簡(jiǎn)介
數(shù)據(jù)庫(kù)快照，正如其名稱所示那樣，是數(shù)據(jù)庫(kù)在某一時(shí)間點(diǎn)的視圖。是SQL Server在2005之后的版本引入的特性。快照的應(yīng)用場(chǎng)景比較多，但快照設(shè)計(jì)最開始的目的是為了報(bào)表服務(wù)。比如我需要出2011的資產(chǎn)負(fù)債表，這需要數(shù)據(jù)保持在2011年12月31日零點(diǎn)時(shí)的狀態(tài)，則利用快照可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。快照還可以和鏡像結(jié)合來達(dá)到讀寫分離的目的。下面我們來看什么是快照。
什么是快照
數(shù)據(jù)庫(kù)快照是 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)（源數(shù)據(jù)庫(kù)）的只讀靜態(tài)視圖。換句話說，快照可以理解為一個(gè)只讀的數(shù)據(jù)庫(kù)。利用快照，可以提供如下好處：
● 提供了一個(gè)靜態(tài)的視圖來為報(bào)表提供服務(wù)
● 可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)快照來恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，相比備份恢復(fù)來說，這個(gè)速度會(huì)大大提高（在下面我會(huì)解釋為什么）
● 和數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像結(jié)合使用，提供讀寫分離
● 作為測(cè)試環(huán)境或數(shù)據(jù)變更前的備份，比如我要大批導(dǎo)入或刪除數(shù)據(jù)前，或是將數(shù)據(jù)提供給測(cè)試人員進(jìn)行測(cè)試前，做一個(gè)快照，如果出現(xiàn)問題，則可以利用快照恢復(fù)到快照建立時(shí)的狀態(tài)
快照的原理
與備份數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)不同，快照并不復(fù)制整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的頁(yè)，而是僅僅復(fù)制在快照建立時(shí)間點(diǎn)之后改變的頁(yè)。因此，當(dāng)利用快照進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)時(shí)，也僅僅將那些做出改變的頁(yè)恢復(fù)到源數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)速度無疑會(huì)大大高于備份和恢復(fù)方式。這個(gè)原理如圖1所示（圖摘自SQL Server 2008揭秘）。
圖1.鏡像的原理
由圖1可以看出，快照并不是復(fù)制整個(gè)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，而是當(dāng)源數(shù)據(jù)庫(kù)更改時(shí)，源數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將更改之前的數(shù)據(jù)存入快照數(shù)據(jù)庫(kù)之后，再對(duì)源數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更改。因此可以看出,源數(shù)據(jù)庫(kù)上建立快照會(huì)給IO增加額外負(fù)擔(dān).當(dāng)對(duì)快照數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢時(shí)，快照時(shí)間點(diǎn)之后更改的數(shù)據(jù)會(huì)查詢快照數(shù)據(jù)庫(kù)文件，而快照時(shí)間點(diǎn)之后未更改的數(shù)據(jù)，將會(huì)查詢?cè)磾?shù)據(jù)庫(kù)文件。這個(gè)概念如圖2所示（圖摘自SQL Server 2008揭秘）。
圖2.查詢快照數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)查詢的分布
寫入時(shí)復(fù)制（Copy On Writing）和稀疏文件（Sparse Flie）
由上圖中可以看出，快照數(shù)據(jù)庫(kù)的文件是基于稀疏文件（Sparse File），稀疏文件是NTFS文件系統(tǒng)的一項(xiàng)特性。所謂的稀疏文件，是指文件中出現(xiàn)大量0的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)我們用處并不大，卻一樣占用著磁盤空間。因此NTFS對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化，利用算法將這個(gè)文件進(jìn)行壓縮。因此當(dāng)稀疏文件被創(chuàng)建時(shí)，稀疏文件剛開始大小會(huì)很小（甚至是空文件），比如圖3所示的文件就是一個(gè)稀疏文件。雖然邏輯上占了21M，但文件實(shí)際上占了128KB磁盤空間。
圖3.一個(gè)稀疏文件
對(duì)于快照來說，除了通過快照數(shù)據(jù)庫(kù)文件的屬性來看快照的大小之外，也可以通過DMV來查看，如圖4所示。
圖4.通過DMV查看快照數(shù)據(jù)庫(kù)大小
而當(dāng)快照創(chuàng)建后，隨著對(duì)源數(shù)據(jù)庫(kù)的改變逐漸增多，稀疏文件也會(huì)慢慢增長(zhǎng)，概念如圖4所示。
圖5.隨著源數(shù)據(jù)庫(kù)的更改越來越多，稀疏文件不斷增長(zhǎng)
所以，通常來說，當(dāng)稀疏文件增長(zhǎng)到源數(shù)據(jù)庫(kù)文件大小的30%時(shí)，就應(yīng)該考慮重建快照了。
