通常在對數(shù)據(jù)進行備份時，存在以下三種數(shù)據(jù)保護的一致性：

1、不一致備份（In-consistent backup），表示備份的數(shù)據(jù)是正在改變的數(shù)據(jù)；

2、崩潰一致備份（Crash-consistent backup），表示備份的數(shù)據(jù)類似系統(tǒng)異常宕機時的狀態(tài)；

3、應(yīng)用一致備份（Application-consistent backup），表示備份的數(shù)據(jù)是應(yīng)用可用的數(shù)據(jù)；

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In-consistent backup不一致備份

什么是數(shù)據(jù)保護的一致性？

平時我們用copy命令或者在資源管理器中進行文件拷貝，如果拷貝的文件是正在變化修改的，那么我們拷貝出來的文件就是不一致的狀態(tài)，可以稱之為in-consistent。為什么說是不一致的呢？比如說我們要拷貝一個大的文件，而這個文件在變化，那么我們用copy命令拷貝出來的文件頭和文件尾的數(shù)據(jù)塊并不是同一個時間點的，這個文件可能是無法打開的。

In-consistent狀態(tài)是數(shù)據(jù)備份時最不愿意出現(xiàn)的，當(dāng)然目前大部分備份產(chǎn)品都能解決。

Crash-consistent backup崩潰一致性備份

Crash-consistent backup的實現(xiàn)一般是采用磁盤快照的方式來實現(xiàn)，在應(yīng)用沒有停止對文件進行寫入時，快照時的數(shù)據(jù)狀態(tài)就像系統(tǒng)異常宕機時一樣，這時并不是所有的IO都一致地寫入到磁盤中，但重啟后，文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫都有崩潰修復(fù)功能，大多數(shù)情況下可以將數(shù)據(jù)恢復(fù)到一致狀態(tài)并正常使用。術(shù)語“crash-consistent”就是指服務(wù)器崩潰、關(guān)閉電源或重啟瞬間的恢復(fù)點。

那備份軟件如何能在同一時間點對整個數(shù)據(jù)集進行快照？以Windows為例，可以通過利用微軟的VSS服務(wù)（Volume Shadow Copy Service）來實現(xiàn)，當(dāng)某一個時刻，要對某個卷做一個vss快照，vss會通知該卷上的文件系統(tǒng)，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入到磁盤中，這個操作稱為flush，這樣就保證了文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性。同時，vss還會阻止文件系統(tǒng)的寫入數(shù)據(jù)操作，即正在做快照的這個時候不允許對改卷進行任何寫操作，以保證卷的一致性，可以稱之為freeze。這整個過程持續(xù)的時間很短，通常在幾秒之內(nèi)。vss在這幾秒之內(nèi)迅速產(chǎn)生了一個該卷的快照，即原卷的一個鏡像?？煺罩谱鹘Y(jié)束以后，無論原卷怎么變化，快照的內(nèi)容不會再發(fā)生變化。

當(dāng)我們從這個快照中再去拷貝文件的時候，這些數(shù)據(jù)始終是出于一致的狀態(tài)，稱之為consistent，今天去拷貝還是明天去拷貝，都是快照時刻的數(shù)據(jù)。是怎么做到的呢？vss使用了一種寫時復(fù)制的機制(cow)，來保證數(shù)據(jù)狀態(tài)的一致。

但是這種狀態(tài)有多一致呢？

從vss參與的組件可以知道，只有文件系統(tǒng)本身參與了，一些應(yīng)用比如SQLServer等并沒有參與，所以說假設(shè)我們把快照中的數(shù)據(jù)都備份了，然后再把備份的數(shù)據(jù)都還原，SQLServer大概率是可以正常啟動的，但在運氣不好的時候可能是無法啟動的。

我們稱這種一致狀態(tài)為crash-consistent狀態(tài)。

Crash-consistent對于保證被保護數(shù)據(jù)盡量在同一個時間點上，已經(jīng)是一種很大的進步了，但是對于最穩(wěn)妥的數(shù)據(jù)保護來說這還不夠，還需要支持更高級別的一致性，即應(yīng)用級別的一致性，這就是application-consistent。

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Application-consistent backup應(yīng)用一致性備份

