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news 2025/11/5 0:33:20

网站域名注册人查询,网站空间绑定域名,淄博怎么做网站,长春建站方案快照及克隆什么是快照快照是数据存储的某一时刻的状态记录#xff0c;也就是把虚拟机当前的状态保存下来(快照不是备份#xff0c;快照保存的是状态#xff0c;备份保存的是副本) 快照优点速度快#xff0c;占用空间小快照工作原理在了解快照原理前#xff0c;…快照及克隆什么是快照快照是数据存储的某一时刻的状态记录也就是把虚拟机当前的状态保存下来(快照不是备份快照保存的是状态备份保存的是副本) 快照优点速度快占用空间小快照工作原理在了解快照原理前首先需要知道两个概念索引/数据和差分盘索引和数据index node / data block 首先要了解每一个文件系统都是有两部分组成的索引和数据index node / data block, 索引有时候也称为元数据metadata如图 index node 有时候也称为metadate元数据也叫元素它是描述数据的数据比如文件的名字文件的大小文件的权限文件的指针(指针指向文件在硬盘上的物理位置) 所以快照也叫基于索引的快照(快照中只包含虚拟机磁盘文件的元数据不包含真实的文件内容)元数据中只保存文件的描述信息和文件的指针一个元数据占用256字节的空间大小查找文件时先读取文件的元数据通过元数据的指针找到文件在硬盘的物理位置从而找到文件。总结一下 metadate元数据文件的描述信息文件的名字、大小、时间等及文件的指针真实的物理数据在硬盘上的位置 data block真实的文件举个不是太恰当的例子比如有一张图片放在硬盘上第三行第五列这个小格子内我们想要打开这个文件首先操作系统要先找到这个文件的索引元数据metadate我们这时可以看到这个文件名字叫“123.jpg”大小是1MB等信息当我们打开这个文件时通过matedate中的指针该指针指向了硬盘上第三行第五列这个小格子操作系统找到这个小格子里的文件从而可以打开文件让我们看到这个图片差分盘差分盘是一种与基础盘关联的磁盘类型它记录了基础盘和自身之间的差异。具体来说差分盘只存储了对基础盘的修改或增量数据而不保存基础盘上已存在的数据。创建快照其实就是创建了一块差分盘当创建快照时基础磁盘会置于只读状态差分盘(快照空间)中会保留基础磁盘的索引信息所以ROW快照后虚拟机所有对磁盘的增删改查操作都会重定向到差分盘从而不影响基础磁盘中已有的数据计算快照(旧) 功能介绍虚拟化计算层是基于KVM来实现的KVM采用的是qcow2的磁盘格式qcow2支持的快照方式为cow写时复制KVM在虚拟化计算层给qcow2打快照的时候会将生成的快照空间一起保存在原有的qcow2文件中在删除或恢复快照的时候调用底层的文件系统指令来清理qcow2文件中的快照空间 cow快照在写入修改数据时IO会被放大三倍更加消耗存储的IO性能即需要将要修改的数据读出来写到快照空间内然后再将新的数据覆盖写到原位置这样会带来写惩罚一次写带来了更多的读操作注意事项 1. 性能影响是因为KVM支持的COW快照技术导致的打完快照之后数据写入的时候会放大IO消耗存储的IO性能新增数据不会对性能产生影响修改数据时才会影响性能 2. KVM的快照方案中快照数据保存在原有的qcow2文件中如果要满足删除快照对qcow2文件内快照区域进行清理需要调用底层文件系统指令如果底层使用ext3ext4的文件系统那就可以通过调用KVM的指令来清除qcow2文件中的快照空间 3. 深信服超融合使用的是自己开发的aSAN虚拟存储aSAN文件系统的底层指令不支持删除qcow2文件中的快照空间所以只能删除快照的索引数据存储快照深信服aSAN文件系统无法删除qcow2文件中的快照空间为了解决这个问题aSAN开发出了存储快照存储快照就是在打快照的时候生成的快照空间写在一个单独的qcow2文件里而不是放在原来的qcow2文件里存储快照在清理快照空间的时候只需要将生成的qcow2文件删除掉即可采用基于存储的快照方式 1. 