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1、【TechTarget中国原创】备份虚拟机在发生重大故障后如果仅需短短几分钟就可以完全恢复，是不是很诱人？但是，我们需要有效的虚拟机备份方法以及足够的磁盘空间来为所有服务器保留副本。很多管理员都希望，无论是小型的或是存放多达几个TB数据的服务器，都可在几分钟内完成恢复。但是，当数据规模达到TB级以上的时候文件拷贝将会占用大量时间。很明显，这种方法不能满足TB级数据的虚拟机备份要求。为了解决该问题，并且可以同时满足快速在线虚拟机备份的需求，有两种方法，只不过这些方法需要一点停机时间和预先占用的数据存储空间。故障切换方式进行虚拟机备份第一种是把故障切换方案用做虚拟机备份。很多基于磁盘的备份服务，都
2、是通过在文件系统过滤程序从备份服务器上收集数据。如果文件系统过滤驱动可以监控每个独立磁盘数据块所发生的变化，而不是只针对某个文件级的变化。那么磁盘上的数据块发生改变时，新的内容（仅影响非常小的一部分数据空间）就可以被拷贝到备份服务器并在索引中进行记录。这样的文件系统过滤驱动可安装到虚拟机内部，或是用虚拟主机来监控变化量。磁盘数据块只有在被修改时才进行备份，对于虚拟机恢复来说就不存在备份窗口的问题。它不再收集过渡期的数据变化（备份量为两次虚拟机备份时间点之间的改变量），该驱动几乎是实时完成对虚拟机的更新和备份。把数据改变量在备份服务器进行记录的同时，也可以实时备份到另一台处于关闭状态的虚拟机。这
3、个过程仅在两台服务器间产生一些数据流。备份进程开始于生产服务器磁盘上的数据块发生改变，然后文件系统过滤驱动捕捉到这些改变并把它们发送给备份服务器。最后，备份服务器把改变量记录到另一台冗余的服务器内。这样两台服务器之间建立了松散的同步关系，换句话说当故障发生后进行恢复所需的时间基本相当于启动另一台虚拟机的时间。另一台虚拟机可以是物理服务器或是虚拟机。故障切换方式的出发点是为了保证服务器可快速投入使用，但同时也需要保留额外的一份数据用于备份。如果被保护服务器的数据量在TB级别，保留两份数据带来的投入也是巨大的。利用数据优先级分类方式进行虚拟机备份和恢复还有一种恢复方式也可以在几分钟内完成在线虚拟机
4、备份，而且避免了重复数据存储带来的浪费。这种方式在备份恢复的过程中对目标数据进行优先级分类。同样是基于文件系统过滤驱动，该方式仅在备份服务器相连接的磁盘存储上保留单一数据拷贝。在生产服务器发生故障后，要想恢复虚拟机第一步动作是通过DVD或其它介质启动另一台机器。在DVD光盘上包含的内容可保证操作系统和相关应用程序读取备份虚拟机的备份数据。从而首先安装核心操作系统和关键应用。跟整个数据集相比，操作系统和应用程序本身消耗的数据量并不大（类似于几十辆马车对比几千辆之间的差别）。所以虚拟机恢复所需的时间也很少。一旦该服务器的核心部分恢复工作后，大量数据才开始慢慢进入恢复进程。这正是这种虚拟机恢复方式的
5、关键所在。基于磁盘的备份服务通过文件系统过滤驱动可以随机地访问目录中的任何数据区域。根据所使用的用户不同，这部分数据可以划分优先级。高优先级的数据可以根据用户需求在其它数据加载之前优先进行恢复。完整数据的恢复也许需要很长时间也就是把TB级的数据拷贝过来所需的时间，但在那之前服务器和相关应用已经在几分钟内恢复正常使用。如果出现用户需要的某快数据还没有被恢复，那么这块数据的优先级会迅速上升并被快速恢复。很多提供虚拟机备份和恢复服务方案的厂家同时采用了这两种方式。某些工具对TB级数据规模的服务器在线备份要比其它产品快。结合了基于磁盘备份和文件系统过滤驱动之后，需要做的仅仅是在备份服务器上添加一些管理