與crash consistent不同，application-consistent備份是在進行底層快照時，先讓數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用文件處于不改變的狀態(tài)，比如對于數(shù)據(jù)庫這個應(yīng)用，在關(guān)閉狀態(tài)下的數(shù)據(jù)肯定是應(yīng)用一致性的。如果業(yè)務(wù)上允許數(shù)據(jù)庫長時間關(guān)閉，直接拷貝這些數(shù)據(jù)庫文件就是一種應(yīng)用一致性備份；如果業(yè)務(wù)只允許短時間關(guān)庫，對這些數(shù)據(jù)文件快照后立即打開庫，然后拷貝快照數(shù)據(jù)，也是應(yīng)用一致性備份。這兩種場景對于數(shù)據(jù)庫這種應(yīng)用來說做的都是冷備份。

而現(xiàn)實場景中，數(shù)據(jù)庫往往需要熱備份，即在不停止數(shù)據(jù)庫的情況進行備份，那么要保證應(yīng)用一致性，方式一是通過數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用提供的接口或工具進行備份，方式二是調(diào)用數(shù)據(jù)庫靜默后進行快照，再備份快照文件。應(yīng)用一致性的保證，一般都需要應(yīng)用本身參與，例如備份接口或靜默指令。再拿windows舉例，vss可以實現(xiàn)上述方式二的應(yīng)用一致性備份，且很簡單，可以通知系統(tǒng)中的那些支持vss writer機制的應(yīng)用比如sql，exchange等去flush數(shù)據(jù)并處于類似靜默狀態(tài)，使應(yīng)用本身在快照時保持自己的一致狀態(tài)，這樣就確保了備份下來的數(shù)據(jù)一定是能夠被應(yīng)用正常使用的。

Crash-consistent vs Application-consistent backup

一張表來說明crash consistent備份和application consistent備份之間的區(qū)別:

Operation	Crash-consistent	Application-consistent
備份文件的時間點 是否一致	?	?
利用快照進行卷級 或文件備份	?	?
快照時數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用 提前靜默	×	?
恢復(fù)時數(shù)據(jù)是否一定 正常使用	×	?

需要重點提到的就是application consistent與crash consistent在進行恢復(fù)時的工作量。對于crash consistent，由于應(yīng)用數(shù)據(jù)可能不一致，那就必須先將數(shù)據(jù)恢復(fù)到一致，這個過程在不同數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品之間的操作是不同。但application consistent可以保證應(yīng)用數(shù)據(jù)一致，因為vss在捕獲快照之前，內(nèi)存中的任務(wù)和掛起的I/O都已交到磁盤。在應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的災(zāi)難恢復(fù)場景中，與應(yīng)用程序服務(wù)器（尤其是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）的crash consistent備份相比，application consistent 備份具備顯著的優(yōu)勢。

總結(jié)

企業(yè)在進行數(shù)據(jù)備份的時候，如果不深入考慮crash consistent和application consistent備份類型的差異，可能會導(dǎo)致意外的備份結(jié)果，甚至是數(shù)據(jù)損壞。crash consistent backup無法獲取內(nèi)存中正在發(fā)生改變的應(yīng)用數(shù)據(jù)，而application consistent backup是知道這些臨時數(shù)據(jù)，允許待事務(wù)一致性后正確地備份，從而有效實現(xiàn)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的一致。

縱觀當(dāng)前備份市場的產(chǎn)品，CDM（Copy Data Management副本數(shù)據(jù)管理）是具備原生的、天然的application consistent屬性。Gartner給出CDM的定義是：它從生產(chǎn)環(huán)境通過快照技術(shù)獲取有應(yīng)用一致性保證的數(shù)據(jù)，在非生產(chǎn)存儲上生成“黃金副本”（Golden Image），這個“黃金副本”數(shù)據(jù)格式是原始的磁盤格式，可再虛擬化成多個副本直接掛載給服務(wù)器，分別用于備份恢復(fù)、容災(zāi)或開發(fā)測試。

在對企業(yè)核心系統(tǒng)進行備份的時候，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護一致性方面，你會如何選擇？

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深度解读，In-consistent, Crash-consistent, Application-consistent的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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