采用ROW快照技术减小对虚拟机性能的影响 2. aSAN底层支持删除快照时释放空间注意事项 1. 存储快照只能存在于虚拟存储上外置存储的虚拟机会使用老版本的快照方式 2. 两主机场景不支持存储快照及相关功能包括快速克隆 COW快照原理旧 COW又叫写时复制新增数据不会对性能产生影响修改数据时才会影响性能 1. 创建快照的时候COW会为原虚拟磁盘创建一张数据指针表用于保存原虚拟磁盘的物理指针 2. 然后在创建一张新的指针表作为快照空间的指针表快照空间的指针表会占用一部分的存储空间用于保存快照后原虚拟磁盘中被更新的原数据 3. 当虚拟机要删改数据的时候先将数据写到缓存里等待等待存储系统先将删改的原数据复制到快照空间里然后再将缓存中的数据覆盖写到原虚拟磁盘中的位置 4. 最后将虚拟磁盘和快照空间的数据指针对应写到一张映射表里简单总结数据写入时直接写到虚拟磁盘内数据修改时先把要修改的数据读出来然后将读出来的数据写到快照空间内然后把修改后的数据覆盖写入到虚拟磁盘原位置中最后将虚拟磁盘和快照空间的数据指针保存到映射表中快照后数据写入(修改)流程 1. 在对虚拟机创建快照时系统会生成一个动态增长的新磁盘文件即快照空间 2. 快照创建完成后修改原数据时会先将原磁盘数据复制到快照空间里然后再将缓存里的数据写到原磁盘文件中最后将原虚拟磁盘和快照空间逻辑地址的对应关系写到映射表快照在写入数据时为什么会放大IO 如图图上的蓝色部分是数据指针白色部分是指针对应的存储空间紫色和黄色表示的是数据块此时虚拟机要将【2】这里的数据块【c】修改为数据块【e】【e】首先会被写到缓存里存储系统将原来的【c】读出来然后再复制到快照空间的【ii】位置此时数据经历了一次读和一次写。然后再将缓存里的数据【e】覆盖写到原虚拟磁盘此时io又经历了一次写。所以快照后数据IO会经历一次读和两次写假设这个数据块是1KB这已经有了3KB的数据量了原本1KB的数据IO变为了3KB的数据IO所以快照后写入数据会放大数据IO量写入映射表的操作是写入地址指针这个数据是非常小的可以忽略掉快照后数据读取流程快照创建后虚拟机读取数据时直接从原虚拟磁盘读取虚拟机读取数据时直接根据原虚拟磁盘的指针表读取即可不用查询映射表和快照空间了因为修改的数据都保存在原虚拟磁盘里了如图在原虚拟磁盘里e已经是最新的数据了所以在读的时候只需要顺序的将aeioud读出来即可快照恢复流程快照恢复时根据映射表将快照空间里的数据回写到原虚拟磁盘然后删除快照空间恢复快照后原磁盘空间是打快照时的旧数据状态快照删除后虚拟机是新数据状态 1. 首先根据映射表找到快照空间上的数据在原虚拟磁盘所对应的位置 2. 然后将数据回写到原虚拟磁盘上覆盖掉修改后的数据每一次回写的动作都会进行一次数据的读和数据的写 3. 数据全部回写完成后再将快照空间和映射表删除掉快照删除流程删除快照时直接删除快照空间以及地址映射表即可保证当前虚拟机是最新数据的状态(快照内旧的数据也会跟着一起删除) ROW快照原理写时重定向快照后数据写入流程 1. 在对虚拟机创建快照时系统会将虚拟磁盘置为只读并生成一个动态增长的新磁盘即快照空间 2. 快照创建完成后该虚拟机的所有新增数据和对原数据的修改都写入到新生成的快照空间并将原虚拟磁盘和快照空间逻辑地址的对应关系写入映射表 1. 在创建快照时ROW首先会为原虚拟磁盘创建一张数据指针表用于保存原虚拟磁盘的物理指针如上图蓝色的1-6即原虚拟磁盘的指针然后将这张指针表的存储空间置为只读模式 2. 再创建一块空的指针表(上图右侧蓝色部分)作为快照空间的数据指针表他会占用一部分存储空间用于保存快照后更新的数据在aSAN上这块存储空间是动态分配的并没有一个起始的默认大小最大不会超过虚拟机配置的磁盘大小 3. 