一、基本原理
这里“写时复制”加了一个引号，因为这是专门针对使用rsync备份时的写时复制效果，而不是事实上的写时复制（copy-on-write），其达到的目的如下：
使用 rsync 备份数据后，立即创建一份快照：
该快照的数据状态不会因为之后的同步行为被改变，而是始终保持快照创建时的状态。
该快照不会占用额外的存储空间。
再次使用 rsync 备份，原文件发生变化，或出现新的文件，则只有发生变化的文件和新出现的文件才会占用新的存储空间。
实现这一功能，主要依赖于一个事实：使用 rsync 进行备份时，针对内容发生变化的文件，新备份的文件与原文件对比，inode 将被改变。
我们知道，Linux 文件系统中以 inode 作为文件索引，inode 编号相同的多个文件称为硬链接，指向的是硬盘中同一块数据，占用同一份存储空间。多个硬链接之间地位等同，没有主从之分，只要有一份硬链接拷贝没有删除，这个文件所占用的存储空间就不会释放出来。我们使用 rsync 进行备份时，如果文件内容没有发生变化，则rsync跳过该文件不作处理，如果文件内容发生变化，rsync 则删除原文件并重新复制文件为同一文件名，此时虽然文件相同，但 inode 将发生变化，表示备份前后的文件是文件名相同的不同文件。
基于这个事实，我们可以在备份完成后，对每一个文件创建硬连接，并以相同的目录结构保存，这里把这一行为称为创建快照，快照创建完成后，之后有不同的文件备份过来，或有原文件被删除，都在备份目录发生，不会影响快照本身。
二、基本实验
基本步骤：
模拟真实业务场景，新建一个数据目录，并向数据目录写入实验数据
创建备份目录，并使用使用 rsync 进行备份
手动创建快照，对比快照与备份数据的 inode ，查看总占用空间
更改业务数据
再次使用 rsync 进行备份，对比备份前后的 快照数据
具体操作如下
# 创建目录并写入数据
mkdir data
dd if=/dev/urandom of=data/bigfile bs=1M count=20
echo the first line in text file. > data/file.txt
echo the another file. > data/file_another.txt
# 备份
mkdir backup
rsync -a --delete data/ backup/
# 手动创建快照
mkdir snapshot-1
ls backup | xargs -i{} ln backup/{} snapshot-1/{}
# 查看结果
du -sh; tree --inodes -sh 结果如下（具体 inode 编号每次实验可能会有不同）：
# 更改业务数据 echo the second line. >> data/file.txt rm data/file_another.txt # 同步 rsync -a --delete data/ backup/ # 查看结果 du -sh; tree --inodes -sh; diff data/file.txt snapshot-1/file.txt
结果如下：
三、通用实现
为使这一备份方式便于使用，将创建备份和删除旧备份写成 shell 函数，需要用的脚本 source 后就能使用：
# 用法： mk_snapshot backup_dir snapshot_dir
function mk_snapshot(){
# mk_snapshot src_dir des_dir
if [ ! -d "$1" ]; then
echo "$1" is not a directory! >&2
return 1
fi
WorkDir="$(pwd)"
Target=$(realpath $2)
cd "$1"
find . -type d -exec mkdir -p "${Target}/{}" \;
find . -type f -exec ln "{}" "${Target}/{}" \;
# 由于文件夹的mtime不可靠，创建一个.snapshot文件用于后期辅助find判断快照创建时间
touch "${Target}/.snapshot"
cd "$WorkDir"
}
# 用法：删除snapshots文件夹下n天前的快照
# clean_snapshot snapshots n
function clean_snapshot(){
# clean_snapshot snapshot_dir/snapshot_for days_ago
if [ ! -d "$1" ]; then
echo "Error: \"$1\" is no a directory!" > &2
return 1
fi
MountPoint=$(df "$1" | tail -1 | awk '{print $NF}')
TempDir=$(mktemp -dp "$MountPoint")
find "$1" -maxdepth 2 -mindepth 2 -mtime +$2 -type f -empty \
-name ".snapshot" -exec dirname "{}" \; | xargs -i{} mv {} $TempDir
rm -rf "$TempDir"
} 四、优点与不足
这一备份方案的优点：
可以防止损坏的业务数据污染备份数据，导致备份数据不可用
快照创建速度快
对重复的数据不额外占用存储空间
限制与不足：
由于使用的是硬连接，快照与备份数据必须处于同一分区
仅适用于类unix系统（windows现在也可以通过mklink创建硬连接，有兴趣的小伙伴可以研究一下，欢迎交流）
