数据不一致，VSS是如何解决的？

VSS(Volume Shadow Service)是微软提供的对应用进行备份恢复的一套框架，主要实现备份、恢复和数据一致性保护，在整体流程中，可分为备份和恢复两个主要流程。

VSS介绍和场景

VSS能够让存储基设备(比如磁盘、阵列)创建高保真的时间点映像副本，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。VSS可以应用到以下领域：

　　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、测试和数据挖掘方面；

　　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。

VSS组件描述

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：

请求者(Requestor)

其主要任务是初始化映射拷贝的创建。由于需求不同，请求者解决的问题各不相同不同，在实际应用中，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和使用(像WS2003和Vista本身提供的VSS管理软件就是此类)，同时，也可以设计其他功能应用，来处理专门的业务。如Windows NT备份模块、备份软件提供商设计的备份应用，存储软硬件提供商设计的管理应用等。

写入者(Writers)

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。

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，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，前面两个提供者是由第三方硬件或者软件厂商提供的。

VSS服务器(VSS Server)

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；

• 另外一种是写时拷贝/差量拷贝(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。

数据卷(Volumes)

数据卷是指需要备份的数据卷，以及为Writer提供Copy-on-Write文件的数据卷。

VSS创建流程

1. 首先由请求者让VSS枚举所在卷上的写入者应用，并收集元数据(Metadata)。

   
   

   

2. 写入者可能通过XML文件来描述其组件，并定义其恢复方法。其中，考虑到数据一致性，写入者需要一些相关处理，比如对于数据库应用来说，关闭所有打开的事务、回滚事务日志、以及将缓冲区中的数据写入下盘等操作，直到所有数据准备好之后，通知VSS可以创建映射拷贝了。

3. VSS对于请求的卷，查询是否支持映射拷贝，并由那个提供者提供(硬件还是软件)；因为在请求者管理应用中，会设置卷的映射拷贝属性以及策略等，所以需要进行查询和判断。

4. 请求者通知VSS，要求在该卷上创建映射拷贝。

5. VSS锁住写入者应用，暂时不让写入新数据(在某些应用情况下，读操作请求是可以允许的)。

6. VSS让提供者在磁盘上创建当前状态的映射拷贝(创建映射拷贝的速度，和创建的方法以及提供者的实现相关)。

7. 创建映射拷贝完毕，VSS解锁写入者应用。然后写入者就可以处理队列中的写请求，接着VSS会查询是否这些写请求在创建映射拷贝期间被保证在队列中，如果是，则说明数据是一致的，否则说明可能数据一致性有问题，并做相应处理。

备份Agent需要和Provider的CommitSnapshots方法进行配合保证快照数据是应用一致性的，并等待VSS Server调用阵列操作(远程复制、快照等)实现数据备份。因为应用刷缓存、冻结IO都是由其对应的Writer进行的，所以在整个执行过程中还必须有对应应用的Writer参与刷缓存、冻结IO。

备份Agent对VSS Server提供Freeze和Thaw接口，VSS框架本身是没有Freeze和Thaw对应接口的。备份Agent封装的两个方法主要功能如下:

• Freeze: 触发VSS备份流程，然后在Provider的CommitSnapshots方法中挂起(等待刷缓存、冻结IO等操作)。

• Thaw: 解除Provider的CommitSnapshots方法的挂起，让备份流程执行完毕。

当VSS Server执行保护组时，VSS Server先调用备份Agent的Freeze接口保证快照数据是应用一致性，然后Agent的Thaw接口执行阵列操作(远程复制、快照等)，通知备份完成。

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