当要对原虚拟磁盘的数据进行删改时会将删改后的数据写入到快照空间内然后将原虚拟磁盘的地址指针和快照空间的地址指针对应的写到映射表里 4. 可以看到ROW在写入的时候只有一次写入操作只是进行了写、映射表的操作记录地址的操作影响非常小是可以忽略掉的快照后数据读取流程 1. 若读取的数据是快照创建之前已有的数据且创建快照后未进行修改则从源虚拟磁盘读取 2. 若读取的数据是快照创建之后增/改的数据则从快照空间读取 ROW在读数据时会有查询映射表的过程是对地址指针的查询比起指针写入的影响会大一些比起数据块的操作(覆盖写入)还是会小很多快照恢复流程快照恢复是要回到打快照时旧数据的状态ROW的旧数据都保存在原虚拟磁盘里所以快照恢复的时候直接删除快照空间和映射表即可为什么快照恢复的时候要关闭虚拟机呢虚拟机运行的过程中内存中的数据是会持续的往磁盘中写的而快照恢复的过程中会对磁盘做回滚操作不可能做到在新数据写入的同时还能回滚旧数据的举个直观的例子现在有一台虚拟机刚装好系统打了个快照然后安装了微信和QQ软件在正常使用这些软件的时候突然电脑中毒了此时想要对虚拟机恢复快照如果不关闭虚拟机这些软件会一直向磁盘写数据占用磁盘上的数据块而恢复快照是要将这些软件整个给擦除掉这时候就会发生冲突现在的快照技术基本上都会将虚拟机重启不然达不到快照恢复的目的了快照删除流程快照删除时依照映射表将快照空间的数据进行回写然后删除快照空间由此可见COW和ROW的快照删除正好相反因为COW原虚拟磁盘记录的是新的数据状态而ROW的原虚拟磁盘记录的是旧的数据状态 COW与ROW对比读密集型应用web应用写密集型应用数据库应用删除快照的四种情况第一种情况如图虚拟机当前所处的位置为snap02当删除snap01的快照时snap01快照内的增量数据会合并到基础磁盘第二种情况虚拟机当前在snap02的位置当删除snap02的快照时snap02内的增量数据会合并到快照1 第三种情况虚拟机当前在snap01的快照位置删除snap02的快照snap02的快照会直接删除无需合并第四种情况当前在snap02的快照位置此时删除所有快照snap02及以上位置快照内的增量数据都会合并到基础磁盘 ROW删除快照总结删除当前位置的快照时该快照内的增量数据会合并到母盘中删除当前位置后面的快照时后面位置快照空间内的数据会被直接删除无需合并快照删除问题为什么创建快照后在虚拟机内删除原本属于母盘的文件快照还能恢复呢(比如为什么把虚拟机格式化了后快照还能恢复呢) 因为创建快照后会将母盘置为只读模式而快照是基于索引的快照子盘中保存了母盘所有文件的索引而快照后虚拟机所有的读写都来自子盘当删除原本保存在母盘中的文件时实际上并非真正的将文件删除只是删除了快照中指向这个文件的索引所以即使将文件删除快照也能将该文件恢复如果创建了多个快照空间数据增删改查会怎样假设创建了两个快照当前所处的位置在快照2此时图片上的原虚拟磁盘就是快照1快照空间就是快照2数据写入会写入到快照2所在的差分盘数据读取也会从快照2内去读取相当于是快照1实际上是原虚拟磁盘的差分盘但是又打了一个快照2此时快照1就相当于是快照2的母盘快照2就是快照1的差分盘一致性快照与内存快照内存快照保存内存的状态可以保存内存当前的状态但是占用磁盘空间大如果虚拟机内存大小是8GB那么在打内存快照时8GB内存不管用没用完内存快照都会将8GB的内存写入到快照内存快照拍摄完成后恢复快照会回到打快照那一刻的状态也就是开机状态注意内存是实时变化的内存快照只保留打快照那一刻的内存状态后面的它不管一致性快照在创建快照前强制将脏页写回硬盘再创建快照类似于执行了一条sync的命令后再打快照虚拟机需要安装tools 一致性快照拍摄完成后保留硬盘当前的状态恢复快照后虚拟机自动重新开机什么是脏页脏页也叫脏数据数据在写入时并不是直接写到硬盘而是先写入到内存中在内存中整合后再写到硬盘已经在内存中改变还没有写到硬盘的数据叫脏数据内存中的脏数据有30秒存活时间30秒后数据会被写到硬盘为什么需要延时30秒再写入硬盘这样可以防止瞬间的高IO将磁盘占用率打满的情况查看脏数据存活时间 