快照

概述

快照：某一时间点某一磁盘的数据状态文件。做重要操作前，对云主机根云盘、数据云盘、云主机内存或弹性裸金属实例做特定时间点的临时状态保留，方便出现故障后迅速回滚。如需长期备份，建议使用灾备服务。

快照类别

快照包括手动快照和自动快照两种类型：

手动快照：用户随时手动对云主机根云盘、数据云盘或弹性裸金属实例创建快照。
自动快照：通过定时任务创建快照，或系统在特定场景触发一次性自动快照。
- 通过定时任务创建快照，用户需提前创建定时快照策略，系统会在设置的时间点自动对相应资源创建快照。
- 系统在以下特定场景可能触发一次性自动快照：
  - 根云盘扩容
  - 数据云盘扩容
  - 重置云主机
  - 快照回滚
    Note:
    - 系统默认快照回滚不会触发一次性自动快照。
    - 用户可自行设置快照回滚是否触发一次性自动快照，设置方法：
      进入设置 > 平台设置 > 全局设置 > 高级设置 > 资源中心 > 云资源池 > 快照，开启自动创建云盘快照开关即可。
  - 在Ceph主存储上创建根云盘或数据云盘的镜像

快照视图

ZStack Cube 旗舰版支持两种快照视图：列表视图和拓扑视图。

列表视图：以列表的方式展示快照信息，包括：快照名称、类型、容量、创建日期和支持的操作。
拓扑视图：以快照树的方式展示快照信息，包括：快照链和快照节点。支持定位到当前快照、还原画布、放大、缩写、全屏等操作。

应用场景

快照功能适用于以下应用场景：

故障迅速还原：当生产环境出现异常故障，可使用快照回滚功能迅速还原至正常状态。该手段为临时方案，考虑到数据的长期完善保护，建议使用灾备服务。
数据开发：通过对生产数据创建快照，从而为数据挖掘、报表查询和开发测试等应用提供近实时的真实生产数据。
提高操作容错率：在系统升级或业务数据迁移等重大操作前，建议创建一份或多份快照。一旦升级或者迁移过程中出现任何问题，可以通过快照及时恢复到正常的系统数据状态。

快照原理

非Ceph存储 QCOW2外部快照原理

对于非Ceph存储（本地存储/NFS/Shared Mount Point/Shared Block），ZStack Cube 旗舰版采用QCOW2外部快照（External Snapshot）机制。

