Snapshot در دنیای ذخیره‌سازی و پشتیبان‌گیری

مقدمه

در دنیای فناوری اطلاعات، محافظت از داده‌ها و بازیابی سریع آن‌ها در مواقع بحرانی از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از راهکارهای محبوب و کارآمد برای دستیابی به این هدف، استفاده از فناوری Snapshot یا «عکس لحظه‌ای» است. Snapshot یک تصویر ثابت از داده‌ها در یک زمان خاص است که بدون ایجاد اختلال در عملکرد سیستم، امکان بازگشت به وضعیت قبلی را فراهم می‌کند.

Snapshot چیست؟

Snapshot یک نسخه‌ی مجازی از داده‌ها در یک لحظه خاص است که برای اهدافی مانند پشتیبان‌گیری، بازیابی اضطراری یا آزمایش تغییرات سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف کپی کامل (Full Backup)، Snapshot در زمان بسیار کوتاه ایجاد شده و فضای کمتری اشغال می‌کند.

انواع Snapshot

1. Copy-on-Write (CoW):

   • در این روش، هنگام ایجاد Snapshot، هیچ داده‌ای کپی نمی‌شود.

   • هنگام تغییر داده اصلی، نسخه قبلی آن در مکان جداگانه‌ای ذخیره می‌شود.

   • سرعت ایجاد بالا، ولی عملکرد نوشتن کمی کاهش می‌یابد.

2. Redirect-on-Write (RoW):

   • داده جدید به محل دیگری هدایت می‌شود و داده اصلی دست‌نخورده باقی می‌ماند.

   • نسبت به CoW عملکرد نوشتن بهتری دارد.

3. Crash-consistent Snapshots:

   • Snapshotی که فقط وضعیت فعلی داده‌ها را ذخیره می‌کند، بدون تضمین کامل ثبات اپلیکیشن یا دیتابیس.

4. Application-consistent Snapshots:

   • شامل دستور توقف موقت اپلیکیشن‌ها قبل از گرفتن Snapshot برای اطمینان از ثبات کامل داده.

کاربردهای Snapshot

• پشتیبان‌گیری و بازیابی (Backup & Restore):

  • بازگشت به حالت سالم سیستم پس از خرابی نرم‌افزاری یا حملات باج‌افزاری.

• آزمایش و توسعه (Testing & Dev):

  • ایجاد محیط‌های آزمایشی بدون نیاز به کپی کامل داده‌ها.

• به‌روزرسانی نرم‌افزار:

  • گرفتن Snapshot قبل از به‌روزرسانی سیستم و امکان بازگشت سریع در صورت بروز خطا.

• ماشین‌های مجازی (VMware, Hyper-V):

  • ایجاد Snapshot از ماشین مجازی جهت بازگشت به نقطه مشخصی از عملکرد سیستم عامل.

مزایای استفاده از Snapshot

• سرعت بالا در ایجاد Snapshot

• کاهش نیاز به فضای ذخیره‌سازی (نسبت به Full Backup)

• پشتیبان‌گیری بدون وقفه در کار سیستم

• قابلیت بازیابی سریع در صورت خطا

محدودیت‌ها و ملاحظات

• Snapshot جایگزین پشتیبان‌گیری کامل نیست؛ زیرا ممکن است در خرابی سخت‌افزاری از بین برود.

• نگهداری طولانی مدت Snapshotها ممکن است موجب کاهش کارایی سیستم شود.

• باید سیاست‌های چرخه عمر (Retention Policy) برای حذف خودکار Snapshotهای قدیمی در نظر گرفته شود.

Snapshot در تجهیزات ذخیره‌سازی

برخی از سیستم‌های ذخیره‌سازی مطرح که از فناوری Snapshot پشتیبانی می‌کنند عبارتند از:

• HPE 3PAR / Primera / Nimble

• Dell EMC PowerStore / Unity

• NetApp ONTAP

• VMware vSphere

• Microsoft Volume Shadow Copy (VSS)

Copy-on-write:

Snapshot ذخیره سازی با استفاده از فضای از پیش تعیین شده اختصاص یافته به آن ایجاد می شود. هنگامی که عکس اولیه در ابتدا ایجاد می شود ، داده های متا مربوط به داده های اصلی ذخیره می شوند و به عنوان نسخه از آن نسخه پشتیبان تهیه می شوند. هیچ نسخه فیزیکی از Snapshot که ایجاد شده است وجود ندارد. هنگامی که نوشتن ها به جلد اصلی ارسال می شوند ، تصویر لحظه ای با دقت بلوک های در حال تغییر به دلیل نوشتن را روی جلد اصلی مشاهده می کند. سپس داده های اصلی رونویسی می شوند و نام تکنیک "کپی بر روی نوشتن" را بارگذاری می کنند.

