剖析Windows系統中的VSS存儲技術

　　其中，各個模塊的具體功能如下：

　　A) 請求者(Requestor)，其主要任務是初始化映射拷貝的創建；由於需要不一樣，解決的問題各不相同不同，因此可能設計不同請求者應用。例如，備份應用處理VSS的備份功能，管理應用處理映射拷貝的創建及使用(像WS2003和Vista本身提供的VSS管理軟體就是此類)，同時可以設計其他功能應用，來處理專門的業務。對於請求者的應用，包括Windows NT備份模塊、備份軟體提供商設計的備份應用，以及存儲軟硬體提供商設計的管理應用。

　　B) 寫入者(Writer)，其主要任務是保證數據的一致性；因為，如果在創建映射拷貝的過程中，應用軟體繼續往磁碟寫入數據，那麼將會出現數據非一致性問題，從而影響該時間點映像的完整性。通過在應用寫入者模塊進行控制處理，來保證數據的一致性，同時也可以達到創建映射拷貝的高效性。通常，寫入者可能是Windows OS裡面的各種服務模塊，像COM+、DHCP服務、Active Directory服務等，除此之外，資料庫也是常見的寫入者應用。

　　C) 提供者(Provider)，其主要任務是創建映射拷貝；提供者是創建時間點影響的介面，它可以是基於存儲陣列(硬體模式)，或者操作系統(軟體模式)。VSS有不同的提供者，其層次關係為：最底層是硬體提供者，中間是軟體提供者，最上面是系統軟體提供者。其中前面兩個提供者，是為第三方硬體或者軟體廠商提供的。

　　D) 卷映射拷貝服務(VSS)核心模塊，其主要任務是協調各個模塊的協作運行，並提供創建卷映射拷貝的方法；VSS提供了兩種創建映射拷貝的方法：一種是完全拷貝(Clone/Full Copy/Split Mirror)，它會創建當前原始數據(Original Data)的全部拷貝；而另外一種就是寫時才拷貝(Copy on Write/Differential Copy)，它只創建將要被更新的原始數據的拷貝。因此寫拷貝創建映射拷貝速度快，但是恢複數據時需要使用原始數據。

　　三、 VSS處理流程

　　VSS處理映射拷貝，需要協調各個模塊來完成，從而保證創建出高保真的拷貝，進而實現數據的一致性，其具體步驟如下圖所示：

　　A) 第一步，請求者讓VSS枚舉所在卷上的寫入者應用，並收集元數據(Metadata)。

　　B) 第二步，寫入者可能通過XML文件來描述其組件(Components)，並定義其恢復(Restore)方法；其中，考慮到數據一致性，寫入者需要一些相關處理，比如對於資料庫應用來說，關閉所有打開的事務、回滾事務日誌、以及將緩衝區中的數據寫入等操作，直到所有數據準備好之後，通知VSS可以創建映射拷貝了。

　　C) 第三步，VSS對於請求的卷，查詢是否支持映射拷貝，並由那個提供者提供；因為在請求者管理應用中，會設置卷的映射拷貝屬性以及策略等，所以需要進行查詢和判斷。

　　D) 第四步，請求者通知VSS，要求在該卷上創建映射拷貝。

　　E) 第五步，VSS鎖住寫入者應用，暫時不讓寫入新數據(在某些應用情況下，讀操作請求是可以允許的)。

　　F) 第六步，VSS讓提供者在磁碟上創建當前狀態的映射拷貝(創建映射拷貝的速度，和創建的方法以及提供者的實現相關)。

　　G) 第七步，創建映射拷貝完畢，VSS解鎖寫入者應用；然後寫入者就可以處理隊列中的寫請求，接著VSS會查詢是否這些寫請求在創建映射拷貝期間被保證在隊列中，如果是，則說明數據是一致的，否則說明可能數據一致性有問題，並做相應處理。

四、 VSS使用實例

　　4、1伺服器端設置

　　目前，在WS 2003 SP1或者某些測試版Vista上，直接有VSS模塊。以下是筆者在一台名為VSS-SERVER的伺服器(裝WS2003)上，配置G盤的VSS。先在「我的電腦」->「G盤」->「屬性」，選擇「Shadow Copies」 Tab頁，將彈出下圖所示的對話框：


