CN109189546B - 一种虚拟机在线快照的制作方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种虚拟机在线快照的制作方法及装置，涉及虚拟化技术领域，包括：服务器在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据并写入磁盘的快照文件中；以及，读取磁盘中存储的虚拟机的磁盘数据，并建立磁盘数据和快照文件的映射关系；若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在缓存中发生变化，则利用缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的目标运行状态数据，直至读取完缓存中的虚拟机的运行状态数据。这样，相同的快照信息不会多次存储，减少了磁盘空间的浪费；同时，磁盘中快照文件的大小相比内存大小变动不大，可以预测快照文件大小并预留该大小的磁盘空间，解决了因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

Description

一种虚拟机在线快照的制作方法及装置

技术领域

本申请涉及虚拟化技术领域，具体而言，涉及一种虚拟机在线快照的制作方法及装置。

背景技术

磁盘“快照”是虚拟机磁盘文件(即VMDK)在某个时间点的复本。目前，通常会定时制作在线运行的虚拟机的快照文件，这样，当在线运行的虚拟机出现异常时，用户可基于快照文件制作虚拟机还原点以使虚拟机恢复到快照时刻的状态。

目前，虚拟机在线快照的制作方法如下，在不影响虚拟机运行的情况下，获取在线运行的虚拟机缓存中的运行状态数据并将该运行状态数据写入磁盘的快照文件中，以完成快照文件的制作。实际中，虚拟机的运行状态数据是以一定的速率写入磁盘中的，由于在向磁盘写入数据的过程中虚拟机一直处于运行状态，因而向磁盘写入新的运行状态数据时，缓存中已写入磁盘的运行状态数据可能会发生变化，若缓存中已写入磁盘的运行状态数据发生变化，则将变化后的运行状态数据再次写入磁盘的快照文件中，以保障制作的快照文件与缓存中的运行状态数据一致。

但是，由于虚拟机在快照期间一直处于运行状态，缓存中发生变化的快照信息的频次不能确定，这就导致预先在磁盘中分配的存储空间也不能确定。例如，如果虚拟机的运行状态变化频繁，使得写入磁盘的快照信息量多，需要服务器预留较大的磁盘空间，而如果虚拟机的运行状态变化较为平稳，使得写入磁盘的快照信息量较少，则服务器可以预留较小的磁盘空间即可。目前，为了保障虚拟机在运行状态发生极限变化的情形下能够恢复到还原点，服务器一般按照虚拟机运行状态发生极限变化的频次为该虚拟机预留存储空间，这样，导致服务器磁盘空间的极大浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种虚拟机在线快照的制作方法及装置，能够通过缓存中发生变化的运行状态数据去替换已写入磁盘中的虚拟机的快照信息，解决了服务器磁盘空间极大浪费的问题以及因磁盘写满而导致的快照创建失败的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种虚拟机在线快照的制作方法，应用于服务器，所述方法包括：

当接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；以及，读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；

若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据。

第二方面，本申请实施例还提供了一种虚拟机在线快照的制作装置，包括：

存储模块，用于在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；

建立模块，用于读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；

替换模块，用于在检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化时，利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据。

本申请实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法及装置，在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的快照信息并写入磁盘中，实现了在制作快照文件的过程中，虚拟机业务不中断。同时，在将快照信息写入磁盘的过程中，若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在缓存中发生变化，则利用缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的目标运行状态数据，直至读取完缓存中的虚拟机的快照信息。这样，相同的快照信息不会多次存储，减少了磁盘空间的浪费；同时，由于磁盘中快照文件的大小相比内存大小变动不大，因此可以提前预测快照文件大小并预留该快照文件大小的磁盘空间，解决了在制作快照文件的过程中因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图。

图2示出了本申请实施例所提供的设备的状态表的结构示意图。

图3示出了本申请实施例所提供的另一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图。

图4示出了本申请实施例所提供的另一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图。

图5示出了本申请实施例所提供的再一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图。

图6示出了本申请实施例所提供的一种虚拟机在线快照的制作装置的结构示意图。

图7示出了本申请实施例所提供的一种计算机设备40的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，制作在线虚拟机的快照文件即将虚拟机缓存中的运行状态数据写入磁盘的快照文件中，由于缓存中的数据在虚拟机掉电后会被自动清除，而磁盘中的数据会一直存在。因此，在制作了虚拟机的磁盘快照文件之后，用户可基于快照文件制作虚拟机还原点以使虚拟机恢复到快照时刻的状态。

