OpenStack高級(jí)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(huì)給企業(yè)帶來無法估量的損失。因此如何進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)與保障數(shù)據(jù)一致性成為必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。隨著企業(yè)上云業(yè)務(wù)量不斷增加，云主機(jī)快照成為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的必備特性。云主機(jī)快照保存記錄了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)某一時(shí)刻的狀態(tài)是一種靜默磁盤快照，相對(duì)來說云主機(jī)內(nèi)存快照在創(chuàng)建快照時(shí)捕捉內(nèi)存狀態(tài)，無需磁盤靜默，進(jìn)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(wù)在線升級(jí)、變更等操作提供了基礎(chǔ)保障，滿足了用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)保護(hù)和最大程度保障業(yè)務(wù)連續(xù)性的需求。

彌補(bǔ)開源社區(qū)計(jì)算虛擬化功能空白

浪潮云海OS團(tuán)隊(duì)突破基于共享存儲(chǔ)的OpenStack平臺(tái)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(jī)內(nèi)存快照數(shù)據(jù)全量保存的方式和流程，該云主機(jī)內(nèi)存快照功能可以有效提升存儲(chǔ)空間利用率，并極大縮短內(nèi)存快照時(shí)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(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景。浪潮云海OS團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將此特性貢獻(xiàn)到開源社區(qū)并持續(xù)優(yōu)化，以彌補(bǔ)開源社區(qū)計(jì)算虛擬化功能空白。

圖1：云主機(jī)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(jì)算API發(fā)送云主機(jī)內(nèi)存快照創(chuàng)建請(qǐng)求，計(jì)算服務(wù)在接收到請(qǐng)求之后，將對(duì)云主機(jī)內(nèi)存有效數(shù)據(jù)和云硬盤分別創(chuàng)建瞬時(shí)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(chǔ)上，同時(shí)針對(duì)內(nèi)存快照提供了多種共享存儲(chǔ)后端可供選擇，保證了數(shù)據(jù)的安全性和云主機(jī)遷移的靈活性。首先，持久化數(shù)據(jù)快照，即云平臺(tái)中對(duì)云主機(jī)的云硬盤進(jìn)行快照，實(shí)現(xiàn)已持久化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保護(hù)，目前OpenStack社區(qū)的云主機(jī)快照功能主要針對(duì)云硬盤進(jìn)行快照；

圖2：普通云主機(jī)快照操作平臺(tái)

其次，繼續(xù)尋找業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) -- 瞬時(shí)數(shù)據(jù)，瞬時(shí)數(shù)據(jù)快照，即對(duì)云主機(jī)的內(nèi)存進(jìn)行快照操作，對(duì)那一時(shí)刻內(nèi)存中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。

圖3：云主機(jī)內(nèi)存快照操作平臺(tái)

最后，實(shí)現(xiàn)云硬盤快照與內(nèi)存快照數(shù)據(jù)一致的"真"云主機(jī)快照。浪潮云海OS團(tuán)隊(duì)通過深度優(yōu)化相關(guān)虛擬化組件，解決了云主機(jī)內(nèi)存和存儲(chǔ)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(duì)業(yè)務(wù)的影響，保證云主機(jī)在快照之后業(yè)務(wù)不停機(jī)，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(shí)解決原生快照恢復(fù)過程中由于設(shè)備信息部分丟失導(dǎo)致光盤無法掛載的問題。

保障云主機(jī)業(yè)務(wù)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(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和業(yè)務(wù)連續(xù)性。通過云主機(jī)內(nèi)存快照恢復(fù)技術(shù)可以快速實(shí)現(xiàn)云主機(jī)業(yè)務(wù)恢復(fù)，最大程度減少因系統(tǒng)宕機(jī)等故障對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)帶來的影響。無論云主機(jī)處于開機(jī)、關(guān)機(jī)亦或是崩潰狀態(tài)，都可以執(zhí)行該操作來恢復(fù)云主機(jī)內(nèi)存和磁盤數(shù)據(jù)。同時(shí)為了保障云主機(jī)數(shù)據(jù)的安全性，建議使用共享存儲(chǔ)作為云主機(jī)的云硬盤，內(nèi)存快照數(shù)據(jù)也會(huì)被上傳到共享存儲(chǔ)后端，因此在云主機(jī)遷移之后，并不影響對(duì)其恢復(fù)內(nèi)存快照。

圖4：云主機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)恢復(fù)流程

用戶通過可視化操作界面向計(jì)算API發(fā)送云主機(jī)內(nèi)存快照恢復(fù)請(qǐng)求，云主機(jī)所在節(jié)點(diǎn)的計(jì)算服務(wù)會(huì)對(duì)該請(qǐng)求消息進(jìn)行處理，為了保證云主機(jī)內(nèi)存和磁盤數(shù)據(jù)的一致性，首先需要恢復(fù)云硬盤快照數(shù)據(jù)，待云硬盤快照恢復(fù)成功之后，進(jìn)而繼續(xù)恢復(fù)內(nèi)存快照數(shù)據(jù)，待內(nèi)存快照恢復(fù)完成，云主機(jī)會(huì)以內(nèi)存快照時(shí)刻的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。下圖所示是浪潮云海OS產(chǎn)品云主機(jī)內(nèi)存快照還原操作設(shè)計(jì)控制臺(tái)。

圖5：云主機(jī)內(nèi)存快照恢復(fù)操作平臺(tái)

浪潮云海OS內(nèi)存快照技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)更加可靠和易用的容災(zāi)和備份恢復(fù)功能，最大程度保證客戶云主機(jī)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，保障了金融等行業(yè)用戶業(yè)務(wù)更持續(xù)、更安全、更可靠的運(yùn)行，同時(shí)降低云主機(jī)數(shù)據(jù)災(zāi)備的復(fù)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(zhǔn)測(cè)試、規(guī)?；瘧?yīng)用、社區(qū)貢獻(xiàn)、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(jí)、融合創(chuàng)新的云基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)持續(xù)推動(dòng)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。