VMware 备份:完整指南手册

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VMware 备份:完整指南手册

 

VMware 备份指的是复制 VMware 环境中虚拟机上的数据以防数据丢失的过程。对于备份和存储管理员来说,VMware 备份,乃至虚拟服务器备份都是一个常见的挑战。虚拟服务器备份指的是复制虚拟服务器上存储的数据以防数据丢失。

 

传统的备份软件以简单直接的方式完成 VMware 备份,但它可能导致资源争用;执行备份所需的其他资源可能会损害正在备份的服务器上的虚拟机性能。

 

VMware 特定的备份产品可捕获整个虚拟机状态的时间点快照,可应对出现的资源争用问题,从而实现虚拟机的快速完整还原。不过,弊端就是,即使只有一个文件损坏或丢失,通常也要还原整个快照。新出的 VMware 特定工具可以解决文件级别还原问题。

 

如何备份 VMware 虚拟机
 

如要备份虚拟机(包括操作系统、应用程序文件、用户数据和设置),您需要虚拟机所在的原始文件夹的副本。按以下步骤操作:

  1. 关闭虚拟机。在虚拟机运行时执行复制操作可能会导致副本拒绝引导。
  2. 找到要复制的目标文件夹。
  3. 右键单击文件夹,然后单击复制或按下 Ctrl+c。
  4. 选择您的首选目标位置。
  5. 在文件夹中按下 Ctrl+v 或右键单击,然后单击粘贴。您会看到指示该过程正在进行中的进度条。
  6. 该流程完成后,启动复制的虚拟机。此时工作站会出现提示,让您指定是否已复制或移动了虚拟机。

 

如果您指示本地移动了硬盘上的虚拟机,则所有设置将予以保留。另一方面,”复制“选项会保证生成新的 MAC 和 UUID 地址,确保网络中不会出现冲突。

 

VMware 数据备份和还原的三种方法

 

VMware 备份为数据保护带来了重大改进,例如,封装和化繁为简的优势。不过,挑战依然存在,包括如何确保数据一致性,如何解决该技术对物理资源的过度耗用问题。

 

既然 VMware 将物理服务器封装到了仅仅几个大型硬盘映像文件中,所以,我们有理由相信备份服务器将会像备份基础虚拟机磁盘格式 (VMDK) 文件一样轻松。

 

此外,如果对正在运行的虚拟机进行备份,将无法保证所有进行中的活动都能得到备份。这就意味着,您可能面临数据不一致的风险,最终备份的信息不准确,导致还原失败。

 

因此,过度消耗资源也是虚拟化的一个弊端。事实上,使用 VMware 虚拟化系统的关键理由之一是,确保资源集中消耗在少数物理服务器中,从而可减少大部分 IT 服务器基础架构所出现的空闲周期。不幸的是,您还必须应对资源不够,数据备份无法顺利运行的困境。

 

还要提醒您的是,VMware 在处理超量网络或磁盘 I/O 方面能力有限,所以,您的备份极其不稳定。虚拟化到物理服务器的决定通常会影响网络或磁盘 I/O 的强度。

 

尽管存在这些问题,当下仍有一些合适的方法可以解决问题,有时甚至还要优于标准的物理备份和还原。不过,目前尚无公认的备份或恢复 VMware 的最佳方法。在许多管理员看来,只能用结果来证明方法的合理性,没有一刀切的方法。

 

方法 1:每个虚拟机中安装本地备份代理

在这种传统方法中,虚拟机中也安装备份软件代理,就像在物理服务器上一样。这样数据可通过 LAN 流至备份/恢复基础架构,类似于物理服务器上安装代理一样的流程。

 

这种方法的优势是:

  • 因为在虚拟机中安装和配置备份代理的过程与物理服务器十分相似,因此整个流程无须变动,也不必掌握特殊技能。
  • 相比物理服务器文件级别的恢复,恢复流程也丝毫不变。
  • 可实现文件级别恢复。
  • 可实现完全备份和增量备份。
  • 如果您使用专用的应用程序感知型备份代理,例如 Exchange 或 SQL,该方法可帮助维持应用程序数据的一致性。

 

缺点包括:

  • 所有备份都在单个服务器上运行,因此主机资源很容易超负荷。
  • 备份代理无法识别封装到大型 VMDK 文件的服务器,这就意味着,从灾难恢复角度看,该方法的价值不大。

 

方法 2:在 ESX 服务控制台中安装备份代理

在这种方法中,您要在指定的 ESX 服务控制台中安装备份软件代理,备份每个虚拟机的基础 VMDK 文件集。

 

优势是:

  • 您只要安装一个备份代理,并非每个虚拟机都安装一个代理。
  • 您只要备份 VMDK 文件就能备份所有虚拟机。
  • 可实现快速映像级别恢复。

 

缺点是:

  • 您要编写脚本才能自动关闭和启动虚拟机以及采集快照,确保维持应用程序的一致性。
  • 无法实现文件级别恢复或增量备份。
  • VMware 终于计划从 ESX 服务器中删除服务控制台。