sysctl -a | grep dirty 【vm.dirty_expire_centisecs 3000】就是脏数据的存活时间单位百分之一秒实时监控脏页watch -n 1 cat /proc/meminfo | grep Dirty可以看到当前有40KB的脏数据脏数据测试首先查看当前系统的脏数据大小首先我们拷贝两个文件到家目录的test文件夹下可以看到脏数据变大了这时我们在30秒内关闭虚拟机电源(非正常关机正常关机的话脏数据会被写到硬盘)然后再开机查看那两个文件是否已写入到硬盘可以看到数据并没有写到硬盘执行sync命令可以强制将脏数据写到硬盘可以看到执行完sync后脏页数据直接变为0kB了此时就算在30秒内关闭虚拟机电源数据也会被写到硬盘差分盘体验首先查看虚拟机的ID号和所属主机ID号可以理解为系统给这个虚拟机起的名字可以看到这台虚拟机运行在CNA01上的登录CNA01进去KVM的配置目录 /etc/libvirt/qemu可以看到这台虚拟机的配置文件查看这个配置文件找到虚拟机虚拟磁盘所处的目录找到如图这一段/disk开头/disk结尾这一块括起来的中可以看到虚拟机虚拟磁盘文件所处的目录(蓝色框选出来的) 进入这个目录可以看到虚拟机的虚拟磁盘此时我们给虚拟机打个快照再看一下虚拟机虚拟磁盘所在目录可以看到虚拟机多了一块虚拟磁盘这块虚拟磁盘就是差分盘差分盘初始大小一般不会超过16MB这16M中保存了母盘的文件索引但是有个问题所有的新数据都是写在快照后的差分盘中的那虚拟机是怎么知道要往这块盘中写数据的呢我们再来看一下虚拟机的配置文件(/etc/libvirt/qemu/xxxx.xml) 可以看到当前虚拟机使用的磁盘就是刚刚的那块差分盘(蓝色)还可以看到这块差分盘的母盘(绿色)所以虚拟机会把所有的新数据写入差分盘此时所有的读写操作都是在这块差分盘中进行的所以母盘对于虚拟机来说是只读模式克隆克隆分为链接克隆和完整克隆完整克隆就是将虚拟机配置文件及磁盘文件(vmid会更改)完整复制克隆出来的虚拟机与源虚拟机独立存在。全量克隆全量克隆是指对原虚拟机数据进行一份完整的复制数据复制完成后克隆出来的虚拟机才能开机克隆出来的虚拟机和原虚拟机是完全独立的原虚拟机损坏不影响全量克隆出来的虚拟机全量克隆特点克隆出来的虚拟机需要等数据复制完成之后才可以启动时间取决于源虚拟机数据量大小全量克隆出来的的虚拟机数据始终保持独立克隆完成后虚拟机性能无任何影响链接克隆使用的就是快照技术同样会复制虚拟机的配置文件但会生成差分盘作为克隆后虚拟机的磁盘链接克隆的虚拟机依赖源虚拟机的磁盘文件。链接克隆的特点和全量克隆相反克隆的作用业务变更失败方便回退业务测试(在测试业务时如果新搭建测试环境场景有可能耗时较长或和当前环境有差别所以可以选择克隆来完全模拟测试环境)改变磁盘模式等虚拟机在克隆的时候会自动创建一个快照因为在克隆过程中原虚拟机数据会持续变化克隆时会自动生成快照克隆是从快照中克隆从而保持数据的一致性当克隆完成后系统会自动删除快照快照中的数据会自动还原到基础磁盘中模板模板作用批量部署虚拟机制作模板流程安装OS安装tools安装所需的应用程序将IP地址设置为DHCP方式去除个性化信息MAC地址计算机名SID WINDOWS自带去除个性化信息的程序 C:\Windows\System32\Sysprep\sysprep.exe 选择进入系统全新体验勾选通用选择关机如果选择重新启动又会生成个性化信息虚拟机关机后制作为模板转换为模板如将虚拟机磁盘vhd格式转换为vhdx格式源虚拟机不存在(模板也可以转换为虚拟机)克隆为模板通过该虚拟机创建一个新的模板源虚拟机继续存在导出为模板将虚拟机导出为模板文件方便导入到其他系统或留作备份
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