OpenStack高級虛擬化特性之內(nèi)存快照技術(shù)解析

北京2022年8月22日 /美通社/ -- 前言： 在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的今天，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)賴以生存的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的丟失或者損壞將會給企業(yè)帶來無法估量的損失。因此如何進行數(shù)據(jù)保護與保障數(shù)據(jù)一致性成為必須面對的挑戰(zhàn)。隨著企業(yè)上云業(yè)務量不斷增加，云主機快照成為應對挑戰(zhàn)的必備特性。云主機快照保存記錄了數(shù)據(jù)存儲某一時刻的狀態(tài)是一種靜默磁盤快照，相對來說云主機內(nèi)存快照在創(chuàng)建快照時捕捉內(nèi)存狀態(tài)，無需磁盤靜默，進一步確保了在線快照數(shù)據(jù)的完整性和一致性，為業(yè)務在線升級、變更等操作提供了基礎(chǔ)保障，滿足了用戶業(yè)務數(shù)據(jù)保護和最大程度保障業(yè)務連續(xù)性的需求。

彌補開源社區(qū)計算虛擬化功能空白

浪潮云海OS團隊突破基于共享存儲的OpenStack平臺云硬盤增量快照和內(nèi)存有效數(shù)據(jù)處理技術(shù)，相比于傳統(tǒng)虛擬機內(nèi)存快照數(shù)據(jù)全量保存的方式和流程，該云主機內(nèi)存快照功能可以有效提升存儲空間利用率，并極大縮短內(nèi)存快照時間，適用于云數(shù)智、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、金融等大規(guī)模云計算應用場景。浪潮云海OS團隊計劃將此特性貢獻到開源社區(qū)并持續(xù)優(yōu)化，以彌補開源社區(qū)計算虛擬化功能空白。

圖1：云主機內(nèi)存快照創(chuàng)建流程

如圖所示，用戶通過可視化操作界面向計算API發(fā)送云主機內(nèi)存快照創(chuàng)建請求，計算服務在接收到請求之后，將對云主機內(nèi)存有效數(shù)據(jù)和云硬盤分別創(chuàng)建瞬時快照和持久化快照。內(nèi)存有效數(shù)據(jù)快照和云硬盤數(shù)據(jù)（增量或全量）快照將存放在指定的后端存儲上，同時針對內(nèi)存快照提供了多種共享存儲后端可供選擇，保證了數(shù)據(jù)的安全性和云主機遷移的靈活性。首先，持久化數(shù)據(jù)快照，即云平臺中對云主機的云硬盤進行快照，實現(xiàn)已持久化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保護，目前OpenStack社區(qū)的云主機快照功能主要針對云硬盤進行快照；

圖2：普通云主機快照操作平臺

其次，繼續(xù)尋找業(yè)務數(shù)據(jù) -- 瞬時數(shù)據(jù)，瞬時數(shù)據(jù)快照，即對云主機的內(nèi)存進行快照操作，對那一時刻內(nèi)存中的業(yè)務數(shù)據(jù)進行保護。

圖3：云主機內(nèi)存快照操作平臺

最后，實現(xiàn)云硬盤快照與內(nèi)存快照數(shù)據(jù)一致的"真"云主機快照。浪潮云海OS團隊通過深度優(yōu)化相關(guān)虛擬化組件，解決了云主機內(nèi)存和存儲后端磁盤數(shù)據(jù)在不同維度上的數(shù)據(jù)一致性問題，降低內(nèi)存快照創(chuàng)建過程對業(yè)務的影響，保證云主機在快照之后業(yè)務不停機，優(yōu)化后的內(nèi)存快照創(chuàng)建效率較原Libvirt內(nèi)存快照流程提升40%以上。同時解決原生快照恢復過程中由于設(shè)備信息部分丟失導致光盤無法掛載的問題。

保障云主機業(yè)務連續(xù)性，浪潮云海OS內(nèi)存快照功能能夠有效保障用戶云主機系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和業(yè)務連續(xù)性。通過云主機內(nèi)存快照恢復技術(shù)可以快速實現(xiàn)云主機業(yè)務恢復，最大程度減少因系統(tǒng)宕機等故障對實時業(yè)務帶來的影響。無論云主機處于開機、關(guān)機亦或是崩潰狀態(tài)，都可以執(zhí)行該操作來恢復云主機內(nèi)存和磁盤數(shù)據(jù)。同時為了保障云主機數(shù)據(jù)的安全性，建議使用共享存儲作為云主機的云硬盤，內(nèi)存快照數(shù)據(jù)也會被上傳到共享存儲后端，因此在云主機遷移之后，并不影響對其恢復內(nèi)存快照。

圖4：云主機內(nèi)存數(shù)據(jù)恢復流程

用戶通過可視化操作界面向計算API發(fā)送云主機內(nèi)存快照恢復請求，云主機所在節(jié)點的計算服務會對該請求消息進行處理，為了保證云主機內(nèi)存和磁盤數(shù)據(jù)的一致性，首先需要恢復云硬盤快照數(shù)據(jù)，待云硬盤快照恢復成功之后，進而繼續(xù)恢復內(nèi)存快照數(shù)據(jù)，待內(nèi)存快照恢復完成，云主機會以內(nèi)存快照時刻的狀態(tài)繼續(xù)運行。下圖所示是浪潮云海OS產(chǎn)品云主機內(nèi)存快照還原操作設(shè)計控制臺。

圖5：云主機內(nèi)存快照恢復操作平臺

浪潮云海OS內(nèi)存快照技術(shù)，致力于實現(xiàn)更加可靠和易用的容災和備份恢復功能，最大程度保證客戶云主機業(yè)務的連續(xù)性，保障了金融等行業(yè)用戶業(yè)務更持續(xù)、更安全、更可靠的運行，同時降低云主機數(shù)據(jù)災備的復雜度。一直以來，浪潮云海OS通過在架構(gòu)優(yōu)化、權(quán)威基準測試、規(guī)?；瘧谩⑸鐓^(qū)貢獻、生態(tài)完善等方面的持續(xù)創(chuàng)新，構(gòu)建了開放、融合、敏捷、智能的云操作系統(tǒng)，為各行各業(yè)提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新的云基礎(chǔ)設(shè)施。同時持續(xù)推動OpenStack、kubernetes等開源技術(shù)在中國及世界范圍的發(fā)展，為打造創(chuàng)新技術(shù)引擎不懈努力。