VMware Snapshot快照功能的优缺点分析

虚拟机的救命稻草

    VMware的虚拟机“快照”功能是对虚拟机磁盘文件VMDK的某个状态创建副本，当系统出现异常，可以通过恢复快照来保证系统的正常。VMwware的虚拟机快照技术是非常有用的，但是也有需要注意的局限性。

    快照（Snapshot）：虚拟机的救命稻草

    硬盘快照（Snapshot）是当前数据中心最佳的数据保护机制之一。无论是基于SAN的快照技术，还是建立在文件系统或操作系统中的，快照技术能够在错误出现时让损失降到最低。但并不是所有的快照技术并非都是面向意外的数据丢失，比如VMware ESX服务器及桌面虚拟化平台上的快照技术。

    与其他的快照技术不同，VMware的快照并不是非常适合用于数据保护，但它称得上是一个非常有用的工具，只要能够用的恰当。从根本上来说，VMware的快照适合两种情况：1、将一个虚拟机的磁盘隔离，不再写入数据，这样可以进行备份；2、在打补丁和软件升级时提供一个短期的自动恢复功能。在开发环境中，可能经常会见到利用快照来保存一些实时状态的镜像，但是这样的方式在一个性能敏感的生产环境中是不可取的。

虚拟机快照结构，可以恢复到补丁前的状态

    在一个典型的环境中，一个虚拟机的磁盘资源是由位于VMware独有的VMFS文件系统或NFS存储上的VMDK文件（virtual machine disk的缩写）组成，它的大小几乎等同于虚拟机的磁盘资源。所以如果你的Windows 2003 Server有15GB的系统硬盘，那么在VMFS卷上会出现一个15GB的VMDK文件。

    如果使用hypervisor对虚拟机进行快照，系统会创建第二个VMDK文件（有时叫做redo log），这个文件存储着进行快照后虚拟机所有写入的东西，这样的功能具有几个明显的优势：

    首先，由于快照VMDK文件存储着对基础VMDK的写入操作，实际上基础VMDK不会被更改。这意味着在快照建立之后如果出现一些错误，可以很容易的将这些错误“扔掉”，恢复到进行快照之前的基础磁盘状态。同样，由于当快照存在时基础VMDK并不会被写入，这样就可以安全的对基础VMDK创建副本来进行备份。

虚拟机快照的不足之处

    然而，VMware的快照功能还有一些不足之处，也是应当注意的。

    例如，当快照创建时虚拟机执行一个读操作，hypervisor会检查快照VMDK，查看是否有被读取的区块存在。如果有，则从快照中为虚拟机提供这个区块，如果没有，虚拟机还需要去读取基础VMDK。如果只有一个快照，这并不是什么问题，只不过是重复来读取VMDK。但是如果有大量快照存在，比如在两周内每天建立一个，那么hypervisor需要在14个快照文件中查找这个区块，这就会消耗大量的读I/O。

    更糟糕的是，没有完善的机制来阻止这些快照的增长，如果你每天为一个Windows 2003虚拟机进行快照，大概每天需要消耗2GB的存储空间，这对大多数虚拟机来说还是非常保守的数字。大体上来说，你需要为虚拟机配置双倍的空间来存储这些更改。

    如果换个角度来看，实际几乎所有的快照技术，包括SAN快照，都要消耗很大的存储空间。但有所不同的是VMware快照没有自动保护机制，防止VMFS卷被不断增长的快照填满。而大部分SAN当分配的快照空间被填满时会自动删除最早的快照。一旦VMSF卷被填满，当前的快照文件就不能再写入，而虚拟机也可能会崩溃。如果有很多虚拟机，并且快照都存在相同的VMFS卷上，这些虚拟机都可能会崩溃，这是灾难性的。

    还有一个潜在的陷阱，hypervisor会通过磁盘停顿进程（disk quiescing)试图确认快照的应用程序持续状态，尽管可以再不停顿硬盘的情况下创建快照，但是这时候只能建立crash-consistent快照，如果在crash-consistent快照建立后恢复基础磁盘，操作系统和应用程序会出现貌似非正常关机时的状态。磁盘停顿功能让操作系统和应用程序可以找到合适的停顿点，比如完成写入，防止数据被损坏。

    根据操作系统在虚拟机中的运行状况，可以通过不同的方式实现磁盘停顿。这些都需要应用安装在虚拟机操作系统中的VMware工具包。如果你运行的是一个新近版本的Windows系统，VMware工具将使用微软的卷影副本服务（VSS）在虚拟机I/O中创建一个临时的停顿，让VMware软件来创建更底层的磁盘快照。

    然而，在进行大量磁盘I/O传输的虚拟机中，如微软SQL数据库平台或Exchange，卷影副本服务（VSS）可能会需要大量的调试才能工作正常。VSS工作并不是那么稳定，有时候，这次正常，而下次就可能出现故障。这是恼人的，特别是在希望通过停顿快照来对虚拟机进行更好的备份的时候。

    小结：

    尽管有这些不足，如果使用正确，VMware的快照可以说是一个优秀的工具，无论是在主要的升级或打补丁前为虚拟创建短期的实时副本，还是允许第三方备份软件对虚拟机执行direct-from-SAN的备份。然而，能有有效使用快照功能的前提是理解它们是如何工作的，可能偶尔需要进行一些调试。另外需要注意的是，如果要在运行关键任务的虚拟机应用VMware快照功能，要更加小心谨慎，最好先进行测试。