快照链与快照树
通常一块磁盘对应一条快照链，ZStack Cube 旗舰版支持对一块磁盘创建一棵快照树，快照树的每一个分支都是一条快照链。
如图 1所示：
图 1. 快照树
快照树包括以下信息：
- 快照链：磁盘的一组快照组成的关系链，快照树的每一个分支都是一条快照链。
- 快照节点：快照链中的一个节点，表示磁盘的一份快照。
- 快照容量：快照占用的存储空间。支持查看快照树中所有快照的总容量，以及单个快照节点的容量。
Note:
- 对于非Ceph存储，系统默认每条快照链最多有128个节点，用户可在全局设置中，通过修改云盘快照增量的最大数目自行设置快照链的最大长度。对于Ceph存储，单盘最大快照数量为32，包括手动创建及自动创建的快照。
- 快照链长度达到上限后：
  - 若继续创建自动快照，系统会自动删除最早的自动快照。
  - 若继续创建手动快照，用户需手动删除不需要的快照。
- 在生产环境中，建议单块磁盘的快照数量尽量控制在5以内，快照过多会影响云主机/云盘的IO性能、数据安全以及主存储容量。如需长期备份，建议使用灾备服务。
创建快照
当一个外部快照被创建，实质是新建一个空白的qcow2文件，该空白文件的backing file指向旧qcow2文件，旧qcow2文件置为只读，于是旧qcow2文件自身成为一个快照，后续只对新qcow2文件写入数据。
- 基于backing file创建单条快照链。
  如图 2所示：
  图 2. 创建快照单链
  假定已有一个原始镜像（Base），以该原始镜像为模板创建云主机1，对云主机1依次创建快照1A、快照1B。
  - 原始镜像：一个已制作好的磁盘镜像文件，包含完整的操作系统以及引导程序，作为Base（只读）。
  - 云主机1：新建空白文件Overlay-1，backing file指向Base，Base保持为只读，于是Base成为一个快照，后续只对Overlay-1写入数据。
  - 快照1A：新建空白文件Overlay-1A，backing file指向Overlay-1，Overlay-1置为只读，于是Overlay-1成为一个快照，后续只对Overlay-1A写入数据。
  - 快照1B：新建空白文件Overlay-1B，backing file指向Overlay-1A，Overlay-1A置为只读，于是Overlay-1A成为一个快照，后续只对Overlay-1B写入数据。云主机1使用的是快照链内最后一个快照1B对应的磁盘文件，快照1B为Active。
- 基于backing file创建多条快照链。
  如图 3所示：
  图 3. 创建快照多链
  假定已有一个原始镜像（Base），以该原始镜像为模板创建云主机1、云主机2、云主机3，对云主机1依次创建快照1A、快照1B，对云主机2创建快照2A，对云主机3创建快照3A。
  - 原始镜像：一个已制作好的磁盘镜像文件，包含完整的操作系统以及引导程序，作为Base（只读）。
  - 快照链1：
    - 云主机1：新建空白文件Overlay-1，backing file指向Base，Base保持为只读，于是Base成为一个快照，后续只对Overlay-1写入数据。
    - 快照1A：新建空白文件Overlay-1A，backing file指向Overlay-1，Overlay-1置为只读，于是Overlay-1成为一个快照，后续只对Overlay-1A写入数据。
    - 快照1B：新建空白文件Overlay-1B，backing file指向Overlay-1A，Overlay-1A置为只读，于是Overlay-1A成为一个快照，后续只对Overlay-1B写入数据。云主机1使用的是快照链1内最后一个快照1B对应的磁盘文件，快照1B为Active。
  - 快照链2：
    - 云主机2：新建空白文件Overlay-2，backing file指向Base，Base保持为只读，后续只对Overlay-2写入数据。
    - 快照2A：新建空白文件Overlay-2A，backing file指向Overlay-2，Overlay-2置为只读，于是Overlay-2成为一个快照，后续只对Overlay-2A写入数据。云主机2使用的是快照链2内最后一个快照2A对应的磁盘文件，快照2A为Active。
  - 快照链3：
    - 云主机3：新建空白文件Overlay-3，backing file指向Base，Base保持为只读，后续只对Overlay-3写入数据。
    - 快照3A：新建空白文件Overlay-3A，backing file指向Overlay-3，Overlay-3置为只读，于是Overlay-3成为一个快照，后续只对Overlay-3A写入数据。云主机3使用的是快照链3内最后一个快照3A对应的磁盘文件，快照3A为Active。
合并快照
外部快照之间互相依赖（每一个overlay依赖它的backing file），每个快照保存有相应数据，不可直接删除某个快照来缩短链长度。外部快照可通过向下合并（Blockcommit）或向上合并（Blockpull）两种方式来缩短链长度。
- 向下合并（Blockcommit）
  在同一条快照链内，支持将overlays合并至backing files。
  如图 4所示：
  图 4. 向下合并
  
  假定已有一个原始镜像（Base），基于Base创建云主机1，并对云主机1创建3个互相依赖的外部快照，即：快照1A、快照1B、快照1C。现将快照1A、快照1B向下合并至云主机1，于是快照1C（Active）的backing file直接指向云主机1，快照链缩短。快照1A、快照1B不再有用，删除即可。
- 向上合并（Blockpull）
  在同一条快照链内，支持将backing files合并至overlays。
  如图 5所示：
  图 5. 向上合并
  
  假定已有一个原始镜像（Base），基于Base创建云主机1，并对云主机1创建3个互相依赖的外部快照，即：快照1A、快照1B、快照1C。现将快照1A、快照1B向上合并至快照1C（Active），于是快照1C（Active）的backing file直接指向云主机1，快照链缩短。快照1A、快照1B不再有用，删除即可。

Ceph存储快照原理

对于Ceph存储，ZStack Cube 旗舰版采用Ceph存储自带的快照功能，当下业界分布式存储主流采用ROW（Redirect-On-Write，写时重定向）快照机制。

创建快照

创建快照分为以下三种场景：

创建云主机快照：
- 单盘快照：对云主机根云盘创建快照。
- 快照组：对云主机根云盘、所加载的数据云盘以及云主机内存创建快照。
创建数据云盘快照：对数据云盘创建快照。
创建弹性裸金属实例快照：对弹性裸金属创建快照。

创建云主机快照

在ZStack Cube 旗舰版主菜单，点击资源中心 > 云资源池 > 虚拟资源 > 云主机，进入云主机界面。选择某一云主机（运行中/已暂停/已停止），点击操作 > 快照和备份 > 创建快照，弹出创建云主机快照界面。

