通常在對數據進行備份時，存在以下三種數據保護的一致性：

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

2、崩潰一致備份（Crash-consistent backup），表示備份的數據類似系統異常宕機時的狀態；

3、應用一致備份（Application-consistent backup），表示備份的數據是應用可用的數據；

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In-consistent backup不一致備份

什么是數據保護的一致性？

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，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據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狀態是數據備份時最不愿意出現的，當然目前大部分備份產品都能解決。

Crash-consistent backup崩潰一致性備份

Crash-consistent backup的實現一般是采用磁盤快照的方式來實現，在應用沒有停止對文件進行寫入時，快照時的數據狀態就像系統異常宕機時一樣，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、數據庫都有崩潰修復功能，大多數情況下可以將數據恢復到一致狀態并正常使用。術語“crash-consistent”就是指服務器崩潰、關閉電源或重啟瞬間的恢復點。

那備份軟件如何能在同一時間點對整個數據集進行快照？以Windows為例，可以通過利用微軟的VSS服務（Volume Shadow Copy Service）來實現，當某一個時刻，要對某個卷做一個vss快照，vss會通知該卷上的文件系統，將內存中的數據寫入到磁盤中，這個操作稱為flush，這樣就保證了文件系統數據的一致性。同時，vss還會阻止文件系統的寫入數據操作，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。這整個過程持續的時間很短，通常在幾秒之內。vss在這幾秒之內迅速產生了一個該卷的快照，即原卷的一個鏡像。快照制作結束以后，無論原卷怎么變化，快照的內容不會再發生變化。

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

但是這種狀態有多一致呢？

從vss參與的組件可以知道，只有文件系統本身參與了，一些應用比如SQLServer等并沒有參與，所以說假設我們把快照中的數據都備份了，然后再把備份的數據都還原，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為crash-consistent狀態。

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

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Application-consistent backup應用一致性備份

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

而現實場景中，數據庫往往需要熱備份，即在不停止數據庫的情況進行備份，那么要保證應用一致性，方式一是通過數據庫或應用提供的接口或工具進行備份，方式二是調用數據庫靜默后進行快照，再備份快照文件。應用一致性的保證，一般都需要應用本身參與，例如備份接口或靜默指令。再拿windows舉例，vss可以實現上述方式二的應用一致性備份，且很簡單，可以通知系統中的那些支持vss writer機制的應用比如sql，exchange等去flush數據并處于類似靜默狀態，使應用本身在快照時保持自己的一致狀態，這樣就確保了備份下來的數據一定是能夠被應用正常使用的。

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	?	?
快照時數據庫或應用 提前靜默	×	?
恢復時數據是否一定 正常使用	×	?

需要重點提到的就是application consistent與crash consistent在進行恢復時的工作量。對于crash consistent，由于應用數據可能不一致，那就必須先將數據恢復到一致，這個過程在不同數據庫產品之間的操作是不同。但application consistent可以保證應用數據一致，因為vss在捕獲快照之前，內存中的任務和掛起的I/O都已交到磁盤。在應用程序數據的災難恢復場景中，與應用程序服務器（尤其是數據庫服務器）的crash consistent備份相比，application consistent 備份具備顯著的優勢。

總結

企業在進行數據備份的時候，如果不深入考慮crash consistent和application consistent備份類型的差異，可能會導致意外的備份結果，甚至是數據損壞。crash consistent backup無法獲取內存中正在發生改變的應用數據，而application consistent backup是知道這些臨時數據，允許待事務一致性后正確地備份，從而有效實現應用程序數據的一致。

縱觀當前備份市場的產品，CDM（Copy Data Management副本數據管理）是具備原生的、天然的application consistent屬性。Gartner給出CDM的定義是：它從生產環境通過快照技術獲取有應用一致性保證的數據，在非生產存儲上生成“黃金副本”（Golden Image），這個“黃金副本”數據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器，分別用于備份恢復、容災或開發測試。

在對企業核心系統進行備份的時候，在實現數據保護一致性方面，你會如何選擇？

總結

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

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