在将虚拟机缓存中的运行状态数据写入磁盘的快照文件中(即“migrate tofile”迁移到文件)的过程中，当检测到缓存中的运行状态数据变化时，将变化的运行状态数据重新写入到磁盘中。由于在快照期间，虚拟机处于运行状态，因此缓存中运行状态数据的变化会持续存在。这种情况下，缓存中同一偏移地址的运行状态数据可能会多次写入磁盘，导致磁盘中的快照文件会持续增大，直到迁移完成，因此，服务器中通常为虚拟机预留较大磁盘空间，进而导致了服务器磁盘空间的极大浪费问题。并且，使用现有技术，随着迁移时间的增加，快照文件是一直增加的，因而快照文件的大小不能确定，这样，还可能会在快照过程中出现因磁盘写满而导致的快照文件创建失败问题。

而采用本申请实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法，采用最新的运行状态数据去覆盖在先的运行状态数据，这样，相同的运行状态数据(即相同偏移地址的运行状态数据)不会多次存储，有效减少磁盘空间的浪费；同时，磁盘中快照文件的大小相比内存大小的变动不大，因此，可以基于内存大小提前预测快照文件大小并预留预测的快照文件大小的磁盘空间，进而解决了在快照过程中出现因磁盘写满而导致的快照文件创建失败问题。

图1示出了本申请实施例所提供的一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图。如图1所示，为本申请第一实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法，所述方法应用于服务器，所述方法具体包括：

S101、当接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；以及，读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系。

本申请实施例中，系统管理员首先在服务器中建立虚拟机并启动虚拟机。在虚拟机启动后，系统管理员可以通过操作发出快照制作指令，以使处于运行状态的虚拟机执行创建快照文件。或者，用户可以预先配置虚拟机的快照制作周期，在每到达快照制作周期时，自动触发快照制作指令，以使虚拟机制作快照文件；比如，当用户配置的快照制作周期为10分钟，则触发虚拟机每隔10分钟制作一次快照文件。

本申请一实施例中，虚拟机中运行有虚拟化模拟器qemu程序和虚拟化管理软件libvirt服务。其中，上述qemu程序用于模拟虚拟机的运行，实现虚拟机快照等功能。上述libvirt服务用于管理qemu程序，通过libvirt服务可以方便管理服务器上的虚拟机，包括启动、关闭、制作快照和快照还原等操作。以系统管理员操作处于运行状态的虚拟机为例，libvirt服务在接收到系统管理员的操作后，向qemu程序发送快照制作指令，qemu程序在接收到所述快照制作指令后，读取缓存中存储的所述虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘中。

本申请实施例中，磁盘采用qcow2格式，该qcow2格式支持快照功能，可以实现磁盘数据的快照创建、查询和还原等操作。

本申请实施例中，所述运行状态数据包括分配给虚拟机的硬件资源(例如内存、中央处理器(Central Processing Unit，CPU))的硬件状态数据以及分配给虚拟机使用的内存中存储的内存数据。其中，上述内存数据即虚拟机运行业务产生并存储在内存的中间数据和结果数据等，上述硬件状态数据包括：CPU的占用情况、硬盘的使用情况、网卡的使用情况和显卡的使用情况等。

本申请实施例中，虚拟机运行业务时产生的一些中间数据和结果数据还会被存储在磁盘中，因此，在制作虚拟机的快照文件时，也需要将虚拟机的上述磁盘数据加入到快照文件中。具体过程如下：libvirt服务在接收到快照制作指令时，通知qemu程序读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系，实现了将虚拟机的磁盘数据加入到快照文件的目的。本申请实施例中，通过建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系来将虚拟机的上述磁盘数据加入到快照文件中，这样，相比于将磁盘数据写入到快照文件中的方式，节约了磁盘空间且提高了快照的制作速度。