可参考以下示例输入相应内容：

名称：设置云主机快照名称。命名规则：长度限制1~128字符，输入内容只能包含中文汉字、英文字母、数字、空格和以下7种英文字符 - _ . ( ) : + 且不支持以空格开头或结尾
简介：可选项，可留空不填
快照类型：对云主机创建单盘快照或快照组
- 单盘：对云主机根云盘创建快照
- 快照组：对云主机根云盘、所加载的数据云盘以及云主机内存创建快照
  Note:
  - 若云主机已加载共享云盘，不支持创建快照组。
  - 创建内存快照前，需确保云主机处于运行中状态。
  - 创建内存快照前，需将云主机加载的外接设备卸载。
  - 创建内存快照时，为保证内存一致性，云主机会短时间处于暂停状态。
  - 内存快照不支持Ceph和Vhost主存储类型。

用户也可进入云主机详情页创建云主机快照。在云主机详情页的快照子页面，点击创建快照，弹出创建云主机快照界面，创建云主机快照。

如图 1所示：

创建数据云盘快照

在ZStack Cube 旗舰版主菜单，点击资源中心 > 云资源池 > 虚拟资源 > 云盘 > 数据云盘，进入数据云盘界面。选择某一云盘，点击操作 > 创建数据云盘快照，弹出创建数据云盘快照界面。

可参考以下示例输入相应内容：

名称：设置云盘快照名称。命名规则：长度限制1~128字符，输入内容只能包含中文汉字、英文字母、数字、空格和以下7种英文字符 - _ . ( ) : + 且不支持以空格开头或结尾
简介：可选项，可留空不填

用户也可进入数据云盘详情页创建云盘快照。在云盘详情页的快照子页面，点击创建快照。弹出创建数据云盘快照界面，创建云盘快照。

如图 2所示：

创建弹性裸金属实例快照

在ZStack Cube 旗舰版主菜单，点击资源中心 > 弹性裸金属管理 > 弹性裸金属实例，进入弹性裸金属实例界面。选择某一弹性裸金属实例，点击操作 > 创建快照，弹出创建云主机快照界面。

可参考以下示例输入相应内容：

名称：设置弹性裸金属实例快照名称。命名规则：长度限制1~128字符，输入内容只能包含中文汉字、英文字母、数字、空格和以下7种英文字符 - _ . ( ) : + 且不支持以空格开头或结尾
简介：可选项，可留空不填
快照类型：仅支持对弹性裸金属实例根云盘创建单盘快照

用户也可进入弹性裸金属实例详情页创建弹性裸金属实例快照。在弹性裸金属实例详情页的快照子页面，点击创建快照。弹出创建弹性裸金属实例快照界面，创建弹性裸金属实例快照。

如图 3所示：

注意事项

支持对运行中或已停止的云主机或弹性裸金属实例创建快照。
弹性裸金属实例暂不支持创建快照组。
若云主机已加载共享云盘，不支持创建快照组。
在生产环境中，建议单块磁盘的快照数量尽量控制在5以内。快照过多会影响云主机/云盘/弹性裸金属实例的I/O性能、数据安全以及主存储容量。如需长期备份，建议使用灾备服务。
在生产环境中，为确保数据完整性，不建议对高I/O的云主机或弹性裸金属实例创建快照。当云主机或弹性裸金属实例内部进行高I/O操作时，对云主机或弹性裸金属实例创建快照，内存中存在部分数据没有落入硬盘，这部分数据将无法保存到快照中。
Shared Block以及Ceph主存储上创建的共享云盘，不支持创建快照。

