虛擬機(jī)備份原理和架構(gòu)

虛擬機(jī)備份原理和架構(gòu)虛擬化備份技術(shù)最早是由VMware提供和發(fā)起的，隨著虛擬化應(yīng)用在企業(yè)和各個(gè)行業(yè)的普及，主流的備份軟件都支持VMware、Hyper-VFusionSphere、Citrix和基于Xen或KVM派生出來的虛擬化軟件備份，目前還有很多專為虛擬化（虛擬應(yīng)用或虛擬化桌面VMwareView、MicroSoftVDI、XenDesktop）設(shè)計(jì)的備份軟件，如Veeam、eBackup、Avamar和NetvaultvRanger等。關(guān)于虛擬機(jī)備份功能，就如同虛擬機(jī)快照一樣，備份是虛擬化的一個(gè)數(shù)據(jù)保護(hù)基本功能。但是虛擬化的備份功能在執(zhí)行備份時(shí)，會(huì)對業(yè)務(wù)性能產(chǎn)生影響，備份策略和組網(wǎng)不靈活，所以，針對虛擬化備份，常見的方式還是采用專業(yè)的備份軟件。VMware在Infrastrueture3時(shí)推出了VMwareConsolidationBackup備份工具，為虛擬機(jī)提供了一套易用的驅(qū)動(dòng)和備份腳本接口工具供備份軟件調(diào)用，需要安裝在備份代理服務(wù)器（VCB代理服務(wù)器，安裝在Windows操作系統(tǒng)），對支持的虛擬機(jī)或虛擬桌面進(jìn)行備份。VMware備份接口和原理在VMwareESXi4以上版本，針對VMFS和NFS磁盤格式，開始支持VADPAPI備份接口，通過開放接口，讓主流備份軟件開發(fā)適配和集成。目前主流支持虛擬機(jī)備份的備份軟件都支持VADP。實(shí)現(xiàn)不影響用戶VMs業(yè)務(wù)情況下的VMs備份、恢復(fù)。VADP的CBT（ChangedBlockTracking）特性可以讓VMwareVMkernel記住繼上次快照以來哪些數(shù)據(jù)發(fā)生了更新，從而原生支持虛擬機(jī)增量備份。備份服務(wù)器1.跟主機(jī)占備份數(shù)據(jù)4.刪除快置備份服務(wù)器1.跟主機(jī)占備份數(shù)據(jù)4.刪除快置屮■一2.快照黑一VMFS備份過程首先由備份管理服務(wù)器發(fā)起，連接所需備份虛擬機(jī)所在的ESX主機(jī)，獲取虛擬機(jī)相關(guān)信息。備份代理VSA通知ESX主機(jī)為備份目標(biāo)虛擬機(jī)創(chuàng)建備份快照，快照是虛擬機(jī)狀態(tài)和數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的視圖，虛擬機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)行，但快照上的數(shù)據(jù)是靜止不變的。備份服務(wù)器訪問虛擬磁盤和快照文件，并將數(shù)據(jù)(已使用的磁盤數(shù)據(jù)和配置文件)備份到備份介質(zhì)中，最后通知ESX主機(jī)刪除備份快照。上圖把備份軟件代理VSA、備份管理服務(wù)器和介質(zhì)服務(wù)器合并了，這個(gè)將在下面詳細(xì)介紹。VADP提供了免在業(yè)務(wù)VM中安裝備份客戶端的備份解決方案，其數(shù)據(jù)備份有三種模式，分別是SAN、Hot-add和NBD(NetworkBlockDevice)，這是根據(jù)備份軟件代理VSA獲取VMs備份列表和數(shù)據(jù)的方式不同來分類的。在SAN備份模式下，備份數(shù)據(jù)直接通過SAN網(wǎng)絡(luò)從存儲讀取快照備份，而不需要通過LAN，屬于LANFree備份組網(wǎng)模式。要求備份服務(wù)器能通過SAN（FC/iSCSI）直接讀取虛擬機(jī)的磁盤存儲。VSA和MA是可以獨(dú)立部署也可以一起部署在物理服務(wù)器上。物理MA服務(wù)器可以接磁帶庫、完成Auxcopy和重刪壓縮功能。在生產(chǎn)存儲支持IntelliSnap（硬件快照）的情況下，ESXiProxy和物理MA和VSA服務(wù)器能訪問到DataStore所在的LUN，存儲硬件快照以臨時(shí)Datastore的方式掛載到ESXProxy（裝載快照），VSA和MA通過SAN網(wǎng)絡(luò)提取備份列表和備份數(shù)據(jù)，直接從存儲讀取數(shù)據(jù)備份。備份數(shù)據(jù)不通過生產(chǎn)ESXi，屬于ServerFree備份組網(wǎng)。

在生產(chǎn)存儲不支持硬件快照的情況下，物理MA和VSA能通過SAN訪問到DataStore所在的LUN，通過VSA獲取備份VMs列表和變化數(shù)據(jù)（基于CBT技術(shù)的虛擬機(jī)軟件快照），直接通過SAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行備份。5云存睹備份副本慮扌媳物理層DataStore5云存睹備份副本慮扌媳物理層DataStore存睹也在Hot-add備份模式下，VSA備份代理安裝在需要備份的ESX服務(wù)器的虛機(jī)中，這樣備份代理就能在ESXi內(nèi)直接讀取備份數(shù)據(jù)。VSA

