你真的会 snapshot 吗？ - 每天5分钟玩转 OpenStack（163）

这是 OpenStack 实施经验分享系列的第 13 篇。

 

instance snapshot 操作可用于备份或者将 instance 保存为新的 image。如果在生产系统中执行 snapshot 操作，必须确保此操作快速且安全。这里有两个关键点：

1. 快速。 
   为保证数据的一致性，snapshot 时需要 pause instance，操作完后再 resume。在这个过程中 instance 是无法对外服务的，为了减少对业务的影响，我们希望 snapshot 越快越好。

2. 安全。 
   即数据一致性，snapshot 出来的 image 不能有没落盘的数据，能够正常启动。所以通常在执行 snapshot 前要 pause instance，暂停所有的 IO 操作。

默认的 snapshot

默认配置下的 snapshot 操作是否能满足快速和安全这两个条件呢？

snapshot 是对 instance 的镜像文件（系统盘）做快照，镜像文件位于计算节点 /var/lib/nova/instances//disk。在第036篇中我们详细讨论了 snapshot 的执行步骤：

1. pause instance

2. 执行 qemu-img convert 命令复制 disk 文件，生成快照文件

3. resume instance

4. 将快照文件上传到 Glance

其中第 1 步保证了 安全，而是否 快速 取决于第 2 步要花多长时间。qemu-img convert 的执行时间取决于 disk 及其 backing 文件的大小，通常 instance 系统盘都以 G 为单位，所以第 2 步花费的时间是分钟级别的。

让生产系统暂停几分钟通常是不能被接受的，所以默认的 snapshot 操作没法做到 快速。

解决方案是什么呢？

不靠谱的 live snapshot

 

Nova 很早就提出了 live snapshot 的替代方案，具体见官网 

live snapshot 的原理是：做快照时不 pause instance，直接执行 qemu-img convert。也就是去掉第 1 和 第 3 步。

这样虽然 快速 条件满足了，业务不会受到影响。但由于没有 pause instance，有可能出现快照过程中不断有新数据写进 disk 文件的情况，很难保证数据的一致性，结果 安全 又成了问题。

官网文档建议：如果要做 live snapshot，用户必须自己保证数据的一致性，比如做快照前确保所有数据已经落盘，并且不会有新数据写进来。个人觉得，live snapshot 基本上没法在生产中使用。

那到底有没有既 安全 又 快速 的方案呢？

真正的解决方案

默认 snapshot 的问题在于 qemu-img convert 耗时太长，而耗时太长的原因是 instance 的系统盘是文件，拷贝文件本身就是一个耗时的操作。真正的解决方案是：

让 instance 从 cinder volume 启动，利用 storage provider 自己的 snapshot 技术实现快速复制。

现代存储系统（无论开源还是商业存储）基本上都提供了 volume 的 snapshot 功能，而这个 snapshot 是基于指针的，不会真正拷贝数据，所以非常快，通常一瞬间就完成，对业务几乎没有影响。所以如果 instance 是从 cinder volume 启动的，那么做快照的时候 OpenStack 就会使用 storage provider 的 snapshot 完成操作。这就实现了既 安全 又 快速。

下面我们使用流行的分布式存储系统 ceph 来演示这个过程。这里省略了 ceph 作为 cinder backend 的配置方法，如果有兴趣可以参考官网 

boot from volume

部署 instance 时指定创建 volume。

 

这里我们选择的 image 是 xenial（Ubuntu 16.04），大小为 2.20 GB。确保 Create New Volume 选项为 Yes。Volume Size 为 3（大于 image 2.20 GB）。执行部署后，OpenStack 会完成如下工作：

1. 在 ceph 中创建一个 3 GB 的 volume。

2. 将 image 数据拷贝到该 volume。

3. instance 从该 volume 启动。

在 volume 管理界面可以看到这个新创建的 volume。

 

ubuntu-test 就是我们部署的 instance。接下来对 ubuntu-test 执行 snapshot 操作。

 

 

操作瞬间完成！

 

注意到快照 snap-test 的 Size 是 0 字节，这是因为它真正的存放位置在 cehp。通过 snap-test 部署出来的 instance 直接就是 boot from volume 的。

boot from volume 其实是 OpenStack 部署 instance 的最佳实践，instance 的启动盘和数据盘都由 cinder 管理，而且做快照和做备份都很方便。

下期预告

到这里，实施经验分享部分就先告一段落。按照之前的计划，接下来是容器技术的内容。不过最近收到很多同学的留言，希望讲一讲 cloud-init 的工作原理和相关应用。

instance 定制化其实是个非常重要的内容，在生产环境中的需求很大。目前最主流的方案就是 cloud-init，当然仅仅 cloud-init 是不够的，还得需要 OpenStack 服务的支持。前面之所以没有讨论，主要是因为这个主题会同时涉及 nova 和 neutron 两大模块，要求的知识和技能比较综合，不过现在则是个非常好的时机。

接下来 CloudMan 会系统讲解 instance 定制化这个主题，从原理到实践力求把它讲透。只是容器部分不得不再多等一下了，见谅见谅。