snapshots On Vmware

快照使用

如果你创建了多于一个的虚拟机快照，那么，你将有多个还原点可以用于恢复。当你创建了一个快照，那快照些现在可写的在那个点上就变成了只读的。使用in-file delta技术就能创建新文件记录所有的关于原始磁盘文件的变更（delta）。

文件大小

快照文件的大小不能超过原始磁盘文件的大小。任何时候，一个磁盘块改变了，就将在delta文件里创建快照并能随着改变而更新。如果进行一次快照后，你改变了每个单独的磁盘存储块，这个快照将仍然象原始磁盘文件那么大。快照文件最初很小（16MB），不过，随着对虚拟磁盘文件的写入将增大。

16MB的快照空间用于降低SCSI预留冲突。当收到改变原始磁盘上存储块的请求，它代替在delta文件里的改变。如果先前在delta文件里更改了的磁盘存储块再次被更改，由于它简单地更新在delta文件里现有的存储块，不会增加delta文件的大小。

增长率

快照的增长率由服务器上磁盘写入活动发生次数决定。拥有磁盘写入增强应用的服务器，诸如SQL和Exchange服务器，它们的快照文件增长很快。另一方面，拥有大部分静态内容和少量磁盘写入的服务器，诸如Web和应用服务器，它们的快照文件增长率很低。当你创建许多快照时，新delta文件被创建并且原先的delta文件变成只读的了。每个拥有大量快照的delta文件可能变得和原始磁盘文件一样大。

快照类型

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当你创建一个虚拟机快照时，这是一个特定的文件。它也是redo-log日志。delta文件是在基础VMDK（虚拟机磁盘）上的变更位图，因此，它不能增长到比VMDK还大。为虚拟机创建每一个快照时，都会创建一个delta文件。当快照被删除或在快照管理里被恢复时，这些文件将自动删除。

这些文件用于存储关于快照的元数据和信息。这个文件是文本格式的，里面包括诸如快照显示名称、UID（编号）和磁盘文件名等信息。在你没创建虚拟机快照之前，这个文件的初始大小为0字节。这样说来，只要进行快照，这个文件就会增大和持续更新。

在快照被移开后，这个文件不能被完全清除。一旦你删除了个快照，它将仍然在文件里为每个快照遗留位置，不过仅增加编号并在“Consolidate Helper”里放置名称，这可能是用来整合备份*.vmsn file

这是快照状态文件，里面存储的是使用快照时，一台虚拟机精确的运行状态。这个文件大还是小取决于你选择保留这台虚拟机的存储作为快照的一部分。如果你选择保留虚拟机的存储，那么，这个文件将比较大，然后分配给虚拟机最大化的RAM。

这个文件类似于VMware暂停状态文件.vmss。虚拟机每个快照都将创建一个.vmss文件；当移动快照时，这些文件自动删除。

创建快照

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步骤

你可以通过VMware Infrastructure Client（VI Client）里的Snapshot Manager或直接使用ESX Service控制台上的指令行工具创建快照。使用指令可以启动或关闭一台虚拟机。当创建快照时也可以暂停虚拟机。如果虚拟机切断了电源，你将不能选择对虚拟机存储进行快照。

流程

通过使用直接连接到一台ESX服务器或连接到VirtualCenter的VI Client来管理快照。如果你选择使用命令行界面来代替，创建快照的语法是“vmware-cmd createsnapshot”，例如“vmware-cmd myvm1.vmx createsnapshot snap1 ’before upgrade’ 1 1”。停顿与存储的选择是1或0。选择1将在进行快照前停止文件系统写入。选择1将快照虚拟机存储状态进行存储。如果创建多个快照，一旦新的快照被创建，先前的快照变成只读的。

删除恢复

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删除

当你为一台虚拟机删除所有快照时，所有创建的delta文件被合并到虚拟机原先的VMDK磁盘文件，然后被删除。如果你选择只删除一个单独的快照，这个快照合并到它的父级快照。如果你选择恢复一个快照，当前的磁盘和存储状态被丢弃，虚拟机恢复到快照时的状态。无论你恢复哪个快照，这个快照就成为新的父级快照。然而，这个父级快照通常不是最近的快照。如果你恢复到一个旧的快照，它就变成虚拟机目前状态的父级快照。在Snapshot Manager里可以看见这个父级快照，在它下面有一个标签“You are here”。

