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分类: 云计算

2017-03-15 06:44:15

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 YesVolume 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。


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