原理
介绍LUN克隆特性的同步、分裂、反向同步等功能原理。
相关概念
概念 |
描述 |
|---|---|
主、从LUN |
在LUN克隆中，为生产数据提供存储空间的LUN称为主LUN，保存主LUN数据副本的LUN称为从LUN。 |
Pair |
在LUN克隆中，主LUN和每个从LUN构成一个Pair。Pair主要用于表示主LUN和从LUN之间的镜像关系。 一个LUN克隆中只能有一个主LUN，但可以添加多个从LUN。每添加一个从LUN，就和主LUN构成一个新的Pair。 说明：
从LUN个数的取值范围请参见《产品描述》。 |
同步 |
将数据从主LUN拷贝至从LUN的过程。 |
双写 |
将主LUN的写I/O同步写入从LUN的过程。 |
分裂 |
对于非立即可用克隆，停止主LUN和从LUN之间的双写状态，使从LUN数据成为与主LUN数据在分裂时间点完全一致的可用副本。 对于立即可用克隆，暂停主LUN到从LUN数据同步从而减少对主机性能的影响。 |
反向同步 |
将数据由从LUN拷贝至主LUN的过程。 |
增量拷贝 |
在进行同步或者反向同步时，仅拷贝新增或更改过的数据。 |
COW（Copy-on-write ）技术 |
快照实现的核心技术，用于保存主LUN中变化的数据。快照创建并激活后，如果应用服务器对主LUN有写数据请求，存储系统首先将被写入位置的原数据（写前拷贝数据）拷贝到COW数据空间中，然后修改写前拷贝数据的映射关系，记录写前拷贝数据在COW数据空间中的新位置，最后再将新数据写入到主LUN中。 |
写前回滚 |
快照回滚过程中，主机对主LUN/从LUN进行写时，快照会先将快照中的数据块拷贝到主LUN/从LUN后，主机I/O再继续写。没有主机读写时，快照中的数据是依次向主LUN/从LUN回滚。 |
读重定向 |
主机对从LUN下发读请求时，当主LUN数据还未同步到从LUN，则重新定位到即时快照中读数据。 |
V500R007C60SPC200版本及后续版本新增支持立即可用克隆，相对于之前版本的克隆（以下称为非立即可用克隆）的特点为立即可用克隆创建成功后无需等待拷贝完成立即可以对从LUN进行读写。关于非立即可用克隆和立即可用克隆的原理介绍如下。
非立即可用克隆
LUN克隆的主要用途是备份主LUN数据以供日后还原，或者保存一份主LUN在某一时间点的副本，用于单独读写。从这两种用途出发，LUN克隆的实现过程分为三个阶段：同步、分裂和反向同步，如图1-1所示。
- 同步：将数据从主LUN拷贝至从LUN，之后对主、从LUN进行双写。
- 分裂：同步完成后，用户可以在某一时刻分裂Pair，此时从LUN便成为了主LUN的一份可用副本，该副本封存了分裂时刻主LUN的所有数据。
分裂后，从LUN可以提供给主机读写，使主机可以读写和分裂时刻主LUN相同的数据，且主机对从LUN读写不会影响主LUN性能。分裂后可将从LUN和主LUN再次同步或者反向同步。
- 反向同步：当需要恢复主LUN数据时，可将从LUN数据反向同步到主LUN。反向同步后Pair会自动分裂。
同步
同步过程的原理如图1-2所示。
分裂
分裂过程的原理如图1-3所示。
反向同步
反向同步过程的原理如图1-4所示。
立即可用克隆
克隆可以提供主LUN同步时刻的全量的数据副本，从LUN是立即可读写的，不需要等待后台拷贝完成。主LUN和从LUN在物理空间上完全隔离，针对成员LUN的操作互相不影响。对主LUN和从LUN的写入记录差异位图，支撑后面的增量同步。
克隆执行启同步操作，从LUN即为启同步时刻的完整数据并可以被使用，用户可以直接访问从LUN。因此立即可用克隆主要适用于克隆创建完成后，从LUN需要立即使用的场景。
同步
克隆 Pair启动同步时，存储系统对主LUN生成一个即时快照，并将主LUN在该时刻的快照数据全量同步到从LUN，并将后续的写操作记录到差异位图中，后续用户再执行数据同步时，通过查看差异位图，将差异数据同步至从LUN。
再次同步后，从LUN两次同步间修改的数据将被覆盖。用户可以在数据再次同步前通过对从LUN创建快照的方式，保留对从LUN数据的修改。
同步过程的原理如图1-5所示。
分裂
立即可用克隆起同步后主机可以立即对从LUN进行读写，当同步数据较大时，拷贝会持续一段时间，为了减少后台拷贝对主机读写性能的影响，可以先对克隆进行分裂，暂停后台数据同步，分裂过程的原理如图1-6所示。
读写原理
克隆运行状态分为正常、同步、分裂、停止、异常断开等状态。不同的状态对主LUN和从LUN的读写I/O处理不同。
- 正常/停止状态下，克隆的成员LUN数据独立，直接读写（含修改）主LUN或从LUN，并分别记录差异以便于后续增量同步查询变更数据。
正常/停止状态的读写原理如图1-7所示。
- 同步中/分裂/异常断开的读写原理如下：
- 对主LUN的读写操作，
- 读操作，直接读主LUN数据。
- 写操作，采用COW技术，写主LUN前先拷贝数据到COW数据空间，然后将数据直接写到主LUN并在差异位图中记录差异。
- 对从LUN的读写操作，
- 读操作，采用读重定向技术，如果数据在从LUN已同步或不需要同步则直接读取；否则，则重定向到主LUN的快照中读取。
- 写操作，采用写前回滚技术，如果数据已经同步，则进行覆盖写；未同步数据时，优先同步将要写入位置的快照数据拷贝到从LUN，同步完成后覆盖写。
同步中/分裂/异常断开的读写原理如图1-8所示。 - 对主LUN的读写操作，