你能使用VI Client或vmware-cmd命令行工具删除或恢复快照。VI Client里的Snapshot Manager提供更高的灵活性，也比CLI（命令行界面）更容易使用。VI Client里的“Revert to Snapshot”选项与Snapshot Manager之间的一个重要差别是，恢复选项简单地恢复到最后一次快照，而Snapshot Manager能灵活地选择恢复到某一特定的快照。这叫做“Go To in Snapshot Manager”。

恢复

如果你使用vmware-cmd，语法是“vmware-cmd removesnapshots”，这能移除所有快照，而“vmware-cmd revertsnapshot”能恢复到最后一个快照。如果你需要移除或恢复特定的快照，你必须使用VI Client。

如果你恢复一个不包括存储状态的快照时，服务器将断电，一旦重新启动，将会使用先前的快照。如果快照包括存储状态，虚拟机将暂停，然后回到先前快照的磁盘和存储状态。

管理工具

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尽管在使用快照的过程当中VMware Tools并不是必须的，但还是强烈推荐使用这种工具。VMware Tools允许操作系统停止——或者减少——磁盘活动，因此可以更加轻松地制作快照，而不再需要VMware主机创建PIT复本。

可以通过多种方式检查快照文件大小，最为简单的方式是使用RVTools或者启用快照大小特性。

还可以在PowerCLI当中执行以下命令：

get-vm | get-snapshot

这种方式可以列出目标vCenter当中的所有快照。

快照包含的潜在问题

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如果你尝试使用vMotion或者Storage vMotion以外的方式来移动虚拟机，那么快照可能会导致一些问题。尽管你可以使用copy命令来复制任何文件，但是如果在具有快照的虚拟机上使用这种方式将会导致文件损坏等情况发生。

有几种类型虚拟机不能为其制作快照。其中包括使用共享SCSI总线的虚拟机，比如集群服务器。并且不能为单独磁盘制作快照。如果已经启用physical raw device mapping，则不能为其创建快照，因为底层磁盘由虚拟机进行管理。也就是说，如果不是由VMware主机进行管理，便不能为其创建快照。

如果你运行的是ESXi 4或者之前的版本，那么还需要注意一些其他问题。首先，不能使用Storage vMotion技术迁移一台具有多个快照的虚拟机。最为快速的解决方式是整合所有快照，这意味着不再能够将虚拟机恢复到多个时间点的状态。这种限制在vSphere 5当中被移除。另外一种经常发生的问题是当整合大型快照时，会出现主机暂时无响应的情况，但是主机上的虚拟机仍然在正常运行，这种情况持续一段时间之后会自动消失。

尽量避免多个快照

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大多数情况下，应该避免为同一台虚拟机创建多个快照；每次为系统创建新的快照，其运行速度都会变慢。每个快照都会建立相应的delta磁盘文件，如果虚拟机需要读取多个delta文件，必然会增加系统的I/O负载。这个过程无疑会延长虚拟机的响应时间，并且产生额外的磁盘操作。

如果你只想保存一系列快照当中的最新版本，可以将它们整合为单一快照。这种方式可以帮助提升系统运行速度和管理效率。选择目标虚拟机，单击鼠标右键，之后选择整合。你可以在虚拟机和模板视图当中查询虚拟机是否需要整合，并且在列表当中显示所有需要进行整合的虚拟机。^[1]

VMware快照修复VMDK文件

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VMware快照工作原理

　　当创建VMware快照时，实际上我们并没有复制原始磁盘当中的任何数据。而是将原始磁盘设置为VMware快照读状态，并且创建一个VMware快照回滚日志——有时也称之为增量磁盘，这种增量磁盘其实就是在VMware快照创建之后，针对任何虚拟机写入操作所产生的占位符。