管理快照

在ZStack Cube 旗舰版主菜单，点击资源中心 > 云资源池 > 资源服务 > 快照，进入快照界面。

管理云主机快照

操作	描述
创建云主机快照	对运行中或已停止的云主机创建快照。云主机快照包括单盘快照和快照组两种类型：单盘快照：对云主机根云盘创建快照。快照组：对云主机根云盘、所加载的数据云盘以及内存创建快照。支持以快照组为单位统一恢复。 Note: 若云主机已加载共享云盘，不支持创建快照组。创建内存快照前，需确保云主机处于运行中状态。创建内存快照前，需将云主机加载的外接设备卸载。创建内存快照时，为保证内存一致性，云主机会短时间处于暂停状态。内存快照不支持Ceph主存储类型。
编辑云主机快照	修改云主机快照的名称与简介。
创建云主机	基于快照创建云主机，点击后进入基于快照创建云主机界面，该界面除创建云主机常用配置外，还显示所选快照时间、云主机根盘所需空间以及是否同时创建数据云盘选项。 Note: 仅基于快照组创建云主机支持使用同时创建数据云盘功能。创建时支持指定根云盘主存储，若未指定根云盘主存储，默认与原云主机根云盘所在主存储一致。暂不支持指定数据云盘主存储，默认与原云主机的数据云盘所在主存储保持一致。
恢复云主机快照	将数据恢复到所选快照节点。 Note: 单盘快照仅支持将云主机根云盘恢复到快照节点。快照组支持将组内的根云盘和数据云盘一起恢复到快照节点。仅停止状态的云主机支持恢复快照操作。恢复快照前，请先停止云主机。恢复快照会占用一定主存储空间，如系统预计恢复操作将导致主存储使用率超过90%或超过全局设置主存储使用阈值，则快照无法被恢复。支持在快照恢复后选择是否自动启动云主机，包含内存快照的云主机在快照恢复后默认处于运行状态。恢复快照组将清除当前数据，包括云主机的内存信息，并将云主机数据恢复至此快照节点。为避免重要数据丢失，建议对云主机当前状态及数据进行快照或备份。恢复快照组时，若云主机网络发生变更，请重新设置云主机网络信息。恢复快照组时，若云主机网卡和虚拟光驱数量与快照信息不一致，创建快照后新加载的网卡和虚拟光驱将被移除。若云主机快照组显示不可恢复，可能存在以下原因：快照组中的数据云盘快照被删除（至少一个数据云盘快照被删除），此时快照组不可恢复，仅支持单盘恢复。云主机所加载的数据云盘被删除（至少一块数据云盘被删除），此时快照组不可恢复，仅支持单盘恢复。云主机所加载的数据云盘被卸载（至少一块数据云盘被卸载），此时快照组不可恢复，仅支持单盘恢复。若将已卸载的数据云盘重新加载，则支持快照组恢复。云主机新加载数据云盘，此时快照组不可恢复，仅支持单盘恢复。若将新加载的数据云盘卸载，则支持快照组恢复。
删除云主机快照	删除不需要的快照。 Note: 本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上创建的快照具有树状结构，删除根快照将同时删除其子分支上的快照，并解绑子分支上的快照组，请谨慎操作。 Ceph共享存储上创建的快照是独立的，不具有树状结构，删除某一快照不会影响其他快照。批量删除树状结构的快照时，系统会根据所选快照，自动计算最终需要删除的快照并级联删除。删除单个快照组类型的快照，将同时删除快照组内数据云盘对应的快照及子分支上的快照，请谨慎操作。批量删除单盘快照，将同时删除其子分支上的单盘快照并解绑子分支上的快照组，请谨慎操作。删除当前快照会消耗 I/O，请勿重启管理节点服务。删除本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上的快照，系统会先将快照数据合并进对应云盘。该过程占用一定主存储容量，若主存储容量不足，会导致快照无法删除。不支持混合删除单盘快照和快照组。含有内存快照的快照组不支持批量删除，该类快照组请单个删除。若所选快照已被链接克隆的云主机使用，将无法删除。如需删除快照，请先扁平合并解除依赖后，再执行此操作。
解绑快照组	将云主机快照恢复为单盘快照，并解除此云主机与相关云盘快照的组关系。解绑后不可批量恢复，请谨慎操作。

管理数据云盘快照

操作名称	描述
创建数据云盘快照	为数据云盘创建快照。 Note: Shared Block主存储上创建的共享云盘，不支持创建快照。
编辑名称简介	修改数据云盘快照的名称与简介。
恢复数据云盘快照	将云盘数据恢复到所选快照节点。 Note: 恢复快照前，需要停止加载该数据云盘的云主机或将该数据云盘从云主机卸载。恢复快照会占用一定主存储空间，如系统预计恢复操作将导致主存储使用率超过90%或超过全局设置主存储使用阈值，则快照无法被恢复。
删除数据云盘快照	删除不需要的数据云盘快照，支持批量删除。 Note: 本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上创建的快照具有树状结构，删除根快照将同时删除其子分支上的快照，请谨慎操作。 Ceph共享存储上创建的快照是独立的，不具有树状结构，删除某一快照不会影响其他快照。批量删除树状结构的快照时，系统会根据所选快照，自动计算最终需要删除的快照并级联删除。若待删快照存在快照组内快照，删除当前快照将同时删除其子分支上的快照。删除后相关快照组不可恢复，请谨慎操作。若单独删除快照组内的根云盘快照，将解散对应快照组，组内其他快照变更为单盘快照。若单独删除快照组内的数据云盘快照，快照组将保留，但组内其他快照只能以单盘形式恢复。删除本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上的快照，系统会先将快照数据合并进对应云盘。该过程占用一定主存储容量，若主存储容量不足，会导致快照无法删除。不支持混合删除单盘快照和快照组。若所选快照已被链接克隆的云盘使用，将无法删除。如需删除快照，请先扁平合并解除依赖后，再执行此操作。

