26、【華為HCIE-Storage】--Hyper Clone（不支持外部存儲，同一控制器）
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克隆能夠在不中斷主機業務的情況下實現LUN級別數據的完整備份，可用於數據備份與恢復、應用測試與數據分析等場景。
① 定義
克隆是快照技術的一種，是源數據在某個時間點的完整副本，是一種可增量同步的備份方式。
“完整”指對源數據進行完全復制生成數據副本。
“增量同步”指數據副本可動態同步源數據的變更部分。
本存儲系統的克隆特性中，保存源數據的LUN稱為主LUN，保存數據副本的LUN稱為從LUN。
② 相關概念
l 主、從LUN
在克隆中，為生產數據提供存儲空間的LUN稱為主LUN，保存主LUN數據副本的LUN稱為從LUN。
l Pair
在克隆中，主LUN和每個從LUN構成一個Pair。 Pair主要用於表示主LUN和從LUN之間的鏡像關系。一個克隆中只能有一個主LUN，但可以添加多個從LUN。每添加一個從LUN，就和主LUN構成一個新的Pair。
l 同步
將數據從主LUN拷貝至從LUN的過程。
l 雙寫
將主LUN的寫I/O同步寫入從LUN的過程。
l 分裂
停止主LUN和從LUN之間的雙寫狀態，使從LUN數據成為與主LUN數據在分裂時間點完全一致的可用副本。
l 反向同步
將數據由從LUN拷貝至主LUN的過程。
l 增量拷貝
在進行同步或者反向同步時，僅拷貝新增或更改過的數據。
③ 原理
克隆是快照技術的一種，是源數據在某個時間點的完整副本，是一種增量同步的備份方式。
克隆的主要用途是備份主LUN數據以供日後還原，或者保存一份主LUN在某一時間點的副本，用於單獨讀寫。從這兩種用途出發，克隆的實現過程分為三個階段：同步、分裂和反向同步，如圖所示。
1. 同步：將數據從主LUN拷貝至從LUN，之後對主、從LUN進行雙寫。
2. 分裂：同步完成後，用戶可以在某一時刻分裂Pair，此時從LUN便成為了主LUN的一份可用副本，該副本封存了分裂時刻主LUN的所有數據。分裂後，從LUN可以提供給主機讀寫，使主機既可以讀寫和分裂時刻主LUN相同的數據，又不會影響主LUN性能。分裂後可將從LUN和主LUN再次同步或者反向同步。
3. 反向同步：當需要恢復主LUN數據時，可將從LUN數據反向同步到主LUN。反向同步後Pair會自動分裂。在同步或者反向同步過程中，主機仍然可以對主LUN進行讀寫，從而保證業務的連續性。
a. 同步
為生產數據提供存儲空間的LUN稱為主LUN，保存主LUN數據副本的LUN稱為從LUN。
主LUN和每個從LUN構成一個Pair。 Pair主要用於表示主LUN和從LUN之間的鏡像關系。一個克隆中只能有一個主LUN，但可以添加多個從LUN。每添加一個從LUN，就和主LUN構成一個新的Pair。
同步是把主LUN的數據同步到從LUN上。
雙寫既將主LUN的寫I/O同步寫入從LUN的過程，寫完成後才會給主機返回寫完成操作，該技術一般應用在克隆同步中或同步完成未分裂的情況下。
同步過程中主LUN可以下IO：
如果待寫塊正在同步，則等待同步完成後雙寫。
如果待寫塊已經完成同步，直接雙寫。
如果待寫塊尚未同步，直接寫主LUN。
b. 分裂
停止主LUN和從LUN之間的雙寫狀態，使從LUN數據成為與主LUN數據在分裂時間點完全一致的可用副本。此時主從LUN都可以寫，主從LUN的IO都要記差異。
c. 反向同步
① 主機讀源LUN。
② 把讀源LUN的IO重定向到讀從LUN。
③ 把從LUN讀取的數據返回給主機。
同步：將數據從主LUN拷貝至從LUN，之後對主、從LUN進行雙寫。
分裂：同步完成後，用戶可以在某一時刻分裂Pair，此時從LUN便成為了主LUN的一份可用副本，該副本封存了分裂時刻主LUN的所有數據。分裂後，從LUN可以提供給主機讀寫，使主機既可以讀寫和主LUN相同的數據，又不會影響主LUN性能。分裂後可將從LUN和主LUN再次同步或者反向同步。
反向同步：當需要恢復主LUN數據時，可將從LUN數據反向同步到主LUN。反向同步後Pair會自動分裂。
④ 應用場景
克隆既可以直接用於數據保護，也可以用於並行開展其他業務活動，還可以和其他特性配合使用。
克隆的典型應用場景有：
l 數據備份與恢復
l 應用測試與數據分析
l 結合快照實現多層備份
l 結合遠程復制提升容災系統可靠性
a. 數據備份與恢復
使用克隆可以實現在線數據備份和方便快捷的數據恢復，如圖所示。
通過使用克隆，將源數據內容復制到一個或多個副本中，可實現對源數據的實時備份（同步）或時間點備份（分裂）。在源數據遭受破壞的時候可以進行恢復。主要適用於有以下需求的場景：
l 主LUN數據遭到物理損壞（如存儲介質損壞）時，要求從LUN能恢復數據。
l 存儲系統空間充足，能承擔多倍源數據空間的開銷。
l 快速恢復數據，要求RTO（ Recovery Time Objective）較短。
l 多份源數據的副本之間有時間一致性要求。
b. 應用測試與數據分析
應用測試通常是指對軟件系統進行功能、性能、安全性和可用性等方面的測試。數據分析是為了提取有用信息、形成結論、提供決策支持而對大量數據進行詳細研究和概括總結的過程。應用測試和數據分析都涉及大量的I/O讀寫。使用克隆所生成的數據副本可以並行開展應用測試、數據分析等業務活動，如圖所示。
在數據分析場景下，數據分析業務從分裂後的從LUN中讀取數據，既保證了和主LUN在分裂時刻的數據一致性，又避免了數據分析業務和生產業務搶占主LUN資源，影響性能。
在應用測試場景下，克隆典型的具體應用是升級演練。在升級之前先使用從LUN進行演練，測試兼容性和性能，然後根據演練結果決定是否在主LUN應用升級。
c. 結合快照實現多層備份
由於一般情況下快照所占的備份空間遠小於克隆，可以將克隆結合快照，利用多層備份大大減少數據保護占用的存儲空間。具體的做法是對克隆的從LUN創建快照。比如，為實現多層備份，可以將克隆的備份周期設為一周（周期備份可以通過主機側軟件實現），克隆從LUN快照的備份周期設為一天，如圖所示。
d. 結合遠程復制降低 RTO 和提升容災系統可靠性
對遠程復制的主LUN創建克隆可以為生產數據提供本地副本，降低RTO。當生產中心遠程復制的主LUN數據遭到破壞時，先使用該LUN的克隆從LUN進行反向同步，可以快速恢復數據。
對遠程復制的從LUN創建克隆還可以提升容災系統的可靠性。當使用遠程復制時，生產中心的數據破壞可能會被實時同步到災備中心，造成災備中心的從LUN也無法使用。這種情況下，如果在災備中心創建過克隆並已分裂，就可以使用克隆將數據恢復到特定的時間點。
另外，為從LUN創建克隆還可以實現在容災系統正常運行的情況下將災備中心的數據用於讀寫。
克隆結合遠程復制的應用場景如圖所示。
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