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快速部署虚拟机的新方法
近些年，虚拟化技术在实现数据中心统一集约化管理和提高服务质量方面展示了自身的优势，尤其是随着云计算概念的深入人心，虚拟化技术在实现云计算环境下的各种计算模式中所起到的作用也得到了广泛认同。虚拟化技术使各种新管理方法应用于现实环境成为可能，这其中就包括虚拟机的增量备份和快速部署。
　　近些年，虚拟化技术在实现数据中心统一集约化管理和提高服务质量方面展示了自身的优势，尤其是随着云计算概念的深入人心，虚拟化技术在实现云计算环境下的各种计算模式中所起到的作用也得到了广泛认同。虚拟化技术使各种新管理方法应用于现实环境成为可能，这其中就包括虚拟机的增量备份和快速部署。
　　传统的增量备份通常被用于对数据文件的保护，它通过快照或配置管理工具的方法固定数据文件在某一时刻的状态，并可以通过专用的工具将数据文件恢复到以前某一时刻的状态。现有的各种虚拟化环境正是基于各种文件系统实现虚拟机实例的功能，因此利用增量备份的方法可以实现虚拟机的数据保护，并利用文件恢复的方法实现虚拟机的快速部署。虚拟机的增量备份和快速部署不仅保护了虚拟机的数据安全，也凸现了虚拟机管理的便捷性。
　　基于vSphere的虚拟机文件
　　作为被广泛使用的数据中心虚拟化产品，vSphere虚拟化环境中每一个虚拟机有如下常见的文件类型组成：
nvram文件：这是虚拟机的硬件引导程序，类似于物理服务器的BIOS，可以像BIOS一样被编辑。
vmx文件：保存虚拟机的所有配置信息和硬件设置，包括内存大小、网卡属性、硬盘信息等。
vmdk文件：虚拟机的数据文件，是虚拟机真实使用的磁盘存储空间。
　　以上文件在虚拟机的各个状态下均存在于虚拟机目录下，它们是构成虚拟机的基础。由于虚拟化层的抽象消除了物理服务器间的差异，因此包含以上文件的完整虚拟机可以在虚拟化环境中的任何物理服务器上运行和管理。目前所有面向虚拟机的备份和模板功能均是对以上文件的直接备份或再包装。
　　原有功能的局限性
　　vSphere虚拟化环境下最常用的增量备份工具是VMware Data Recovery(VDR)。它由备份代理虚拟机、客户端和存储空间组成。备份代理虚拟机是部署在虚拟化环境下的虚拟机实例，管理者经过定义的针对每一个虚拟机的备份策略和备份空间，执行整个备份过程；客户端是用户管理代理虚拟机备份策略和监控备份任务状态的工具，同时能够实现虚拟机的数据恢复；存储空间是由用户手工增加的存储空间，备份代理虚拟机将备份的数据储存在该空间上。
　　VDR的功能单一，仅适于对特定虚拟机的周期性滚动的增量备份，而无法直接用于复制和部署新的虚拟机。为此vSphere虚拟化环境中还引入了虚拟机模板功能。
　　虚拟机模板是虚拟机某个状态的镜像备份，通常被认为是一种特殊的虚拟机，通过这个备份实现对虚拟机构建过程的简化，减少虚拟机生命周期中服务中断的时间，从而节省虚拟机从构建软硬件组件到部署应用系统的一系列过程，提高整个数据中心的服务水平。
　　vSphere的模板分三种不同形式：第一种是现已存在的虚拟机，虚拟机可以被克隆出一个完全相同的虚拟机；第二种是用正常虚拟机转换为不可运行的虚拟机，除了不能运行，它的文件结构与正常虚拟机一致，这种模板只能用于模板所在的虚拟环境；第三种是导出的ovf模板，这是一种开放的虚拟硬件和数据封装模式，适用于不同虚拟化环境之间交换虚拟机模板，并生成新虚拟机。
　　vSphere的模板仅能实现模板创建、虚拟机部署等简单功能，且无法将增量备份的虚拟机直接作为模板实现虚拟机快速部署。如果能够将增量备份和基于模板的快速部署相结合，将使实际工作中对模板的管理和对虚拟机的数据保护更加科学有效，方便管理工作。
　　增量备份虚拟机模板
