OpenStack高级虚拟化特性之内存快照技术解析

前言： 在企业数字化转型的今天，数据已经成为企业赖以生存的基础。数据的丢失或者损坏将会给企业带来无法估量的损失。因此如何进行数据保护与保障数据一致性成为必须面对的挑战。随着企业上云业务量不断增加，云主机快照成为应对挑战的必备特性。云主机快照保存记录了数据存储某一时刻的状态是一种静默磁盘快照，相对来说云主机内存快照在创建快照时捕捉内存状态，无需磁盘静默，进一步确保了在线快照数据的完整性和一致性，为业务在线升级、变更等操作提供了基础保障，满足了用户业务数据保护和最大程度保障业务连续性的需求。

弥补开源社区计算虚拟化功能空白

浪潮云海OS团队突破基于共享存储的OpenStack平台云硬盘增量快照和内存有效数据处理技术，相比于传统虚拟机内存快照数据全量保存的方式和流程，该云主机内存快照功能可以有效提升存储空间利用率，并极大缩短内存快照时间，适用于云数智、工业互联网、金融等大规模云计算应用场景。浪潮云海OS团队计划将此特性贡献到开源社区并持续优化，以弥补开源社区计算虚拟化功能空白。

图1：云主机内存快照创建流程

如图所示，用户通过可视化操作界面向计算API发送云主机内存快照创建请求，计算服务在接收到请求之后，将对云主机内存有效数据和云硬盘分别创建瞬时快照和持久化快照。内存有效数据快照和云硬盘数据（增量或全量）快照将存放在指定的后端存储上，同时针对内存快照提供了多种共享存储后端可供选择，保证了数据的安全性和云主机迁移的灵活性。首先，持久化数据快照，即云平台中对云主机的云硬盘进行快照，实现已持久化数据的数据保护，目前OpenStack社区的云主机快照功能主要针对云硬盘进行快照；

图2：普通云主机快照操作平台

其次，继续寻找业务数据 -- 瞬时数据，瞬时数据快照，即对云主机的内存进行快照操作，对那一时刻内存中的业务数据进行保护。

图3：云主机内存快照操作平台

最后，实现云硬盘快照与内存快照数据一致的"真"云主机快照。浪潮云海OS团队通过深度优化相关虚拟化组件，解决了云主机内存和存储后端磁盘数据在不同维度上的数据一致性问题，降低内存快照创建过程对业务的影响，保证云主机在快照之后业务不停机，优化后的内存快照创建效率较原Libvirt内存快照流程提升40%以上。同时解决原生快照恢复过程中由于设备信息部分丢失导致光盘无法挂载的问题。

保障云主机业务连续性，浪潮云海OS内存快照功能能够有效保障用户云主机系统数据的安全性和业务连续性。通过云主机内存快照恢复技术可以快速实现云主机业务恢复，最大程度减少因系统宕机等故障对实时业务带来的影响。无论云主机处于开机、关机亦或是崩溃状态，都可以执行该操作来恢复云主机内存和磁盘数据。同时为了保障云主机数据的安全性，建议使用共享存储作为云主机的云硬盘，内存快照数据也会被上传到共享存储后端，因此在云主机迁移之后，并不影响对其恢复内存快照。

图4：云主机内存数据恢复流程

用户通过可视化操作界面向计算API发送云主机内存快照恢复请求，云主机所在节点的计算服务会对该请求消息进行处理，为了保证云主机内存和磁盘数据的一致性，首先需要恢复云硬盘快照数据，待云硬盘快照恢复成功之后，进而继续恢复内存快照数据，待内存快照恢复完成，云主机会以内存快照时刻的状态继续运行。下图所示是浪潮云海OS产品云主机内存快照还原操作设计控制台。

图5：云主机内存快照恢复操作平台

浪潮云海OS内存快照技术，致力于实现更加可靠和易用的容灾和备份恢复功能，最大程度保证客户云主机业务的连续性，保障了金融等行业用户业务更持续、更安全、更可靠的运行，同时降低云主机数据灾备的复杂度。一直以来，浪潮云海OS通过在架构优化、权威基准测试、规模化应用、社区贡献、生态完善等方面的持续创新，构建了开放、融合、敏捷、智能的云操作系统，为各行各业提供数字转型、智能升级、融合创新的云基础设施。同时持续推动OpenStack、kubernetes等开源技术在中国及世界范围的发展，为打造创新技术引擎不懈努力。