وظیفه Copy-on-write

وظیفه این است که قبل از نوشتن روی بلوک ، بلوک داده اصلی را به قسمت ذخیره عکس منتقل کنید. این باعث می شود که داده ها در Snapshot مبتنی بر زمان ثابت بمانند. هنگامی که کاربر درخواست "درخواست های خوانده شده" را به Snapshot از داده های بدون تغییر ، درخواست به حجم اصلی منعکس می شود. لازم به ذکر است که بلاک های داده فقط یک بار در تصویر لحظه کپی می شوند ، در ابتدا به صورت نمونه نوشتن.

اشکالاتی Copy-on-write

اشکال اصلی در این روش نوشتن عکس کپی بر روی نوشتن این است که مطمئناً تأثیر عملکرد بر روی حجم داده اصلی خواهد بود ، زیرا درخواست های نوشتن در بلوک های داده فقط در صورت "کپی کردن داده های اصلی" قابل انجام است. "به Snapshot. اگر داده ها بدون تغییر باقی بمانند ، درخواست های خوانده شده به جلد اصلی هدایت می شوند. تکنیک نوشتن کپی از نظر فضا کارآمد است ، زیرا فضای ذخیره سازی مورد نیاز برای ایجاد یک Snapshot حداقل برای نگه داشتن داده هایی که در حال تغییر هستند و داده ها فقط در صورت وجود نسخه اصلی در دسترس هستند معتبر هستند.

تغییر مسیر در نوشتن

این یک کلون به روش Copy-on-نوشتن مربوط به Snapshot ذخیره سازی است. تغییر مسیر روی نوشتن به نوشتن دوگانه نمی پردازد و فضای عکس و کارایی را با عکس های فوری کارآمد ارائه می دهد. در این تکنیک ، نوشتن های جدید به مکان دیگری باز می شود که به طور جداگانه برای عکس های فوری اختصاص داده شده است. مهمترین مزیت در تغییر مسیر نوشتن این است که نوشتن در یک زمان انجام می شود که متفاوت از نوشتن روی نوشتن است. که در آن زمان دو نوشتن می توانند رخ دهند ، که یکی برای نوشتن داده روی نسخه اصلی روی انبار و دیگری برای نسخه داده تغییر یافته است.

با تکنیک تغییر مسیر-نوشتن ، نسخه اصلی داده های زمانی را به خود اختصاص می دهد ، که به صورت Snapshot می باشد و داده های تغییر یافته به ذخیره Snapshot منتقل می شوند. اگر یک Snapshot حذف شود ، ذخیره Snapshot دوباره به جلد اصلی هدایت می شود. در صورت ایجاد چندین Snapshot ، فاکتور پیچیدگی با دسترسی به داده های اصلی افزایش می یابد ، ردیابی داده ها در عکس های فوری و حجم اصلی و آشتی با حذف Snapshot پیچیده می شود. از آنجا که Snapshot به نسخه اصلی داده ها متکی است ، مجموعه اصلی می تواند به سرعت تکه تکه شود.

Split-Mirror

در این فناوری Snapshot ، یک کلون فیزیکی از واحد ذخیره سازی ایجاد می شود ، می تواند یک سیستم فایل یا یک حجم باشد یا یک واحد واحد LUN-Logical برای ذخیره سازی باشد. کل محتوای حجم ذخیره سازی بر روی یک حجم جداگانه کپی شده است که می تواند در یک فضای ذخیره سازی مختلف قرار بگیرد. با کپی کردن داده ها ، عکس های فوری آینه شکسته نمی توانند فوراً ایجاد شوند. با این حال ، با تقسیم یک آینه از قبل موجود از حجم به دو ، یک کلون قابل تهیه است.

اشکال

اشکال عکس های فشرده آینه به حجم اصلی است ، زیرا دارای یک آینه هماهنگ کمتر است. علاوه بر آن ، به فضای ذخیره اضافی نیز احتیاج خواهید داشت زیرا در حجم اصلی یک آینه هماهنگ کمتر وجود دارد. این روش Snapshot نیاز به فضای ذخیره معادل مانند داده های اصلی دارد و بنابراین عملکرد نوشتن همزمان به نسخه آینه دار دارد.

