OpenStack虛擬機快照和增量備份實現

1 快照的概念
通常對快照的理解就是可以將系統還原到某個瞬間，這就是快照的做用。
快照針對要保存的數據分爲內存快照和磁盤快照，內存快照就是保存當前內存的數據，磁盤快照就是保存硬盤的數據。
快照針對保存方式又分爲內部快照和外部快照。
內部快照：是指快照信息和虛擬機存在同一個qcow2鏡像中，使用單個的 qcow2 的文件來保存快照和快照以後的改動。這種快照是 libvirt 的默認行爲，如今的支持很完善（建立、回滾和刪除），可是隻能針對 qcow2 格式的磁盤鏡像文件，並且其過程較慢等。
外部快照：是指作快照時原虛擬機的disk將變爲readonly的模板鏡像，而後會新建一個qcow2文件來記錄與原模板鏡像的差別數據，外部快照的結果是造成一個qcow2文件鏈：original <- snap1 <- snap2 <- snap3

 

2 主流libvirt快照實現介紹

2.1 libvirt的內部快照操做
如下是利用libvirt的virsh工具來建立一些內置快照：
建立虛擬機快照：

virsh snapshot-create-as --name test001 --description 'abc' instance-00000001

列出虛擬機的快照：

virsh snapshot-list instance-00000001

查看某個快照信息：

virsh snapshot-dumpxml instance-00000001 test001

回滾到某個快照：

virsh snapshot-revert instance-00000001 test001

刪除某個快照：

virsh snapshot-delete instance-00000001 test001

其實這些其實現的本質是在鏡像內作一些標記，內存狀態數據則保存到某一個磁盤鏡像文件內，使用如下命令能夠看到在該鏡像作的標記：

qemu-img info /var/lib/nova/instances/87985777-f83d-4fff-9723-025c2b889895/disk

 

2.2 libvirt的外部快照操做
可使用 「--memspec」 和 「--diskspec」 參數來給內存和磁盤外部快照。這時候，在獲取內存狀態以前須要 Pause 虛機，就會產生服務的 downtime。
好比：virsh snapshot-create-as instance-00000001 livesnap2 --memspec /home/livesnap2mem,snapshot=external --diskspec vda,snapshot=external
virsh snapshot-dumpxml instance-00000001 livesnap2能夠看到具體外置存放位置信息
可是libvirt如今還不支持回滾和刪除外置快照，以下
virsh snapshot-revert instance-00000001 livesnap2
error: unsupported configuration: revert to external snapshot not supported yet

 

3 OpenStack原生虛擬機快照和備份
OpenStack中對虛擬機的快照實際上是生成一個完整的鏡像，保存在glance服務中，而且能夠利用這個快照鏡像生成新的虛擬機，與本來的虛擬機並無什麼關係。而比較主流的快照實現應該是有快照鏈的，且包含內存快照和磁盤快照。
OpenStack中的備份其實跟快照沒啥區別，調用的都是同一個生成鏡像的接口，更多的備份是cinder對磁盤的備份，沒有對整個虛擬機進行備份的接口。

 

4 使用ceph實現OpenStack虛擬機快照功能
（1）首先是配置OpenStack的存儲環境是Ceph存儲，由於咱們要藉助ceph的一些特性來實現快照

（2）從上面咱們能夠知道作快照，主要是對磁盤作快照和對內存數據進行保存，若是是ceph環境，那麼OpenStack虛擬機的根磁盤和磁盤在ceph下就是一個塊設備，好比根磁盤通常就是保存在vms池中，其路徑是vms/<instance_id>_disk，而磁盤通常就是保存在volumes池中，其路徑是volumes/volume-<volume_id>；對於塊設備，ceph可使用rbd命令來對塊設備作快照，好比咱們對虛擬機根磁盤作快照：

