仮想マシンをクラウドストレージにバックアップする

ここ数年、サーバー仮想化市場は爆発的な成長を遂げました。実際、サーバー仮想化には多くの利点があり、主な利点としては以下のようなものがあります:

-          サーバー統合

-          アプリケーションの分離。

-          サーバーのプロビジョニングの高速化とゲストVMの移植性の向上。

-          データセンターの面積と消費電力を削減する。

-          テストサーバーのコストを削減

しかし、仮想化はいくつかの新たな課題も生み出します。その一つが、仮想マシンのバックアップ方法です。仮想マシンのバックアップには、大量のストレージとネットワークリソースが必要になる場合があります。ホストマシンが複数の仮想マシンをホストしている場合、すべての仮想マシンをバックアップするのはより困難になります。すべての仮想マシンを同時にバックアップすると、サーバーのパフォーマンスが著しく低下する可能性があります。

DriveHQのクラウドITソリューションの一部として提供されるクラウドバックアップサービスは、数万もの企業のデータバックアップを成功させてきました。当社の効率的で信頼性の高いバックアップソフトウェアは、大企業のお客様の多くの仮想マシン（VM）のバックアップにも活用されています。この記事では、仮想マシンのバックアップ方法、戦略、メリットとデメリット、そしてDriveHQのクラウドバックアップソリューションが他のバックアップソリューションよりもはるかに優れている理由について詳しく解説します。

1.          バックアップする内容を決定する

あらゆるバックアップ実装と同様に、どのデータをバックアップする必要があるかを決定する必要があります。従来は、イメージバックアップとデータバックアップの2種類がありました。

1.1.    イメージバックアップ

システムイメージ（またはディスクイメージ）全体をバックアップします。この方法の主な利点は、オペレーティングシステムが故障して起動できない場合でも、バックアップソフトウェアがユーザーデータを含むシステム全体を復元できることです。欠点は、イメージバックアップには時間がかかることが多く、バックアップコピーを保存するために多くのストレージ容量が必要となり、個々のファイルの復元が難しいことです。さらに、イメージバックアップは通常、同じハードウェア構成の同じコンピュータにしか復元できません。

1.2.  データバックアップ（またはファイルバックアップ）

通常、オペレーティングシステムやプログラムファイルはバックアップされません。代わりに、ユーザーデータファイルがバックアップされます。この方式では、オペレーティングシステムに障害が発生した場合、ユーザーはシステムリカバリディスクを使用してオペレーティングシステムを復元し、他のプログラムを再インストールした後、バックアップソフトウェアを使用してすべてのユーザーデータを復元できます。データバックアップの利点は、通常、所要時間が大幅に短縮され、必要なストレージ容量も大幅に少なく、個々のファイルやフォルダの復元が非常に容易であることです。 
 

2.          仮想マシンのバックアップ方法

（１）   イメージバックアップを使用してホストサーバーをバックアップします

これはおそらく最も簡単な方法です。ホストサーバー全体をバックアップすれば、ゲストVMもすべてバックアップされます。仮想ディスクファイルはゲストOSによって常に変更されるため、バックアップソフトウェアは仮想ディスクファイルのスナップショットを作成する必要があります。ボリュームシャドウコピー技術を使用すれば、これは問題ありません。

実際のデメリットは、第1.1節で述べたものと非常によく似ています。  1台のホストサーバーで多数の仮想マシンをホストできるため、いくつかの欠点への対処はさらに困難になる。

（２）   仮想マシンの構成ファイルと仮想ハードディスク（VHD）をバックアップする

方法（１）と比較して、この方法はホストサーバー自体をバックアップする必要がありません。ホストサーバーがホストする仮想マシンが１つだけの場合、バックアップ速度は最大１００％向上します。サーバーが多数の仮想マシンをホストする場合、速度向上はそれほど顕著ではありません。

ホストサーバーがゲストVMのホスティング専用である場合、ホストサーバー自体のバックアップは重要ではありません。イメージバックアップを使用してホストサーバーをバックアップする代わりに、バックアップなしでリカバリディスクを使用してホストサーバーを簡単に復元できます。

別の方法として、ゲストVMを除外してホストサーバーのみをバックアップするイメージバックアップを作成することもできます。ホストサーバー上のファイルは実際のデータに影響を与えないため、バックアップは一度だけ、またはもっと低い頻度（例えば、年に一度、あるいは月に一度）で十分です。

（３）   イメージバックアップを使用して仮想マシンをバックアップする。

ある意味では、仮想マシンは物理マシンと全く同じです。そのため、通常のイメージバックアップを使用してバックアップすることも可能です。仮想マシンのディスクイメージファイルは実際にはVHDファイルであるため、方法（3）と方法（2）にほとんど違いはありません。もちろん、仮想化ソフトウェアがVSSをサポートしていない場合は、方法（3）を使用する必要があります。幸いなことに、主要な仮想化ソリューションはすべてVSSをサポートしています。