معماری پرونده ساختار log

در این فن آوری فوری ، از پرونده های log برای ردیابی نوشتن به جلد اصلی استفاده می شود. هنگامی که نیاز به بازگرداندن داده ها بوجود می آید ، آنگاه معاملات ذکر شده در مسیرهای log در جهت معکوس انجام می شوند. هر یک از درخواست های نوشتن به جلد اصلی وارد شده است ، که بسیار شبیه به یک پایگاه داده رابطه است.

Copy-on-write با کپی پس زمینه

نوشتن کپی با یک نسخه پس زمینه توسط برخی از فروشندگان ارائه می شود ، جایی که یک نسخه کامل از داده های فوری ایجاد می شود. علاوه بر آن ، یک فرایند پس زمینه همچنین داده ای از محل اصلی را به فضای ذخیره سازی Snapshot کپی می کند. این روش مزایای دوگانه حاصل از کپی بر روی روش های آینه نوشتن و تقسیم را ارائه می دهد. Snapshot با Copy-on-write ایجاد می شود و سپس یک فرآیند کپی پس زمینه ارائه می شود تا به عنوان یک کپی از سطح بلوک از داده ها انجام شود. از جلد اصلی که "منبع منبع" تا ذخیره Snapshot ("حجم هدف") است ، ناشی می شود. این حجم ها برای ایجاد یک آینه اضافی از حجم اصلی به ترتیب هستند.

محافظت مداوم از داده ها

این فناوری Snapshot همچنین به عنوان CDP شناخته می شود و یک روش محبوب برای ذخیره سازی Snapshot است. این توسط اکثر فروشندگان ارائه شده است. محافظت از داده های مداوم با پشتیبان گیری مداوم ارائه می شود ، در صورت بروز هرگونه تغییر در داده ها ، آن را ضبط (پشتیبان گیری) کرده و در یک مکان جداگانه ذخیره می شود. یک ژورنال الکترونیکی از عکسهای ذخیره سازی کامل با CDP نیز در دسترس خواهد بود. این فناوری Snapshot متفاوت است زیرا یک Snapshot ایجاد می کند ، در هر زمان ، هر بار که تغییر داده ها رخ می دهد.

Snapshot و Storage Stack

اصطلاح عکس ذخیره سازی به اجزای سخت افزاری و نرم افزاری اطلاق می شود که رسانه های ذخیره سازی فیزیکی را به برنامه ها ارائه می دهند و بر روی سیستم عامل میزبان اجرا می شوند. راه حل های فوری می تواند برای هر لایه جداگانه در پشته ذخیره سازی اجرا شود.

فناوری Snapshot چه چیزی را ارائه می دهد؟

فناوری Snapshot خدمات ارائه دهنده بازیابی فاجعه را به شما می دهد تا از داده های کارآمد محافظت کند. عکس های فوری ارائه می دهند:

1. محافظت از داده ها: اطلاعات را ایمن نگه می دارد و از چندین نسخه برای جلوگیری از از بین رفتن داده ها استفاده می شود.

2. بازیابی اطلاعات: از طریق Snapshot ، داده ها ذخیره می شوند و در صورت خرابی ، داده ها می توانند به سرعت بازیابی شوند. بنابراین اطمینان از تداوم داده ها.

3. در دسترس بودن برنامه های کاربردی پیشرفته.

4. مدیریت پشتیبان گیری به حجم زیادی از داده ها.

5. هزینه پایین مالکیت با از بین بردن شکاف های پشتیبان.

6. پشتیبان گیری صفر با خرابی حداقل یا صفر برنامه ، زیرا پشتیبان گیری های مکرر را انجام می دهد.

7. زمان بازیابی اطلاعات کاهش می یابد زیرا باعث می شود حجم زیادی از داده ها بصورت کارآمد پشتیبان تهیه شوند و بازیابی فوری را تسهیل می کنند.

8. فناوری Snapshot StoneFly  نقاط کپی شده بر روی دیسک فوری را در نسخه های داده زمانی فراهم می کند که حداقل فضای ذخیره سازی را مصرف می کنند. Snapshot روش دیگری برای تهیه نسخه پشتیبان از سیستم است. برای هر عکس فضا به فضای کمتری نیاز دارد. همچنین سرعت ترمیم را افزایش می دهد.

نتیجه‌گیری

Snapshot ابزاری قدرتمند و ضروری در دنیای فناوری اطلاعات برای محافظت از داده‌ها و تسهیل فرآیند بازیابی است. با وجود محدودیت‌هایی که دارد، در صورت استفاده صحیح و مدیریت‌شده، می‌تواند نقش بسیار مؤثری در افزایش پایداری و امنیت زیرساخت‌های IT ایفا کند.

خرید هارد دیسک سرور hp