Резервное копирование виртуальных машин в облачное хранилище

В последние несколько лет наблюдался взрывной рост рынка виртуализации серверов. Действительно, виртуализация серверов имеет множество преимуществ, в первую очередь, это:

-          Объединение серверов;

-          Изоляция приложений;

-          Более быстрое развертывание серверов и переносимость гостевых виртуальных машин;

-          Сократите занимаемую площадь и энергопотребление центров обработки данных;

-          Экономьте средства на тестировании серверов

Однако виртуализация также создает ряд новых проблем. Одна из них связана с резервным копированием виртуальных машин. Резервное копирование виртуальной машины может потребовать значительных ресурсов хранения и сети. Когда на хост-машине размещается несколько виртуальных машин, резервное копирование всех виртуальных машин может стать более сложной задачей. Если резервное копирование выполняется одновременно для всех виртуальных машин, это может значительно замедлить работу сервера.

Сервис облачного резервного копирования DriveHQ, предлагаемый в рамках облачного ИТ-решения, успешно обеспечил резервное копирование данных для десятков тысяч компаний. Наше эффективное и надежное программное обеспечение для резервного копирования также использовалось для резервного копирования множества виртуальных машин для крупных корпоративных клиентов. В этой статье мы подробнее рассмотрим методы резервного копирования виртуальных машин, стратегии, преимущества и недостатки, а также объясним, почему облачное решение DriveHQ намного лучше других решений для резервного копирования.

1.          Решите, что именно нужно резервировать

Как и при любой реализации резервного копирования, необходимо решить, какие данные следует резервировать. Традиционно это резервное копирование образов и резервное копирование данных.

1.1.    Резервное копирование образа

Она создает резервную копию всего образа системы (или образа диска). Главное преимущество такого подхода заключается в том, что в случае сбоя операционной системы и невозможности загрузки, программное обеспечение для резервного копирования может восстановить всю систему, включая пользовательские данные. Недостатки заключаются в том, что резервное копирование образа часто занимает гораздо больше времени, требует значительно больше места для хранения резервных копий, и сложно восстановить отдельные файлы. Кроме того, резервную копию образа обычно можно восстановить только на тот же компьютер с той же конфигурацией оборудования.

1.2.  Резервное копирование данных (или файлов)

Обычно резервное копирование не включает резервное копирование операционной системы и файлов программ. Вместо этого создаются резервные копии пользовательских данных. При таком подходе, если операционная система выйдет из строя, пользователь может использовать диск восстановления системы для восстановления операционной системы, затем переустановить другие программы, а затем использовать программу резервного копирования для восстановления всех пользовательских данных. Преимущества резервного копирования данных заключаются в том, что оно обычно занимает гораздо меньше времени, требует гораздо меньше места для хранения и значительно упрощает восстановление отдельных файлов и папок. 
 

2.          Методы резервного копирования виртуальных машин

(1)   Создайте резервную копию хост-сервера с помощью функции резервного копирования образов

Это, вероятно, самый простой метод. Если вы создадите резервную копию всего хост-сервера, то будут созданы резервные копии и всех гостевых виртуальных машин. Поскольку файлы виртуальных дисков постоянно изменяются гостевой операционной системой, программное обеспечение для резервного копирования должно создавать моментальный снимок файлов виртуальных дисков. С технологией теневого копирования томов (Volume Shadow Copy) это не проблема.

Реальные недостатки очень похожи на те, что были упомянуты в разделе 1.1.  Поскольку на одном хост-сервере может размещаться множество виртуальных машин, некоторые из недостатков становятся еще более труднопреодолимыми.

(2)   Создайте резервные копии файлов конфигурации виртуальной машины и виртуальных жестких дисков (VHD).

По сравнению с методом (1), этот метод не требует резервного копирования самого хост-сервера. Если на хост-сервере размещена только одна виртуальная машина, скорость резервного копирования может быть до 100% выше. Если на сервере размещено много виртуальных машин, прирост скорости менее значителен.

Если хост-сервер используется исключительно для размещения гостевых виртуальных машин, то резервное копирование самого хост-сервера не имеет значения. Вместо резервного копирования хост-сервера с помощью образа системы, его можно легко восстановить с помощью диска восстановления без предварительного резервного копирования.

Другой вариант — создать резервную копию образа, которая будет создавать резервные копии только хост-сервера без гостевых виртуальных машин. Поскольку файлы на хост-сервере не оказывают существенного влияния на реальные данные, их достаточно создавать резервные копии один раз или с гораздо меньшей частотой (например, раз в год или раз в месяц).

(3)   Создайте резервную копию виртуальной машины с помощью функции резервного копирования образов;

В одном аспекте виртуальная машина подобна физической машине. Поэтому ее также можно резервировать с помощью обычного резервного копирования образов. Поскольку файлы образов дисков виртуальной машины фактически являются файлами VHD, между методом (3) и методом (2) нет существенной разницы. Конечно, если программное обеспечение виртуализации не поддерживает VSS, то необходимо использовать метод (3). К счастью, все основные решения для виртуализации поддерживают VSS.