这样，整个快照文件制作完成，而制作完成的快照文件中包括内存数据、虚拟机使用的各设备的硬件状态数据和磁盘数据这些快照信息。

S102、若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据。

本申请实施例中，虚拟机运行业务产生的内存数据通常较大，并且，虚拟机使用的硬件设备数量较多，使得硬件设备对应的硬件状态数据也较多，由于内存数据和硬件状态数据是以一定速率写入到磁盘的快照文件中的，由于虚拟机一直处于运行状态，因此，qemu程序在向磁盘的快照文件中写入运行状态数据时，已写入磁盘的快照文件中的运行状态数据可能会发生变化，若发生变化，qemu程序使用变化后的运行状态数据去替换磁盘的快照文件中已存储的运行状态数据。

作为一种可选实施方式，写入到磁盘的快照文件中的运行状态数据是按照图2中数据段的结构存储的，每写入的一个运行状态数据对应有一个偏移地址，qemu程序还会实时监控已写入磁盘的目标运行状态数据是否在所述缓存中发生变化，若是，利用发生变化的目标运行状态数据去替换磁盘的快照文件中已写入的具有相同偏移地址的目标运行状态数据。

在本申请实施例中，通过缓存中发生变化的运行状态数据去替换已写入磁盘中的虚拟机的快照信息，这样相同的快照信息不会多次存储，可以有效减少磁盘空间的浪费。同时，相同的快照信息不会多次存储，也使得磁盘中快照文件的大小相比内存大小变动不大，因此，可以预先预留满足快照文件大小的磁盘空间。由于运行的虚拟机使用的硬件设备的数量是确定的，每个设备使用的寄存器的数量是确定，寄存器中需要保存的数据段的数量是确定的，寄存器中的数据长度以及偏移地址是确定的，并且，虚拟机用于存储运行业务产生的中间数据和结果数据的内存大小也确定的，因此，用户可以通过虚拟机使用的内存大小和各设备对应的寄存器的数量和大小，提前预测磁盘中快照文件的大小，进而预留预测大小的快照文件，以便通过该快照文件存储虚拟机的运行状态数据以完成快照文件的制作，这样，虚拟机运行时产生的运行状态数据能够全部写入磁盘的快照文件中，避免了在制作快照的过程中出现因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

使用本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作方法，在实现虚拟机不停机制作快照的同时，还实现快照大小的控制。当有脏数据(即缓存中的变化的目标运行状态数据)时，qemu程序会根据该变化的目标运行状态数据的偏移地址去该数据在磁盘的快照文件中的目标位置，然后利用变化的数据去覆盖磁盘的快照文件中目标位置中已存储的目标运行状态数据。通过新的数据覆盖旧的数据，并不会导致快照文件持续增加，从而可以有效减少磁盘空间的浪费。

并且，由于本申请中的快照文件采用了图2中数据段中的格式来保存运行状态数据，对于相同偏移地址的运行状态数据，新的运行状态数据数据会覆盖旧的运行状态数据，而不是一直追加到文件末尾，因此，快照文件的大小变动不大，管理员可以预先根据虚拟机的内存大小预留满足快照文件大小的磁盘空间(由于运行状态数据还包括寄存器中存储的虚拟机使用的各设备的硬件状态数据，因此，快照文件的大小略大于虚拟机的内存)，这样，虚拟机运行时产生的运行状态数据能够全部写入磁盘的快照文件中，避免了在制作快照的过程中出现因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

图3示出了本申请实施例所提供的另一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图，如图3所示，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作方法中，所述运行状态数据包括所述虚拟机的内存数据和硬件状态数据，所述缓存包括内存和寄存器；步骤101，所述读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中，包括：

S201、读取所述内存中存储的所述虚拟机的内存数据，并将所述内存数据写入所述磁盘的快照文件中。

考虑到虚拟机的内存数据较大，而寄存器中的硬件状态数据较小，本申请实施例中，优先向磁盘的快照文件中写入内存数据，这样，在向磁盘的快照文件中写入寄存器中的硬件状态信息时，可以暂停运行虚拟机(由于寄存器中的硬件状态数据较小，因此，虚拟机的暂停运行时间通常小于1s)，这样的目的是能够保证制作的快照文件中的内存信息与虚拟机的实际内存信息相一致，最终使得制作的快照文件中的快照信息与虚拟机的实际快照信息相一致。因此，优先写入内存数据是为了保证虚拟机的暂停时间最小，以最大化保证虚拟机业务的处理效率。