 

方法 3:VMware Consolidated Backup

VMware Consolidated Backup (VCB) 指的是一种备份框架,它可卸载 ESX 服务器的虚拟机备份负载。这种配置可杜绝来自网络的备份流量,释放 ESX 服务器资源以优化虚拟机性能。VCB 的其他功能还有:

  • 在完全映像备份的基础上进行完全备份和增量文件级备份。
  • 支持光纤通道、网络直连存储和本地或 iSCSI 存储基础架构。
  • 从中心点启用备份管理。

 

不过,VCB 并非典型的备份代理,因为它基本上是一个由多个 Windows 可执行程序组成的命令行工具。添加脚本时,这些程序还可为待用的第三方产品提供框架。

 

VCB 存在一些限制,例如,它需要专用的 Windows 代理服务器和第三方备份程序。在 vSphere 4 发行后,备份供应商转而使用 vStorage 应用程序编程接口 (API) 取代 VCB。

 

VCB-Proxy 的优势

  • 所有虚拟机只需使用一个备份代理。
  • 您只要备份 VMDK 文件就能备份所有虚拟机。
  • 可快速恢复映像,因为该流程只要流式回传大型映像文件,不必查找诸多小型文件。
  • 备份流程采用 VCB-Proxy 服务器可减轻 ESX 服务器的开销。
  • 理论上,与基于 LAN 的方法相比,这种不依赖 LAN 的 SAN 方法可加快备份的速度。

 

缺点是:

  • VCB-Proxy 的自动化和易用性取决于第三方备份软件的功能。
  • 这种方法的实施很复杂,如果您缺少简化该流程的备份软件集成选项,那更是如此。
  • 如果要实现直接文件级别恢复,则要在虚拟机中安装备份软件代理。
  • 如果使用的 Windows 缺少 VSS 集成,则 VCB 的映像级别备份是崩溃一致性备份。
  • VCB 并没有支持 Windows 系统状态备份的机制。尽管您可成功完整恢复服务器,不过如果系统在虚拟机快照过程中处于不稳定状态,这一点则难以保证。

 

何为 VMware vSphere?

 

这是服务器虚拟化平台,于 2009 年首次推出,是 VMware 旗舰基础架构解决方案的后继产品。这是一个全面平台,可大规模实施和管理虚拟机基础架构。

 

它通常也称为虚拟化数据中心平台或云操作系统。它支持 IT 部门将应用程序工作负载高效放置在性价比高的计算资源上。

 

虚拟环境的操作和架构与传统备份环境的不同之处在于,它需要特定的技术。在此平台上备份虚拟机时,如果要实现备份容量和恢复效率的最大化,就要利用虚拟化的优势。同样,选择虚拟环境时,您也不能使用传统物理环境中所用的相同准则。

 

下文是可采取的八种备份做法:

 

1. 切勿在客户机操作系统层上备份虚拟机

使用传统服务器时,您通常会在客户机操作系统上安装备份代理,便于备份服务器在备份数据时与其通信。不过,这种方法在虚拟环境中效率不高,因为它会造成不必要的虚拟机资源消耗,从而影响性能以及该主机上运行的其他虚拟机。

 

相反,您应在虚拟化层备份数据。您可在此对大型 .vmdk 文件使用映像级别备份,避免使用客户机操作系统。为此,您必须使用虚拟化环境中专用的备份应用程序,而且该程序能够直接备份机器的虚拟磁盘,无需使用主机或客户机操作系统。这样您就不必过度消耗资源,同时确保您的虚拟机可获得工作负载所需的资源。

 

2. 利用 vStorage API

vStorage API 和 vSphere 共同引入,取代随 VMware 基础架构 3 一起发布的 VMware Consolidated Backup 框架,卸载主机的备份处理负载。它们不仅可简化虚拟机磁盘文件的访问,而且其中的独特功能(例如,更改块跟踪功能)可大幅提高备份速度。

 

更改块跟踪 (CBT) 指的是跟踪自上次备份以来所有更改块的功能,因此备份应用程序只需查询 VMkernel 即可获取信息。此外,这种操作意味着备份应用程序无需再跟踪变更数据,从而可加快增量备份速度。您应采用内置 vStorage API 的应用程序以提高效率。

 

3. 切勿跳过虚拟机备份资源

如果您想尽量缩短备份时间,确保您拥有适当的备份服务器软硬件,以防出现操作瓶颈。您应有足够的网络带宽以及内存和 CPU 资源。

 

您的备份服务器不只是将数据从来源移动到目标存储设备。它还可以对数据执行去重和压缩操作,以减小备份集的大小。所有流程都要占用大量内存和 CPU 才能跟上数据流的速度。

 

始终遵照供应商的建议保养服务器的硬件。不要节省服务器的资源,因为服务器一旦缺少足够的资源,备份速度会大大下降。尽量多测试几款备份领域的第三方工具,然后再选择一款合适的工具。

 