和MA可以虛擬化部署（MA無法接帶庫、性能低、可支持重刪）,或VSA虛擬化部署、MA物理部署。備份代理VSA直接以Hot-add方式獲取列表，并通過MA以LANBase的方式備份到備份介質(zhì)。如果生產(chǎn)存儲支持硬件快照（IntelliSnap），ESXProxy能訪問到DataStore所在的LUN,存儲硬件快照以臨時(shí)Datastore的方式掛載到ESXiProxy,VSA和MA通過LAN網(wǎng)絡(luò)提取備份列表和備份數(shù)據(jù)，對4去重備份副本安裝左E5XP「wy曲朗財(cái)幾4去重備份副本安裝左E5XP「wy曲朗財(cái)幾中運(yùn)郞孚專用數(shù)尉儲 共享入趾或CK業(yè)務(wù)ESXi服務(wù)器來說,屬于ServerFree備份組網(wǎng)。在NBD備份模式下,備份代理通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來讀取備份數(shù)據(jù)。物理層VSA和MA可以虛擬化部署（MA無法接帶庫、性能低、可支持重刪）,或VSA虛擬化部署、MA物理部署。備份代理VSA和MA以LANBase的方式備份數(shù)據(jù)到備份介質(zhì)。屬于LANBase組網(wǎng)。在VMware環(huán)境下，并非所以場景都可以采用VADP接口備份，像原始裸設(shè)備映射(RDM)方式就需要把虛擬機(jī)當(dāng)成物理機(jī)，安裝iDA代理進(jìn)行備份；另外，基于VADP在備份時(shí)，是把虛擬機(jī)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)一起備份，如果只備份應(yīng)用和數(shù)據(jù)，也需要把虛擬機(jī)當(dāng)作物理機(jī)看待。Hyper-V備份接口和原理Hyper-V也提供了基于Windows的VSS服務(wù)來簡化虛擬機(jī)備份，目前支持Hyper-V虛擬化的備份軟件有NBU、impana、eeam等軟件。但今天也是以Simpana進(jìn)行討論。在Hyper-V環(huán)境下，DataStor存儲方式主要有CIFS和CSV。CSV(集群共享卷)是基于NTFS文件系統(tǒng)和WindowsFailoverCluster集群機(jī)制的集群文件系統(tǒng)，在SAN組網(wǎng)下比較常用。VSS卷影服務(wù)是微軟推出的數(shù)據(jù)保護(hù)架構(gòu)，可以和備份軟件配合完成快照和數(shù)據(jù)一致性保護(hù)。Simpana提供了針對Hyper-V多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的虛擬機(jī)集群統(tǒng)一管理，可以更加精確的根據(jù)業(yè)務(wù)需求創(chuàng)建虛機(jī)保護(hù)策略。首先還是要在每個(gè)Hyper-V服務(wù)器上安裝VSA備份代理，獲取備份信息和待備份的VMs目錄，然后再備份服務(wù)器的調(diào)度下，通過MA介質(zhì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬機(jī)數(shù)據(jù)備份。針對Hyper-V虛擬機(jī)中的Windows應(yīng)用，Simpana結(jié)合Hyper-V的VSS接口，在Hyper-V物理服務(wù)器上安裝VSA備份代理，可以實(shí)現(xiàn)VMs和應(yīng)用數(shù)據(jù)的備份；但針對虛擬機(jī)中的非Windows應(yīng)用和非Windows系統(tǒng)，需要把虛擬機(jī)當(dāng)成物理機(jī)，安裝iDA代理進(jìn)行備份。Hyper-V也提供了硬件VSS功能，實(shí)現(xiàn)和硬件快照(IntelliSnap)的集成，備份管理服務(wù)器通過VSS架構(gòu)調(diào)用主存儲陣列的硬件快照，實(shí)現(xiàn)ServerFree組網(wǎng)備份。目前Hyper-V通過VSS在備份場景下兼容IntelliSnap的存儲還不是太多,NetApp的FAS系列是其中之一。

HardwareSnapehotsVSA7M畔.例HardwareSnapehotsVSA7M畔.例IBn匚kuQtoBigk.qr丁日口亡事?CSVVolumesWindows的VSS服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用比VMware的VADP更廣泛，在存儲致性數(shù)據(jù)保護(hù)、備份場景中，VSS都能為Windows應(yīng)用提供很好的數(shù)據(jù)一致性保護(hù)，而且目前很多存儲廠商如，HPRecoverymanager、NetAppSnapManager等，在存儲管理軟件中集成該功能特性，實(shí)現(xiàn)對SQL、Exchange、VMware等應(yīng)用進(jìn)行快照保護(hù)。Citrix備份接口和原理針對備份軟件，CitrixXenServer也提供了備份優(yōu)化的API，但是相比VMware和Hyper-V，CitrixXenAPI的能力相對要弱一些。HypervisorVMware存慵HypervisorVMware存慵Datastoreastws式VMDK資源分配ResourcePoolVMMigrationVMotion高可用集群HAFaultToleranceFTVADPHyper-VCitrix:XenServerCluctcrSharedVolumeStorageRepositoryVHDVHDMSCSResouPoolLiveMigrationXenMotionHAHAVSSCitrixXeryAPIsXenServer是建立在底層硬件平臺基礎(chǔ)之上的虛擬化系統(tǒng)，多個(gè)XenServer的集合組成集群，共享底層存儲稱為XenPool。IS'WIN砧心刼每亍有共皇存儲的XEhPoolXenServer的集合組成集群，共享底層存儲稱為XenPool。IS'WIN砧心刼每亍有共皇存儲的XEhPo