实际中，qemu程序是以一定的速率和容量将内存数据写入磁盘的快照文件中，因此，qemu程序将内存数据全部写入磁盘的快照文件也需要一定的时间。比如以qemu程序写入的最大容量将整个内存数据划分为10个内存数据块，qemu程序的写入速率为2个内存数据块/s，这样，qemu程序需要5s将10个内存数据块全部写入磁盘的快照文件中。在qemu程序依次写入10个内存数据块的过程中，在写入内存数据块3和内存数据块4时，内存数据块1和内存数据块2可能发生变化，因此，qemu程序在写入内存数据块3和内存数据块4时，还会检测内存中内存数据块1和内存数据块2是否发生变化，若发生变化，则利用变化后的内存数据块1和内存数据块2去替换磁盘的快照文件中已经写入的内存数据块1和内存数据块2。同理，在写入内存数据块5和内存数据块6时，需要检测内存中内存数据块1到内存数据块4是否发生变化，若发生变化，则利用变化后的内存数据块1到内存数据块4去替换磁盘中已经写入的内存数据块1到内存数据块4。

另外，qemu程序在向磁盘的快照文件中写入内存数据块1和内存数据块2时，若内存数据块3到内存数据块10中任一内存数据发生变化，qemu程序在后续的写入周期中，会读取变化后的内存数据块3～内存数据块10并写入磁盘中。

S202、在所述内存数据读取完成之后，暂停运行所述虚拟机，并读取所述寄存器中存储的所述虚拟机的硬件状态数据，将所述硬件状态数据写入所述磁盘的快照文件中。

本申请实施例中，在向磁盘的快照文件中写入寄存器中的硬件状态信息时，可以暂停运行虚拟机(由于寄存器中的硬件状态数据较小，因此，虚拟机的暂停运行时间通常小于1s)，这样的目的是能够保证制作的快照文件中的内存信息与虚拟机的实际内存信息相一致。

在本申请实施例中，qemu程序在接收到所述快照制作指令后，读取缓存中的所述虚拟机的硬件状态数据的具体方法包括：

A11，qemu程序统计当前虚拟机使用的全部设备的硬件状态数据以及还原时需要的信息。

图2示出了虚拟机的设备状态表的结构示意图，如图2所示，qemu程序查询该虚拟机在当前服务器中使用到的全部设备，从预设的设备状态表中，查询并获取每个设备对应的起止寄存器信息。其中，预设的设备状态表用于描述各个设备与寄存器的映射关系以及每个寄存器的存储格式。

qemu程序从统计的全部设备的硬件状态数据中，获取处于运行状态的设备的硬件状态数据，将处于运行状态的设备的硬件状态数据标记为还原时需要的信息。

A12，qemu程序读取虚拟机的各设备的硬件状态数据以及所述虚拟机的内存数据之后，将每个设备的硬件状态数据以及所述虚拟机的内存数据以预设的速率写入磁盘的快照文件中。

实际中，虚拟机使用到的设备数量较多，并且设备的硬件状态数据是按照一定的速率写入磁盘的快照文件中的，因此，qemu程序向磁盘中写完所有的设备的硬件状态数据需要一定的时间。比如虚拟机使用10个设备(如设备1到设备10)，qemu程序的写入速率为2个设备/s，这样，qemu程序需要5s将10个设备的硬件状态数据全部写入磁盘的快照文件中。在qemu程序依次写入10个设备的硬件状态数据的过程中，在写入设备3和设备4的硬件状态数据时，设备1和设备2对应的硬件状态数据可能发生变化，因此，qemu程序在写入设备3和设备4的硬件状态数据时，会监控设备1和设备2对应的寄存器中的硬件状态数据是否发生变化，若发生变化，则利用设备1和设备2的变化后的硬件状态数据去替换磁盘中已写入的设备1和设备2的硬件状态数据；同理，在写入设备5和设备6的硬件状态数据时，若监控到设备1到设备4对应的寄存器中的硬件状态数据发生变化，则利用设备1到设备4变化后的硬件状态数据去替换磁盘中已经写入的设备1到设备4的硬件状态数据。

