KVM虚拟机的快照用来保存虚拟机在某个时间点的内存、磁盘或者设备状态，如果将来有需要可以把虚拟机的状态回滚到这个时间点。
根据被做快照的对象不同，快照可以分为磁盘快照和内存快照，两者加起来构成了一个系统还原点，记录虚拟机在某个时间点的全部状态；根据做快照时虚拟机是否在运行，快照又可以分为在线快照和离线快照。
磁盘快照根据存储方式的不同，又分为内部快照和外部快照：内部快照只支持qcow2格式的虚拟机镜像，把快照及后续变动都保存在原来的qcow2文件内；外部快照在创建时，快照被保存在单独一个文件中，创建快照时间点之后的数据被记录到一个新的qcow2文件中，原镜像文件成为新的qcow2文件的backing file（只读），在创建多个快照后，这些文件将形成一个链——backing chain。外部快照同时支持raw和qcow2格式的虚拟机镜像。
下文将分别具体介绍不同类型的KVM虚拟机快照。
操作环境：
centos7.4的默认yum源中的qemu-kvm不支持在线创建外部快照，需要安装Redhat的qemu-kvm-ev，安装方法：
- 配置yum源
[root@localhost ~]# cat /etc/yum.repos.d/qemu-kvm-rhev.repo
[qemu-kvm-rhev]
name=oVirt rebuilds of qemu-kvm-rhev
baseurl=http://resources.ovirt.org/pub/ovirt-3.5/rpm/el7Server/
mirrorlist=http://resources.ovirt.org/pub/yum-repo/mirrorlist-ovirt-3.5-el7Server
enabled=1
skip_if_unavailable=1
gpgcheck=0- 安装
[root@localhost ~]# yum install qemu-kvm-rhev -y
测试机上有一台虚拟机
[root@localhost ~]# virsh list
Id Name State
----------------------------------------------------
10 vm running虚拟机的磁盘文件为系统盘/data/vm.img，数据盘/data/data.img。
内存快照
- 创建快照
命令：virsh save vm vm.snapshot1
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# virsh save vm vm.snapshot1
Domain vm saved to vm.snapshot1
创建完后虚拟机会关机：
[root@localhost ~]# virsh list --all
Id Name State
----------------------------------------------------
- vm shut off- 回滚快照
命令：virsh restore vm.snapshot1
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# virsh restore vm.snapshot1
Domain restored from vm.snapshot1
[root@localhost ~]# virsh list
Id Name State
----------------------------------------------------
11 vm running注：
- 只能对关机状态的虚拟机进行回滚快照；
- 内存快照做完后，如果虚拟机磁盘文件发生修改，可能会导致corruption。
磁盘内部快照
磁盘内部快照可以在虚拟机开机状态创建，但是创建过程中虚拟机处于paused状态，
- 创建快照
命令：virsh snapshot-create-as --domain vm --name vm1
这条命令执行后，虚拟机会变成paused状态
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# virsh list
Id Name State
----------------------------------------------------
13 vm paused等快照创建完成，会重新变回running。
- 查看快照
命令：virsh snapshot-list –domain vm
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# virsh snapshot-list --domain vm
Name Creation Time State
------------------------------------------------------------
vm1 2018-03-06 10:37:57 0800 running快照回滚：virsh snapshot-revert --domain vm --snapshotname vm1
快照删除：virsh snapshot-delete --domain vm --snapshotname vm1
磁盘内部快照有2个缺点：
- 只支持qcow2格式的镜像文件；
- 创建快照虚拟机会paused，有停机时间，对于不能停机的线上业务来说是无法接受的。
磁盘外部快照
原理
假设虚拟机磁盘镜像文件为base，创建一个外部快照snapshot1，这时候的镜像之间的关系backing chain如下：
base<-snapshot1*
“*”表示目前active状态的镜像，base变为只读，snapshot1以base为backing file，虚拟机所有写入都发生在snapshot1，如果再创建一个外部快照snapshot2，backing chain会变成：
base<-snapshot1<-snapshot2*
snapshot2又以snapshot1为backing file，现在base和snapshot1都变成了只读。继续创建快照会加长这个backing chain：
base<-snapshot1<-snapshot2<-snapshot3<-snapshot4*
如果要回滚某个快照，就要把虚拟机使用的镜像指向该快照文件的backing file。例如，回滚到snapshot2，就要把虚拟机的镜像改为snapshot1；回滚到snapshot1，则要把虚拟机的镜像改为base。回滚到snapshot1会导致snapshot1之后的所有快照失效，因为他们在backing chain上游的backing file发生了变化（backing file只能是只读，如果数据发生变化，下游镜像也会失效）。
缩短链
随着快照数量变多，backing chain也会越来越长，变得难以维护。如果有些快照已经没用了可以进行删除。缩短这条链通常有两种思路：
- blockcommit，从top文件合并数据到base（下游镜像向backing file合并，称为“commit”）；
- blockpull，从base文件合并数据到top（从backing file向下游镜像合并，称为“pull”）。截止目前只能将backing file合并至当前的active的镜像中，也就是说还不支持指定top的合并。
删除快照
在上面的backing chain中，如果我们要删除snapshot2，方法如下：
- blockcommit：把snapshot2的数据合并到snapshot1，合并完后backing chain变成了
base<-snapshot1<-snapshot2（内容为snapshot2 snapshot3）<-snapshot4*
- blockpull：把snapshot2的数据合并到snapshot3，合并完后backing chain变成了
base<-snapshot1<-snapshot3（内容为snapshot2 snapshot3）<-snapshot4*
具体操作
1. 创建外部快照
命令：virsh snapshot-create-as --domain vm --name snapshot1 --disk-only --atomic --no-metadata
--disk-only 有这个参数，snapshot-create-as命令就会创建磁盘外部快照；
--atomic 如果虚拟机有多个磁盘，则把为虚拟机所有磁盘创建快照的操作当做一个原子操作，要么全部成功，要么全部失败；
--no-metadata 不让libvirt记录快照的元数据。这个参数不是必须的，但是强烈建议使用，目前libvirt对外部快照支持不完整，只能创建，不能删除和回滚，如果要删除一个有外部快照的虚拟机，会出现以下报错：
代码语言：javascript复制[root@localhost ~]# virsh undefine vm
error: Failed to undefine domain test
error: Requested operation is not valid: cannot delete inactive domain with 1 snapshots加上这个参数后，libvirt不再管理外部快照，删除和回滚都不会受影响了。