而稀疏文件的寫入是利用了微軟的寫入時(shí)復(fù)制技術(shù)（Copy-On-Writing），意思是在復(fù)制一個(gè)對(duì)象時(shí)并不是真正把對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)位置，而是在新的對(duì)象中映射一個(gè)指針，指向原對(duì)象的位置。這樣當(dāng)對(duì)新對(duì)象執(zhí)行讀操作時(shí)，直接指向原對(duì)象。而在對(duì)新的對(duì)象執(zhí)行寫操作時(shí)，將改變部分對(duì)象的指針指向到新的地址中。并修改映射表到新的位置中。
使用快照的限制
使用快照存在諸多限制，由于列表太長(zhǎng)，我只概括的說一下主要限制。
● 當(dāng)使用快照恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，首先要?jiǎng)h除其他快照
● 快照在創(chuàng)建時(shí)的時(shí)間點(diǎn)上沒有commit的數(shù)據(jù)不會(huì)被記入快照
● 快照是快照整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，而不是數(shù)據(jù)庫(kù)的某一部分
● 快照是只讀的，意思是不能在快照上加任何更改，即使是你想加一個(gè)讓報(bào)表跑得更快的索引
● 在利用快照恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，快照和源數(shù)據(jù)庫(kù)都不可用
● 快照和源數(shù)據(jù)必須在同一個(gè)實(shí)例上
● 快照數(shù)據(jù)庫(kù)的文件必須在NTFS格式的盤上
● 當(dāng)磁盤不能滿足快照的增長(zhǎng)時(shí)，快照數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)被置為suspect狀態(tài)
● 快照上不能存在全文索引
其實(shí)，雖然限制看上去很多，但只要明白快照的原理，自然能推測(cè)出快照應(yīng)該有的限制。
快照的創(chuàng)建和使用
無論是使用SSMS或是命令行，快照只能通過T-SQL語(yǔ)句創(chuàng)建。在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)之前，首先要知道數(shù)據(jù)庫(kù)分布在幾個(gè)文件上，因?yàn)榭煺招枰獙?duì)每一個(gè)文件進(jìn)行copy-on-writing。如圖6所示。
圖6.首先查出數(shù)據(jù)庫(kù)的文件分布
根據(jù)圖6的數(shù)據(jù)庫(kù)分布，我們通過T-SQL創(chuàng)建快照，如圖7所示。
圖7，根據(jù)圖6的數(shù)據(jù)庫(kù)信息創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)快照
當(dāng)快照數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建成功后，就可以像使用普通數(shù)據(jù)庫(kù)一樣使用快照數(shù)據(jù)庫(kù)了，如圖8所示。
圖8.快照數(shù)據(jù)庫(kù)和普通數(shù)據(jù)庫(kù)一樣使用
通過如下語(yǔ)句可以看到，快照數(shù)據(jù)庫(kù)文件和源數(shù)據(jù)庫(kù)的文件貌似并無區(qū)別，僅僅是快照數(shù)據(jù)庫(kù)文件是稀疏文件，如圖9所示。
圖9.源數(shù)據(jù)庫(kù)和快照數(shù)據(jù)庫(kù)
而刪除快照數(shù)據(jù)庫(kù)和刪除普通數(shù)據(jù)庫(kù)并無二至，也僅僅是使用DROP語(yǔ)句，如圖10所示。
圖10.刪除快照數(shù)據(jù)庫(kù)
我們也可以利用快照恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)恢復(fù)速度要比普通的備份-恢復(fù)來的快得多,這也可以將數(shù)據(jù)庫(kù)呈現(xiàn)給測(cè)試人員，當(dāng)測(cè)試結(jié)束后，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)到測(cè)試之前的狀態(tài)。如圖11所示。
圖11.利用快照恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)
使用快照其他一些需要考慮的因素
1、快照數(shù)據(jù)庫(kù)的安全設(shè)置繼承源數(shù)據(jù)庫(kù)的安全設(shè)置。也就是說能訪問源數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶或角色也能訪問快照數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)然，因?yàn)榭煺諗?shù)據(jù)庫(kù)是只讀的，所以無論任何角色或人都無法修改快照數(shù)據(jù)庫(kù)。
2、我們由文章前面圖5看出，隨著快照存在的時(shí)間越來越長(zhǎng)，快照會(huì)不斷增長(zhǎng)。所以推薦在快照達(dá)到源數(shù)據(jù)庫(kù)大小30%之前，重新創(chuàng)建快照。
3、由于快照會(huì)拖累數(shù)據(jù)庫(kù)性能，所以數(shù)據(jù)庫(kù)不宜存在過多快照。
總結(jié)
本文簡(jiǎn)單講述了數(shù)據(jù)庫(kù)快照的概念，原理以及使用。數(shù)據(jù)庫(kù)快照可以在很多場(chǎng)景下使用，無論是用于報(bào)表，還是和鏡像配合提供負(fù)載，以及利用快照恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，使用得當(dāng)?shù)脑挘煺諏?huì)是一把利器。