Метод (2) лучше с точки зрения управляемости: вместо создания задач резервного копирования в каждой гостевой виртуальной машине резервное копирование можно выполнять централизованно с хост-сервера.

Метод (3) лучше с точки зрения переносимости. Виртуальную машину можно переместить с одного хост-сервера на другой. Ничего не нужно менять, если используется метод (3), а местом назначения резервной копии является сетевой диск.

(4)   Создайте резервную копию файлов данных в виртуальной машине;

Два главных преимущества виртуализации — это «быстрое выделение ресурсов» и «портативность». Благодаря этим двум преимуществам резервное копирование образов обычно не требуется:

Во-первых, хост-сервер оснащается стандартной минимальной конфигурацией, включающей только операционную систему и программное обеспечение виртуализации. Вместо восстановления хост-сервера его можно легко восстановить с помощью диска восстановления без резервного копирования. Никакие пользовательские или бизнес-данные не будут потеряны.

Во-вторых, гостевую ОС также можно легко восстановить без резервного копирования. Фактически, предварительно настроенная гостевая ОС с установленным корпоративным программным обеспечением может работать (или быть скопирована в резервную копию) как резервная виртуальная машина. В случае сбоя основной гостевой виртуальной машины, вместо восстановления всей гостевой виртуальной машины, достаточно загрузить резервную виртуальную машину и восстановить пользовательские данные на нее. Это может значительно сократить время простоя системы.

Исходя из приведенного выше анализа, при небольшой подготовке резервное копирование образов серверов и виртуальных машин, как правило, не требуется — резервное копирование образов может понадобиться, но обычно это разовое резервное копирование или регулярное резервное копирование с очень низкой частотой.

Как уже упоминалось выше, резервное копирование данных гораздо эффективнее и гибче, чем резервное копирование образов.

3.          Проблемы резервного копирования виртуальных машин в облако

Резервное копирование виртуальных машин в облако сопряжено с рядом других проблем. Использование резервного копирования образов может создавать очень большие файлы резервных копий — один файл может достигать 200 ГБ или даже больше. Даже если вы резервируете только файлы VHD, эти файлы также могут быть очень большими — до 100 ГБ или даже больше. Когда один файл становится таким большим, его становится сложно загружать, скачивать и обрабатывать. В конечном итоге, резервное копирование таких файлов онлайн становится слишком неэффективным или ненадежным.

Для решения вышеуказанной проблемы можно использовать инкрементное резервное копирование. Однако для эффективной работы с облачным резервным копированием инкрементное резервное копирование должно быть разработано и протестировано с особой тщательностью. Даже в этом случае результаты могут существенно различаться в зависимости от реального сценария.

В большинстве случаев инкрементальное резервное копирование позволяет уменьшить объем данных, подлежащих резервному копированию; однако оно имеет следующие недостатки:

-          Это добавляет дополнительные шаги в процесс резервного копирования и восстановления, что делает его более подверженным ошибкам;

-          В некоторых случаях это может быть крайне неэффективно. Если данные изменяются (например, модифицируются, дефрагментируются, реорганизуются, переупорядочиваются, переиндексируются или сжимаются) очень часто, то инкрементное резервное копирование может даже увеличить объем передаваемых данных.

-          В некоторых случаях, когда операция может привести к тысячам мелких изменений в файле VHD или файле резервной копии образа, загрузка и применение тысяч изменений может занять очень много времени в зависимости от типа изменений, особенно если такие изменения требуют перемещения большого объема данных из одного места в другое или приводят к изменению общего размера файла. Более того, любая ошибка при применении инкрементальных изменений приведет к повреждению всего файла.

-          Для вычисления пошаговых изменений в файле с использованием алгоритма скользящей контрольной суммы требуется больше ресурсов процессора.

-          В некоторых случаях инкрементные резервные копии не объединяются с предыдущей полной резервной копией. В этом случае это фактически увеличит общий объем используемого хранилища, а также время и количество шагов, необходимых для восстановления.

4.          Решение DriveHQ

Компания DriveHQ успешно осуществляла резервное копирование виртуальных машин для многих крупных корпоративных клиентов. Для повышения эффективности и бесперебойности процесса резервного копирования мы рекомендуем следующие лучшие практики. Хотя они не являются обязательными, они, безусловно, могут оптимизировать производительность, надежность и значительно снизить затраты.

4.1 Подготовьте свою виртуальную машину

Мы рекомендуем разделить том операционной системы, том приложений и том данных, создав три VHD-диска для ОС, приложений и данных. Как минимум, мы рекомендуем создать два VHD-диска: один для ОС, другой для приложений и данных; или один для ОС и приложений, а другой для данных.

Перемещение файла подкачки или файла подкачки в раздел приложений или данных может помочь минимизировать объем данных на томе операционной системы.

Описанный выше подход позволяет минимизировать размер VHD-файла для раздела с операционной системой. Для Windows XP или Windows Server 2003 для раздела с ОС требуется всего около 16 ГБ или даже меньше; для Windows 7 / Server 2008 R2 — около 32 ГБ или даже меньше.

