基于vss的热迁移技术

来源：互联网发布：mac os 11 编辑：程序博客网时间：2024/05/16 01:58

声明：本文需要一定的虚拟化相关知识

vss（Volume Shadow Copy），是Windows下用于实现数据备份恢复的技术。本文要讲的是利用这种技术实现Windows系统的热迁移功能。

所谓热迁移，就是在操作系统处于正常运行的状态下，将系统迁移到指定IP的服务端，迁移内容除了磁盘上的数据，还包括内存当中的数据，内存数据的实时同步目前暂时不在本文中介绍。

vss能够实现在特定的时刻对操作系统上所有的磁盘分区制作卷影，也就是打一个快照。我们可以使用多数对原始分区有效的Windows系统api来访问快照，也就是说，快照同样可以被视为一个设备来进行数据读写操作，只是这个设备不会再有脏数据产生。

使用Windows自带的vssadmin命令可以查看快照（vssadmin list shadows）以及其他信息。

下面先贴出我这边在win7x86、2008x86以及2003x64系统上测试通过的快照代码：

/** *  @brief  卷影复制demo *  @author mrfang *  @date   2015.11.18 */#include <Windows.h>#include <tchar.h>#include <shlwapi.h>#include <vss.h>#include <vswriter.h>#include <vsbackup.h>#include <VsProv.h>#define LOG_BUFFER_SIZE  (4096 * 2)#define LogDebug  mrlog#define LogInfo   mrlog#define LogWarn   mrlog#define LogError  mrlog#define BUFFER_SIZE     (4096)#pragma comment (lib, "ole32.lib")#pragma comment (lib, "VssApi.lib")#pragma comment (lib, "Advapi32.lib")// Helper macros to print a GUID using printf-style formatting#define WSTR_GUID_FMT  _T("{%.8x-%.4x-%.4x-%.2x%.2x-%.2x%.2x%.2x%.2x%.2x%.2x}")#define GUID_PRINTF_ARG( X )                                \    (X).Data1,                                              \    (X).Data2,                                              \    (X).Data3,                                              \    (X).Data4[0], (X).Data4[1], (X).Data4[2], (X).Data4[3], \    (X).Data4[4], (X).Data4[5], (X).Data4[6], (X).Data4[7]void mrlog(const TCHAR* format, ...){    TCHAR szLogBuf[LOG_BUFFER_SIZE] = {0};    va_list arg_ptr;    va_start(arg_ptr, format);    _vsntprintf_s(szLogBuf, sizeof(szLogBuf)/sizeof(szLogBuf[0]), format, arg_ptr);    va_end(arg_ptr);    _tprintf(_T("%s\n"), szLogBuf);}void ReleaseInterface(IUnknown* unkn){    if (unkn)    {        unkn->Release();        unkn = NULL;    }}/** *  @brief  对指定逻辑卷创建卷影 *  @param  [in]szVolumeName：逻辑卷名 *  @param  [in]snapshotSetId：卷影副本集ID，此ID在AddToSnapshotSet后会修改为对应卷影副本的ID */BOOL CreateSnapshot(_In_ IVssBackupComponents* pBackup, _In_ const TCHAR* szVolumeName){    if (!pBackup)    {        LogError(_T("[CreateSnapshot]Invalid param"));        return FALSE;    }    HRESULT hResult = S_OK;    BOOL    bRetVal = TRUE;    VSS_ID   snapShotId              = {0};    IVssAsync* pPrepare              = NULL;    IVssAsync* pDoShadowCopy         = NULL;    VSS_SNAPSHOT_PROP   snapshotProp = {0};    hResult = pBackup->AddToSnapshotSet(const_cast<TCHAR *>(szVolumeName), GUID_NULL, &snapShotId);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("AddToSnapshotSet failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }            hResult = pBackup->SetBackupState(false, false, /*VSS_BT_COPY*/VSS_BT_FULL);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("SetBackupState failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    hResult = pBackup->PrepareForBackup(&pPrepare);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("PrepareForBackup failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    LogInfo(_T("Preparing for backup..."));    hResult = pPrepare->Wait();    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("IVssAsync Wait failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }              hResult = pBackup->DoSnapshotSet(&pDoShadowCopy);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("DoSnapshotSet failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    LogInfo(_T("Taking snapshots..."));    hResult = pDoShadowCopy->Wait();    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("IVssAsync Wait failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    LogInfo(_T("Get the snapshot device object from the properties..."));        hResult = pBackup->GetSnapshotProperties(snapShotId, &snapshotProp);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("GetSnapshotProperties failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    LogDebug(_T(" Snapshot Id :")  WSTR_GUID_FMT, GUID_PRINTF_ARG( snapshotProp.m_SnapshotId));    LogDebug(_T(" Snapshot Set Id ")  WSTR_GUID_FMT, GUID_PRINTF_ARG(snapshotProp.m_SnapshotSetId));    LogDebug(_T(" Provider Id ")  WSTR_GUID_FMT, GUID_PRINTF_ARG(snapshotProp.m_ProviderId));    LogDebug(_T(" OriginalVolumeName : %ls"), snapshotProp.m_pwszOriginalVolumeName);    if (snapshotProp.m_pwszExposedName)        LogDebug(_T(" ExposedName : %ls"), snapshotProp.m_pwszExposedName);    if (snapshotProp.m_pwszExposedPath)        LogDebug(_T(" ExposedPath : %ls"), snapshotProp.m_pwszExposedPath);    if (snapshotProp.m_pwszSnapshotDeviceObject)        LogDebug(_T(" DeviceObject : %ls"), snapshotProp.m_pwszSnapshotDeviceObject);    VssFreeSnapshotProperties(&snapshotProp);    bRetVal = TRUE;TheEnd:    ReleaseInterface(pPrepare);    ReleaseInterface(pDoShadowCopy);    return bRetVal;}/** *  @brief  创建卷影集 *  @param  [out]创建所得卷影集ID *  @return TRUE：创建成功；FALSE：创建失败 */BOOL CreateSnapshotSet(_Out_ IVssBackupComponents** pBackup,                        _Out_ VSS_ID* snapshotSetId){    if (!pBackup || !snapshotSetId)    {        LogError(_T("[CreateSnapshotSet]Invalid param"));        return FALSE;    }    IVssAsync            *pAsync        = NULL;    HRESULT              hResult        = S_OK;    BOOL                 bRetVal        = TRUE;    BOOL                 bFreeMetaData  = FALSE;    hResult = CoInitialize(NULL);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("CoInitialize failed, code=0x%x"), hResult);        return FALSE;    }    hResult = CreateVssBackupComponents(pBackup);      //Release if no longer needed    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("CreateVssBackupComponents failed, code=0x%x"), hResult);        return FALSE;    }    hResult = (*pBackup)->InitializeForBackup();    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("InitializeForBackup failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    hResult = (*pBackup)->SetContext(VSS_CTX_BACKUP);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("IVssBackupComponents SetContext failed, code=0x%x"), hResult);          bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    // Prompts each writer to send the metadata they have collected    hResult = (*pBackup)->GatherWriterMetadata(&pAsync);    bFreeMetaData = TRUE;    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("GatherWriterMetadata failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    hResult = pAsync->Wait();    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("IVssAsync Wait failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    hResult = (*pBackup)->StartSnapshotSet(snapshotSetId);    if (hResult != S_OK)    {        LogError(_T("StartSnapshotSet failed, code=0x%x"), hResult);        bRetVal = FALSE;        goto TheEnd;    }    bRetVal = TRUE;TheEnd:    if (bFreeMetaData)        (*pBackup)->FreeWriterMetadata();    return bRetVal;}/** *  @brief  对指定的卷列表做卷影 *  @param *  @return */BOOL VolumeShadow(_In_ const TCHAR* szVolumeName){    if (!szVolumeName)    {        LogError(_T("[CopyVolume]Invalid param"));        return FALSE;    }    VSS_ID                  snapshotSetID   = {0};    IVssBackupComponents*   pBackup         = NULL;    BOOL                    bRetVal         = TRUE;    LogInfo(_T("CreateSnapshotSet..."));    if (!CreateSnapshotSet(&pBackup, &snapshotSetID))    {        return FALSE;    }        if (!CreateSnapshot(pBackup, szVolumeName))    {        LogError(_T("CreateSnapshot failed"));        bRetVal = FALSE;    }    ReleaseInterface(pBackup);    return bRetVal;}int _tmain(int argc, const TCHAR* argv[]){        if (argc != 2)    {        LogError(_T("Usage: %s volumeName. eg. %s C\\"), __FILE__, __FILE__);        return 1;    }        VolumeShadow(argv[1]);    return 0;}

