隨著虛擬服務(wù)器數(shù)量的增加，傳統(tǒng)的備份方式開(kāi)始不靈了。事實(shí)上許多虛擬機(jī)(VMs)駐留在一臺(tái)單獨(dú)的物理機(jī)上帶來(lái)很多挑戰(zhàn)，這在單獨(dú)對(duì)物理服務(wù)器備份的時(shí)候是不存在的。多個(gè)虛擬機(jī)會(huì)對(duì)進(jìn)程、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源產(chǎn)生爭(zhēng)奪，而這種沖突是虛擬服務(wù)器數(shù)據(jù)保護(hù)的最大的挑戰(zhàn)。多臺(tái)虛擬機(jī)的并行備份作業(yè)可嚴(yán)重影響部署在這些虛擬機(jī)上應(yīng)用程序的性能。
使用傳統(tǒng)方式備份虛擬服務(wù)器時(shí)，一些關(guān)鍵的功能被犧牲了，例如應(yīng)用一致性數(shù)據(jù)保護(hù)和次虛擬機(jī)級(jí)別目標(biāo)的恢復(fù)，如文件系統(tǒng)，不必對(duì)整個(gè)虛機(jī)進(jìn)行恢復(fù)。隨著數(shù)據(jù)中心虛擬服務(wù)器的激增，明確的呼喚IT管理者重新思考其備份策略，以更加有效地保護(hù)虛擬機(jī)和虛機(jī)上的應(yīng)用程序。
虛擬服務(wù)器數(shù)據(jù)保護(hù)方案選擇
目前的虛擬服務(wù)器環(huán)境可以選擇下面的一種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)：
虛擬機(jī)備份代理
連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)(CDP)
通過(guò)備份代理服務(wù)器對(duì)管理程序主機(jī)上的虛擬機(jī)影像進(jìn)行備份
虛擬機(jī)備份代理。通過(guò)在每臺(tái)虛擬機(jī)上安裝備份代理進(jìn)行備份的方式，將廣泛應(yīng)用于物理服務(wù)器的備份方式延伸到了虛擬服務(wù)器領(lǐng)域。不同于每個(gè)物理服務(wù)器都有一個(gè)備份代理，每個(gè)虛擬機(jī)擁有自己的代理和獨(dú)立運(yùn)行的備份作業(yè)。這種方法適合于虛擬機(jī)數(shù)量較少的情況;隨著虛擬機(jī)數(shù)量的增加，資源競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)產(chǎn)生性能問(wèn)題。除了能夠利用現(xiàn)有的備份產(chǎn)品和方法之外，備份代理是最直接的能夠保證應(yīng)用一致性的方式。對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，特別是非Windows應(yīng)用和不能與微軟Volume Shadow Copy Service(VSS)集成的應(yīng)用，備份代理或許是唯一能夠確保備份數(shù)據(jù)應(yīng)用一致性的方式。
連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。運(yùn)行于每個(gè)虛擬機(jī)的CDP產(chǎn)品，是從運(yùn)行傳統(tǒng)的全備份和增量備份的備份代理方式的提升。CDP產(chǎn)品會(huì)持續(xù)捕捉變化，對(duì)比傳統(tǒng)的備份方式，對(duì)于主機(jī)的負(fù)載更小。CDP產(chǎn)品即可以工作在文件模式，也可以工作在塊模式，并且通常會(huì)提供與主流應(yīng)用程序的集成，以保證及時(shí)恢復(fù)到一致點(diǎn)。除了已將連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)加入其產(chǎn)品族的大的備份產(chǎn)品廠商之外，CDP產(chǎn)品還由一些較小的廠商提供，例如：飛康軟件公司、InMage系統(tǒng)公司、Vision Solutions(收購(gòu)Double-Take Software公司)等等。