6、功能来完成对服务器的恢复任务。正在加载数据. 【TechTarget中国原创】尽管在虚拟化工作环境中，虚拟机备份和恢复比传统的工作平台中相对有更多选择，但是仍然有一些问题存在。首先，管理员需要了解和应用程序相关的任何缓冲区或者缓存的状态。在实行虚拟机备份快照之前考虑这些临时数据非常有必要。“SQL数据库运行在一台虚拟机内，并且这台虚拟机曾经备份过”，StorageIO集团的创建者和高级分析师Greg Schulz说到。 “如果出现异常，并且SQL服务器不能够正常执行业务，则就可以能会出现使用存在差异的数据库”，Schulz说到，“虚拟机可能恢复过来了，SQL可能也恢复了，最后发现表格却崩溃了”
7、。Schulz认为唯一的方法就是从最近的一次良好备份中恢复过来，并且从该时间点恢复被破坏的数据。这一类同步操作可以在暂停一些应用程序（如SQL）时自动执行。另外，诸如VMware整合备份工具也可能把捕获到缓冲的数据作为工具正常操作的一部分。无论哪种情况，目标都是确保在虚拟机备份快照发生时，虚拟机和应用程序都保持在完全稳定的状态。原理循证测试可以在实施关键虚拟机备份快照之前标识出可能的同步问题。另外一个问题就是恢复。快照是一种非常高效的方法，但是整个虚拟机都会被作为一个单独的连续文件夹被捕获到。从而虚拟机就不得不从一个完整实体对象恢复过来，因此快照就会把自身归为一个单独的文件或者文件夹恢复。组织
8、机构通常依赖于对粒度或者非关键性数据恢复可操作性的备份。“可操作性恢复是一类用来恢复CEO删除的邮件或者被重写的Word文档的恢复方法”，Evolve技术公司的CEO Dave Sobel说到，“这是一类需要对少量数据快速恢复的备份”。一些企业通过实行把虚拟机恢复到另外一台服务器上实现文件级别粒度的备份，使用过程中只是把具体用户所需要的文件简单地提取出来。另外一个方案就是选择能够“看到内部”的虚拟机快照的虚拟机备份和恢复工具，以及根据需要恢复特定的文件或者文件夹。Symantec Backup Exec工具可以在虚拟工作环境中刚好实现这个粒度的读取操作。传统的裸机备份可以保护操作系统、驱动程序
9、和物理服务器配置的每一个细微差别，以及其应用程序和数据。但是虚拟机备份并不包括底层的虚拟化管理程序和操作系统。尽管一台虚拟机是一个完整的、可挂载的机器文件，但却不是传统意义上的裸机。目标服务器必须已经有合适的操作系统和管理程序，操作系统和管理程序必须作为单独一个环节进行备份。“物理主机的备份策略是什么？”Sobel问到。一些单位可能倾向于在备份虚拟机时放弃对操作系统和管理程序的备份，从而选择放弃恢复原始介质中虚拟服务器的裸机部分。很长时间以来，虚拟化对于数据中心（内部和云端）是最好的方式。虚拟化的前景非常远大，现在，这些前景所带来的许多承诺已经触手可得。但是，只有当为虚拟化的独特要求而进行优化
10、的备份方案出现在市场上时，更为广泛的虚拟化部署才会出现。服务器虚拟化已经跨过了那个众所周知的门槛。不久之前，在部署新的服务器时，我们还必须去论证为什么要使用虚拟方式而不是物理方式。现在，相反的情况已成为一个事实。对于许多机构的 IT 经理，“虚拟优先”的策略已成为一项法令，部署新的服务器时必须使用虚拟方式，除非特别要求使用物理服务器。虽然虚拟化存在各种各样的优点，但也带来了许多新的存储和数据管理问题。其中一个主要的问题是备份。物理服务器领域的备份技术也可用于虚拟机环境，但效果并不是很好。原因何在？虚拟机备份代表着四个新的技术因素：1. 由于服务器的使用在增加，所用的相应资源在减少。备份应用是资
11、源消耗大户，它们会消耗大量服务器的输入/输出、CPU 和内存资源。通常，我们希望这些备份应用能够在备份范围内相对较快地完成工作。在物理服务器阶段，这些应用可能占用了 10% 的服务器资源，这不会成为一个问题。备份可以利用那些闲置的资源，不会对正在进行备份的应用程序造成严重的影响。对于虚拟化，服务器的使用方式更近于容量。事实上，这是虚拟化的基本目标。虚拟化是很好的方式，但是这种服务器不再具有大量的闲置资源可供备份使用。现在，备份工作及其备份的应用程序更加消耗服务器和存储硬件资源。这还不是最糟糕的。在现在的服务器运行的应用程序不止一个而是多个，甚至是很多个，所以备份一个虚拟服务器所带来的负面影响不