方法（2）は管理性の観点から優れています。各ゲストVMにバックアップタスクを作成する代わりに、ホストサーバーから一元的にバックアップを実行できます。

方法（3）は移植性の観点から優れています。仮想マシンをあるホストサーバーから別のホストサーバーに移動する場合、方法（3）を使用し、バックアップ先がネットワークマップされたドライブであれば、何も変更する必要はありません。

（４）   仮想マシン内のデータファイルをバックアップする。

仮想化の主な利点の2つは、「高速プロビジョニング」と「移植性」です。これらの2つの利点があるため、イメージバックアップは一般的に必要ありません:

まず、ホストサーバーはオペレーティングシステムと仮想化ソフトウェアのみを搭載した、必要最低限の標準構成に絞り込まれます。ホストサーバーを復元する代わりに、バックアップなしでリカバリディスクを使用して簡単に復元できます。ユーザーデータや業務データが失われることはありません。

第二に、ゲストOSはバックアップなしでも簡単に復元できます。実際、企業固有のソフトウェアがインストールされた事前プロビジョニング済みのゲストOSをスタンバイVMとして実行（またはバックアップ）しておくことができます。メインのゲストVMに障害が発生した場合、ゲストVM全体を復元するのではなく、スタンバイVMを起動してユーザーデータをスタンバイVMに復元するだけで済みます。これにより、システムのダウンタイムを大幅に短縮できます。

上記の分析に基づくと、少し準備をすれば、ホストサーバーや仮想マシンのバックアップにイメージバックアップは一般的に必要ありません。イメージバックアップが必要になる場合もありますが、通常は一度限りのバックアップ、または非常に低い頻度での定期的なバックアップです。

前述のとおり、データバックアップはイメージバックアップよりもはるかに効率的で柔軟性があります。

3.          仮想マシンをクラウドにバックアップする際の課題

仮想マシンをクラウドにバックアップする場合、また別の課題が生じます。イメージバックアップを使用すると、非常に大きなバックアップファイルが作成される可能性があり、1つのファイルが200GB、あるいはそれ以上になることもあります。VHDファイルのみをバックアップする場合でも、VHDファイル自体が非常に大きくなる可能性があり、100GB、あるいはそれ以上になることもあります。1つのファイルがこれほど大きくなると、アップロード、ダウンロード、操作が困難になります。最終的には、このようなファイルをオンラインでバックアップすることは、非効率的で信頼性に欠けるものとなるでしょう。

上記の問題を軽減するために、増分バックアップを利用できます。ただし、増分バックアップはクラウドベースのバックアップとうまく連携するように、非常に慎重に設計およびテストする必要があります。それでも、実際の状況によっては結果が大きく異なる可能性があります。

増分バックアップは多くの場合、バックアップするデータ量を削減できますが、次のような欠点があります:

-          バックアップと復元プロセスに手順が増えるため、エラーが発生しやすくなる。

-          場合によっては、非常に非効率になることがあります。データが頻繁に変更される場合（例えば、修正、デフラグ、再編成、並べ替え、再インデックス、圧縮など）、増分バックアップによって転送されるデータ量が増加する可能性さえあります。

-          VHDファイルやイメージバックアップファイルに数千もの小さな変更が生じるような操作の場合、変更の種類によっては、数千もの変更をアップロードして適用するのに非常に長い時間がかかることがあります。特に、変更によって大量のデータをある場所から別の場所に移動する必要がある場合や、ファイル全体のサイズが変更される場合は、その時間は長くなります。さらに、増分変更の適用に失敗すると、ファイル全体が破損してしまいます。

-          これは、ローリングチェックサムアルゴリズムを使用してファイルへの増分変更を計算するため、より多くのCPUリソースを使用します。

-          場合によっては、増分バックアップが前回のフルバックアップと統合されないことがあります。この場合、ストレージ使用量が実際に増加し、復元にかかる時間と手順も増加します。

4.          DriveHQソリューション

DriveHQは、多くの大企業クライアント向けに仮想マシンのバックアップを成功させてきました。バックアッププロセスを効率的かつスムーズに行うために、以下のベストプラクティスをお勧めします。これらは必須ではありませんが、パフォーマンスと信頼性を最適化し、コストを大幅に削減することができます。

4.1 仮想マシンを準備する

OSボリューム、アプリケーションボリューム、データボリュームを分離し、OS、アプリケーション、データ用にそれぞれ3つのVHDを作成することをお勧めします。最低でも、OS用とアプリケーション・データ用の2つのVHD、またはOS・アプリケーション用とデータ用の2つのVHDを作成することをお勧めします。

メモリのスワップファイルやページファイルをアプリボリュームまたはデータボリュームに移動することで、OSボリューム上のデータ量を最小限に抑えることができます。

上記の方法を用いることで、OSボリュームのVHDファイルサイズを最小限に抑えることができます。Windows XPまたはWindows Server 2003の場合、OSボリュームに必要な容量は約16GB以下で済みます。Windows 7/Server 2008 R2の場合、OSボリュームに必要な容量は約32GB以下で済みます。