快照创建成功后，在虚拟机磁盘文件目录下会多出2个新文件vm.snapshot1和data.snapshot1，分别是系统盘和数据盘的快照文件，查看镜像信息可以看出，它们分别以原镜像为backing file，与之前原理中分析的一致：
代码语言：javascript复制[root@localhost data]# qemu-img info vm.snapshot1
image: vm.snapshot1
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 3.4M
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.img
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
[root@localhost data]# qemu-img info data.snapshot1
image: data.snapshot1
file format: qcow2
virtual size: 1.0G (1073741824 bytes)
disk size: 196K
cluster_size: 65536
backing file: /data/data.img
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false创建完后，虚拟机xml文件中使用的磁盘文件会libvirt自动被改成这两个新文件，这两个新文件处于active状态，原镜像变为只读。
代码语言：javascript复制<disk type='file' device='disk'>
<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none' io='native'/>
<source file='/data/vm.snapshot1'/>
<target dev='vda' bus='virtio'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x04' function='0x0'/>
</disk>
<disk type='file' device='disk'>
<driver name='qemu' type='qcow2' cache='none' io='native'/>
<source file='/data/data.snapshot1'/>
<target dev='vdb' bus='virtio'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x07' function='0x0'/>
</disk>2. 回滚快照
Libvirt目前不支持回滚外部快照，只能纯手工操作。为了证明在回滚快照后虚拟机确实回到了快照记录的状态，我们在虚拟机中在/root下新建一个空文件test。然后关闭虚拟机并把虚拟机的磁盘改回vm.img和data.img，开机后会发现/root/test不见了，可以证明虚拟机文件系统回到了创建快照的时间点。
由上面的操作我们可以得出结论：回滚到某个快照，就是把虚拟机当前磁盘文件改为这个快照文件的backing file；快照名和快照文件名并不对应，例如创建snapshot1后产生的文件vm.snapshot1中记录的并不是快照snapshot1的内容，它的backing file才是。在下面介绍删除快照时，牢记这点尤其重要。
3.删除快照
在原理中已经介绍过，删除快照有blockcommit和blockpull两种思路，由于blockpull不支持指定top的合并，下面将只介绍blockcommit方式。我们先为虚拟机vm多创建几个快照，现在快照链为（以下操作都以系统盘为例，数据盘同理）：
base<-snapshot1<-snapshot2<-snapshot3<-snapshot4*
qemu-img命令也可以查看链关系：
[root@localhost data]# qemu-img info --backing-chain vm.snapshot4
image: vm.snapshot4
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 452K
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.snapshot3
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.snapshot3
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 196K
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.snapshot2
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.snapshot2
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 196K
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.img
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.img
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 1.5G
cluster_size: 65536
Format specific information:
compat: 0.10
refcount bits: 16现在我们要删除snapshot2，根据回滚快照时得出的结论，要回滚到snapshot2就是把虚拟机磁盘指向vm.snapshot1，所以删除snapshot2就要在不影响backing chain中其他文件的前提下，把vm.snapshot2的内容合并到vm.snapshot1，vm.snapshot1的内容发生了改变，也就不能回滚到snapshot2了，达到了删除快照的目的。操作命令如下：
代码语言：javascript复制virsh blockcommit --domain vm vda --base /data/vm.snapshot1 --top /data/vm.snapshot2 --wait –verbose
virsh blockcommit --domain vm vdb --base /data/data.snapshot1 --top /data/data.snapshot2 --wait –verbose合并完后，使用qemu-img命令再次查看文件信息可以发现，vm.snapshot2已经不在backing chain中了：
代码语言：javascript复制[root@localhost data]# qemu-img info --backing-chain vm.snapshot4
image: vm.snapshot4
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 1.1M
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.snapshot3
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.snapshot3
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 388K
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.snapshot1
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.snapshot1
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 1.5M
cluster_size: 65536
backing file: /data/vm.img
backing file format: qcow2
Format specific information:
compat: 1.1
lazy refcounts: false
refcount bits: 16
corrupt: false
image: /data/vm.img
file format: qcow2
virtual size: 20G (21474836480 bytes)
disk size: 1.5G
cluster_size: 65536
Format specific information:
compat: 0.10
refcount bits: 16总结
三种快照中，只有磁盘外部快照可以不停机创建，所以这种快照最符合我们平时的需求，后续研究也重点关注外部快照。不幸的是libvirt对外部快照的支持太弱，大部分操作需要我们人脑思考、手工操作。接下来研究的重点有以下几点：
- 测试外部快照创建时是否真正零停机时间；
- 虚拟机运行时进行快照文件合并对性能有何影响；
- 利用Python脚本封装外部快照的操作。