12、再限于某个虚拟机，而是对所有共享同一硬件的虚拟机都会造成影响。2. 现有的备份客户端运行在 guest 虚拟机内部，并且除非采取特定的预防措施，这些事先预定的备份将是重叠运行的。由于服务器资源已经很少的问题，服务器管理员必须格外谨慎。如果在服务器运行一个备份已经很糟糕，运行多个备份对于应用程序响应会是一场灾难。所以，相对于物理机器，虚拟机备份计划必须更为仔细地进行制定。额外的备份负载这一问题被所涉及的多个guest虚拟机放大，另外，虚拟机负载的动态本质也使复杂性进一步加剧，虚拟机的实时迁移（有时并非由服务器管理员启动）也会把手工备份计划搞得一团糟。3. 针对这些问题的解决方案是在超级管理员等级
13、上运行协作备份，最好是主机外（off-host）的方式。资源争夺发生在虚拟化层，运行在这一层的协作备份可最小化应用占用资源的问题。在超级管理员等级上的备份操作，如果进行准确地部署，可以成为最有效地利用资源。最理想的情况是在独立而又潜在专用的硬件上运行备份，这样备份服务器的操作就不会对活动的应用程序造成影响。4. 现有的架构，比如微软的 VSS，是为运行“热备份”（hot backup）而设计。这样的架构不具备足够的伸缩性，能够从 guest 虚拟机内部影射虚拟盘，正如在超级管理员曾所见的那样。在采用服务器虚拟化技术多年以前，微软的卷影射服务（Volume Shadow Service）已经出现
14、，并被广泛使用。但是 VSS 是在卷上运行而不是在虚拟机上。在过去，硬盘卷和应用程序之间是静态的 1:1 关系，这种情况下不会出现问题。但是，在虚拟服务器上，最好的方式是在单一卷上为多个虚拟机设置虚拟硬盘（在 VMware 上，是 VMDK；在 Hyper-V，是 VHD）。激活的VSS 为整个卷创建一个影像副本，即使需要的只是备份单一虚拟机。在超级管理员等级运行当前的 VSS 架构并非最理想的情况，但是最接近。这一“解决方案”在 guest 虚拟机等级上运行备份，但这会导致上述的问题 1 和问题 2。面对这些问题，正确的虚拟机备份方案应是什么样的？虚拟化备份行业需要提供： 能够为附属于 gu
15、est 虚拟机的虚拟硬盘创建快速、空间高效的高性能快照。它应能够为虚拟机关联的所有虚拟硬盘同步建立快照，这样就可以创建崩溃状态一致的（crash-consistent）的备份镜像。根据客户的备份计划和方案，应可以按照组（group）的管理虚拟硬盘。 利用可感知应用程序的备份方案，对这些快照的创建和管理进行整合。崩溃状态一致很好，不过应用程序一致更好。 能够访问服务器上的快照而不是运行活动虚拟机的快照。对于将备份负载及其附带的资源消耗从活动的产品应用程序中分开，这是至关重要的。正如前文所述，在虚拟服务器环境中，主机外备份是一个尤为紧迫的需求。 长期在线可用的快照。理想的情况是能够拥有长期在线的快
16、照。大多数快照具有的空间高效功能，这意味着基镜像（base image）及其子快照中的数据块仅保持一次。这样就可以廉价地长期保持许多快照，使得从之前快照中快速恢复数据变得简便。 遗憾的是，很多快照产品的设计是短期保持的。快照在线时间越长，I/O 性能降低的也越多，不仅是对于快照，也包括它们的基镜像，这会使得创建保持在线快照变得不切实际。 有关增加备份的信息。虚拟机镜像文件很大，通常数十个 GB。如果备份软件知道上次备份之后镜像的某些部分没有变化，那么它的效率就可以变得更高。虚拟硬盘摘要层应为备份提供镜像和对象等级的更改数据列表。 对活动虚拟机性能没有过度的性能处罚。这是一个很明显的要求，现金的处理方式对性能造成了很严重的影响。
