Sichern virtueller Maschinen in der Cloud

In den letzten Jahren erlebte der Markt für Servervirtualisierung ein explosionsartiges Wachstum. Servervirtualisierung bietet in der Tat viele Vorteile, insbesondere folgende:

-          Serverkonsolidierung;

-          Isolation von Anwendungen;

-          Schnellere Serverbereitstellung und Portabilität von Gast-VMs;

-          Reduzierung der Rechenzentrumsfläche und des Stromverbrauchs;

-          Sparen Sie Kosten bei Testservern

Die Virtualisierung bringt jedoch auch einige neue Herausforderungen mit sich. Eine davon betrifft die Datensicherung virtueller Maschinen. Die Sicherung einer virtuellen Maschine kann viele Speicher- und Netzwerkressourcen beanspruchen. Wenn ein Host-Rechner mehrere virtuelle Maschinen hostet, wird die Datensicherung aller virtuellen Maschinen noch komplexer. Werden alle virtuellen Maschinen gleichzeitig gesichert, kann dies die Serverleistung erheblich beeinträchtigen.

Der Cloud-Backup-Service von DriveHQ, der als Teil der Cloud-IT-Lösung angeboten wird, hat bereits Daten für Zehntausende von Unternehmen erfolgreich gesichert. Unsere effiziente und zuverlässige Backup-Software hat zudem zahlreiche virtuelle Maschinen (VMs) für große Unternehmenskunden gesichert. Dieser Artikel erläutert die Details von Backup-Methoden, -Strategien, -Vor- und -Nachteilen virtueller Maschinen und zeigt auf, warum die Cloud-Backup-Lösung von DriveHQ anderen Backup-Lösungen deutlich überlegen ist.

1.          Entscheiden Sie, was gesichert werden soll

Wie bei jeder Datensicherungslösung muss entschieden werden, welche Daten gesichert werden sollen. Traditionell unterscheidet man zwischen Image-Backup und Daten-Backup.

1.1.    Image-Backup

Es sichert das gesamte Systemabbild (oder Festplattenabbild). Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Backup-Software im Falle eines Betriebssystemausfalls und des damit verbundenen Startproblems das gesamte System inklusive der Benutzerdaten wiederherstellen kann. Zu den Nachteilen zählen die oft deutlich längere Dauer der Backup-Erstellung, der wesentlich höhere Speicherplatzbedarf und die Schwierigkeit, einzelne Dateien wiederherzustellen. Darüber hinaus lässt sich ein Image-Backup in der Regel nur auf demselben Computer mit derselben Hardwarekonfiguration wiederherstellen.

1.2.  Datensicherung (oder Dateisicherung)

Es sichert üblicherweise nicht das Betriebssystem und die Programmdateien, sondern nur die Benutzerdaten. Sollte das Betriebssystem ausfallen, kann der Benutzer es mithilfe einer Systemwiederherstellungs-CD wiederherstellen, anschließend die übrigen Programme neu installieren und schließlich alle Benutzerdaten mithilfe der Sicherungssoftware wiederherstellen. Die Vorteile der Datensicherung liegen darin, dass sie in der Regel deutlich weniger Zeit in Anspruch nimmt, wesentlich weniger Speicherplatz benötigt und die Wiederherstellung einzelner Dateien und Ordner deutlich einfacher ist. 
 

2.          Methoden zur Sicherung virtueller Maschinen

(1)   Sichern Sie den Host-Server mit Image Backup

Dies ist wahrscheinlich die einfachste Methode. Wenn Sie den gesamten Host-Server sichern, werden auch alle Gast-VMs gesichert. Da die virtuellen Festplattendateien vom Gastbetriebssystem ständig geändert werden, muss die Sicherungssoftware eine Momentaufnahme dieser Dateien erstellen. Mit der Volume Shadow Copy-Technologie ist dies kein Problem.

Die tatsächlichen Nachteile ähneln sehr stark denen, die in Abschnitt 1.1 erwähnt wurden.  Da ein Host-Server viele VMs hosten kann, werden einige der Nachteile noch schwieriger zu bewältigen.

(2)   Sichern Sie die Konfigurationsdateien der virtuellen Maschine und die virtuellen Festplatten (VHDs).

Im Vergleich zu Methode (1) ist bei dieser Methode keine Sicherung des Host-Servers selbst erforderlich. Läuft auf dem Host-Server nur eine VM, kann die Sicherungsgeschwindigkeit um bis zu 100 % höher sein. Bei mehreren VMs auf dem Server ist der Geschwindigkeitsgewinn weniger signifikant.

