2012年4月27日 星期五

VMware虛擬化平臺備份指南-架構篇(一)


VMware虛擬化平臺備份指南-架構篇(一)

虛擬化環境下,資料備份的重要性有增無減。不過透過Hypervisor運作的虛擬化平臺,無論在系統架構、資料存取機制或授權方式方面,都異於傳統實體環境,因此產生不同的備份作業需求與作業機制。

無論實體或虛擬環境,所有企業重要資料都需要備份,不過所有事物都有兩面性,在解決原有問題的同時,往往也產生了新的問題。伺服器虛擬化技術在改善了運算資源利用率與管理便利性的同時,由於也集中了儲存與運算負荷,並採用了與傳統實體環境不同的系統架構與存取機制,連帶產生了不同的備份作業需求,無法直接套用過去實體環境的備份作業模式。

相較於傳統實體環境,備份作業在虛擬化環境下,必須面臨兩個不同的環境特性-

●資源集中帶來負荷的集中:
虛擬化技術讓少量的實體主機,承擔過去由多臺實體主機執行的作業,這也讓運算、I/O、儲存與網路負載,都集中到這些實體主機上。

●透過Hypervisor運作的系統架構: 
虛擬化環境以Hypervisor作為底層硬體資源與上層虛擬主機、作業系統的中介,而包括主機、磁碟、網路等所有上層物件,都是由Hypervisor所創建、並在Hypervisor上運作的虛擬物件,所有資料存取運作也都離不開Hypervisor這一層的協調。

這樣的特性,連帶也會讓備份作業遇上不同的問題-

●單一主機的備份負擔大幅增加: 
實體環境下,原本由多臺主機各自執行的備份作業,在虛擬化環境下都得由少數實體主機承擔,另一方面,原本分散在多臺主機內的資料,也都集中到少數實體主機上,因此虛擬環境中實體主機所需備份的資料量,以及需要承載的備份作業負擔都大幅提高。這不僅會顯著增加備份作業對系統效能帶來的衝擊,執行備份作業所需消耗的時間(即備份窗口)也會大幅增加。

●備份目標的變化: 
實體環境下的備份作業,是直接面對實體主機上作業系統內的檔案,或是作業系統的磁碟區進行。而在虛擬環境下的情況則有所不同,若從主機層來看,備份作業所面對的對象是虛擬主機,以及虛擬主機上Guest OS內的檔案,與實體主機環境的情況大致相同;但若從底層來看,虛擬主機其實是Hypervisor所創建出來的虛擬物件,虛擬主機所存取的磁碟,本體也是Hypervisor上的虛擬磁碟檔案。這對於以「主機—檔案層級」進行的備份作業來說並無影響,但是對於在「磁碟層級」運作的備份作業來說,隨著備份標的物的變化,作法也須跟著改變。

由於虛擬環境有著前述特性,因此在虛擬環境下若要讓備份作業有效率的進行,便須設法達到這兩個目標:

首先,必須盡可能降低備份作業對主機效能的衝擊。

其次,必須盡量縮減備份作業耗用的時間。

最後,必須與Hypervisor溝通與整合。


架構篇

針對前述虛擬環境中備份作業所面臨的問題與需求,不同虛擬化平臺採取的手段各有不同。在當前主要的虛擬化平臺中,以VMware在備份機制方面的發展著力最多,考慮到VMware同時也是當前占有率最高、應用最普及的虛擬化平臺,其備份機制也更值得我們關注與了解。

目前VMware環境的資料備份可分為三種主要做法:(1)虛擬主機Guest OS端備份;(2)透過VMware的VCB(VMware Consolidated Backup)備份機制;(3)透過VMware的VADP (vStorage API for Data Protection)備份機制。

虛擬主機Guest OS端備份
也就是像傳統實體環境備份一樣,將虛擬機器當成實體主機一樣、在Guest OS上部署備份代理程式,然後由備份伺服器驅動代理程式執行備份,因此完全無須更動原有的網路備份架構,可沿用原先實體環境使用的備份產品。由於這種方式是從Guest OS端執行備份,因此可識別與存取虛擬主機內的個別檔案,或應用程式的物件,可針對個別檔案或應用程式物件,執行更精細的檔案或物件層級備份。

但這種架構的問題是:用戶有多少臺虛擬機器,就得部署多少套代理程式,需要的軟體授權費用與導入虛擬化之前完全相同。

此外,多數企業通常是選擇下班離峰時間執行備份,導入虛擬化後也不例外。但若採用傳統方式,在虛擬主機上安裝代理程式執行備份,將會造成實體主機上的多臺虛擬主機在同個時間區段內一起執行備份,以致給網路頻寬、磁碟I/O等主機硬體資源帶來極大負荷,甚至導致備份工作完全無法動作。

要避免效能衝擊問題,就只能限制實體主機上的虛擬機器數量,藉以減輕備份帶來的衝擊。但這又與虛擬化的目的背道而馳——無法在一臺實體主機上執行盡可能多的虛擬機器。

Guest OS端代理程式備份架構的最後一個問題,是無法搭配VMware的vMotion、DRS(Distributed Resource Service)或HA(High Availability)等跨實體主機遷移或切換虛擬機器功能運作,利用vMotion、DRS或HA遷移或切換虛擬主機後,備份存取路徑也隨之改變,但傳統備份架構並未考慮與VMware的vCenter整合,因而無法得知虛擬主機遷移或切換後的存取路徑,以致無法執行備份作業。

虛擬主機端備份
在虛擬機器Guest OS上部署備份代理程式


轉載自《iThome