原创 Linux中COW快照bitmap语义分析

    在实现COW快照过程中需要用一个bitmap来表示快照设备之间的增量信息。对于链式快照而言，假设创建一个快照点s4，那么源设备会将记录的bitmap信息交给s4，然后将源设备的bitmap清空。这样在写源设备的时候，系统会检查写操作所在的chunk是否在历史的某个时刻被写过，如果已经被写过，那么将orig设备上所对应chunk拷贝到快照点s4，并且将新的数据写入orig，然后再修改orig设备的bitmap对应chunk的位信息。这个过程就是快照的写时拷贝过程。对于草型快照而言，数据将向多个快照点进行COW，效率相对于链式快照低。从这个过程可以看出，orig设备上的bitmap信息记录的是最近一个快照点之后的增量数据信息。在未来的某个时刻，如果再创建一个快照点，那么orig上的bitmap信息将转移给新创建的快照设备，这样这个bitmap信息就描述了目前最近快照点到未来快照点之间的增量数据。这些增量数据的老数据都位于最近快照设备之上，因此，在链式快照的读写算法中，需要通过读前驱设备的bitmap信息来定位数据是否位于被访问的快照设备上。草型快照具有同样的原理，其bitmap信息在创建快照的时候从orig转移给新快照，然后orig上的bitmap清空。由于草型快照设备之间具有很强的独立性，无法反映快照设备之间的增量信息，所以通过这个增量数据的bitmap信息，可以方便的获取草型快照之间的增量信息。

       下面补充一下链式快照的读过程：假设读快照设备s2时间点的信息，那么首先读取s3时间的bitmap信息，如果读取chunk的位信息为1，那么说明s2上的数据有效，直接从s2设备上读取信息。如果位信息无效，那么依次往前遍历，定位bitmap位有效的下一个快照设备。这就是COW快照设备的读过程。草型快照的读过程和这个不一样，具体代码可以参考Linux中的snapshot代码。

       从上述分析可以看出，COW的bitmap语义为快照点之间的增量信息，通过这个增量信息，链式快照可以遍历得到快照点上的数据，草型快照可以得到快照点之间的增量信息。感兴趣的朋友可以阅读Linux中的snapshot相关代码，本文只是对阅读代码过程中遇到的bitmap语义进行分析说明。