4. 慎重筹谋并测试备份

在共享虚拟化架构下,虚拟环境备份可能会出现资源紧张局面。因此,您要慎重安排备份计划,避免过度挤压单一资源。例如,永远不要在一台主机或 LUN 上同时备份很多虚拟机。相反,在安排计划时尽量实现平衡以防过度使用任何资源。

 

计划安排可防止速度过慢和性能下降,而测试又能让您掌握了解备份的恢复准备情况。测试也有利于您进行故障排除、分析工具以及决定是否要切换产品。

 

5. 了解静默和 VSS 工作的方式

如果您的虚拟机备份包括数据库和电子邮件服务器等事务型应用程序,则应使其进入静默状态以确保可随时执行操作。这种类型备份称为应用程序一致性备份。

 

备份开始前,应用程序应暂停以确保任何未完成的事务和写入均写入到磁盘。这一步可确保服务器正常以及数据不会丢失,可正常恢复虚拟机。静默仅适用于支持按需暂停和写入待处理数据的应用程序。

 

VMware Tools 的驱动程序可与 Microsoft 卷影复制服务 (VSS) 协同运行以在备份应用程序之前先静默。在这种需求呼吁下,其他厂商也推出类似的驱动程序来服务不同的操作系统。因此,务必要使用受支持的驱动程序,而且启用和配置 VSS 服务来执行应用程序一致性备份。

 

6. 快照并非备份

虚拟机快照虽然实用,但绝不能用作主要的备份手段。快照适用于虚拟机的短期备份,但每次使用快照都会出现一定程度的损失。

 

例如,快照创建后,所有虚拟机的磁盘写入均转移到另一个增量磁盘文件,因此原始磁盘变成只读模式。数据写入增量磁盘文件后,它会以 16MB 的速度增长,每次增长都会导致它所驻留的 LUN 被锁定,从而导致性能下降。因此,您运行的快照越多,对性能的影响也就越大。

 

更重要的是,快照会占用额外的磁盘空间,因为每个快照都会增长到原始磁盘的大小。如果您的数据存储空间不足,则会出现所有虚拟机关闭的风险。此外,删除原始磁盘数据,合并快照数据进入原始磁盘是一项繁重的 I/O 操作。

 

快照会创建新的虚拟磁盘并链接回原始磁盘;因此,某些功能可能缺失。这可能会造成快照和原始磁盘之间出现全新的映射问题。您应谨慎使用快照,并在不再需要快照时将其删除。

 

7. 牢记容错备份备选方案

大多数采用映像级备份的虚拟化备份产品都在运行备份时使用虚拟机快照来暂停数据写入磁盘。容错 (FT) 功能使用两个虚拟机(一个主、一个辅),这些虚拟机虽然位于单独的主机上,但共享同一虚拟磁盘文件。

 

当前,容错功能不支持快照。这就导致备份启用容错功能的虚拟机的流程变得困难重重,因此您要寻找替代的备份方法。

 

有一种方法会在备份过程中临时禁用容错功能,以允许拍摄快照。禁用此功能可以保留第二个虚拟机。您可以使用 PowerShell 以及备份前和备份后脚本来自动执行此过程。

 

另一种方法涉及使用 vCenter Converter 或 vCenter Server 克隆虚拟机来创建另一个副本。备份新副本后,您可以删除克隆。

 

8. 备份主机和 vCenter Server 配置

您可以轻松地重建丢失的主机或 vCenter,但会丢失配置信息。因此,建议定期备份信息。使用备份主机,您只要备份虚拟机,不用备份管理控制台中的单个文件。因此,备份配置信息有助于稍后轻松重建主机。

 

如要备份配置信息:

  • 对于 ESX 主机:使用 esxcfg-info 服务控制台命令。它将大量配置信息输出到一个文本文件中。
  • 对于 ESXi 主机:使用 vicfg-cfgbackup 命令(vSphere CLI 的一部分)。它将配置信息输出到一个文本文件中。
  • 对于 vCenter Server:您应该备份数据库,其中包含服务器独有的配置信息,包括群集、权限、资源池、性能数据和警报等。如果备份成功,您稍后可重新安装 vCenter Server,将其指向备份数据库,然后备份会启动运行。切记备份数据目录中包含安全套接字层 (SSL) 证书的文件夹。它包含 vCenter 用来与 ESXi 和 ESX 主机以及客户端进行通信的 SSL 证书。

 

结论
 

VMware 已尝试解决虚拟化服务器相关的备份挑战。例如,VMware vSphere 5.1 使用 VMware vStorage API 进行数据保护 (VADP),该 API 可结合 VMware 的 vSphere Data Protection(VDP)或其他第三方备份工具使用。

 

VADP 用高效的无代理备份系统取代了 VMware Consolidated Backup,该系统基于虚拟代理并且不占用存储资源。实际上,它配备了更改块跟踪功能,仅备份自上次备份以来发生更改的数据块。这样可大大减少 VDP 等备份工具的工作负载。

 

 

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