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剖析Windows Vista系统的存储技术

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VSS (Volume Shadow copy Service, 卷映射拷贝服务)，最初是在Windows Server 2003 SP1中引入的存储技术 。它通过在卷管理模块上加入快照功能，在此基础上就可以创建基于时间点(Point-In-Time)的映像(Image)，从而实现数据的快速备份和恢复，用户也无需害怕因无意删除数据而造成的困扰，这就是VSS的关键所在 。由于VSS所表现的优良特性，因此在Microsfot最新的Vista操作系统中，也加入了该功能 。一、 VSS概述
VSS能够让存储基础设备(比如磁盘、阵列)创建高保真的时间点映像，就是映射拷贝(Shadow Copy) 。它可以在多卷、或者单个卷上创建映射拷贝，同时不会影响到系统性能 。VSS通过协调业务应用软件、备份程序，以及存储硬件，从而达到创建高保真映射拷贝的能力 。它可以应用到以下领域：
【剖析Windows Vista系统的存储技术】A、 快速数据备份和恢复；
B、 针对制定文件的恢复；
C、 磁带备份、测试，以及数据挖掘方面；
由于Microsoft在OS中集成了VSS技术，它将各个处理功能模块化，并针对存储软硬件厂商提供相应的开发接口；开发商只需要关注自己的模块，根据需求设计相关的应用，从而减少了整体设计的难度 。就笔者了解，不少软硬件存储公司就采用VSS技术来设计NAS，并以此为基础构建数据保护服务器 。
二、 VSS技术原理
VSS整体框架包含了VSS核心模块、请求者(Requestor)、写入者(Writer)，以及提供者(Provider) 。各个模块之间的关系如下图所示：


图－1 VSS原理图
其中，各个模块的具体功能如下：
A) 请求者(Requestor)，其主要任务是初始化映射拷贝的创建；由于需要不一样，解决的问题各不相同不同，因此可能设计不同请求者应用 。例如，备份应用处理VSS的备份功能，管理应用处理映射拷贝的创建及使用(像WS2003和Vista本身提供的VSS管理软件就是此类)，同时可以设计其他功能应用，来处理专门的业务 。对于请求者的应用，包括Windows NT备份模块、备份软件提供商设计的备份应用，以及存储软硬件提供商设计的管理应用 。
B) 写入者(Writer)，其主要任务是保证数据的一致性；因为，如果在创建映射拷贝的过程中，应用软件继续往磁盘写入数据，那么将会出现数据非一致性问题，从而影响该时间点映像的完整性 。通过在应用写入者模块进行控制处理，来保证数据的一致性，同时也可以达到创建映射拷贝的高效性 。通常，写入者可能是Windows OS里面的各种服务模块，像COM 、DHCP服务、Active Directory服务等，除此之外，数据库也是常见的写入者应用 。
C) 提供者(Provider)，其主要任务是创建映射拷贝；提供者是创建时间点影响的接口，它可以是基于存储阵列(硬件模式)，或者操作系统(软件模式) 。VSS有不同的提供者，其层次关系为：最底层是硬件提供者，中间是软件提供者，最上面是系统软件提供者 。其中前面两个提供者，是为第三方硬件或者软件厂商提供的 。
D) 卷映射拷贝服务(VSS)核心模块，其主要任务是协调各个模块的协作运行，并提供创建卷映射拷贝的方法；VSS提供了两种创建映射拷贝的方法：一种是完全拷贝(Clone/Full Copy/Split Mirror)，它会创建当前原始数据(Original Data)的全部拷贝；而另外一种就是写时才拷贝(Copy on Write/Differential Copy)，它只创建将要被更新的原始数据的拷贝 。因此写拷贝创建映射拷贝速度快，但是恢复数据时需要使用原始数据 。
三、 VSS处理流程
VSS处理映射拷贝，需要协调各个模块来完成，从而保证创建出高保真的拷贝，进而实现数据的一致性，其具体步骤如下图所示：

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