Wird der Hostserver ausschließlich zum Hosten der Gast-VMs verwendet, ist eine Sicherung des Hostservers selbst nicht erforderlich. Anstatt den Hostserver mithilfe von Image Backup zu sichern, kann er mithilfe der Wiederherstellungsdiskette ohne jegliche Sicherung problemlos wiederhergestellt werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Image-Backup zu erstellen, das nur den Host-Server ohne die Gast-VMs sichert. Da die Dateien auf dem Host-Server die eigentlichen Daten nicht beeinflussen, muss er nur einmalig oder deutlich seltener gesichert werden (z. B. einmal jährlich oder einmal monatlich).

(3)   Sichern Sie eine virtuelle Maschine mithilfe von Image Backup;

In gewisser Hinsicht ähnelt eine virtuelle Maschine einer physischen Maschine. Daher kann sie auch mit herkömmlichen Image-Backups gesichert werden. Da die Festplattenabbilddateien der virtuellen Maschine tatsächlich VHD-Dateien sind, gibt es kaum einen Unterschied zwischen Methode (3) und Methode (2). Falls die Virtualisierungssoftware VSS nicht unterstützt, muss natürlich Methode (3) verwendet werden. Glücklicherweise unterstützen alle gängigen Virtualisierungslösungen VSS.

Methode (2) ist aus Sicht der Verwaltbarkeit besser geeignet: Anstatt in jeder Gast-VM Sicherungsaufgaben zu erstellen, kann die Sicherung zentral vom Host-Server aus durchgeführt werden.

Methode (3) ist hinsichtlich der Portabilität besser geeignet. Eine virtuelle Maschine kann von einem Host-Server auf einen anderen verschoben werden. Bei Verwendung von Methode (3) und einem zugeordneten Netzlaufwerk als Backup-Ziel sind keine Änderungen erforderlich.

(4)   Datendateien in einer virtuellen Maschine sichern;

Zwei der Hauptvorteile der Virtualisierung sind die schnelle Bereitstellung und die Portabilität. Aufgrund dieser beiden Vorteile ist die Image-Sicherung im Allgemeinen nicht erforderlich:

Zunächst wird der Host-Server auf eine minimale Standardkonfiguration mit lediglich dem Betriebssystem und der Virtualisierungssoftware zurückgesetzt. Anstatt den Host-Server wiederherzustellen, kann er mithilfe der Wiederherstellungsdiskette ohne Backup einfach wiederhergestellt werden. Dabei gehen keine Benutzer- oder Geschäftsdaten verloren.

Zweitens lässt sich das Gastbetriebssystem auch ohne Backup problemlos wiederherstellen. Tatsächlich kann ein vorkonfiguriertes Gastbetriebssystem mit firmenspezifischer Software als Standby-VM ausgeführt (oder gesichert) werden. Fällt die Haupt-Gast-VM aus, muss nicht die gesamte Gast-VM wiederhergestellt werden, sondern lediglich die Standby-VM gestartet und die Benutzerdaten auf dieser wiederhergestellt werden. Dadurch lässt sich die Systemausfallzeit drastisch reduzieren.

Nach der obigen Analyse ist bei entsprechender Vorbereitung im Allgemeinen kein Image-Backup für die Sicherung Ihrer Host-Server und virtuellen Maschinen erforderlich – möglicherweise benötigen Sie dennoch ein Image-Backup, aber normalerweise handelt es sich dabei nur um ein einmaliges Backup oder um ein wiederkehrendes Backup in sehr geringer Frequenz.

Wie bereits erwähnt, ist die Datensicherung wesentlich effizienter und flexibler als die Image-Sicherung.

3.          Die Herausforderungen bei der Sicherung virtueller Maschinen in der Cloud

Die Sicherung virtueller Maschinen in der Cloud birgt weitere Herausforderungen. Bei der Verwendung von Image Backup können sehr große Sicherungsdateien entstehen – eine einzelne Datei kann bis zu 200 GB oder sogar mehr groß sein. Selbst wenn nur VHD-Dateien gesichert werden, können diese ebenfalls sehr groß werden – bis zu 100 GB oder mehr. Wenn eine einzelne Datei so groß wird, wird das Hochladen, Herunterladen und Bearbeiten schwierig. Letztendlich ist die Online-Sicherung solcher Dateien zu ineffizient oder unzuverlässig.

Um das oben genannte Problem zu beheben, kann inkrementelle Datensicherung eingesetzt werden. Diese muss jedoch äußerst sorgfältig konzipiert und getestet werden, um einwandfrei mit Cloud-basierten Backups zu funktionieren. Selbst dann können die Ergebnisse je nach konkretem Szenario stark variieren.