另外，qemu程序在向磁盘的快照文件中写入设备1和设备2的硬件状态数据时，若设备3到设备10中任一设备的硬件状态数据发生变化，在后续的写入周期中，qemu程序会读取变化后的设备3到设备10的硬件状态数据并写入磁盘的快照文件中。

进一步的，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作方法中，步骤101，所述读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系，包括：

在所述硬件状态数据读取完成之后，读取当前时刻磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；以及，恢复运行所述虚拟机。

这里，qemu程序将最后一个所述寄存器中存储的所述虚拟机的硬件状态数据写入磁盘的快照文件中时，获取该时刻的磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，然后建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射，此时，整个快照文件的制作完成，然后恢复运行所述虚拟机。

在本申请实施例中，由于虚拟机的硬件状态数据较小，因此，向磁盘的快照文件中写入虚拟机的硬件状态数据以及建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系所需要的时间很短，因此，暂停运行虚拟机的时间通常小于1s，并不会影响虚拟机业务的运行。在完成建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系之后恢复运行虚拟机，这样的目的是能够保证制作的快照文件中的快照信息与虚拟机的实际快照信息相一致。

本申请实施例中，在快照文件制作完成之后，若后续虚拟机在运行业务时遇到故障，可以通过创建的快照文件将虚拟机还原到快照时刻，具体还原过程如下，图4示出了本申请实施例所提供的另一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图，如图4所示，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作方法中，在步骤102读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据之后，还包括：

S301、生成已写入磁盘的快照文件的快照描述信息，并将所述快照描述信息写入预设的快照定义文件中；其中，所述快照描述信息用于描述所述快照文件中的快照信息、快照时间和存储区域。

本申请实施例中，qemu程序基于磁盘中已制作完成的快照文件中，生成所述快照文件的快照描述信息；该快照描述信息包括快照文件中快照信息的名称、创建时间和存储区域等。

本申请实施例中，预先在磁盘中创建快照定义文件，qemu程序每制作完一个快照文件，则将该快照文件对应的快照描述信息写入预设的快照定义文件中，以便后续通过访问该快照定义文件获取还原所需要的快照信息，进而基于快照信息实现快照的还原。

S302、若接收到携带有快照还原时间的快照还原指令，则查询所述快照定义文件，获取所述快照还原时间映射的存储区域。

本申请实施例中，由系统管理员对虚拟机中的libvirt服务进行操作，即向libvirt服务发送快照还原指令。libvirt服务在接收到快照还原指令后，根据快照定义文件中的快照描述信息，从磁盘中查找与所述快照还原时间对应的目标存储区域，并从目标存储区域获取快照文件，当确认快照文件状态正常且完整时，获取该快照文件中的虚拟机运行状态数据以及该快照文件映射的磁盘数据。

S303、启动新的虚拟机，并在所述新的虚拟机中加载所述存储区域中存储的所述快照信息。

本申请实施例中，libvirt服务通知qemu程序创建新的虚拟机，并在新的虚拟机中加载获取到的快照信息(包括虚拟机运行状态数据以及该快照文件映射的磁盘数据)。具体的，qemu程序依据磁盘中存储的虚拟机使用的各设备的硬件状态数据初始化虚拟机的各寄存器，使得初始化后的寄存器中相应设备的运行状态恢复到快照时刻，以及，将内存数据写入到虚拟机的内存中，将虚拟机的磁盘数据恢复到快照时刻，实现还原点功能。

在本申请实施例中，当快照文件较大时，可以对快照文件进行压缩处理，得到压缩文件，以进一步缩小快照文件的大小，进而节约磁盘的存储空间。

在现有技术中，由于虚拟机缓存中同一偏移地址的数据会多次写入磁盘，导致保存快照信息的文件会持续增大，这样，在还原时，需要在大量的快照文件中查找目标偏移地址的快照文件，同时，由于同一个偏移地址可能对应多个快照文件，还需要在同一个偏移地址对应多个快照文件中选择最后时间的快照文件，导致还原速度慢。而采用本申请的方法，采用最新的快照信息去覆盖在先的快照信息，这样，相同的快照信息不会进行多次的存储，减少了快照文件的数量，并且同一个偏移地址只对应最新的快照文件，这样，在还原时可以在较少的快照文件中查找目标偏移地址对应的快照文件，提高了快照还原速度，实现了快速的快照还原。

