1. 块存储概述
1) 什么是块存储
块存储是支持块接口的云上虚拟存储设备，作为磁盘挂载在云服务器ECS上，包含一个系统盘和最多16个数据盘。
2) 块存储产品类型
阿里云为云服务器ECS提供了丰富的块存储产品类型，主要有云盘和本地盘两类：
a) 云盘
采用阿里云飞天盘古的存储技术，运用三副本技术通过分布式文件系统为数据提供高可靠性的虚拟磁盘。
关于云盘三副本技术
• 阿里云提供了一个扁平的线性存储空间，在内部会对线性地址进行切块，每块称为一个Chunk（中文含义为块），每一个Chunk，阿里云都会复制成三个副本，并将这些副本按照一定的策略存放在存储集群中的不同数据节点上，保证数据的可靠性。
• 在阿里云数据存储平台中，有三类角色，分别为Master、Chunk Server和Client。为防止由于一个Chunk Server或一个机架的故障导致数据不可用，Master会保证三份副本分布在不同机架下的不同Chunk Server上。
• 当有数据节点损坏，或者某个数据节点上的部分硬盘发生故障时，集群中部分Chunk的有效副本数就会小于三。此时，Master就会发起自动同步任务，在Chunk Server之间复制数据，使集群中所有Chunk的有效副本数达到三份。
• 阿里云云盘三副本技术通过分布式文件系统为云服务器ECS提供稳定、高效、可靠的数据随机访问能力，为ECS实例实现99.9999999%的数据可靠性保证。
b) 本地盘
本地盘为物理磁盘，通过接口转换，使其可以直接在ECS上使用。云盘和本地盘相比较，在性能方面本地盘更高，但可靠性上云盘更胜一筹。
3) 块存储的性能指标
衡量块存储产品的性能指标主要包括：IOPS、吞吐量和访问时延。
• IOPS（Input/Output Operation per Second）：指每秒能处理的I/O个数，表示块存储处理读写（输出/输入）的能力。
• 吞吐量：吞吐量是指单位时间内可以成功传输的数据数量。
• 访问时延：指块存储处理一个I/O需要的时间，过高的时延会导致应用性能下降或报错。
2. 块存储的优势
1) 丰富的产品类型
• 块存储的产品类型主要是云盘和本地盘，包括：ESSD云盘、SSD云盘、高效云盘、普通云盘、NVMe SSD本地盘、SATA HDD本地盘等多种磁盘类型，满足不同业务场景需求。
• 产品特性：可靠性（三副本技术）、高性能、弹性、安全（阿里云云盾）。
云盘性能横向对比图
2) 数据备份能力
• 基于分布式多副本技术，结合云盘快照技术，满足数据持久化保存需求。
• 通过预先设置自动快照策略来实现自动快照功能，定期为块存储上的业务数据做备份。
a) 快照
• 快照是对磁盘上的数据块进行扫描，记录两个快照之间产生变化的数据块。
• 增量快照（见下图）：云盘第一份快照是实际使用量的全量快照，不备份空数据块，后续快照均是增量快照，只存储变化的数据块。
增量快照
因此只基于某一个快照是无法还原完整数据的，比如要还原到快照3的状态，不能只基于快照3，而需要回滚磁盘功能将数据块A、B2、C1和D备份到云盘。
• 快照无法创建或者跨地域恢复ECS实例，只能通过镜像完成；
• 快照是链式结构，快照链是一块云盘中所有快照组成的关系链；
• 快照分为手动快照和自动快照两种，手动快照需要自行设置快照策略，由于快照会消耗IO，因此快照时间尽量避开业务高峰期。
b) 镜像与快照的关系
镜像是基于磁盘上的某个快照，寻找其中每个数据块的最新版本数据，并将它们合并在一起，形成磁盘在某个时间点的全量记录。
3) 数据加密功能
• 阿里云通过ECS磁盘加密功能，实现对云盘的数据加密，提供了一种简单的安全的加密手段，能够对新创建的云盘进行加密处理；
• ECS云盘加密功能依赖于同一地域的密钥管理服务（KMS），但是无需到密钥管理服务控制台做额外的操作，除非有单独的KMS操作需求。
3. 块存储的创建与删除
数据盘在同一时间，只能挂载在同一个可用区的1个实例上。
例如：磁盘d-001挂载在ZoneA的实例i-001上，如果要转移挂载到实例i-002上，需要：
• 在i-001实例中umount已经挂载的文件系统
• 从i-001上detach（卸载）
• 挂载到i-002上
• 在i-002的OS中mount到目标目录
块存储只支持按量付费，每个小时收取上一小时产生的费用。
4. 快照的创建与删除
1) 快照
• 快照是某一时间点上一块云盘（以下简称磁盘）的数据状态文件。
• 快照常用于数据备份、磁盘恢复、更换操作系统和制作自定义镜像等。
• 按类别分为手动快照和自动快照。
2) 快照链
快照链是一块磁盘中所有快照组成的关系链，一块磁盘对应一条快照链，所以快照链ID即磁盘ID。一条快照链会包括以下信息：
• 快照节点：快照链中的一个节点表示磁盘的一份快照。
• 快照容量：快照链中所有快照占用的存储空间。
3) 应用场景
• 数据日常备份，应对误操作、攻击、病毒等导致的数据丢失风险；
• 快速数据恢复，回滚磁盘数据；
• 对生产数据创建快照，为数据挖掘、报表查询和开发测试等应用提供近实时的真实数据。
5. 镜像的使用与注意事项
1) 镜像的种类
ECS提供了五种灵活多样的镜像种类：
• 公共镜像：阿里云官方提供的镜像，皆是正版授权，包含Windows系统镜像和主流的Linux系统镜像。
• 自定义镜像：用户使用实例或快照创建的镜像，或是从本地导入的自定义镜像。
• 云市场镜像：阿里云市场提供的镜像。
• 共享镜像：将自定义镜像共享给其他阿里云账号。
• 社区镜像：一种完全公开的镜像。
2) 获取镜像的方法
• 根据现有的ECS实例创建自定义镜像。
• 选择其他用户共享给您的镜像。
• 把线下环境的镜像文件导入到ECS的集群中生成一个自定义镜像。
• 把自定义镜像复制到其他地域，实现环境和应用的跨地域一致性部署。
3) 镜像使用限制
除公共镜像外，阿里云的自定义镜像、云市场镜像和共享镜像是地域级别的资源，镜像资源会因为地域不同而不同。