Inkrementelle Datensicherung kann in vielen Fällen die Menge der zu sichernden Daten reduzieren; sie hat jedoch folgende Nachteile:

-          Dadurch werden dem Sicherungs- und Wiederherstellungsprozess weitere Schritte hinzugefügt, wodurch er fehleranfälliger wird;

-          In bestimmten Fällen kann es äußerst ineffizient sein. Werden die Daten sehr häufig geändert (z. B. modifiziert, defragmentiert, reorganisiert, neu angeordnet, neu indiziert oder komprimiert), kann eine inkrementelle Datensicherung die zu übertragende Datenmenge sogar erhöhen.

-          In bestimmten Fällen, in denen ein Vorgang Tausende kleiner Änderungen an einer VHD-Datei oder einer Image-Backup-Datei zur Folge haben kann, kann das Hochladen und Anwenden dieser Änderungen je nach Art der Änderungen sehr lange dauern, insbesondere wenn große Datenmengen verschoben oder die Gesamtdateigröße verändert werden muss. Darüber hinaus führt jeder Fehler beim Anwenden einer inkrementellen Änderung zur Beschädigung der gesamten Datei.

-          Es benötigt mehr CPU-Ressourcen, um die inkrementellen Änderungen an einer Datei mithilfe eines gleitenden Prüfsummenalgorithmus zu berechnen.

-          In bestimmten Fällen werden die inkrementellen Backups nicht mit dem vorherigen vollständigen Backup zusammengeführt. Dies führt zu einer Erhöhung des gesamten Speicherplatzbedarfs sowie zu einem längeren und komplexeren Wiederherstellungsprozess.

4.          Die DriveHQ-Lösung

DriveHQ hat bereits erfolgreich VMs für zahlreiche große Unternehmenskunden gesichert. Um den Backup-Prozess effizient und reibungslos zu gestalten, empfehlen wir die folgenden Best Practices. Diese sind zwar nicht zwingend erforderlich, können aber die Leistung und Zuverlässigkeit deutlich verbessern und die Kosten erheblich senken.

4.1 Bereiten Sie Ihre virtuelle Maschine vor

Wir empfehlen, Betriebssystem, Anwendungen und Daten auf separate Volumes zu verteilen und dafür drei separate VHDs zu erstellen. Mindestens jedoch sollten Sie zwei VHDs erstellen: eine für das Betriebssystem und eine für Anwendungen und Daten; alternativ eine für Betriebssystem und Anwendungen und eine für Daten.

Das Verschieben der Auslagerungsdatei auf das Anwendungs- oder Datenvolume kann dazu beitragen, die Datenmenge auf dem Betriebssystemvolume zu minimieren.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren lässt sich die Größe der VHD-Datei für das Betriebssystemvolume minimieren. Für Windows XP oder Windows Server 2003 benötigt das Betriebssystemvolume nur etwa 16 GB oder sogar weniger; für Windows 7/Server 2008 R2 sind es nur etwa 32 GB oder sogar weniger.

4.2. Sichern Sie das Betriebssystem der virtuellen Maschine

Bei entsprechender Vorbereitung kann die VHD-Datei mit dem Betriebssystem relativ klein sein (unter 32 GB). Die Datei lässt sich problemlos lokal oder in der Cloud sichern. Da sich das Betriebssystem selten ändert oder solche Änderungen keinen Einfluss auf die Sicherung oder Wiederherstellung haben, muss diese VHD-Datei nur einmal gesichert werden.

Eine Sicherung der OS-VHD ist möglicherweise nicht erforderlich, da Sie das Betriebssystem neu installieren oder eine Wiederherstellungsdiskette verwenden können, um das Betriebssystem wiederherzustellen.  Andererseits kann das Vorhandensein der OS-VHD die Zeit für die Wiederherstellung des Betriebssystems verkürzen.

Wenn Sie sich entscheiden, das Betriebssystem Ihrer VM im DriveHQ-Cloudspeicher zu sichern, müssen Sie lediglich die DriveHQ Online Backup-Clientsoftware vom Hostserver ausführen und mithilfe der Datenbank einen Sicherungsauftrag erstellen  / Im E-Mail-Backup-Assistenten wählen Sie den Sicherungsquellordner aus, um die Konfigurationsdateien der virtuellen Maschine und die VHD-Datei des Betriebssystems zu sichern, jedoch andere VHD-Dateien auszuschließen. Sie können andere VHD-Dateien unter „Aufgaben verwalten“ ausschließen hat Fenster „Sicherungsaufgabe bearbeiten“ bearbeiten.

