的讀操作,，如果是讀取數(shù)據(jù)塊是沒有修改過的,，那么會將讀操作直接重定向到原始卷上，如果是要讀取已經(jīng)修改過的塊,，那么就讀取拷貝到snapshot中的塊,。
這樣，通常的文件I/0流程有一個改變,，那就是在文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動之間增加了一個cow層,，變成了下面這個樣子：
file I/0 —> filesystem — >CoW –> block I /O
下面的圖也許可以比較容易了解CoW的原理：
 
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2010-2-22 09:44
采取CoW實現(xiàn)方式時，snapshot的大小并不需要和原始卷一樣大,，其大小僅僅只需要考慮兩個方面：從shapshot創(chuàng)建到釋放這段時間內(nèi),，估計塊的改變量有多大;數(shù)據(jù)更新的頻率。一旦 snapshot的空間記錄滿了原始卷塊變換的信息,，那么這個snapshot立刻被釋放,，從而無法使用，從而導(dǎo)致這個snapshot無效,。所以,，非常重要的一點，一定要在snapshot的生命周期里,，做完你需要做得事情,。當然，如果你的snapshot大小和原始卷一樣大,，甚至還要大,，那它的壽命就是“與天齊壽”了,。
snapshot其實除了備份以外，還有很多其他用途：
1）虛擬化
在使用 LVM2 時,，快照可以不是只讀的,。這意味著，在創(chuàng)建快照之后,， 可以像常規(guī)塊設(shè)備一樣掛載和讀寫快照,。
因為流行的虛擬化系統(tǒng)（比如 Xen、VMWare,、Qemu 和 KVM）可以將塊設(shè)備用作 guest 映像,，所以可以創(chuàng)建這些映像的完整拷貝,，并根據(jù)需要使用它們,，它們就像是內(nèi)存占用量很低的虛擬機,。這樣做的好處是部署迅速（創(chuàng)建快照的時間常常不超過幾秒）和節(jié)省空間（guest 共享原映像的大多數(shù)數(shù)據(jù)）,。
設(shè)置的步驟如下：
1. 為原映像創(chuàng)建一個邏輯卷。
2. 使用這個 LV 作為磁盤映像安裝 guest 虛擬機,。
3. 暫停這個虛擬機,。內(nèi)存映像可以是一個常規(guī)文件,，所有其他快照都放在里面,。
4. 為原 LV 創(chuàng)建一個可讀寫的快照,。
5. 使用快照卷作為磁盤映像生成一個新的虛擬機。如果需要的話,，要修改網(wǎng)絡(luò)/控制臺設(shè)置,。
6. 登錄已經(jīng)創(chuàng)建的虛擬機，修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)置/主機名,。
完成這些步驟之后,， 就可以讓用戶訪問剛創(chuàng)建的虛擬機了,。如果需要另一個虛擬機,，那么只需重復(fù)步驟 4 到 6（所以不需要重新安裝虛擬機）。還可以用一個腳本自動執(zhí)行這些步驟,。
在使用完虛擬機之后,， 可以停止虛擬機并銷毀快照。
2）數(shù)據(jù)回溯
在一個生產(chǎn)系統(tǒng)上要執(zhí)行一些操作,，需要慎之又慎,，即便在模擬環(huán)境中做過很多次測試都沒有問題，但是并不能保證在生產(chǎn)環(huán)境就一定成功,，于是這個時候,，我們把系統(tǒng)做一個snapshot，這樣一旦新操作出現(xiàn)問題,，立刻回溯到創(chuàng)建 snapshot的時間點,，當然你也可以認為這是一個備份的擴展使用,。
最后，我們舉一些例子,，加深對snapshot的理解,。
a) 創(chuàng)建一個20M的snapshot，執(zhí)行一些操作看看CoW的動作,。
我們舉一個例子來說明如何創(chuàng)建和使用snapshot,。我們假定創(chuàng)建一個20M的snapshot，這就意味著在snapshot生命周期里,，你僅能有20M的數(shù)據(jù)量改變,。
下面的命令，為/dev/vg/lvdata創(chuàng)建/dev/vg/lvdata-sp
# lvcreate -L20M -s -n lvdata-sp /dev/vg/lvdata
Logical volume “lvdata-sp” created
其中l(wèi)vdata大小為20MB,。
# lvdisplay /dev/vg/lvdata-sp
— Logical volume —
LV Name /dev/vg/lvdata-sp
VG Name vg
LV UUID Yl0fQU-Ve9T-lfmp-xJPq-Uwrd-RVVM-lDDVz0
LV Write Access read/write
LV snapshot status active destination for /dev/vg/lvdata
LV Status available
# open 1
LV Size 200.00 MB
Current LE 50
COW-table size 20.00 MB
COW-table LE 5
Allocated to snapshot 0.27%
Snapshot chunk size 8.00 KB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors 0
Block device 253:0
上面的 Allocated to snapshot 0.27%是我們關(guān)心的,，表示目前還有99.73%的空間沒有使用。
我們嘗試在lvdata創(chuàng)建一個10M的文件,，再看看這個參數(shù)值,。
# mount /dev/vg/lvdata /media/lvdata/
# dd if=/dev/hda of=/media/lvdata/10M bs=1M count=10
10+0 records in
10+0 records out
10485760 bytes (10 MB) copied, 0.272393 seconds, 38.5 MB/s
# lvdisplay /dev/vg/lvdata-sp
— Logical volume —
LV Name /dev/vg/lvdata-sp
VG Name vg
LV UUID Yl0fQU-Ve9T-lfmp-xJPq-Uwrd-RVVM-lDDVz0