图1.增量文件当中包含的仅仅是快照创建之后的虚拟机变化部分

图一展示了VMware快照的工作流程。假设磁盘当中包含了一个单词“SNAPSHOT”，并且每个字母都位于自己的VMware快照磁盘块当中。当我们创建磁盘VMware快照的时候，原始磁盘变为只读状态，一个新的增量VMDK文件被创建。这时第二个块变为“L”，并且“S”被加入到第九个块当中，这样就产生了新的单词“SLAPSHOTS”。
　　为了保证所有VMware快照文件都是安全的，我们需要进行一系列操作。我们可以删除VMware快照，这样将会简单地将新的块合并到原始的VMDK文件当中，并且将“SLAPSHOTS”提交给虚拟机——或者我们可以回滚到另外一个时间点，比如磁盘刚刚读入“SNAPSHOT”的时候。每次创建VMware快照的时候，都会创建一个新的增量磁盘，保证我们能够回滚到VMware快照链当中的任何时间点。

VMware快照能否修复VMDK文件

　　如果原始VMDK文件遭到破坏或者被删除，那么VMware快照管理员就会面临很多棘手问题。正如图二所示，包含“SNAPSHOT”的原始VMware快照磁盘已经消失。现在我们手中只剩下了包含字母“L”和“S”的增量磁盘，而指向磁盘的元数据（metadta）已经消失。

图2.如果只使用损坏或者丢失VMDK文件的VMware快照，那么无法重建原始文件。
　　也许你已经得出了结论：如果包含“SNAPSHOT”的原始VMware快照磁盘或者原始块丢失，那么使用增量磁盘当中的部分数据无法重建任何东西。

VMware快照缺失文件种类决定能否进行恢复

　　仅仅使用VMware快照文件来恢复丢失的VMDK文件是不可能的，但是根据丢失VMDK文件的不同，我们可能拥有几种解决方案。一个VMware快照虚拟机磁盘由两个不同的文件组成：VMDK文件——虚拟磁盘的最重要组成部分——保存了所有数据，以及描述符文件——VMX文件——为虚拟机配置文件提供相关VMware快照磁盘信息。
　　如果VMDK文件丢失，那么只能寄希望于保存了VMware快照备份文件，而如果描述符文件丢失，那么可以使用ESXi命令行进行恢复。^[2]

VMware快照使用方法

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VMware快照可以帮你规避很多麻烦，VMware快照并不是备份。

VMware快照的作用被很多人混淆了作用，VMware快照导致他们陷入无限麻烦中。要理解VMware快照是什么，我们需要定义VMware快照不是什么。

VMware快照不是备份，这是毫无疑问的。备份是为能够在数据丢失和文件损坏时恢复的长期存储设计的。撤销功能对于使用过Office应用程序的很多人来说都很熟悉。这个功能是允许你在工作完成时，可以在你想要选择的确切的时间点后退一步。但是VMware快照没有撤销功能。所以，现在大家知道VMware快照不是什么了吧。

VMware快照是一个虚拟机的时间点。VMware快照不是一般的自动化项目；VMware快照是在某一时间点上手动创建的，而且VMware快照还可以跳回到这个时间点。当这个“时间点”被创建后，虚拟机继续运行，管理员可以继续运行现有的任务。如果升级失败，管理员可以将虚拟机恢复到升级前的时间点上。这听起来跟撤销功能非常相似，你可以恢复到你之前创建的时间点上这一点确实是事实。通常有两种可用的快照类型：

VMware快照之传统快照

传统的VMware快照不会捕捉虚拟机当前内存状态。这种类型的VMware快照常常是快速执行，因为VMware快照不包含活动的项目。运行的虚拟机在创建VMware快照时不需要暂停。如果管理员选择恢复虚拟机到VMware快照，虚拟机将不得不重新引导就像正常的关机重启。