4.2. 仮想マシンのオペレーティングシステムをバックアップする

適切な準備をすれば、オペレーティングシステムを含むVHDファイルは比較的小さく（32GB未満）することができます。このファイルはローカルに簡単にバックアップでき、クラウドストレージにもバックアップできます。OSはめったに変更されないか、変更があったとしてもバックアップや復元に影響しないため、このVHDのバックアップは一度だけで済みます。

OSのVHDのバックアップは、OSを再インストールしたり、リカバリディスクを使用してOSを復元したりできるため、必ずしも必要ではありません。  一方、OSのVHDファイルを手元に用意しておけば、OSの復元にかかる時間を短縮できる。

VMのオペレーティングシステムをDriveHQクラウドストレージにバックアップすることにした場合は、ホストサーバーからDriveHQオンラインバックアップクライアントソフトウェアを実行し、データベースを使用してバックアップタスクを作成するだけです  / メールバックアップウィザードを開き、仮想マシン構成ファイルとOS VHDファイルをバックアップするバックアップ元フォルダーを選択しますが、他のVHDファイルは除外します。他のVHDファイルは「タスクの管理」から除外できます もっている バックアップタスクの編集ウィンドウ。

4.3 仮想マシンソフトウェアアプリケーションのバックアップ

ソフトウェアアプリケーションが同じOSのVHDにインストールされている場合、OSとともに既にバックアップされています。

ソフトウェアのインストールディスクをお持ちであれば、アプリのVHDファイルをバックアップする必要はありません。ただし、アプリのVHDファイルを事前に準備しておくと、ソフトウェアアプリの復元にかかる時間を短縮できます。

VM のソフトウェア アプリケーションを DriveHQ クラウド ストレージにバックアップすることにした場合は、ホスト サーバーから DriveHQ オンライン バックアップ クライアント ソフトウェアを実行し、データベースを使用してバックアップ タスクを作成するだけです  / メールバックアップウィザードを開き、アプリのVHDファイルをバックアップするバックアップ元フォルダを選択します。

4.4 仮想マシンのデータファイルをバックアップする

この場合、仮想マシンは物理マシンとまったく同じです:

（１）   仮想マシンにDriveHQ Online Backupをインストールする。

（２）   バックアップが必要なデータをバックアップするためのバックアップタスクを作成します。複数のバックアップタスクを作成して、異なるフォルダーをバックアップしたり、異なるバックアップスケジュールを設定したりできます

5.          DriveHQのバックアップソリューションの利点

他のクラウドバックアップソリューションと比較して、DriveHQの仮想マシンバックアップソリューションには以下の利点があります:

-          バックアップするデータ量を最小限に抑える。

の   DriveHQオンラインバックアップは、バックアップ時間を大幅に短縮し、帯域幅の使用量を削減し、バックアップのパフォーマンスと信頼性を向上させます。

-          復旧が速い。

の   巨大なバックアップファイルやVHDファイルを復元する代わりに、 ダウンロードするだけでも何日もかかる可能性がある, 法人のお客様は、リカバリCDまたはソフトウェアCDを使用してOSとソフトウェアアプリケーションを簡単に復元したり、ソフトウェアアプリケーションが既にインストールされた状態で事前にプロビジョニングされたOSを復元したり、より小さなOS VHDを復元したりできます。 所要時間は数時間未満に短縮できる。

-          低コスト

の   DriveHQオンラインバックアップは、必要なストレージ容量がはるかに少なく、コストも大幅に削減できます。

-          個々のファイルやフォルダを復元できる

の   ファイルやフォルダを誤って削除してしまった場合でも、ユーザーは巨大なバックアップファイルやVHDファイルを復元する必要はありません。DriveHQクラウドストレージから仮想マシンにファイルやフォルダをドラッグ＆ドロップするだけで復元できます。

-          データ破損の可能性とデータ破損の影響を最小限に抑える

の   巨大なバックアップファイルやVHDファイルをバックアップする場合、小さなファイルをバックアップする場合よりもエラーが発生しやすくなります。 増分バックアップは、このようなリスクを10倍に増加させます 1000. データ転送エラーやディスクエラー、あるいは例外が一つでも発生すると、ファイル全体が破損します。このような破損が早期に検出されない場合、顧客は必要な時にすべてのデータを失ってしまう可能性があります。

の   DriveHQのソリューションを使用すれば、データ破損のリスクは極めて低く、ごくまれなケースでも、顧客が失うのは1つのファイルだけとなる可能性があります。

-          より柔軟に

の   通常のイメージバックアップは、通常、同じ物理マシンにしか復元できません。

の   DriveHQのオンラインバックアップは、どこからでも復元できます。

の   仮想マシンを別のホストサーバーに移動した場合、バックアップタスクを再構成する必要はありません。

参考文献:

[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