4.3 Sichern Sie die Softwareanwendungen der virtuellen Maschine

Wenn die Softwareanwendungen in derselben VHD des Betriebssystems installiert sind, dann sind sie bereits mit dem Betriebssystem gesichert.

Sofern Sie die Software-Installations-CD besitzen, ist eine Sicherung der Anwendungs-VHD nicht erforderlich. Allerdings kann das Bereithalten der Anwendungs-VHD die Wiederherstellungszeit der Software verkürzen.

Wenn Sie sich entscheiden, die Softwareanwendungen Ihrer VM im DriveHQ-Cloudspeicher zu sichern, müssen Sie lediglich die DriveHQ Online Backup-Clientsoftware vom Hostserver ausführen und mithilfe der Datenbank einen Sicherungsauftrag erstellen  / Wählen Sie im E-Mail-Backup-Assistenten den Sicherungsquellordner aus, in dem die Apps-VHD-Datei gesichert werden soll.

4.4 Sichern Sie die Datendateien der virtuellen Maschine

In diesem Fall ist eine virtuelle Maschine genau dasselbe wie eine physische Maschine. Sie müssen lediglich:

(1)   Installieren Sie DriveHQ Online Backup auf der virtuellen Maschine;

(2)   Erstellen Sie einen oder mehrere Sicherungsaufträge, um die zu sichernden Daten zu sichern. Sie können mehrere Sicherungsaufträge erstellen, um verschiedene Ordner zu sichern und unterschiedliche Sicherungszeitpläne festzulegen

5.          Vorteile der Backup-Lösung von DriveHQ

Im Vergleich zu anderen Cloud-Backup-Lösungen bietet die Virtual Machine Backup-Lösung von DriveHQ folgende Vorteile:

-          Minimieren Sie die Menge der zu sichernden Daten.

Die   DriveHQ Online Backup kann die Backup-Zeit drastisch verkürzen, die Bandbreitennutzung reduzieren und die Backup-Performance und -Zuverlässigkeit verbessern.

-          Schnellere Wiederherstellung.

Die   Anstatt riesige Sicherungsdateien oder VHD-Dateien wiederherzustellen, allein das Herunterladen könnte viele Tage dauern, Unternehmenskunden können das Betriebssystem und die Softwareanwendungen einfach mithilfe der Wiederherstellungs-CD oder der Software-CDs wiederherstellen, ein vorkonfiguriertes Betriebssystem mit bereits installierten Softwareanwendungen wiederherstellen oder eine wesentlich kleinere Betriebssystem-VHD wiederherstellen. Die Zeit kann auf weniger als ein paar Stunden reduziert werden.

-          Geringere Kosten

Die   DriveHQ Online Backup benötigt deutlich weniger Speicherplatz, die Kosten sind ebenfalls drastisch niedriger.

-          Einzelne Dateien und Ordner wiederherstellen können

Die   Im Falle eines versehentlichen Löschens von Dateien oder Ordnern muss der Benutzer keine umfangreiche Sicherungsdatei oder VHD-Datei wiederherstellen. Er kann die Dateien oder Ordner einfach per Drag & Drop aus dem DriveHQ-Cloudspeicher auf die virtuelle Maschine ziehen.

-          Minimieren Sie das Risiko von Datenbeschädigung und die Auswirkungen von Datenbeschädigung

Die   Das Sichern einer riesigen Sicherungsdatei oder VHD-Datei ist weitaus fehleranfälliger als das Sichern kleinerer Dateien. Inkrementelle Datensicherung erhöht dieses Risiko um den Faktor 10 bis 1000. Bei jedem einzelnen Datenübertragungs- oder Festplattenfehler wird die gesamte Datei beschädigt. Wird diese Beschädigung nicht rechtzeitig erkannt, können Kunden all ihre Daten verlieren, wenn sie diese dringend benötigen.

Die   Durch die Nutzung der Lösung von DriveHQ ist das Risiko einer Datenbeschädigung extrem gering; und in äußerst seltenen Fällen verlieren Kunden möglicherweise nur eine einzige Datei.

-          Flexibler

Die   Ein reguläres Image-Backup kann in der Regel nur auf demselben physischen Rechner wiederhergestellt werden.

Die   Die Online-Datensicherung von DriveHQ kann überall wiederhergestellt werden.

Die   Wenn Sie die VM auf einen anderen Hostserver verschieben, müssen Sie Ihren Backup-Auftrag nicht neu konfigurieren.

Referenzen:

[1]. http://www.vmware.com/pdf/vi3_301_201_vm_backup.pdf

[2]. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd405549(v=VS.85).aspx