LV Write Access read/write
LV snapshot status active destination for /dev/vg/lvdata
LV Status available
# open 0
LV Size 200.00 MB
Current LE 50
COW-table size 20.00 MB
COW-table LE 5
Allocated to snapshot 51.02%
Snapshot chunk size 8.00 KB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors 0
Block device 253:0
”Allocated to snapshot 51.02%“,符合我們的預(yù)期。此時snapshot還剩下大概10M不到的空間了,，如果我么再在lvdata上創(chuàng)建一個12M的文件,，會發(fā)生什么呢？
#dd if=/dev/hda of=/media/lvdata/12M bs=1M count=12
12+0 records in
12+0 records out
12582912 bytes (13 MB) copied, 0.288311 seconds, 43.6 MB/s
device-mapper: snapshots: Invalidating snapshot: Unable to allocate exception.
創(chuàng)建文件的過程中,，一個報錯出現(xiàn)了,，snapshot已經(jīng)無效。我們看看snapshot卷的詳細信息,。
# lvdisplay /dev/vg/lvdata-sp
/dev/vg/lvdata-sp: read failed after 0 of 4096 at 0: 輸入/輸出錯誤
— Logical volume —
LV Name /dev/vg/lvdata-sp
VG Name vg
LV UUID Yl0fQU-Ve9T-lfmp-xJPq-Uwrd-RVVM-lDDVz0
LV Write Access read/write
LV snapshot status INACTIVE destination for /dev/vg/lvdata
LV Status available
# open 0
LV Size 200.00 MB
Current LE 50
COW-table size 20.00 MB
COW-table LE 5
Snapshot chunk size 8.00 KB
Segments 1
Allocation inherit
Read ahead sectors 0
整個snapshot卷已經(jīng)出現(xiàn)I/0錯誤了,，而且snapshot的狀態(tài)也是“INACTIVE”。
是否能掛載上來呢,？
# mount /dev/vg/lvdata-sp /media/snapshot/
mount: you must specify the filesystem type
#dmesg
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 0
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 1
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 2
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 3
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 4
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 5
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 6
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 7
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 8
Buffer I/O error on device dm-0, logical block 9
hfs: unable to find HFS+ superblock
從dmesg的錯誤信息來看,，超級塊的信息也丟失了
嘗試激活一下lvdata-sp
# lvchange -ay /dev/vg/lvdata-sp
/dev/vg/lvdata-sp: read failed after 0 of 4096 at 0: 輸入/輸出錯誤
恩，這個snapshot已經(jīng)被釋放了,，所以剩下要做得事情就是刪除它,。
# lvremove /dev/vg/lvdata-sp
/dev/vg/lvdata-sp: read failed after 0 of 4096 at 0: 輸入/輸出錯誤
Do you really want to remove active logical volume “lvdata-sp”? [y/n]: y
Logical volume “lvdata-sp” successfully removed
b）利用snapshot在線備份MySQL數(shù)據(jù)庫（或者其他數(shù)據(jù)庫）
流程是先做一個flush操作，并鎖定表,，然后創(chuàng)建snapshot,，然后解鎖，然后備份數(shù)據(jù),，最后釋放snapshot,。這樣，MySQL幾乎不會中斷其運行,。
FLUSH TABLES WITH READ LOCK;
! lvcreate –size 100m –snapshot –name snap /dev/VolGroup01/LogVol00
UNLOCK TABLES;
接著做一些備份的工作
mkdir /snap
mount /dev/VolGroup01/snap /snap
# This is where you back up whatever you need from /snap, e.g. rsync(1)
umount /snap
lvremove /dev/VolGroup01/snap
rmdir /snap |
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