对分区做快照之后，可以获取快照属性，其中有一项snapshotProp.m_pwszSnapshotDeviceObject便是分区所对应的快照名，于是便可以将此快照作为设备打开，从0字节处开始读取快照内部的数据。

为了加快拷贝效率，Windows提供了一个VOLUME_BITMAP_BUFFER结构，如下：

typedef struct {
  LARGE_INTEGER StartingLcn;
  LARGE_INTEGER BitmapSize;
  BYTE Buffer[1];} VOLUME_BITMAP_BUFFER,
*PVOLUME_BITMAP_BUFFER;

在MSDN上有该结构的详细描述，该结构将分区中的数据用一个位图表示，因为磁盘上的分区数据是按簇为单位来进行读写的，因此该结构中用位图中1个bit代表1个簇来表示整个分区，bit值为1则表示对应簇写有数据，为0则表示未写入数据。因此位图的大小（按字节计）=分区大小（按字节计）/分区簇大小/8（表示1个字节8bit）。

该结构可以通过DeviceIoControl(FSCTL_GET_VOLUME_BITMAP)获取。

使用此位图，可以在读取分区数据的时候，仅读取bit值为1的簇，而跳过bit值为0的簇，并且幸运的是，这个操作针对快照也是有效的。

至此，基于vss的热迁移技术，其主要技术点已介绍完毕，数据发送以及通信部分略去。

下面分享一下在做这个的过程中遇到的问题以及解决方法：

（未完待续）

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