Fazendo backup de máquinas virtuais para armazenamento em nuvem

Os últimos anos testemunharam um crescimento explosivo no mercado de virtualização de servidores. De fato, a virtualização de servidores oferece muitos benefícios, principalmente incluindo:

-          Consolidação de servidores;

-          Isolamento de aplicações;

-          Provisionamento de servidores mais rápido e portabilidade de máquinas virtuais convidadas;

-          Reduzir a área e o consumo de energia do data center;

-          Economize em servidores de teste

No entanto, a virtualização também cria alguns novos desafios. Um deles diz respeito ao backup de máquinas virtuais. Fazer backup de uma máquina virtual pode consumir muitos recursos de armazenamento e rede. Quando uma máquina host hospeda várias máquinas virtuais, fazer backup de todas elas pode se tornar ainda mais complexo. Se todas as máquinas virtuais estiverem sendo copiadas simultaneamente, o desempenho do servidor pode ser drasticamente reduzido.

O serviço de backup em nuvem da DriveHQ, oferecido como parte da solução de TI em nuvem, já realizou backups de dados com sucesso para dezenas de milhares de empresas. Nosso software de backup eficiente e confiável também já fez backup de muitas máquinas virtuais para grandes clientes corporativos. Este artigo abordará em detalhes os métodos, estratégias, vantagens e desvantagens do backup de máquinas virtuais e por que a solução de backup em nuvem da DriveHQ é muito superior a outras soluções de backup.

1.          Decida o que fazer backup

Assim como em qualquer implementação de backup, você precisa decidir quais dados precisam ser copiados. Tradicionalmente, existem backups de imagem e backups de dados.

1.1.    Backup de imagem

O backup de imagem cria uma imagem completa do sistema (ou imagem do disco). A principal vantagem dessa abordagem é que, se o sistema operacional falhar e não inicializar, o software de backup pode restaurar todo o sistema, incluindo os dados do usuário. As desvantagens são que o backup de imagem geralmente leva muito mais tempo, exige muito mais espaço de armazenamento para guardar as cópias de segurança e é difícil restaurar arquivos individuais. Além disso, o backup de imagem geralmente só pode ser restaurado no mesmo computador com a mesma configuração de hardware.

1.2.  Cópia de segurança de dados (ou backup de arquivos)

Geralmente, o backup não inclui o sistema operacional e os arquivos de programas. Em vez disso, ele faz backup dos arquivos de dados do usuário. Com essa abordagem, se o sistema operacional falhar, o usuário pode usar um disco de recuperação do sistema para restaurá-lo, reinstalar outros programas e, em seguida, usar o software de backup para restaurar todos os dados do usuário. As vantagens do backup de dados são que geralmente leva muito menos tempo, requer muito menos espaço de armazenamento e é muito mais fácil restaurar arquivos e pastas individuais. 
 

2.          Métodos para fazer backup de máquinas virtuais

(1)   Faça backup do servidor host com o Backup de Imagem

Este provavelmente é o método mais simples. Se você fizer backup de todo o servidor host, todas as VMs convidadas também serão copiadas. Como os arquivos de disco virtual são constantemente modificados pelo sistema operacional convidado, o software de backup precisa criar um snapshot desses arquivos. Com a tecnologia de Cópia de Sombra de Volume (VSC), isso não é um problema.

As desvantagens reais são muito semelhantes às mencionadas na Seção 1.1.  Como um único servidor host pode hospedar várias máquinas virtuais, algumas das desvantagens se tornam ainda mais difíceis de lidar.

(2)   Faça backup dos arquivos de configuração da máquina virtual e dos discos rígidos virtuais (VHDs).

Comparado com o método (1), este método não precisa fazer backup do próprio servidor host. Se houver apenas uma VM hospedada no servidor host, a velocidade de backup pode ser até 100% mais rápida. Se o servidor hospedar muitas VMs, o ganho de velocidade é menos significativo.

Se o servidor host for usado exclusivamente para hospedar as VMs convidadas, fazer backup do próprio servidor host não é importante. Em vez de usar o Backup de Imagem para fazer backup do servidor host, ele pode ser facilmente restaurado usando o disco de recuperação, sem a necessidade de backup.

Outra opção é criar um backup de imagem para fazer backup apenas do servidor host, sem as máquinas virtuais convidadas. Como os arquivos no servidor host não afetam os dados reais, ele só precisa ser copiado uma vez ou com uma frequência muito menor (por exemplo, uma vez por ano ou uma vez por mês).

(3)   Faça backup de uma máquina virtual usando o Backup de Imagem;

Em um aspecto, uma máquina virtual é muito semelhante a uma máquina física. Portanto, ela também pode ser copiada usando um backup de imagem comum. Como os arquivos de imagem de disco da máquina virtual são, na verdade, arquivos VHD, há pouca diferença entre o Método (3) e o método (2). Obviamente, se o software de virtualização não suportar VSS, será necessário usar o Método (3). Felizmente, todas as principais soluções de virtualização suportam VSS.