通過(guò)備份代理服務(wù)器對(duì)管理程序主機(jī)上的虛擬機(jī)影像進(jìn)行備份。在系統(tǒng)管理程序上對(duì)虛擬機(jī)影像進(jìn)行備份，不同于在每個(gè)虛擬機(jī)內(nèi)部通過(guò)備份代理備份虛擬機(jī)，是有很多吸引人的原因的：它能夠在極小的負(fù)載下進(jìn)行有效地備份;消除了在每個(gè)虛擬機(jī)安裝和管理備份代理的必要;而且通過(guò)在主機(jī)上集中的對(duì)所有的虛擬機(jī)進(jìn)行備份，多虛擬機(jī)備份可最小化性能問(wèn)題和資源爭(zhēng)用。為了從系統(tǒng)管理程序主機(jī)剝離備份任務(wù)，常常利用虛擬機(jī)快照復(fù)制或者掛載到一個(gè)備份主機(jī)或代理服務(wù)器，在備份執(zhí)行時(shí)以減少對(duì)性能的影響。
然而，主機(jī)上的虛擬機(jī)影像備份通常是唯一可接受的，如果虛擬機(jī)可以在一致性狀態(tài)下備份;所有主要的系統(tǒng)管理程序廠商已經(jīng)增加了在對(duì)虛擬機(jī)影像進(jìn)行快照時(shí)的靜默功能。另一個(gè)虛擬機(jī)影像備份的挑戰(zhàn)是恢復(fù)粒度。某些備份產(chǎn)品只能夠恢復(fù)虛擬機(jī)，而另一些能夠恢復(fù)次虛擬機(jī)范疇的目標(biāo)，例如文件。每個(gè)虛擬機(jī)上的一致性應(yīng)用程序數(shù)據(jù)保護(hù)，利用虛擬機(jī)影像備份對(duì)比虛擬機(jī)上的備份代理方式更具挑戰(zhàn)性。應(yīng)用一致性數(shù)據(jù)保護(hù)常常受制于集成的VSS。對(duì)于沒(méi)有集成VSS的應(yīng)用程序，非一致性備份是唯一的選擇;如果應(yīng)用程序的一致性是必不可少的，那就要選擇虛擬機(jī)上的備份代理方式了。
如果沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，基于系統(tǒng)管理程序級(jí)別的虛擬機(jī)影像備份將成為趨勢(shì)，并且可以剝離備份任務(wù)到代理備份服務(wù)器，并且隨著虛擬服務(wù)器數(shù)量的增長(zhǎng)，它會(huì)變得更加重要。機(jī)制的不同使得Citrix的XenServer, 微軟的Hyper-V以及VMware的vSphere的虛擬機(jī)影像備份的效率和功能有明顯的不同。
VMware vStorage的數(shù)據(jù)保護(hù)API
對(duì)于VMware來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)保護(hù)已經(jīng)成為其一個(gè)痛點(diǎn)，直到vSphere 4才得以解決。在此之前，VMware提供了VMware Consolidated Backup (VCB)，用來(lái)把備份從系統(tǒng)管理程序剝離到代理服務(wù)上，但由于某些重大的缺陷而沒(méi)有廣泛地被采用。利用VCB，虛擬機(jī)磁盤(VMDK)的快照影像被生成并且以全拷貝的方式復(fù)制到運(yùn)行備份的代理服務(wù)器。把備份剝離到代理服務(wù)器會(huì)最小化備份對(duì)于虛擬機(jī)的影響，但需要額外的存儲(chǔ)存放快照。“VCB是笨拙的，并且其最大的問(wèn)題就是如何確定所有快照需要被復(fù)制的代理服務(wù)器的規(guī)模，” ESG高級(jí)分析師Lauren Whitehouse說(shuō)。
vSphere 4 vStorage APIs for Data Protection(VADP)，VCB的繼任者，克服了VCB的缺點(diǎn)。VADP不再需要把數(shù)據(jù)復(fù)制到代理服務(wù)器;相反，快照現(xiàn)在可以直接掛載到代理服務(wù)器，在那兒備份到磁盤或磁帶。VCB只支持VMDK的全快照，而不管它如何變化，VADP支持高效的變化塊追蹤(CBT)功能的快照。CBT在VMDK中以塊級(jí)別保留變化的蹤跡，并且僅針對(duì)變化做高效的快照。