　　虚拟机的增量备份和基于模板的快速部署相结合可以通过对虚拟机模板的增量备份来实现。vSphere本身的VDR功能有限，因此可以使用专门的配置管理工具对模板进行增量备份。
　　随着
　　这种继承关系符合配置管理工具对其中配置项的要求，并且配置管理工具可以自动地发现新旧模板的差异并记录增量的情况。
　　另外各个增量阶段的模板可以被快速地恢复并用于虚拟机的恢复和部署。基于此构建的虚拟机模板的集合可以被称作虚拟机模板配置库。
　　配置库的结构
　　图1展示了一个Windows Server 2003的虚拟机模板配置库的结构。从最初的仅一个操作系统的虚拟机模板，到增加汉语输入法(Zh IM)，到安装各种数据库、各种因特网服务、各种应用系统等。各个版本之间的差异都可以通过向回追溯而找到共同的起始版本。

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图1 Windows Server 2003的虚拟机模板配置库
　　借助配置管理工具的功能，以图1的方式组成的虚拟机模板配置库在组织上不再需要建立大量的树形目录结构来分别存放不同的模板，各个模板根据版本间的继承关系保存在配置库中。配置管理工具将通过文件增量存放的方式，只为每一个版本保存增量数据内容，从而减少磁盘空间的占用，而在同一版本下的多个分支也可以根据配置管理工具的分支功能建立对等的版本。这样的组织结构不仅节约存储空间，也更方便日常管理。
　　构建和使用配置库
　　在构建虚拟机模板配置库之前，操作人员应首先做好配置库的版本规划。尤其是根据本组织的业务需要和信息服务系统服务质量的要求，合理设定虚拟机模板的各个版本，例如关键功能的提升，具有分支版本的配置状态等。模板的最重要的目的是相同虚拟机的快速部署和恢复，因此对部署或恢复时间有较高要求的虚拟机可以在配置库中设立稳定的版本，方便日后快速查询恢复。
　　构建之前的另一项工作是选择配置管理工具，目前配置管理工具种类较多，既有成熟的商业化产品也有开源的产品，功能也较丰富，其中增量备份和版本化管理是其核心功能，因此各种配置管理工具都能满足要求。
　　具体的构建过程是按照指定的版本规划来实施的，具体如下：
1 建立版本规划上最初始的虚拟机；
2 将虚拟机转为模板，然后将模板从虚拟化环境中复制到本地存储；
3 将模板导入配置库；
4 根据版本规划对虚拟机进行配置调整；
5 重复第2步直到完成全部版本规划。
　　建好后的配置库在使用时首先要根据虚拟机恢复或部署的要求和版本规划，选择合适的虚拟机模板版本，然后通过配置管理工具搜索到确定的版本并将其导出为模板，最后根据模板的类型选择合适的虚拟机恢复方法进行恢复操作。
　　应注意的问题
　　vSphere虚拟机模板有三类，不同类型模板互不兼容，使用方法也不相同。其中以虚拟机为模板可以在不使用额外功能的情况下直接在虚拟化环境中恢复和部署虚拟机，模板导出的速度最快，对系统的依赖性较低，但这样的模板仅能用于与vSphere兼容的虚拟化环境，应用范围狭窄；使用vSphere的专用虚拟机模板只能用于vSphere环境下，无法用于其他虚拟化环境；使用ovf模板可以在多个虚拟化环境中使用，并可以实现虚拟硬件个性化编辑的功能，但ovf模板的转换准备时间较长，系统负载也大。在具体使用环境中可以灵活选择。
　　VDR 的增量备份以时间为依据进行，没有可插入的文字说明，更适合于虚拟机的数据保护。而本文描述的方法在实现数据保护的同时，更重要的是实现虚拟机快速部署，因此原有的按照时间备份方式已不足以进行模板的追溯和快速搜索，配置库的管理者应当通过标准的文字描述手段使版本的表示更加清晰，方便对其使用和管理。
　　采用增量备份虚拟机模板的方式实现虚拟机的快速部署不仅适用于vSphere虚拟化环境，而且可以推广到其他任何虚拟化环境或云环境下，为整体信息服务质量的提升提供有力的支持。