管理弹性裸金属实例快照

操作名称	描述
创建弹性裸金属实例快照	为处于运行状态、停止状态的弹性裸金属实例创建快照。
编辑弹性裸金属实例快照	修改弹性裸金属实例快照的名称与简介。
恢复弹性裸金属实例快照	将数据恢复到所选快照节点。 Note: 快照仅支持将弹性裸金属实例根云盘恢复到快照节点。仅停止状态的弹性裸金属实例支持恢复快照操作。恢复快照前，请先停止云主机。恢复快照会占用一定主存储空间，如系统预计恢复操作将导致主存储使用率超过90%或超过全局设置主存储使用阈值，则快照无法被恢复。支持在快照恢复后选择是否自动启动弹性裸金属实例。
删除弹性裸金属实例快照	删除不需要的快照。 Note: 本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上创建的快照具有树状结构，删除根快照将同时删除其子分支上的快照，并解绑子分支上的快照组，请谨慎操作。 Ceph共享存储上创建的快照是独立的，不具有树状结构，删除某一快照不会影响其他快照。批量删除树状结构的快照时，系统会根据所选快照，自动计算最终需要删除的快照并级联删除。删除本地存储、NFS、SMP和Shared Block存储上的快照，系统会先将快照数据合并进对应云盘。该过程占用一定主存储容量，若主存储容量不足，会导致快照无法删除。删除当前快照会消耗 I/O，请勿重启管理节点服务。

使用快照建议

本章节主要针对生产环境使用快照功能给出建议说明。

创建快照建议

在生产环境中，建议单块磁盘的快照数量尽量控制在5以内，快照过多会影响云主机/云盘的I/O性能、数据安全以及主存储容量。如需长期备份，建议使用灾备服务。
在生产环境中，为确保数据完整性，不建议对高I/O的云主机创建快照。当云主机内部进行高I/O操作时，对云主机创建快照，内存中存在部分数据没有落入硬盘，这部分数据将无法保存到快照中。
在生产环境中，为确保快照组恢复成功，不建议将普通快照组与包含云主机内存的快照组混用。
在生产环境中，不建议进行高频的定时快照备份。长时间高频定时快照会从I/O、容量、业务稳定性等多方面影响生产环境：
- 长时间高频定时快照，会导致快照过多，影响云主机业务。例如：对于Ceph存储场景，主要影响云主机写性能；对于本地存储或集中式存储场景，主要影响云主机读性能。
- 长时间高频定时快照，会导致全量快照相对较多，影响主存储的整体I/O输出。
- 长时间高频定时快照，会导致快照过多，占用额外的主存储容量。

自动定时快照说明

系统在以下特定场景可能触发一次性自动快照：

根云盘扩容
数据云盘扩容
重置云主机
在Ceph主存储上创建根云盘或数据云盘的镜像
快照回滚
Note:
- 系统默认快照回滚不会触发一次性自动快照。
- 用户可自行设置快照回滚是否触发一次性自动快照，在全局设置中，开启自动创建云盘快照开关即可。默认为false。
- 执行快照回滚操作前，强烈建议对磁盘创建一份快照，以保护当前磁盘数据状态。

快照影响说明

系统容量占用
- 本地存储或集中式存储场景下，创建增量快照仅占用略微存储空间，创建全量快照会占用一倍存储空间。
- Ceph主存储场景下，创建快照本身不占用额外的存储空间，但创建快照后，对原有磁盘进行写操作可能触发快照的写时复制（Copy-On-Write），从而导致每个快照消耗与原有磁盘相同的存储空间大小。
当前业务影响
- 创建快照：一般情况下无影响，但在创建全量快照时，存储网络会有额外的网络I/O产生，特别是本地存储或集中式存储场景，磁盘I/O带宽占用比较明显，但磁盘IOPS基本不受影响。
- 删除快照：一般情况下，删除快照会同时删除其子分支上的快照，并把数据合并（merge）到磁盘中，该过程会有额外的磁盘I/O带宽产生，业务I/O可能略微变慢。