图5示出了本申请实施例所提供的再一种虚拟机在线快照的制作方法的流程图，如图5所示，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作方法，步骤102，若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，包括：

S401、若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则提取所述缓存中发生变化的目标运行状态数据的偏移地址。

S402、若检测到所述磁盘存在提取的所述偏移地址，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换磁盘中所述偏移地址对应目标运行状态数据。

本申请实施例中，结合步骤401和步骤402，以内存为例，qemu程序采用迭代方式检查虚拟机内存中的磁盘数据是否发生变化，每轮迭代采用一个位图(bitmap)进行比对，从而确定该位图对应的磁盘数据是否发生变化，在确定该位图发生变化后，可以确定该位图对应的哪个偏移地址发生了变化，再依据变化的偏移地址，用变化后的内容去覆盖之前的内容。之后，执行下一轮迭代，移至磁盘数据中的下一位图进行比对。

本申请实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法及装置，在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的快照信息并写入磁盘中，实现了在制作快照文件的过程中，虚拟机业务不中断。同时，在将快照信息写入磁盘的过程中，若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在缓存中发生变化，则利用缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的目标运行状态数据，直至读取完缓存中的虚拟机的快照信息。这样，相同的快照信息不会多次存储，减少了磁盘空间的浪费；同时，由于磁盘中快照文件的大小相比内存大小变动不大，因此可以提前预测快照文件大小并预留该快照文件大小的磁盘空间，解决了在制作快照文件的过程中因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

如图6所示，为本申请第二实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作装置的结构示意图，应用执行上述第一实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法，所述装置包括：

存储模块11，用于在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；

建立模块12，用于读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；

替换模块13，用于在检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化时，利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据。

进一步的，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作装置，所述运行状态数据包括所述虚拟机的内存数据和硬件状态数据，所述缓存包括内存和寄存器；存储模块11，具体用于：

读取所述内存中存储的所述虚拟机的内存数据，并将所述内存数据写入所述磁盘的快照文件中；

在所述内存数据读取完成之后，暂停运行所述虚拟机，并读取所述寄存器中存储的所述虚拟机的硬件状态数据，将所述硬件状态数据写入所述磁盘的快照文件中。

进一步的，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作装置，建立模块12，具体用于：

在所述硬件状态数据读取完成之后，读取当前时刻磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；以及，恢复运行所述虚拟机。

进一步的，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作装置中，还包括：

生成模块，用于生成已写入磁盘的快照文件的快照描述信息，并将所述快照描述信息写入预设的快照定义文件中；其中，所述快照描述信息用于描述所述快照文件中的快照信息、快照时间和存储区域；

查询模块，用于在接收到携带有快照还原时间的快照还原指令时，查询所述快照定义文件，获取所述快照还原时间映射的存储区域；

加载模块，用于启动新的虚拟机，并在所述新的虚拟机中加载所述存储区域中存储的所述快照信息。

进一步的，本申请实施例提供的虚拟机在线快照的制作装置中，替换模块13，具体用于：

若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则提取所述缓存中发生变化的目标运行状态数据的偏移地址；

若检测到所述磁盘存在提取的所述偏移地址，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换磁盘中所述偏移地址对应目标运行状态数据。

本申请实施例提供的一种虚拟机在线快照的制作方法及装置，在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的快照信息并写入磁盘中，实现了在制作快照文件的过程中，虚拟机业务不中断。同时，在将快照信息写入磁盘的过程中，若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在缓存中发生变化，则利用缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的目标运行状态数据，直至读取完缓存中的虚拟机的快照信息。这样，相同的快照信息不会多次存储，减少了磁盘空间的浪费；同时，由于磁盘中快照文件的大小相比内存大小变动不大，因此可以提前预测快照文件大小并预留该快照文件大小的磁盘空间，解决了在制作快照文件的过程中因磁盘写满而导致的快照创建失败问题。

图7为本申请一实施例提供的计算机设备40的结构示意图，如图7所示，用于执行图1中的虚拟机在线快照的制作方法，该设备包括存储器401、处理器402及存储在该存储器401上并可在该处理器402上运行的计算机程序，其中，上述处理器402执行上述计算机程序时实现上述虚拟机在线快照的制作方法的步骤。

