VMware虚拟化备份方案-v1.2

CommVault解决方案VMware虚拟化备份 2022年4月版本历史VMware虚拟化环境的数据保护CommVault® Simpana® 软件革命性的数据管理解决方案，不仅定位于现阶段数据环境遇到的问题，更可以帮助用户快速过渡到未来数据中心的虚拟化和云环境，利用各种技术，使用户享受现代化数据中心带来的种种益处。

使用CommVault® Simpana® 软件对虚拟化进行保护，用户可以:•几分钟内保护数百台虚拟机，且不影响生产•内置源/目标端重复数据删除功能，大比例缩减备份后的数据量•100%保证虚机内应用的一致性•颗粒级的数据恢复、内容检索和电子发现•全方位的存储资源管理，通过详细报表方便理环境和虚拟架构的管理总之，Simpana 软件可以保证数据管理，方便用户快速切换到虚机化环境。

虚拟化环境的快速保护客户面临的挑战每一个虚拟机，本质上都是存储在DataStore上的一组VMDK文件。

Datastore可以配置在iSCSI 或Fiber Channel 等块协议的存储卷上，或直接部署在NFS的卷上。

传统的VMware数据保护技术，例如vStorage API for Data Protection (VADP)或VMware Consolidated Backup (VCB)，依赖于一个外部客户端来对VMDK文件进行保护。

典型的步骤如下：•静默（Queisce）虚机，保证VM映像文件的一致性。

•使用VADP功能的客户端，从Datastore当中读取VM的映像文件。

•将此映像文件拷贝到磁盘备份设备。

•释放虚机资源尽管VADP接口为VMware的备份流程提高了效率，但它依然是基于流（streaming）的备份方法，必须将映像文件从Datastore移动到磁盘备份设备中。

这就决定了，对于小到中型的、有充足备份窗口的虚拟化环境，这类备份方式可能是合适的。

但对于有一定规模的环境，尤其备份窗口有限的情况下，根本没有足够的时间和带宽来移动所有VM映像文件数据。

即使硬件架构有复制数据的能力，整个流程也会给Datastore带来巨大的数据读取压力。

另外，考虑到通常每年40%的数据增长率，这类方法必须依靠频繁、昂贵的硬件架构升级，否则将变的不可持续。

解决方案：虚拟化快照保护模块（SnapProtect™ for Virtual Server Agent）虚拟化快照保护模块，或SnapProtect™ for Virtual Server Agent (VSA)，通过与存储内嵌的快照引擎相结合，对存放虚拟机的Datastore快速创建可恢复的数据副本。

同时，这些快照，也可以用于虚拟化的快速恢复。

虚拟化快照保护代理（SnapProtect™ forVSA）和介质代理（ MediaAgent）模块，配置在Windows系统平台上。

如果将VSA部署在虚拟机上，那么建议VSA所在的这台虚拟机，尽量运行在专用作备份的ESX服务器上，减少与其他工作负载的争用。

这台备份专用的ESX服务器，可以运行在ESXi of the hypervisor版本上。

一个快照保护（SnapProtect™）作业，遵循和标准备份一样的流程。

所改进的一点是，此流程并不立刻拷贝所有数据块，而是发起一个快照。

具体的流程如下：•根据预先定义的规则，自动探寻和发现新的虚拟机•静默（Quiesce）虚拟机，确保映像文件的一致性•系统判定需要备份的虚机所在的Datastore•创建存储系统的硬件快照，这需要至少花费几秒钟（依赖于硬件厂商技术）•解除虚机静默，恢复正常运行•按照规则，对快照生成索引因为采用了SnapProtect™作业创建了快照保护，数据保护的整个过程只需花费几分钟的时间，虚机自身的静默也只会花费很短的时间。

这样，我们就可以在一天内，以最小的系统影响，对虚拟化系统生成多个数据副本，提供更好的恢复能力，提高恢复级别。

在典型的环境中，策略定义通常每4-8小时创建一个基于快照的数据副本，然后在一个时间，选择性拷贝其中一个快照副本，到磁盘/磁带备份设备中。

优势：•及其快速、可靠的虚拟化数据保护，对生产系统的影响最小。

使得更多的重要系统可以从物理环境迁移到虚拟化，投资回报率（ROI）高。

•通常，VMware是战略选择，存储平台是技术选择。

虚拟化快照保护模块（SnapProtect™ for VSA）与独立于存储，对于各品牌存储都提供同样的数据管理功能和方法。

技术选择更灵活，符合战略决策。

•每天多个数据副本，可以从最近的时间点恢复数据，相对于从每晚备份中恢复，有效减少了数据的丢失量•通过Simpana同一数据管理，可以方便的扩展到云端，方便应用其它未来数据管理技术创建快速的DR/长期保存的数据副本客户面临的挑战虚拟化快照保护模块（SnapProtect™ for VSA），通过快照方式创建快速恢复副本，消除了数据完全拷贝的流程。