vSphere 4與VSS全面集成，能夠?qū)\(yùn)行在虛擬機(jī)上的激活了VSS的應(yīng)用程序提供應(yīng)用一致性快照。然而，為了能夠利用VSS，需要在虛擬機(jī)上安裝VMware Tools。vSphere 與 VSS 通過(guò)VMware Tools進(jìn)行通訊。
通過(guò)VADP備份一個(gè)虛擬機(jī)，一條“quiesce”命令發(fā)送給vSphere，通知虛擬機(jī)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫到磁盤中，并且不再接受寫IO。如果虛擬機(jī)上安裝了VMware Tools，VMware Tools可以將這種“靜默”傳遞給虛擬機(jī)上激活了VSS的應(yīng)用程序，并“冰凍”虛擬機(jī)上的應(yīng)用。然后快照被執(zhí)行;快照完成時(shí)，對(duì)于虛擬機(jī)和激活VSS的應(yīng)用程序的“冰凍”解除。最后，快照被掛載到備份代理服務(wù)器，然后備份到磁盤或者磁帶。
VADP廣泛地被第三方備份應(yīng)用程序所支持。除了主要的備份應(yīng)用程序廠商(Arkeia Software、CA、CommVault 、EMC、IBM、 Quest Software、BakBone、以及賽門鐵克)，較小的廠商像PHD Virtual Technologies和Veeam Software也提供支持VADP的虛擬服務(wù)器備份應(yīng)用程序。另外，vSphere提供了其自己的備份工具，叫做VMware Data Recovery(VDR)。VDR是作為一個(gè)執(zhí)行快照和備份磁盤目標(biāo)去重的虛擬工具交付的。VMware已經(jīng)將VDR定位為低端備份產(chǎn)品。
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微軟的Hyper-V與VSS
感謝VSS，微軟從一開(kāi)始就獲得了Hyper-V的數(shù)據(jù)保護(hù)。在許多方面，VMware的VADP的備份過(guò)程與Hyper-V類似。備份應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)“quiesce”命令到Hyper-V虛擬機(jī)，通過(guò)VSS把內(nèi)存中數(shù)據(jù)寫盤;然后VSS生成快照并解除虛擬機(jī)的冰凍。和VADP一樣，快照被復(fù)制或映射到專門的備份代理服務(wù)器。“靜默”可以被擴(kuò)展到虛擬機(jī)中激活了VSS的應(yīng)用程序，但需要安裝在虛擬機(jī)上所謂的備份集成服務(wù)，就像VADP需要VMware Tools一樣。
VSS依賴幾個(gè)主要的組件：激活VSS的應(yīng)用程序需要執(zhí)行一個(gè)叫做VSS-writer的過(guò)程，以協(xié)調(diào)各種組件對(duì)一個(gè)或多個(gè)卷建立一致性影像拷貝。應(yīng)用程序，例如備份應(yīng)用程序，需要執(zhí)行一個(gè)VSS-requestor過(guò)程以請(qǐng)求一個(gè)卷的影像拷貝。而核心的組件是VSS-provider，它可以建立并保持影像拷貝(快照)。
VSS-providers已經(jīng)包含在最新的Windows操作系統(tǒng)中，軟件和存儲(chǔ)硬件廠商可以提供其自己的VSS-provider。很顯然，基于磁盤陣列硬件的VSS-provider具有更高的性能，并且大大提升了Hyper-V環(huán)境下數(shù)據(jù)保護(hù)的擴(kuò)展性。VMware利用變化塊追蹤以獲得更高效率的快照，在VSS中，這是VSS-provider的一個(gè)功能。例如，VSS-provider作為微軟操作系統(tǒng)的一部分，可以通過(guò)copy-on-write的方式進(jìn)行增量快照;就是當(dāng)源卷變化時(shí)，在寫盤之前，將要被修改的數(shù)據(jù)塊被讀出并存儲(chǔ)到其它地方。