　　然後選擇卷(G盤)，按「Enable按鈕」,完畢后顯示顯示效果為圖中「1，使能VSS」 註釋部分。此時可以按「Disable按鈕」禁止某個卷的VSS功能，也可以按「Settings」設置VSS的策略(Schedule)。

　　接著按下面的「Create Now按鈕」，就可以生成各個時間點的映射拷貝，本實例創建了三個映射拷貝，顯示結果如圖中「2，創建映射拷貝」註釋部分。當然，也可以選擇「Delete Now按鈕」刪除所選擇的映射拷貝。

　　創建映射拷貝完畢，在「我的電腦」->「G盤」－>「共享」，將整個G盤進行共享，並保證客戶端能夠訪問伺服器。

　　4、2客戶端配置

　　為了讓客戶端能夠訪問伺服器端的VSS功能，也就是Shadow Copies of Shared Folders功能，需要下載ShadowCopyClient.msi安裝包。通過該安裝包提供的服務，客戶端就可以通過共享，來訪問VSS伺服器上的映射拷貝，並實現一部分管理操作。

　　安裝完畢后，在客戶端訪問\VSS-SERVER伺服器，就可以看到設置了VSS的共享G盤，然後選擇「G盤」->「屬性」，選擇「Previous Versions」TAB頁，就可以查看和管理映射拷貝了，其顯示效果如下圖所示：


　　圖中的紅框部分，就是在伺服器端創建的三個映射拷貝。Microsoft提供的Shadow Copies of Shared Folders應用，目前包含下面三個功能。選擇「View按鈕」，可以查看選定映射拷貝的詳細信息；選擇「Copy按鈕」，則會拷貝選中的映射拷貝；而選擇「Restore按鈕」，將會用圖中紅框中選中映射拷貝，在VSS伺服器上恢復到當前狀態。

　　五、 VSS分析和結論

　　5、1 VSS分析

　　1) 優點

　　A) 加快了備份和恢復的速度。現在的高性能要求，其備份窗口越來越小，更多的是期待7*24全天候服務。因此比起傳統的磁帶備份，以及D2D備份，VSS的快照技術在備份和恢復的速度上都有明顯的優勢；同時減少了管理配置的複雜性，從而為企業客戶降低了TCO。

　　B) 提供了個別文件的備份和恢復。用戶再也不用害怕因為SHIFT + DEL這樣的無意刪除而導致的痛苦，無需因為文件的更新而採用「另存為」操作，只需簡單地要找到該文件的各個前期版本，並進行恢復就OK。

　　C) 易於實施到各種應用中。比如，對於不可避免的備份操作，完全可以只將映射拷貝的數據備份到磁帶介質中，從而減少備份的數據量；而對於開發設計人員來說，同一產品在設計階段會有不同的版本，因此完全可以採用製作不同版本的映射拷貝來完成。

　　D) 容易快速開發特定存儲產品。由於在OS中集成的VSS，同時功能模塊化；對於開發商來說，就可以根據行業需求，專註於該模塊的開發，只要該模塊通過了測試和認證，很快就可以和其他模塊整合起來，將產品推向市場。

　　2) 缺點

　　A) 設置VSS容量和配置VSS策略，考慮到具體的環境和應用，需要一定的經驗才能達到較好的效果。

　　B) 目前Microsoft提供的預設的管理應用，在創建映射拷貝時，只有時間點信息，卻不能對映射拷貝加入足夠的註釋信息，不易於區分各個映射拷貝之間的差別。

　　C) VSS其本質是基於「卷」的快照技術，如果將其應用到數據保護領域，和CDP (Continuous Data Protection,連續數據保護)所描述的那種基於文件的保護相比，其粒度大，因為「卷」是基於「塊」，而「文件」可以基於「位元組」。

　　5、2 結論

　　筆者有幸在Microsoft最新發布的試用版Vista上測試了VSS功能，其工作一切正常，並且和WSS 2003沒有差別。據了解，由於Microsoft提供了一整套的解決方案，因此很多軟硬體存儲廠商都在加入到Microsfot設計的VSS中，並且部分廠商OEM帶VSS的操作系統來設計特定應用的NAS伺服器，並有不錯的市場效果。儘管如此，和開源的Linux和Solaris 10 (它們也都支持和VSS類似的「卷」快照技術)相比，那就是「仁者見仁，智者見智」了。