Nova 快照分析
Snapshot Overview
严格的说，nova 虚拟机的快照并不是真正意义的快照，它仅仅将虚拟机的磁盘文件完整的复制一份，然后把复制的文件上传至 glance 中作为镜像，之后二者毫无关联。所以 nova 用 image-create 而非 snapshot 来定义该 API，但为了方便表述，本文依旧用 snapshot 来表述 nova 快照。
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Libvirt snapshot: 采用 virDomainSnapshotCreateXML() (CLI为virsh snapshot-create) 创建快照，新建的快照与虚拟机有关联：若为内置快照，新建的快照和虚拟机磁盘文件存在同一个 qcow2 文件中；若为外置快照，快照为一个新建的 qcow2 文件，原虚拟机的磁盘文件将变为 read-only 模板，快照文件记录与模板的差异数据。它包含快照链信息，也保留了 RAM 信息，可回滚至快照点。
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Nova snapshot: nova 并未采用 virDomainSnapshotCreateXML() 实现快照，它仅仅将虚拟机磁盘文件完整拷贝一份并上传至 glance 中。这种快照不包含快照链和 RAM，只保留了磁盘文件信息，无法回滚至快照点。
因 nova 的 snapshot 只是对虚拟机磁盘文件的完整拷贝，所以和真正意义的 snapshot 相比，存在以下缺点：
- 没有快照链信息，不支持虚拟机回滚至某个快照点
- 只对系统盘进行快照，不支持内存快照
- 不支持同时对虚拟机和磁盘做快照
- 需要用户进行一致性操作
- 不支持含元数据导出，不支持含元数据导入
- 只支持虚拟机全量数据快照（与快照的实现方式有关，因为是通过image进行保存的），过程较长（需要先通过存储快照，然后抽取并上传至glance)，快照以Image方式保存，而非以cinder卷方式保存，无法充分利用存储本身能力加快快照的创建和使用
Cold Snapshot & Live Snapshot
受磁盘文件格式以及 libvirt、qemu 版本的影响，nova 的 snapshot 分两种，cold snapshot 和 live snapshot，本文用命令行表示对应的步骤，：
- Cold snapshot: 创建 snapshot 时，需先关闭虚拟机，快照完成后再启动虚拟机
- Live snapshot: 创建 snapshot 时，无需关闭虚拟机
def snapshot(self, context, instance, image_href, update_task_state):
......
# NOTE(rmk): Live snapshots require QEMU 1.3 and Libvirt 1.0.0.
# These restrictions can be relaxed as other configurations
# can be validated.
if self.has_min_version(MIN_LIBVIRT_LIVESNAPSHOT_VERSION,
MIN_QEMU_LIVESNAPSHOT_VERSION,
REQ_HYPERVISOR_LIVESNAPSHOT) \
and not source_format == "lvm" and not source_format == 'rbd':
live_snapshot = True
# Abort is an idempotent operation, so make sure any block
# jobs which may have failed are ended. This operation also
# confirms the running instance, as opposed to the system as a
# whole, has a new enough version of the hypervisor (bug 1193146).
try:
virt_dom.blockJobAbort(disk_path, 0)
except libvirt.libvirtError as ex:
error_code = ex.get_error_code()
if error_code == libvirt.VIR_ERR_CONFIG_UNSUPPORTED:
live_snapshot = False
else:
pass
else:
live_snapshot = False
......
Cold Snapshot 流程:
1.卸载 pci 设备，保持虚拟机状态并关机。
Python:
virt_dom.managedSave(0)
Cli:
$ virsh managedsave vm
2.复制虚拟机的磁盘文件, 然后把复制的文件上传至 glance 中。
$ qemu-img convert -f qcow2 vm.qcow2 -O qcow2 vm_snapshot.qcow2
$ glance image-update vm_snapshot --file vm_snapshot.qcow2
3.启动虚拟机，挂载 pci 设备
$ virsh start vm
Live Snapshot 流程
1.暂停所有的 block job：
Python
virt_dom.blockJobAbort(disk_path, 0)
Cli
$ virsh blockjob vm vda --abort
2.新建一个带有 backing file 的 vm_delta.qcow2 文件，大小和虚拟机磁盘大小一致：
$ qemu-img create -f qcow2 vm_delta.qcow2 --backing_file=base_image --size=root_disk_size
3.Undefine 虚拟机，以便保持数据一致性，期间虚拟机依旧运行：
Python
domain.undefine()
Cli
$ virsh undefine vm
4.把虚拟机磁盘文件复制到新建的 vm_delta.qcow2 文件中：
Python
domain.blockRebase()
Cli
$ virsh blockcopy --domain vm vda vm_delta.qcow2 --wait --verbose
5.Define 虚拟机
Python
_conn.defineXML(xml)
Cli
$ virsh define vm
6.因 vm_delta.qcow2 只是一个增量文件，所以需把它和 backing file 文件合并成一个 snapshot.qcow2 文件，然后把这个完整的 snapshot.qcow2 文件上传至 glance 中:
$ qemu-img convert -f qcow2 -O raw vm_delta.qcow2 snapshot.qcow2
$ glance image-update vm_snapshot --file vm_snapshot.qcow2
基于 Ceph RBD 的 Snapshot
上述 snapshot 的流程都是基于本地存储，基于 Ceph RBD 的 Snapshot 相对复杂些，下面介绍基于 Ceph RBD 的虚拟机 snapshot 流程，由于 live snapshot 和 cold snapshot 的区别和基于本地存储的区别不大，所以本文着重关注 RBD 层面的流程。
1.创建快照并设置快照属性为 protected：
$ rbd snap create nova-pool/vm@nova_vm_snap
$ rbd snap protect nova-pool/vm@nova_vm_snap
2.Clone 该快照至 glance pool 中：
$ rbd clone nova-pool/vm@nova_vm_snao glance-pool/glance_vm_snap_clone
3.Flatten the clone in glance pool：
$ rbd flatten glance-pool/glance_vm_snap_clone
4.对 glance pool 的 glance_vm_snap_clone 做快照，并设置其属性为 protected：
$ rbd snap create glance-pool/glance_vm_snap_clone@vm_snapshot
$ rbd snap protect glance-pool/glance_vm_snap_clone@vm_snapshot
5.删除 nova pool 的快照：
$ rbd snap unprotect nova-pool/vm@nova_vm_snap
$ rbd snap rm nova-pool/vm@nova_vm_snap