rbd snap create vms/<instance_id>_disk@<snapshot_name>

snapshot_name是快照名
回滾時則執行：

rbd snap rollback vms/<instance_id>_disk@<snapshot_name>

這其實能夠理解爲是塊設備的內部快照方式

（3）對於內存數據，咱們可使用libvirt的save接口將內存狀態數據保存到一個文件中，爲了保存到塊設備中，咱們能夠這樣作：
<1>新建一個塊設備（這裏假設在snapshots池中建立1G大小的名爲test的塊設備）：

rbd create --size 1024 snapshos/test

<2>將塊設備map到物理主機中

rbd map snapshos/test
/dev/rbd0

能夠看到會輸出一個磁盤設備符，使用lsblk命令則能看到該設備

<3>格式化該設備並掛載到某個目錄下

mkfs.xfs /dev/rbd0
mkdir test_dir
mount /dev/rbd0 test_dir

而後咱們就能夠向save接口傳入test_dir目錄下的一個文件名，其會將內存狀態數據保存到該文件中，接着umount掉該塊設備：

umount -f /dev/rbd0
rbd unmap /dev/rbd0

這樣內存數據也同樣保存到塊設備中了，要使用時再掛載該塊設備訪問便可，回滾內存對應的是向libvirt的restore接口傳入該內存數據文件

 

注意點：
（1）libvirt的save接口調用保存完內存狀態數據後，虛擬機會關閉，這時能夠執行restore接口虛擬機回滾回去
（2）回滾虛擬機時，先將該虛擬機的vm_state狀態置爲ACTIVE，不然回滾會不成功

 

5 使用ceph實現OpenStack虛擬機增量備份功能
這裏說兩個備份名詞，全量備份和增量備份。
全量備份：保存的是整個虛擬機的完整的數據
增量備份：保存的只是跟上一次相比有改動的數據
須要先作一次全量備份後，後續才能作增量備份

 

5.1 建立備份
這裏以虛擬機的根磁盤 vms/<instance_id>_disk爲例子作增量備份的操做演示：
（1）作一次全量備份
先對該塊設備作一次快照：

rbd snap create vms/<instance_id>_disk@time1

而後導出差別數據：

rbd export-diff vms/<instance_id>_disk@time1 time1_diff_file

 

（2）再作一次增量備份
先對該塊設備作一次快照：

rbd snap create vms/<instance_id>_disk@time2 

導出time1到time2之間這段時間該磁盤的差別數據：

rbd export-diff vms/<instance_id>_disk@time2 --from-snap vms/<instance_id>_disk@time1 time2_diff_file

 

5.2 恢復備份
（1）若是該磁盤還存在，則直接用rbd snap rollback回滾就能夠了，好比要回滾到time1這個時間點：

rbd snap rollback vms/<instance_id>_disk@time1 

（2）該磁盤已經被刪掉了，要恢復該磁盤到time2的時間點：
<1>建立一個塊設備（大小跟刪除的那塊同樣大小，這裏以1G爲例子）

rbd create --size 1024 vms/restore_disk

<2>導入差別數據，注意這裏的導入順序，先恢復到time1，再恢復到time2

rbd import-diff time1_diff_file vms/restore_disk
rbd import-diff time2_diff_file vms/restore_disk

這時這塊塊設備就恢復回time2的狀態了

 

友情經驗點：
（1）上面的操做都是本身建立一個塊設備而後進行回滾，那怎麼把這塊給到OpenStack的虛擬機使用呢？在OpenStack中添加一個磁盤是先調用api.cinder.volume_create接口建立一個卷，而後調用api.nova.instance_volume_attach將該卷鏈接到虛擬機中，其實咱們只要將它建立的塊設備替換成咱們的就能夠了，好比它生成的是volumes/volume-123，咱們本身回滾好的是volumes/restore_disk，則先刪掉它的塊設備，而後重命名咱們的塊設備：

rbd rm volumes/volume-123
rbd rename volumes/restore_disk volumes/volume-123

 

（2）同理，若是咱們要從備份文件中恢復到一個新的虛擬機，那麼就先建立一個虛擬機，而後將它的根磁盤替換爲咱們恢復過數據的根磁盤，而後接着是替換硬盤，這樣咱們便從備份文件中恢復到一個新的虛擬機了