對(duì)于Hyper-V虛擬機(jī)影像級(jí)別備份的支持還沒(méi)有像VADP那樣擴(kuò)展到第三方備份應(yīng)用程序。例如，IBM公司的Tivoli Storage Manager(TSM)和PHD Virtual Backup目前還不支持。和VMware一樣，微軟提供了它自己的Hyper-V環(huán)境備份解決方案——System Center Data Protection Manager(DPM)。DPM為駐留在運(yùn)行Hyper-V主機(jī)上的虛擬機(jī)提供了近似連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。通過(guò)支持像磁盤到磁盤和磁盤到磁帶的高級(jí)特性，該功能可以恢復(fù)象文件這樣次虛擬機(jī)的目標(biāo)，在遷移過(guò)程中保護(hù)虛擬機(jī)，集成到MicrosoftSystem Center，以及支持集群和單獨(dú)的Hyper-V系統(tǒng)，DPM提供了先進(jìn)的產(chǎn)品，而不像VMware提供的VDR是入門級(jí)產(chǎn)品。
Citrix公司的XenServer備份
第三方備份應(yīng)用程序可以通過(guò)XenAPI(XAPI)發(fā)起對(duì)Citrix XenServer虛擬機(jī)的完全或者增量磁盤影像快照。這些快照通常不具備一致性，并且在恢復(fù)后依靠應(yīng)用程序取回一致性狀態(tài)。通過(guò)非一致性備份恢復(fù)類似掉電后重啟一個(gè)虛擬機(jī)的過(guò)程。
到XenServer 5.6版，Citrix公司加入了活動(dòng)內(nèi)存快照，用以捕捉虛擬機(jī)的狀態(tài)，在生成快照并在恢復(fù)時(shí)允許轉(zhuǎn)換到以前的狀態(tài)。Citrix的內(nèi)存快照利用了微軟的VSS，所以對(duì)于激活了VSS的虛擬機(jī)可用(微軟操作系統(tǒng))，但不適用于Linux的虛擬機(jī)。
除了XenServer快照以外，XenServer支持由XenServer所支持的磁盤陣列的共享存儲(chǔ)快照。利用磁盤陣列的快照功能保護(hù)XenServer環(huán)境是最快的、最具擴(kuò)展性的方法，但它只是一個(gè)選項(xiàng)，如果存儲(chǔ)架構(gòu)被XenServer所支持的話。
像vSphere和Hyper-V一樣，Citrix提供了其自己的虛擬機(jī)影像備份應(yīng)用程序——VM Protection and Recovery(VMPR)。一個(gè)精簡(jiǎn)版減少了像調(diào)度這種包含在XenServer完全版中的功能。更高級(jí)的版本支持調(diào)度和自動(dòng)化等付費(fèi)選項(xiàng)。支持XenServer影像級(jí)別備份的第三方備份應(yīng)用程序比vSphere和Hyper-V更薄弱。在備份應(yīng)用程序廠商中，支持的有Arkeia Software、 CommVault、PHD Virtual Technologies以及Veeam Software。
虛擬機(jī)備份的底線
在系統(tǒng)管理程序主機(jī)上，基于塊的虛擬機(jī)影像備份，理想的情況是通過(guò)備份代理服務(wù)器，并正在成為備份虛擬服務(wù)器的最佳方式。vSphere、Hyper-V和XenServer中成熟的備份API，隨著備份應(yīng)用程序?qū)@些結(jié)合了性能和擴(kuò)展力的API的支持的增加，成為了被采納的主要原因。因?yàn)榇蠖鄶?shù)公司不只運(yùn)行了一套系統(tǒng)管理程序(70%以上的公司，根據(jù)ESG的Whitehouse)，并且混合了物理和虛擬服務(wù)器、多種系統(tǒng)管理程序，在選擇虛擬服務(wù)器備份應(yīng)用系統(tǒng)的時(shí)候，能夠同時(shí)支持物理和虛擬服務(wù)器的備份是非常重要的考量。