4.2. Создайте резервную копию операционной системы виртуальной машины

При надлежащей подготовке файл VHD, содержащий операционную систему, может быть относительно небольшим (менее 32 ГБ). Этот файл легко можно скопировать локально или в облачное хранилище. Копирование этого файла VHD достаточно выполнить только один раз, поскольку операционная система редко меняется, или такие изменения не повлияют на резервное копирование или восстановление.

Резервное копирование VHD-файла операционной системы может и не потребоваться, поскольку вы можете переустановить ОС или использовать диск восстановления для восстановления системы.  С другой стороны, наличие VHD-файла операционной системы под рукой может сократить время восстановления ОС.

Если вы всё же решите создать резервную копию операционной системы вашей виртуальной машины в облачном хранилище DriveHQ, вам просто нужно запустить клиентское программное обеспечение DriveHQ Online Backup с хост-сервера и создать задачу резервного копирования, используя базу данных  / В мастере резервного копирования электронной почты выберите папку источника резервного копирования, чтобы создать резервную копию файлов конфигурации виртуальной машины и файла VHD операционной системы, но исключите другие файлы VHD. Вы можете исключить другие файлы VHD из раздела «Управление задачами» имеет Окно редактирования задачи резервного копирования.

4.3 Создайте резервную копию программного обеспечения и приложений виртуальной машины

Если программные приложения установлены на одном и том же VHD-диске с операционной системой, то их резервная копия уже создана вместе с ОС.

Если у вас есть установочный диск программного обеспечения, то резервное копирование VHD-файлов приложений не требуется. Повторюсь, наличие VHD-файлов приложений может сократить время восстановления программного обеспечения.

Если вы всё же решите создавать резервные копии программных приложений вашей виртуальной машины в облачном хранилище DriveHQ, вам просто нужно запустить клиентское программное обеспечение DriveHQ Online Backup с хост-сервера и создать задачу резервного копирования, используя базу данных  / В мастере резервного копирования электронной почты выберите папку-источник резервного копирования, чтобы создать резервную копию файла VHD приложений.

4.4 Создайте резервную копию файлов данных виртуальной машины

В данном случае виртуальная машина — это то же самое, что и физическая машина. Вам просто нужно..:

(1)   Установите DriveHQ Online Backup на виртуальную машину;

(2)   Создайте задачу(и) резервного копирования для резервного копирования необходимых данных. Вы можете создать несколько задач резервного копирования для разных папок и установить разные расписания резервного копирования

5.          Преимущества решения для резервного копирования от DriveHQ

По сравнению с другими облачными решениями для резервного копирования, решение DriveHQ для резервного копирования виртуальных машин обладает следующими преимуществами:

-          Сведите к минимуму объем данных, подлежащих резервному копированию.

тот   Сервис DriveHQ Online Backup позволяет значительно сократить время резервного копирования, уменьшить потребление полосы пропускания и повысить производительность и надежность процесса резервного копирования.

-          Восстановление происходит быстрее.

тот   Вместо того чтобы восстанавливать огромные резервные копии или VHD-файлы, На загрузку этих файлов может уйти много дней, Корпоративные клиенты могут легко восстановить операционную систему и программные приложения, используя восстановительный компакт-диск или компакт-диски с программным обеспечением, либо восстановив предварительно настроенную операционную систему с уже установленными программными приложениями, либо восстановив гораздо меньший по размеру VHD-файл операционной системы. Это время можно сократить до нескольких часов.

-          Более низкая стоимость

тот   Сервис онлайн-резервного копирования DriveHQ требует значительно меньше места для хранения данных, а его стоимость также существенно ниже.

-          Возможность восстанавливать отдельные файлы и папки

тот   В случае случайного удаления файла(ов) или папки(ок) пользователю не нужно восстанавливать огромную резервную копию или VHD-файл. Он может просто перетащить файл(ы) или папку(и) из облачного хранилища DriveHQ на виртуальную машину.

-          Сведите к минимуму вероятность повреждения данных и последствия такого повреждения

тот   Создание резервных копий больших файлов или VHD-файлов гораздо более подвержено ошибкам, чем создание резервных копий файлов меньшего размера. Поэтапное резервное копирование увеличивает такой риск в 10 раз 1000. При любой единичной ошибке/исключении при передаче данных или ошибке/исключении диска весь файл будет поврежден. Если такое повреждение не будет обнаружено вовремя, клиенты могут потерять все свои данные, когда они им понадобятся.

тот   Использование решения DriveHQ значительно снижает риск повреждения данных; а в крайне редких случаях клиенты могут потерять лишь один файл.

-          Более гибкий

тот   Обычное резервное копирование образа системы можно восстановить только на том же физическом компьютере.

тот   Восстановить резервную копию с помощью онлайн-сервиса DriveHQ можно в любом месте.

тот   Если вы переместите виртуальную машину на другой сервер, вам не потребуется перенастраивать задачу резервного копирования.

Ссылки:

[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