VMware快照之快照内存状态

这种类型的VMware快照会在做快照时捕捉虚拟机的内存状态，以及其他活动（磁盘，I/O，网络）。这种VMware快照执行时间较长，但是VMware快照有一个额外的好处：如果你恢复到这个VMware快照时，虚拟机将回到你创建时确切的时间点，如果当你创建VMware快照时这台虚拟机还在运行着任务，那么VMware快照将继续在你创建VMware快照完成确切的时间点上。^[3]

VMware快照问题

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VMware快照出错的时候

VMware快照还有一个强大的功能，就是如果你虚拟机使用不当，VMware快照可以帮你去除错误。现在，我们知道VMware快照是什么以及VMware快照如何工作了，让我们来看一下你不应该做的一些事。

VMware快照是时间点，意味着只是临时的。现在，人们对于临时的定义不同，这就是问题所在。那个增量变化文件记录着虚拟机的所有改变：如果是一个繁忙的虚拟机，那么VMware快照的增量变化文件就会变得越来越大。那个增量变化文件存放在数据库服务器中，

VMware快照删除一个大型的或者长时间的快照是记录所有变化的增量变化文件应用于原本的VMDK文件的一个过程。VMware快照对于较小的增量变化文件来说，这个过程相对简单，但是对于大型的VMware快照来说，这个过程会导致虚拟机暂停或者变化应用到原来的VMDK会暂停几秒或者几分钟。

VMware快照的利与弊都是紧紧相连的。VMware快照可以让管理员在同一个虚拟机的不同时间来回切换——创造一种类似撤销功能的体验。但问题是，你拥有了更多的VMware快照，你就会拥有更多的增量变化文件，那么就会增加损坏的可能性。

VMware中的快照是对VMDK在某个时间点的“拷贝”，这个“拷贝”并不是对VMDK文件的复制，而是保持磁盘文件和系统内存在该时间点的状态，以便在出现故障后虚拟机能够恢复到该时间点。如果对某个虚拟机创建了多个快照，那么就可以有多个可恢复的时间点。

当我们为虚拟机创建的快照时，当前可写的VMDK文件变成为只读状态，并且创建一个新文件（称之为快照文件）来保存变化的内容（使用in-file delta technology)。

在初始状态下，快照文件的大小为16MB，并随着虚拟机对磁盘文件的写操作而增长。快照文件按照16MB的大小进行增长以减少SCSI reservation冲突。当虚拟机需要修改原来的磁盘文件的数据块时，这些修改会被保存到快照文件中。当在快照文件中的已经修改过的数据块需要被再次修改时，这些修改将覆盖快照文件中的数据块，此时，快照文件大小不会改变。因此，快照文件的大小永远不会超过原来的VMDK文件的大小。

快照文件的变化频率取决于虚拟机应用的写的繁忙程度，例如对于Exchange和SQL等应用，快照文件变化比较快。多个快照的情况下，在创建新的快照时，之前的快照文件变成只读的状态。

不同类型的快照文件

*-delta.vmdk文件：该文件就是前面我们所提到的快照文件，也可以理解为redo-log文件。在每创建一个快照时就会产生一个这样的文件。而在删除快照或回复到快照时间点状态时该文件会被删除。

*.vmsd文件：该文件用于保存快照的metadata和其它信息。这是一个文本文件，保存了如快照显示名、UID(Unique Identifier)以及磁盘文件名等。在创建快照之前，它的大小是0字节。

*.vmsn文件：这是快照状态文件，用于保存创建快照时虚拟机的状态。这个文件的大小取决于创建快照时是否选择保存内存的状态。如果选择的话，那么这个文件会比分配给这个虚拟机的内存大小还要大几兆。

创建快照

快照的创建可以通过VMware VI客户端的Snapshot Manager来实现，或者通过ESX服务器的Service Console的命令行vmware-cmd来实现。无论虚拟机是在运行、关机还是挂起的状态，都可以创建快照。Snapshot可以通过VI客户端直接连接到ESX Server或者连接到VirtualCenter来管理。

