数据库快照——精选推荐

数据库快照
简介
数据库快照，正如其名称所⽰那样，是数据库在某⼀时间点的视图。

快照设计最开始的⽬的是为了报表服务。

⽐如我需要出2011的资产负债表，这需要数据保持在2011年12⽉31⽇零点时的状态，则利⽤快照可以实现这⼀点。

快照还可以和镜像结合来达到读写分离的⽬的。

下⾯我们来看什么是快照。

什么是快照
数据库快照是 SQL Server 数据库（源数据库）的只读静态视图。

换句话说，快照可以理解为⼀个只读的数据库。

利⽤快照，可以提供如下好处:
提供了⼀个静态的视图来为报表提供服务
可以利⽤数据库快照来恢复数据库，相⽐备份恢复来说，这个速度会⼤⼤提⾼(在下⾯我会解释为什么)
和数据库镜像结合使⽤，提供读写分离
作为测试环境或数据变更前的备份，⽐如我要⼤批导⼊或删除数据前，或是将数据提供给测试⼈员进⾏测试前，做⼀个快照，如果出现问题，则可以利⽤快照恢复到快照建⽴时的状态
快照的原理
与备份数据库复制整个数据库不同，快照并不复制整个数据库的页，⽽是仅仅复制在快照建⽴时间点之后改变的页。

因此，当利⽤快照进⾏数据库恢复时，也仅仅将那些做出改变的页恢复到源数据库，这个速度⽆疑会⼤⼤⾼于备份和恢复⽅式。

这个原理如图1所⽰（图摘⾃SQL Server 2008揭秘）。

图1.镜像的原理
由图1可以看出，快照并不是复制整个整个数据库，⽽仅仅利⽤快照存储原始页。

因此可以看出,源数据库上建⽴快照会给IO增加额外负担.当对快照数据库进⾏查询时，快照时间点之后更改的数据会查询数据⽂件，。

这个概念如图2所⽰（图摘⾃SQL Server 2008揭秘）。

图2.查询快照数据库时查询的分布
写⼊时复制(Copy On Writing)和稀疏⽂件(Sparse Flie)
由上图中可以看出，快照数据库的⽂件是基于稀疏⽂件(Sparse File),稀疏⽂件是NTFS⽂件系统的⼀项特性。

所谓的稀疏⽂件，是指⽂件中出现⼤量0的数据，这些数据对我们⽤处并不⼤，却⼀样占⽤着磁盘空间。

因此NTFS对此进⾏了优化，利⽤算法将这个⽂件进⾏压缩。

因此当稀疏⽂件被创建时，稀疏⽂件刚开始⼤⼩会很⼩(甚⾄是空⽂件)，⽐如图3所⽰的⽂件就是⼀个稀疏⽂件。

虽然逻辑上占了21M，但⽂件实际上占了128KB磁盘空间。

图3.⼀个稀疏⽂件
对于快照来说，除了通过快照数据库⽂件的属性来看快照的⼤⼩之外，也可以通过DMV来查看，如图4所⽰.
图4.通过DMV查看快照数据库⼤⼩
⽽当快照创建后，随着对源数据库的改变逐渐增多，稀疏⽂件也会慢慢增长,概念如图4所⽰。

图5.随着源数据库的更改越来越多，稀疏⽂件不断增长
所以，通常来说，当稀疏⽂件增长到源数据库⽂件⼤⼩的30%时，就应该考虑重建快照了。

⽽稀疏⽂件的写⼊是利⽤了微软的写⼊时复制技术（Copy-On-Writing）,意思是在复制⼀个对象时并不是真正把对象复制到另⼀个位置，⽽是在新的对象中映射⼀个指针，指向原对象的位置。

这样当对新对象执⾏读操作时，直接指向原对象。

⽽在对新的对象执⾏写操作时,将改变部分对象的指针指向到新的地址中。

并修改映射表到新的位置中。

使⽤快照的限制
当使⽤快照恢复数据库时，⾸先要删除其他快照
快照在创建时的时间点上没有commit的数据不会被记⼊快照
快照是快照整个数据库，⽽不是数据库的某⼀部分
快照是只读的，意思是不能在快照上加任何更改，即使是你想加⼀个让报表跑得更快的索引
在利⽤快照恢复数据库时，快照和源数据库都不可⽤
快照和源数据必须在同⼀个实例上
快照数据库的⽂件必须在NTFS格式的盘上
当磁盘不能满⾜快照的增长时，快照数据库会被置为suspect状态
快照上不能存在全⽂索引
其实，虽然限制看上去很多，但只要明⽩快照的原理，⾃然能推测出快照应该有的限制。

快照的创建和使⽤
⽆论是使⽤SSMS或是命令⾏，快照只能通过T-SQL语句创建。

在创建数据库之前，⾸先要知道数据库分布在⼏个⽂件上，因为快照需要对每⼀个⽂件进⾏copy-on-writing。

如图6所⽰。

图6.⾸先查出数据库的⽂件分布
根据图6的数据库分布，我们通过T-SQL创建快照,如图7所⽰。

图7，根据图6的数据库信息创建⼀个数据库快照
当快照数据库创建成功后，就可以像使⽤普通数据库⼀样使⽤快照数据库了,如图8所⽰。

图8.快照数据库和普通数据库⼀样使⽤
通过如下语句可以看到，快照数据库⽂件和源数据库的⽂件貌似并⽆区别，仅仅是快照数据库⽂件是稀疏⽂件，如图9所⽰。

图9.源数据库和快照数据库
⽽删除快照数据库和删除普通数据库并⽆⼆⾄，也仅仅是使⽤DROP语句，如图10所⽰。

图10.删除快照数据库
我们也可以利⽤快照恢复数据库，这个恢复速度要⽐普通的备份-恢复来的快得多,这也可以将数据库呈现给测试⼈员，当测试结束后，恢复数据库到测试之前的状态。

如图11所⽰。

图11.利⽤快照恢复数据库
使⽤快照其他⼀些需要考虑的因素
1.快照数据库的安全设置继承源数据库的安全设置。

也就是说能访问源数据库的⽤户或⾓⾊也能访问快照数据库，当然，因为快照数据库是只读的，所以⽆论任何⾓⾊或⼈都⽆法修改快照数据库。

2.我们由⽂章前⾯图5看出，随着快照存在的时间越来越长，快照会不断增长。

所以推荐在快照达到源数据库⼤⼩30%之前，重新创建快照。

3.由于快照会拖累数据库性能，所以数据库不宜存在过多快照。

总结
本⽂简单讲述了数据库快照的概念，原理以及使⽤。

数据库快照可以在很多场景下使⽤，⽆论是⽤于报表，还是和镜像配合提供负载，以及利⽤快照恢复数据库，使⽤得当的话，快照将会是⼀把利器。