容灾基础知识

容灾基础知识

RPO和RTO

我们用最生活化的例子来解释 RPO 和 RTO：

想象一下：你是一个勤奋的打工人，正在电脑上用 Word 写一份非常重要的报告。

1. 灾难发生： 突然！你的电脑死机了，或者更糟，直接蓝屏了！你辛辛苦苦写了半天的报告都没保存！
2. 你需要恢复： 这时，你需要把报告恢复到某个时间点的状态（比如你最后一次保存的时候）。

现在，关键的两个概念来了：

• RPO - 恢复点目标
  • 它关心的是：你会丢失多少工作？
  • 通俗解释： 就是你能容忍丢失多长时间的工作量。
  • 例子：
    • 如果你每 15 分钟就习惯性地按一下 Ctrl + S 保存一次，那么当电脑崩溃时，你最坏的情况就是丢失最后 15 分钟写的内容（比如你刚好在崩溃前保存过一次）。
    • 在这个例子里，你的 RPO 就是 15 分钟。这意味着你最大可能丢失的数据量是最近 15 分钟的工作。
    • 如果你从来不保存，只在写完后才保存，那么崩溃时你可能丢失全部内容。这时你的 RPO 就非常差（相当于你开始写报告到崩溃那一刻的时长）。
  • 核心：RPO 定义了你能接受的数据丢失量。它衡量的是数据的“新鲜度”或“完整性”。
• RTO - 恢复时间目标
  • 它关心的是：你需要多长时间才能重新开始工作？
  • 通俗解释： 就是从灾难发生（电脑崩溃）到你恢复正常工作（能继续编辑那份报告）所需要的时间。
  • 例子：
    • 电脑崩溃后，你重启电脑（5分钟），重新打开 Word（1分钟），找到最近一次自动保存的版本或你手动保存的版本（1分钟）。总共花了 7 分钟，你就又能继续写报告了。
    • 在这个例子里，你的 RTO 就是 7 分钟。
    • 如果这台电脑彻底坏了，你需要跑去另一栋楼的备用电脑，开机登录，再找到报告文件...可能花了 30 分钟。那么 RTO 就是 30 分钟。
  • 核心：RTO 定义了你能接受的业务中断时间。它衡量的是恢复的“速度”。

总结一下这个例子：

• RPO (丢失多少)： 你最多能接受丢失多少分钟的报告内容？(比如 15 分钟)。这取决于你保存文件的频率。
• RTO (停多久)： 你最多能接受花多少分钟才能重新开始写报告？(比如 7 分钟)。这取决于你恢复工作环境的速度。

同步复制——异步复制——半同步复制

我们用「跨国团队协作修改同一份PPT」的场景，通俗解释三种远程镜像技术的区别：

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场景设定

• 你（北京）是项目组长，小美（纽约）是核心成员
• 需要确保两人电脑上的PPT版本绝对一致
• 每次修改都要实时同步到对方电脑

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1. 同步复制（Synchronous Replication）

核心：必须双方确认才生效

• 操作流程
  1. 你在北京修改PPT某一页
  2. 系统立刻冻结你的操作，向纽约发送数据
  3. 等小美的电脑回复“收到且存好了”
  4. 你的电脑解除冻结，允许你继续操作
• 类比：快递员必须亲眼看着收件人签收包裹才离开，否则一直站着等。

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2. 异步复制（Asynchronous Replication）

核心：发完就忘，不管对方收没收到

• 操作流程
  1. 你在北京狂改10页PPT
  2. 系统说：“改得好！先存你本地，我慢慢发给纽约”
  3. 你继续畅快编辑下一页，不等纽约确认
  4. 纽约可能5分钟后才收到这10页的更新
• 类比：把包裹扔进快递柜就走，不查签收状态。

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3. 半同步复制（Semi-Synchronous Replication）

核心：折中方案——等一个“关键确认”就放行

• 操作流程
  1. 你在北京修改一页PPT
  2. 系统先发给纽约，但不要求存好
  3. 只要纽约回复“收到啦”（不一定存盘），你就可继续操作
  4. 纽约后台默默存数据（稍有一点点延迟）
• 类比：快递员打电话问：“在家吗？”，你说“在！”，他放下包裹就走（实际你还没开门拿）。

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终极比喻总结

复制方式	类比	数据一致性	速度
同步	不签收不离开的快递员	100%强一致	龟速
异步	扔快递柜就走	可能丢数据	闪电快
半同步	电话确认你在家就放包裹	基本一致	较快

快照技术：Copy On Write

我们用办公室里的“文件柜”和“修改文件”的场景，通俗解释 Copy On Write（写时复制，COW） 这种快照技术：

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场景设定

• 你：办公室的文员
• 文件柜：你的硬盘（存储原始数据的地方）
• 重要文件：硬盘里的数据（比如一个叫“年度报告.doc”的文件）
• 领导要求：每天下午5点，必须给文件柜拍一张“快照”（Snapshot），记录那一刻所有文件的完整状态，以防有人改错文件能回滚。

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传统备份（非COW）的问题：费时费力

• 做法：每天5点，你把文件柜里所有文件都复印一份，锁进“快照柜”。
• 缺点：
  • 耗时：就算今天只改了一页纸，也要复印整个柜子的文件。
  • 浪费：95%的复印件根本没变，白占空间。

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Copy On Write（写时复制）快照：聪明人的“拖延术”

领导采用了更聪明的 COW 快照方案：

第一步：创建快照（瞬间完成）

• 下午5点整，你只需拿一张小卡片，写上：
  • “2023-10-27 17:00 快照：当前文件都在原位！”
  • （技术上这叫快照元数据，记录文件位置指针）
• 动作：1秒写完卡片，放进“快照盒”。
• 关键：此时没有复印任何文件！

第二步：有人要修改文件（触发COW）

• 第二天早上，同事小张要修改“年度报告.doc”的第3页。

• COW系统立刻拦截他：

  “停！这份文件被快照保护了，不能直接改原版！”

• 系统暗中操作：

  1. 复印原版第3页：把要改的那一页复印一份。
  2. 原件存进快照区：把原始的第3页放进“2023-10-27快照盒”。
  3. 修改复印件：让小张在复印件上修改，修改后的新页放回文件柜原位。
  4. 更新指针：文件柜的目录指向新修改的页。

第三步：后续操作（其他文件同理）

• 如果小张不改第3页，快照盒里的原始页永远用不到。
• 如果小李要改另一份文件，系统同样：
  • 复印要改的单份文件 → 存原版进快照盒 → 改复印件 → 更新目录。

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COW快照的核心原理

1. 快照创建 = 打时间戳标签：
   • 记录数据块的指针（“文件在哪”），不复制数据本身（省时省空间）。
2. 写操作 = 复制原数据 + 改新副本：
   • 有人想修改被快照保护的旧数据时，才把旧数据块复制到快照区保存，然后允许修改新数据块。
   • 没修改的数据？永远不复制！
3. 恢复快照 = 用指针找回旧数据：
   • 想回滚到昨天的快照？系统根据“快照卡片”找到所有未修改的原始块 + 快照盒里存的旧块，拼回完整版本。

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COW的优势 vs 传统备份

场景	传统备份	COW快照
创建快照速度	慢（全量复制）	极快（只写元数据）
创建快照空间占用	大（复制所有数据）	极小（仅存修改的旧块）
修改文件性能影响	无（直接改）	首次修改时有延迟（需复制旧块）
适用场景	少量关键备份	频繁创建快照（如每小时）