但是，对于绝大多数存储系统来讲，快照的数量是有限的。

并且，越多的快照保留，意味着需要占用越多生产存储的磁盘空间。

为了保留和恢复几天以上时间的数据，必须要为快照创建第二级的拷贝，这个拷贝应存放在此存储之外，并且选择较为便宜的磁盘或磁带设备。

另外，快照的存在依赖于源卷。

对于现今的多数存储系统，源卷的损坏是小概率事件。

但确实可能发生。

如果源卷损坏，所有的此卷的快照也会丢失。

因此，创建快照的第二级拷贝是十分重要的。

最重要的问题是，如何创建第二级别的拷贝，同时又不大量消耗生产虚机/ESX主机的性能资源，减少对于生产卷的I/O读取。

解决方案：内置去重功能的快照备份拷贝( Backup Copy)虚拟化快照保护模块（SnapProtect™ for VSA），可以将指定的、基于快照的数据副本上的数据拷贝到第二级别的磁盘/磁带备份设备，满足DR和数据长期保留的需求。

用户每天可以创建多个数据副本，选择其中一个快照副本，将其拷贝到第二级别的磁盘/磁带设备。

这样，用户可以保留更多的数据副本。

当创建备份拷贝（ backup copy）时，虚拟化备份模块（VSA）将所选的快照，按照Datastore的方式，挂载到指定的ESX Server上。

这时，VSA将会使用 VADP的方式，读取数据块并将VM的映像拷贝到第二级的磁盘/磁带存储设备上。

这样，因为这是一个独立的Datastore，我们不需要锁定生产ESX Server上的datastore，也就没有I/O争用。

传统VADP备份时对于SCSI的锁定引起的问题，都因此不再影响生产主机。

并且，因为快照卷上的所有VM映像已经保证了一致性，便没有必要再对生产环境再次静默。

这样， VSA完全消除了VADP对于生产ESX Server和VM的影响。

VADP备份方式会加重生产存储上LUN的I/O负载。

为了将负载平均分配到所有LUN上，从而减少对单一LUN的负载，VSA模块可以根据Datastore创建备份策略，且可以限制每个datastore的流数量。

这样，我们既可以同时备份多个VM映像文件，又可以限制每个LUN的流到1-2个，减少对于各个单独LUN的性能损耗——影响更小，性能更快。

由于备份拷贝（backup copy）作业对于生产系统没有任何影响，所以作业可以在任何时间运行、拥有更大的时间窗口。

既然我们有更多的时间窗口去移动数据，就没有必要准备过多的ESX Server去专注在备份上。

例如，标准VADP备份，假设每个ESX Server吞吐量在1TB/Hr，那备份窗口8小时，那么对于一个15-20TB的虚拟化环境，我们至少需要2台ESX Server专注于备份角色，才能满足需求。

使用VSA技术后，只使用一台ESX Server专注于备份，即可满足要求。

负责备份角色的ESX Server应当优先选择高I/O吞吐的设计，而非计算能力。

就是说，传统ESX Server可能要求大量的CPU内核、数百GB的内存来运行大量的VM。

而备份角色的ESX Server并不需要多于8核心CPU和24-32GB以上的性能。

另外值得注意的是，我们可以将专注于备份角色的ESX Server用来分担执行生产任务的ESX Server 的备份负载。

如果生产用的ESX Server需要负担数据移动、iSCSI备份锁定等操作的话，那么这些服务器可能需要牺牲运行VM的数量和能力。

备份角色的ESX Server消除了生产上的备份负载，这样，昂贵的生产服务器便可以运行更多的VM，提高业务应用的硬件利用率、处理能力和I/O能力。

当第二级备份拷贝的目标是标准磁盘时，VSA可以应用内置的重复数据删除(Deduplication)功能，将通过网络和写入磁盘的数据，缩减90-95%。

所以，拷贝作业可以比传统不含去重功能的VADP 作业快50%。

CommVault Simpana内置的重复数据删除功能，提供了全局的、扩展性极强的企业级数据去重解决方案。

用户可以很容易的扩展所需去重的数据容量，或增加磁盘、MediaAgent节点等以提高数据吞吐率。

内置的源/目标端重复数据删除功能，适用于所有类型的备份，当然也包括虚拟化备份。

重要的是，源/目标端的去重功能，不受客户端数据量大小的限制，对于各客户端多至数TB以上的数据量，亦可以表现出卓越的性能。

图例中有3个配置了去重的节点，可以支持多达196TB的磁盘容量，吞吐率7.5-9TB/hr。

假设可以获得10：1的去重效率，这样，我们可以管理多达2PB的数据总量，适合大数据量环境的管理。

优势:•创建DR拷贝，防止任何级别的数据或硬件损毁造成的数据丢失•业务需求可能会导致性能和容量需求的增加，易于扩展的去重解决方案可以利用现有环境进行无缝扩张，利于投资保护。

•长期保存的数据会去重后存放在较为经济的介质上，可以比快照上的数据保留更多的版本。

•创建数据长期保存的去重后磁带副本•将备份的负载从昂贵的生产 ESX servers和VM，转移到经济的备份角色的ESX servers，提高其使用效率，节约成本。

虚拟机（VM）的自动发现和数据保护客户面临的挑战考虑到虚拟化环境管理的简便，内部环境可能会经常变化，如不断创建新虚机等。

而这些过程，往往没有经过那些负责数据保护的存储/备份的管理员。

所以，这些管理员必须花费大量时间，去管理这些不可控增长所带来的数据。

据统计，最多时，一天内的3/4时间都花费在新增虚机的管理上，包括策略调整等。

这些计划外的人工成本，大量浪费本可以更有价值的人力资源。

解决方案：VSA的虚机自动发现功能CommVault的Virtual Server Agent具有根据预先定义好的规则，自动发现新增和变更虚拟机，并把它们自动加入数据保护策略的功能。