云祺虚拟机备份与和恢复系统技术白皮书V3.5

云祺虚拟机备份与恢复系统技术白皮书

V3.5 成都云祺科技有限公司

Chengdu Vinchin T echnology Co. Ltd.

目录

1.文档适用范围 (3)

2.虚拟机备份基础知识 (4)

2.1.服务器虚拟化 (4)

2.2.快照技术 (5)

2.3.虚拟机备份与恢复 (5)

2.4.完全备份 (6)

2.5.增量备份 (6)

2.6.差异备份 (6)

2.7.原路径恢复 (7)

2.8.新建恢复 (7)

3.云祺虚拟机备份与恢复系统 (8)

3.1.简介 (8)

3.2.产品理念 (8)

3.3.典型架构 (9)

4.关键技术 (11)

4.1.无代理备份 (11)

4.2.虚拟完备 (11)

4.3.永久增量 (12)

4.4.增量点合并 (12)

4.5.星标备份 (12)

4.6.备份数据重删压缩 (13)

4.7.一次备份多次恢复 (13)

4.8.高级恢复 (14)

4.9.异机恢复 (14)

4.10.瞬时恢复 (15)

4.11.在线迁移 (16)

4.12.细粒度恢复 (17)

4.13.应急演练 (17)

N-Free (18)

4.15.分布式部署，集中式管控 (18)

4.16.存储扩容 (19)

4.17.备份系统安全性 (19)

4.18.多语言界面 (20)

4.19.简单易用 (20)

5.关于云祺 (21)

云祺虚拟机备份与恢复系统

技术白皮书

1.文档适用范围

本文档适用于云祺虚拟机备份与恢复系统3.5及以上版本。

2.虚拟机备份基础知识

2.1. 服务器虚拟化

将服务器物理资源抽象、虚拟成逻辑资源，让一台物理服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，在虚拟服务器上安装操作系统，提供业务服务。服务器虚拟化技术让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率。

服务器虚拟化技术在操作系统和物理服务器之间加入了一个抽象层，称为虚拟化层，它将物理硬件与操作系统分开，虚拟化层为操作系统提供统一的虚拟硬件设备。虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件，从而简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。

虚拟化对备份技术的挑战

服务器虚拟机提高了服务器的物理资源利用率包括计算资源、存储资源和网络资源。从备份与恢复的角度看，在不影响生产系统效率的基础上，可用于备份的资源正在急剧的减少，而备份窗口也变得更加不确定；同时，备份还可能造成存储资源的大量占用，导致生产系统性能严重下降，甚至不可用。例如，在虚拟机进行文件备份，扫描整个文件系统，从而占用几乎所有的存储

I/O，导致生产系统的效率急剧下降。

因此，在虚拟化环境下，必须对传统备份技术及产品进行升级，适应已经

到来的云计算时代。

2.2. 快照技术

快照是关于指定数据集合的一个完全可用拷贝，该拷贝包括相应数据在某个时间点的映像。快照可以是其所表示的数据的一个副本，也可以是数据的一个复制品。快照可用于在线数据备份与恢复。目前实现快照的主流技术包括：写时拷贝（Copy On Write）：执行快照操作后，数据第一次写入到某个存储位置时，首先将原数据读出来，写到另外为快照保留的存储空间，然后再将数据写入到存储设备中。而下次针对这一位置的写操作将不再执行写时复制操作。

写时重定向（Redirect On Write）：执行快照操作后，写操作会进行重定向，所有的写操作都被重定向到新卷中。所有旧数据均保留在只读的源卷中。因此，每次生成的快照文件都是放在连续的存储区域，同时解决了COW写两次的性能问题。存储性能较好，目前虚拟化平台主要采用写时重定向快照技术。

2.3. 虚拟机备份与恢复

虚拟机备份：将虚拟机整体从Hypervisor层拷贝到备份系统存储空间。在虚拟机备份时，通常会使用到快照技术确保数据的完整性和一致性。

虚拟机恢复：将虚拟机备份数据从备份系统拷贝到Hypervisor层，并在Hypervisor启动虚拟机。

2.4. 完全备份

所谓完全备份是对目标数据，比如虚拟机、磁盘、逻辑磁盘、文件系统等所有数据进行完全拷贝。这种备份方式的特点是数据最全面、最完整，数据一致性得到完全保护。当发生灾难时，只要用最新完全备份点，就可以恢复全部数据。

由于完全备份的数据量非常大，占用备份存储空间较多，因此，备份时间较长。而且，如果两次完全备份操作间隔较短，则存在大量的重复数据。实际上，一般两次完全备份间隔，只有一小部份数据发生了变化，因此完全备份频率一般较低。

2.5. 增量备份

增量备份只拷贝上次备份以来发生的数据变化。在大多数情况下，连续两次备份之间只有一小部分虚拟机数据发生变化。增量备份可以利用此特性，减少备份资源需求。

增量备份的缺点是，当发生灾难时，恢复数据比较复杂。比如，在周五早上发生故障/灾难，那么就需要恢复到星期四晚上的状态。这时需要首先恢复星期一的完全备份，再恢复星期二至星期四的增量备份。

2.6. 差异备份

差异备份为每次备份的数据是在上一次完全备份之后新增加的和修改过的

数据，针对完全备份，而不是上一次备份。因此，差异备份的恢复相对比较简单，首先恢复最近的完全备份，恢复最近的差异备份，就可以将系统恢复。

例如，备份管理员可以在星期六进行完全备份，在星期天至星期五进行差异备份，如果要恢复，只需要星期六的完全备份和相应的差异备份就可以完成恢复。

2.7. 原路径恢复

原路径恢复为，当虚拟机损坏后，将备份虚拟机恢复到该虚拟机原来的路径，覆盖已经故障的虚拟机，服务器硬件环境保持不变。这种恢复速度较快，系统环境不变，兼容性较好，不会出现虚拟机和硬件不兼容的情况。

然而，由于原路径恢复覆盖故障虚拟机，并不利于虚拟机故障的定位及根除，通常，原路径恢复发生在明确故障的情况下。

2.8. 新建恢复

新建为，当虚拟机损坏后，将备份虚拟机恢复到一个新的路径，该路径可以位于原服务器，也可以位于新服务器，不覆盖已经故障的虚拟机。新建恢复如果恢复到新服务器，则需要保证新服务器和原服务器硬件和软件兼容。

新建恢复有利于恢复服务、定位及根除虚拟机故障。新建恢复后，原故障虚拟机可以作为现场保存，方便管理员定位故障点，确定故障原因，并制定故障恢复方案。