O método (2) funciona melhor do ponto de vista da gestão: em vez de criar tarefas de backup em cada VM convidada, o backup pode ser realizado centralmente a partir do servidor host.

O método (3) funciona melhor do ponto de vista da portabilidade. Uma máquina virtual pode ser movida de um servidor host para outro. Nada precisa ser alterado se o método (3) for usado e o destino do backup for uma unidade de rede mapeada.

(4)   Fazer backup de arquivos de dados em uma máquina virtual;

Duas das principais vantagens da virtualização são o "provisionamento rápido" e a "portabilidade". Com essas duas vantagens, o backup de imagem geralmente não é necessário:

Primeiramente, o servidor host é relegado a uma configuração padrão mínima, contendo apenas o sistema operacional e o software de virtualização. Em vez de restaurar o servidor host, ele pode ser facilmente restaurado usando o disco de recuperação, sem necessidade de backup. Nenhum dado do usuário ou dado da empresa será perdido.

Em segundo lugar, o sistema operacional convidado também pode ser facilmente restaurado sem backup. Na verdade, um sistema operacional convidado pré-provisionado, com software específico da empresa, pode ser executado (ou ter um backup) como uma máquina virtual de espera. Caso a máquina virtual convidada principal falhe, em vez de restaurar toda a máquina virtual convidada, basta inicializar a máquina virtual de espera e restaurar os dados do usuário para ela. Isso pode reduzir drasticamente o tempo de inatividade do sistema.

Com base na análise acima, e com um pouco de preparação, o backup de imagens geralmente não é necessário para fazer backup de seus servidores host e máquinas virtuais – você ainda pode precisar de backups de imagem, mas geralmente são backups únicos ou recorrentes com uma frequência muito baixa.

Conforme mencionado acima, o backup de dados é muito mais eficiente e flexível do que o backup de imagens.

3.          Os desafios do backup de máquinas virtuais na nuvem

Fazer backup de máquinas virtuais na nuvem apresenta um novo conjunto de desafios. Usando o Backup de Imagem, podem ser criados arquivos de backup muito grandes – um único arquivo pode chegar a 200 GB ou até mais. Mesmo que você faça backup apenas de arquivos VHD, eles também podem ser muito grandes – chegando a 100 GB ou até mais. Quando um único arquivo fica tão grande, torna-se difícil fazer upload, download e manipular. Eventualmente, fazer backup desses arquivos online se torna muito ineficiente ou pouco confiável.

Para mitigar o problema acima, pode-se utilizar o backup incremental. No entanto, o backup incremental deve ser projetado e testado com extremo cuidado para funcionar bem com o backup baseado em nuvem. Mesmo assim, os resultados podem variar drasticamente dependendo do cenário real.

O backup incremental pode reduzir a quantidade de dados a serem copiados em muitos casos; no entanto, apresenta as seguintes desvantagens:

-          Isso adiciona mais etapas ao processo de backup e restauração, tornando-o mais propenso a erros;

-          Em certos casos, pode ser extremamente ineficiente. Se os dados forem alterados (por exemplo, modificados, desfragmentados, reorganizados, reordenados, reindexados ou compactados) com muita frequência, o backup incremental pode até aumentar a quantidade de dados a serem transferidos.

-          Em certos casos em que uma operação pode resultar em milhares de pequenas alterações em um arquivo VHD ou em um arquivo de backup de imagem, o carregamento e a aplicação dessas milhares de alterações podem levar muito tempo, dependendo do tipo de alteração, especialmente se elas exigirem a movimentação de uma grande quantidade de dados de um local para outro ou resultarem em uma alteração no tamanho total do arquivo. Além disso, qualquer falha na aplicação de uma alteração incremental corromperá todo o arquivo.

-          Utiliza mais recursos da CPU para calcular as alterações incrementais em um arquivo usando algum algoritmo de checksum cumulativo.

-          Em certos casos, os backups incrementais não são mesclados com o backup completo anterior. Nesse caso, o uso total de armazenamento aumentará, assim como o tempo e o número de etapas necessárias para a restauração.

4.          A solução DriveHQ

A DriveHQ tem realizado backups de máquinas virtuais com sucesso para muitos grandes clientes corporativos. Para tornar o processo de backup eficiente e tranquilo, recomendamos as seguintes boas práticas. Embora não sejam estritamente necessárias, elas certamente podem otimizar o desempenho e a confiabilidade, além de reduzir drasticamente os custos.

4.1 Prepare sua Máquina Virtual

Recomendamos separar o volume do sistema operacional, o volume dos aplicativos e o volume dos dados, criando três VHDs para o sistema operacional, aplicativos e dados. No mínimo, recomendamos criar dois VHDs, um para o sistema operacional e outro para os aplicativos e dados; ou um para o sistema operacional e aplicativos e outro para os dados.

Mover o arquivo de troca de memória ou o arquivo de paginação para o volume de aplicativos ou de dados pode ajudar a minimizar a quantidade de dados no volume do sistema operacional.

