cinder-backup详细介绍

首先介绍Snapshot

snapshot可以为volume创建快照，快照中保存了volume当前的状态，此后可以通过snapshot回溯

主要采用了Copy On Write算法。进行快照时，不牵涉到任何档案复制动作，它所作的只是通知服务器将目前有数据的磁盘区块全部保留起来，不被覆写。接下来档案修改或任何新增、删除动作，均不会覆写原本数据所在的磁盘区块，而是将修改部分写入其它可用的磁盘区块中。

COW技术在很多场景都有应用，下图为编程中创建子进程时采用COW技术的场景（思想一致）：

只读情况：

针对上述场景，当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间，如下：

写情况：

资源的复制只有在需要写入的时候才进行，此前，是以只读方式共享，使实际的拷贝被推迟到实际发生写入的时候。

再回到volume的snapshot中，根据上述其它场景的例子，此处的volume即对应上述的物理空间，而snapshot相当于指向虚拟空间的指针，是依赖于volume的，无法独立存在。

Backup相关

Backup与Snapshot区别

1. snapshot依赖源volume，不能独立存在；而backup不依赖vilume，即便源volume不存在了，仍可以restroe。

2. snapsot与源volume通常存放在一起，由同一个volume provider管理；backup存放在独立的备份设备中，有自己的备份方案和实现。

3. backup具有容灾功能；而snapshot则提供volume provider内便捷的回溯功能。

分析backup创建流程

以NFS为backend时：

1. 启动backup操作，mount NFS

2. 创建volume的临时快照

3. 创建存放backup的container目录

4. 对临时快照数据压缩并保存到container目录中

5. 创建保存sha256（加密）文件和metadata文件

6. 删除临时快照

以LVM为backend时：

            1. 创建volume的临时快照

            2. 创建一个设备new_lv

            3. 依据快照将数据从源卷拷贝到new_lv中

4. 删除临时快照

以ceph为backend时：

            1. 判断源卷是否为RBD卷，如果源卷为RBD卷，则使用增量备份，否则使用全量备份。

Ceph作为backend

按照cinder-volume所用的backend分两种情况介绍：一种是使用非RBD作为backend，另一种是使用RBD作为backend。

1. cinder-volume使用非RBD作为backend

这种情况下比较简单，并且仅支持全量备份。在创建备份时，首先创建一个base backup image，然后每次从源卷读入chunk_size（即backup_ceph_chunk_size，默认是128MB）大小的数据，写入到backup image，直到把整个源卷都复制完。注意，这里不支持对chunk的压缩。因为volume上的数据都会写入到创建的这个backup image上去，也就是说volume和backup是一对一的，因此也不需要metadata文件。

2. cinder-volume使用RBD作为backend

        在这种情况下，即cinder-volume和cinder-backup都是用rbd作为backend，是支持增量备份的。增量备份的实现完全依赖于ceph处理差量文件的特性，所谓ceph处理差量文件的能力，即ceph可以将某个rbd image不同时刻的状态进行比较，并且将其差量导出成文件。另外，ceph也可以将这个差量文件导入到某个image中。

差量文件的生成与导入

生成差量文件的三种方式

三种方式对应命令及简要描述：

rdb export-diff volumes/image1 diff1	image1创建时到此时的diff
rbd export-diff volumes/image1@snap1 diff2	image1创建时与snap1的diff
rbd export-diff volumes/image1-from-snap snap1 diff3	image1此时（snap2）与snap1的diff

导入差量文件的三种方式（前提，先创建一个image2,然后将diff文件导入image2）：

rbd import-diff diff1 volumes/image2	image2和生成diff1时的image1相同
rbd import-diff diff2 volumes/image2	image2和创建snap1时的image1相同
rbd import-diff diff3 volumes/image2	image2和创建snap1后（创建snap2时）的image1相同

备份的实现

依据上述差量文件的生成与导入的操作特性实现备份，这里主要说明ceph增量备份的实现：

备份的恢复

diff方式的恢复

利用ceph的特性，首先找到第一次备份时创建的base image和所选备份的snapshot，利用上述第二种生成差量文件的方式生成diff文件，将diff文件导入到新的volume即完成volume恢复。

1）获取恢复备份的起点

2）如果能则进行增量恢复

这里进行增量恢复的条件如下

a. 要恢复的卷必须是rbd

b. 要恢复的卷必须没有任何内容

c. 备份卷必须存在

d. 备份卷的恢复点（快照）必须存在

e. 要恢复的卷和备份卷的源卷是不同的

3）如果不能，则进行全量恢复

非diff方式的恢复

全量恢复，每次从备份读入chunk_size的数据，写入到对应的volume中，直到复制完整个备份。没有metadata文件，也不支持解压。