LVM+NBD实现VM数据备份和迁移

在云系统的高可用性中，VM层的高可用性尤为关键，其中又涉及到了VM本身数据的备份和迁移的问题。在现有的平台上，每一个VM的数据放在一个单独的LV(逻辑卷)上，VM数据的备份可通过备份其所在的LV来完成，迁移则需要其他的物理服务器可以访问到该VM的数据，也即LV的内容。对于备份，可利用LVM(Logical Volume Manager)的快照功能来完成，远程访问则可通过NBD(Network Block Device)来实现。

LVM属于软件层，管理着底下的硬盘分区，其好处是可以动态调整LV的大小、动态增加PV(物理卷)到VG(卷组)以增大VG容量、创建LV快照等，使得用户在LV容量不够用的情况下能够直接调整LV大小来满足，而不需要重新对底下的物理硬盘进行分区。我们这里主要用到LVM的快照功能来备份VM数据，具体如下：

假设物理服务器名为Server1，其上某一虚拟机名为VM1，VM1数据存放在LV-VM1逻辑卷上，该逻辑卷隶属于名为VgVm的卷组。在某一时刻，VM1数据是完好的，我们需要将这一时刻的数据进行备份，以防VM1数据在将来某一时刻被破坏时能恢复到这一时刻的状态。首先创建一个逻辑卷快照，命令如下：

lvcreate –L 1G –s –n LV-VM1Snapshot /dev/VgVm/LV-VM1

其中“1G”为要创建的快照的大小，这个大小根据需要制定。需要注意的是，如果指定的值太小，快照在其生命周期内发生溢出的话，该快照将无效，因此创建时需要对将要写入快照的数据量有一个合理的预估。“LV-VM1Snapshot”为快照名称，其他参数可参看相应的帮助文档。

LVM快照使用的是Copy-on-write(写时复制)机制，在快照创建之后，当有数据要往LV-VM1卷上某一位置写入时，LVM会将这一位置的数据拷贝到LV-VM1Snapshot快照逻辑卷上，然后再将新数据写入LV-VM1，这样就起到了备份旧数据的作用。而在实际的实现中，LVM可能根本不会去拷贝数据，而是开辟新的位置写入新数据，然后调整指向数据块的指针值来达到目的，所以速度会很快。在这里，我们只需要了解写时复制就够了，不必深究实现细节。

以上快照创建之后，我们需要一种方法来远程访问这个快照，于是NBD派上用场了。NBD作为网络块设备，其内容来源为网络上的服务器，其组成为Server/Client模型。Client机器像访问本地磁盘一样访问数据，而真正的内容存储在Server上。Client机器上需要安装NBD内核模块，当Client要访问Server上的数据时，该内核模块将请求发往Server，Server端有一个守护进程叫nbd-server，负责解析接收到的请求并读取数据然后返回给Client。

这里需要两台物理服务器，其中一台为上面提到的Server1，我们把它当作NBD的Server端，另一台当作NBD的Client端，假设名为Server2。现在需要在Server1和Server2上安装NBD，分别在两台服务器上进行以下步骤进行安装：

下载最新的安装包：nbd-3.2.tar.bz2，进入到安装包所在目录，执行以下命令：

tar jxf nbd-3.2.tar.bz2

该命令会解压生成目录nbd-3.2。接着执行命令：

cd nbd-3.2

./configure //这一步若提示“missing glib”，需要先执行apt-get install libglib2.0-dev

make && make install

到此，Server1和Server2上都安装好了NBD服务。

在Server1上执行命令：

nbd-server 1234 /dev/VgVm/ LV-VM1Snapshot

其中1234为端口号，可灵活指定，后面是要通过NBD导出的逻辑卷名，这里为上面创建的快照卷。

Server2作为NBD的Client端，需要安装内核模块，执行以下命令安装：

insmod  /lib/modules/xxx/kernel/drivers/block/nbd.ko

其中的xxx因系统而异。

安装完内核模块后，若执行命令“ls /dev”，则可看到/dev目录下多了nbd0、nbd1等设备。

在Server2上执行命令：

nbd-client /dev/nbd0

其中为端口号，/dev/nbd0表示镜像设备，访问/dev/nbd0等同于访问Server1上的快照卷“/dev/VgVm/ LV-VM1Snapshot”。如果需要将快照内容拷贝到Server2上，只需要对/dev/nbd0进行dd即可，也可mount设备/dev/nbd0然后访问其中的文件。