Com a abordagem acima, você pode minimizar o tamanho do arquivo VHD para o volume do sistema operacional. Para Windows XP ou Windows Server 2003, o volume do sistema operacional precisa de apenas cerca de 16 GB ou até menos; para Windows 7 / Server 2008 R2, o volume do sistema operacional precisa de apenas cerca de 32 GB ou até menos.

4.2. Faça backup do sistema operacional da máquina virtual

Com a preparação adequada, o arquivo VHD contendo o sistema operacional pode ser relativamente pequeno (menos de 32 GB). O arquivo pode ser facilmente copiado localmente ou para um serviço de armazenamento em nuvem. Este VHD precisa ser copiado apenas uma vez, pois o sistema operacional raramente muda e essas mudanças não afetarão o backup ou a restauração.

Pode não ser necessário fazer backup do VHD do sistema operacional, pois você pode reinstalar o sistema ou usar um disco de recuperação para restaurá-lo.  Por outro lado, ter o VHD do sistema operacional à mão pode reduzir o tempo necessário para restaurar o sistema.

Se você optar por fazer backup do sistema operacional da sua máquina virtual no armazenamento em nuvem do DriveHQ, basta executar o software cliente DriveHQ Online Backup no servidor host e criar uma tarefa de backup usando o banco de dados  / No Assistente de Backup de E-mail, selecione a pasta de origem do backup para fazer backup dos arquivos de configuração da máquina virtual e do arquivo VHD do sistema operacional, mas exclua outros arquivos VHD. Você pode excluir outros arquivos VHD em Gerenciar Tarefas tem Janela Editar Tarefa de Backup.

4.3 Faça backup dos aplicativos de software da máquina virtual

Se os aplicativos de software estiverem instalados no mesmo VHD do sistema operacional, então eles já estão incluídos no backup do sistema operacional.

Supondo que você tenha o disco de instalação do software, não é necessário fazer backup do VHD dos aplicativos. Novamente, ter o VHD dos aplicativos pronto pode reduzir o tempo de restauração dos aplicativos.

Se você optar por fazer backup dos aplicativos de software da sua máquina virtual no armazenamento em nuvem DriveHQ, basta executar o software cliente DriveHQ Online Backup no servidor host e criar uma tarefa de backup usando o banco de dados  / Assistente de Backup de E-mail: em seguida, selecione a pasta de origem para fazer backup do arquivo VHD dos aplicativos.

4.4 Faça backup dos arquivos de dados da máquina virtual

Nesse caso, uma máquina virtual é exatamente igual a uma máquina física. Você só precisa..:

(1)   Instale o DriveHQ Online Backup na máquina virtual;

(2)   Crie uma ou mais tarefas de backup para fazer backup dos dados que precisam ser copiados. Você pode criar várias tarefas de backup para fazer backup de pastas diferentes e definir diferentes programações de backup

5.          Vantagens da solução de backup da DriveHQ

Em comparação com outras soluções de backup em nuvem, a solução de Backup de Máquina Virtual da DriveHQ apresenta as seguintes vantagens:

-          Minimize a quantidade de dados a serem copiados.

o   O DriveHQ Online Backup pode reduzir drasticamente o tempo de backup, o uso de largura de banda e melhorar o desempenho e a confiabilidade do backup.

-          Restauração mais rápida.

o   Em vez de restaurar arquivos de backup enormes ou arquivos VHD, o que poderia levar muitos dias apenas para baixá-los, Os clientes corporativos podem simplesmente restaurar o sistema operacional e os aplicativos de software usando o CD de recuperação ou os CDs de software, ou restaurar um sistema operacional pré-provisionado com os aplicativos de software já instalados, ou restaurar um VHD do sistema operacional muito menor. O tempo pode ser reduzido para menos de algumas horas.

-          Custo mais baixo

o   O DriveHQ Online Backup requer muito menos espaço de armazenamento e o custo também é drasticamente menor.

-          Ser capaz de restaurar arquivos e pastas individuais

o   Em caso de exclusão acidental de arquivos ou pastas, o usuário não precisa restaurar um backup grande ou um arquivo VHD. Ele pode simplesmente arrastar e soltar os arquivos ou pastas do armazenamento em nuvem do DriveHQ para a máquina virtual.

-          Minimizar a probabilidade de corrupção de dados e o impacto da corrupção de dados

o   Fazer backup de um arquivo grande ou de um arquivo VHD é muito mais propenso a erros do que fazer backup de arquivos menores. O backup incremental aumenta esse risco em um fator de 10 a 1000. Com qualquer erro/exceção na transferência de dados ou no disco, todo o arquivo será corrompido. Se essa corrupção não for detectada a tempo, os clientes podem perder todos os seus dados quando precisarem deles.

o   Com a solução da DriveHQ, o risco de corrupção de dados é extremamente baixo; e, em casos raríssimos, os clientes podem perder apenas um arquivo.

-          Mais flexível

o   Um backup de imagem comum geralmente só pode ser restaurado na mesma máquina física.

o   O backup online do DriveHQ pode ser restaurado em qualquer lugar.

o   Se você mover a máquina virtual para um servidor host diferente, não precisará reconfigurar sua tarefa de backup.

Referências:

[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