虛擬服務(wù)器數(shù)據(jù)保護(hù)：關(guān)鍵特性
各種虛擬機(jī)(VM)影像備份實(shí)施方案在特性和功能上均有所不同，并且根據(jù)需求，他們可能會(huì)或多或少地適用于一個(gè)特定的虛擬服務(wù)器環(huán)境。評(píng)價(jià)一個(gè)虛擬服務(wù)器備份應(yīng)用程序時(shí)，這些特性和功能如下：
重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。操作系統(tǒng)虛擬機(jī)影像是非常相似并適用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的，所以去重是必要的特性。在源端(系統(tǒng)管理程序)的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除， Arkeia Software、EMC的Avamar以及PHP Virtual Backup更適合在備份目標(biāo)端提供該特性。
恢復(fù)粒度。盡管基于塊的虛擬機(jī)影像備份能夠生成虛擬機(jī)影像的快照，但這也取決于備份應(yīng)用程序所提供的次虛擬機(jī)目標(biāo)的恢復(fù)能力。這種能力可以恢復(fù)象文件這樣的次虛擬機(jī)目標(biāo)，對(duì)于你所考慮的虛擬機(jī)備份應(yīng)用程序來(lái)講是必要的特性。
恢復(fù)選項(xiàng)及靈活性。不同的虛擬機(jī)備份應(yīng)用程序在恢復(fù)功能方面有明顯的差異。例如，Veeam Backup &Replication允許直接從備份文件允許虛擬機(jī)而無(wú)需恢復(fù);這種叫做vPower的功能使得恢復(fù)立即可用。Veeam的Virtual Lab是另一個(gè)著名的恢復(fù)特性。它支持從虛擬機(jī)備份影像啟動(dòng)作為非生產(chǎn)實(shí)例，與生產(chǎn)虛擬機(jī)并行，隔離這些非生產(chǎn)的實(shí)例并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址翻譯協(xié)議(NAT)使之與生產(chǎn)虛擬機(jī)通信。
備份驗(yàn)證選項(xiàng)。并不是所有的備份都是成功的，所以能夠不通過(guò)恢復(fù)來(lái)驗(yàn)證備份是非常巨大的恩賜。Veeam的Sure Backup提供了自動(dòng)化的啟動(dòng)并測(cè)試這些備份。
部署選項(xiàng)。虛擬機(jī)備份產(chǎn)品可以是軟件、硬件設(shè)備以及虛擬設(shè)備。虛擬設(shè)備是預(yù)配置的虛擬機(jī)影像;例如Arkeia、PHD Virtual Technologies和VMware (VDR)這些產(chǎn)品。
性能考慮。基于硬件的快照在性能和擴(kuò)展性上優(yōu)于基于軟件的產(chǎn)品，并適合大型的虛擬機(jī)環(huán)境。所有的備份應(yīng)用程序都支持基于軟件的快照，而支持硬件快照的很少。
備份目標(biāo)支持。所有的備份產(chǎn)品都可以寫到磁盤目標(biāo)，但不是都能寫到磁帶;只支持虛擬機(jī)的備份產(chǎn)品更青睞只支持磁盤目標(biāo)。
系統(tǒng)管理程序支持。許多公司不止運(yùn)行一種系統(tǒng)管理程序。理想的是，你的備份應(yīng)用程序應(yīng)該支持多種系統(tǒng)管理程序。
同時(shí)支持虛擬服務(wù)器和物理服務(wù)器。幾乎所有的公司都混合運(yùn)行著物理和虛擬服務(wù)器。因此，你的虛擬機(jī)備份應(yīng)用程序應(yīng)該能夠同時(shí)保護(hù)兩種環(huán)境。
微軟Volume Shadow Copy(VSS)組件
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