具体地，上述存储器401和处理器402能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器402运行存储器401存储的计算机程序时，能够执行上述虚拟机在线快照的制作方法。

对应于图1至图5中的虚拟机在线快照的制作方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述虚拟机在线快照的制作方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述虚拟机在线快照的制作方法。

本申请实施例所提供的虚拟机在线快照的制作装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种虚拟机在线快照的制作方法，其特征在于，应用于服务器，所述方法包括：

当接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；以及，读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；

若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据；

所述运行状态数据包括所述虚拟机的内存数据和硬件状态数据，所述缓存包括内存和寄存器；所述读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中，包括：

读取所述内存中存储的所述虚拟机的内存数据，并将所述内存数据写入所述磁盘的快照文件中；

在所述内存数据读取完成之后，暂停运行所述虚拟机，并读取所述寄存器中存储的所述虚拟机的硬件状态数据，将所述硬件状态数据写入所述磁盘的快照文件中。

2.根据权利要求1所述的虚拟机在线快照的制作方法，其特征在于，所述读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系，包括：

在所述硬件状态数据读取完成之后，读取当前时刻磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；以及，恢复运行所述虚拟机。

3.根据权利要求1所述的虚拟机在线快照的制作方法，其特征在于，在所述读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据之后，还包括：

生成已写入磁盘的快照文件的快照描述信息，并将所述快照描述信息写入预设的快照定义文件中；其中，所述快照描述信息用于描述所述快照文件中的快照信息、快照时间和存储区域；

若接收到携带有快照还原时间的快照还原指令，则查询所述快照定义文件，获取所述快照还原时间映射的存储区域；

启动新的虚拟机，并在所述新的虚拟机中加载所述存储区域中存储的所述快照信息。

4.根据权利要求1所述的虚拟机在线快照的制作方法，其特征在于，所述若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，包括：

若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则提取所述缓存中发生变化的目标运行状态数据的偏移地址；

若检测到所述磁盘存在提取的所述偏移地址，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换磁盘中所述偏移地址对应目标运行状态数据。

5.一种虚拟机在线快照的制作装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于在接收到快照制作指令时，读取缓存中存储的虚拟机的运行状态数据，并将所述运行状态数据写入磁盘的快照文件中；

建立模块，用于读取磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；

替换模块，用于在检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化时，利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换已写入磁盘的所述目标运行状态数据，直至读取完所述缓存中的所述虚拟机的运行状态数据；

所述运行状态数据包括所述虚拟机的内存数据和硬件状态数据，所述缓存包括内存和寄存器；所述存储模块，具体用于：

读取所述内存中存储的所述虚拟机的内存数据，并将所述内存数据写入所述磁盘的快照文件中；

在所述内存数据读取完成之后，暂停运行所述虚拟机，并读取所述寄存器中存储的所述虚拟机的硬件状态数据，将所述硬件状态数据写入所述磁盘的快照文件中。

6.根据权利要求5所述的虚拟机在线快照的制作装置，其特征在于，所述建立模块，具体用于：

在所述硬件状态数据读取完成之后，读取当前时刻磁盘中存储的所述虚拟机的磁盘数据，并建立所述磁盘数据和所述快照文件的映射关系；以及，恢复运行所述虚拟机。

7.根据权利要求5所述的虚拟机在线快照的制作装置，其特征在于，还包括：

生成模块，用于生成已写入磁盘的快照文件的快照描述信息，并将所述快照描述信息写入预设的快照定义文件中；其中，所述快照描述信息用于描述所述快照文件中的快照信息、快照时间和存储区域；

查询模块，用于在接收到携带有快照还原时间的快照还原指令时，查询所述快照定义文件，获取所述快照还原时间映射的存储区域；

加载模块，用于启动新的虚拟机，并在所述新的虚拟机中加载所述存储区域中存储的所述快照信息。

8.根据权利要求5所述的虚拟机在线快照的制作装置，所述替换模块，具体用于：

若检测到已写入磁盘的目标运行状态数据在所述缓存中发生变化，则提取所述缓存中发生变化的目标运行状态数据的偏移地址；

若检测到所述磁盘存在提取的所述偏移地址，则利用所述缓存中发生变化的目标运行状态数据替换磁盘中所述偏移地址对应目标运行状态数据。

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