删除快照或者回滚到快照点状态

当删除虚拟机的所有快照时，针对该虚拟机所创建的所有delta文件中的内容将会合并到原来的vmdk文件中，合并完成后再删除vmdk文件。如果只选择删除一个快照，那么这个快照的delta文件将和其父快照的delta文件进行合并。如果选择回滚到某一个快照，那么当前的磁盘和内存状态将会被丢弃，而且虚拟机会转变到revert-to的状态。无论选择哪个快照进行回滚，该快照都会变成当前的父快照，就是说当前运行的虚拟机会在这个快照之下。因此，父快照不一定是最近所创建的快照（在没有回滚的情况下，父快照一般都是最近所创建的快照）。在Snapshot Manager中父快照之下一般有“You are here”的标记。

如果选择回滚的快照不包含内存状态，那么该虚拟机将会被关机，在管理员启动该虚拟机时应用所选择的快照。如果包含内存状态的话，那么虚拟机会短暂的停顿一下，然后回复到快照时的磁盘和内存状态。

磁盘空间和删除多个快照

在创建快照前，所有的写操作都写入磁盘文件。但是有了快照之后，磁盘文件保持不变，而写操作写入delta文件，同时，如果保存内存状态的话，vmsn文件还要占用比该虚拟机稍大一些的空间。

在只有一个快照时，在删除快照时不需要额外的空间。因为要么直接删除快照文件，要么把快照文件和VMDK磁盘文件相合并。但是在有多个快照的情况时，效果就不一样了。

假设要删除一个虚拟机的所有快照，该虚拟机有三个快照，snap1、snap2和snap3。首先，snap3的快照文件要被合并到snap2的快照文件中，导致snap2占用空间增加。然后，snap2被合并到snap1中，导致snap1占用的空间增加。最后，snap1合并到VMDK文件中，此时不会增加空间开销。在合并完成后，快照才会被删除。

一种替代的方式是依次删除快照，这样就不会增加所需要的空间，只是稍微繁琐一些。

删除快照所需要的时间

通过VI客户端删除快照时，VI的状态栏中显示的信息可能会产生误导。通常，状态栏会很快到达95%完成的状态，但是会在95%的状态等待较长的时间一直到合并完成。VirtualCenter对所有的任务都有15分钟的超时值，即使后台还在合并，但是过了15分钟后，VirtualCenter会报告该操作超时。

一种查看该任务是否完成的方式是通过VI客户端来浏览该虚拟机的datastore。如果该快照对应的delta文件不存在了，则说明该快照被删除了。

如果快照存在的时间比较长，那么快照文件就会变得比较大，因此在删除快照时就需要比较长的时间进行合并。合并的时间取决于虚拟机的繁忙程度，在关机的状态下合并的速度较快。而ESX服务器后端的磁盘子系统的繁忙程度也会影响合并的时间。

一个100GB的快照文件可能需要3-6个小时来合并到原来的VMDK文件中。而从ESX3.5开始，由于VMware修改了合并的算法，可能需要更长的时间来合并（参见VMware文档Consolidation of large or deeply nested snapshots）。这会影响虚拟机和ESX服务器的性能。因此，建议限制快照的保留时间，当不需要时即刻删除快照。

快照和metadata锁对ESX性能的影响

快照对ESX服务器以及虚拟机的性能影响体现在几个方面。但创建快照时，虚拟机的活动会暂时停顿一下，此时如果通过ping命令去检查虚拟机的状态，可以看到一些timeout的response。此外，创建快照会导致metadata的更新，为了避免SCSI Reservations冲突会短时间内对LUN加锁，从而导致在短暂的时间内，这个LUN将只能由一个ESX服务器进行排他性访问。

如果为虚拟机创建了快照，虚拟机在运行的状态中，该快照是活跃的。只要快照是活跃的，那么虚拟机的性能就会下降。因为ESX服务器对delta文件的写入方式不同于VMDK文件，而且效率相对较低。delta文件每次以16MB的大小来增长，它会导致另一种metadata锁。

最后，删除或者回滚快照都会创建一个metadata锁。此外，删除快照时可能会导致性能比较大的下降，虚拟机越忙越明显。为了避免这个问题，快照的删除最好在非高峰时期。