虛擬機備份原理和架構

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虛擬化備份技術最早是由VMware提供和發起的，隨著虛擬化應用在企業和各個行業的普及，主流的備份軟體都支持VMware、Hyper-V、FusionSphere、Citrix和基於Xen或KVM派生出來的虛擬化軟體備份，目前還有很多專為虛擬化(虛擬應用或虛擬化桌面VMware View、MicroSoft VDI、XenDesktop)設計的備份軟體，如Veeam、eBackup、Avamar和Netvault vRanger等。

關於虛擬機備份功能，就如同虛擬機快照一樣，備份是虛擬化的一個數據保護基本功能。但是虛擬化的備份功能在執行備份時，會對業務性能產生影響，備份策略和組網不靈活，所以，針對虛擬化備份，常見的方式還是採用專業的備份軟體。VMware在Infrastructure 3時推出了VMware Consolidation Backup備份工具，為虛擬機提供了一套易用的驅動和備份腳本介面工具供備份軟體調用，需要安裝在備份代理伺服器(VCB代理伺服器，安裝在Windows操作系統)，對支持的虛擬機或虛擬桌面進行備份。

VMware備份介面和原理

在VMware ESXi 4以上版本，針對VMFS和NFS磁碟格式，開始支持VADP API備份介面，通過開放介面，讓主流備份軟體開發適配和集成。目前主流支持虛擬機備份的備份軟體都支持VADP。實現不影響用戶VMs業務情況下的VMs備份、恢復。VADP的CBT(Changed Block Tracking)特性可以讓VMware VMkernel記住繼上次快照以來哪些數據發生了更新，從而原生支持虛擬機增量備份。

備份過程首先由備份管理伺服器發起，連接所需備份虛擬機所在的ESX主機，獲取虛擬機相關信息。備份代理VSA通知ESX主機為備份目標虛擬機創建備份快照，快照是虛擬機狀態和數據在某個時間點的視圖，虛擬機可以繼續運行，但快照上的數據是靜止不變的。

備份伺服器訪問虛擬磁碟和快照文件，並將數據(已使用的磁碟數據和配置文件)備份到備份介質中，最後通知ESX主機刪除備份快照。上圖把備份軟體代理VSA、備份管理伺服器和介質伺服器合併了，這個將在下面詳細介紹。

VADP提供了免在業務VM中安裝備份客戶端的備份解決方案，其數據備份有三種模式，分別是SAN、Hot-add和NBD(Network Block Device)，這是根據備份軟體代理VSA獲取VMs備份列表和數據的方式不同來分類的。

在SAN備份模式下，備份數據直接通過SAN網路從存儲讀取快照備份，而不需要通過LAN，屬於LAN Free備份組網模式。要求備份伺服器能通過SAN（FC/iSCSI）直接讀取虛擬機的磁碟存儲。VSA和MA是可以獨立部署也可以一起部署在物理伺服器上。物理MA伺服器可以接磁帶庫、完成Auxcopy和重刪壓縮功能。

在生產存儲支持IntelliSnap(硬體快照)的情況下，ESXi Proxy和物理MA和VSA伺服器能訪問到Data Store所在的LUN，存儲硬體快照以臨時Datastore的方式掛載到ESX Proxy(裝載快照)，VSA和MA通過SAN網路提取備份列表和備份數據，直接從存儲讀取數據備份。備份數據不通過生產ESXi，屬於Server Free備份組網。

在生產存儲不支持硬體快照的情況下，物理MA和VSA能通過SAN訪問到Data Store所在的LUN，通過VSA獲取備份VMs列表和變化數據(基於CBT技術的虛擬機軟體快照)，直接通過SAN網路進行備份。

在Hot-add備份模式下，VSA備份代理安裝在需要備份的ESX伺服器的虛機中，這樣備份代理就能在ESXi內直接讀取備份數據。VSA和MA可以虛擬化部署(MA無法接帶庫、性能低、可支持重刪)，或VSA虛擬化部署、MA物理部署。備份代理VSA直接以Hot-add方式獲取列表，並通過MA以LAN Base的方式備份到備份介質。

如果生產存儲支持硬體快照(IntelliSnap)，ESX Proxy能訪問到Data Store所在的LUN，存儲硬體快照以臨時Datastore的方式掛載到ESXi Proxy，VSA和MA通過LAN網路提取備份列表和備份數據，對業務ESXi伺服器來說，屬於Server Free備份組網。

在NBD備份模式下，備份代理通過TCP/IP網路來讀取備份數據。VSA和MA可以虛擬化部署(MA無法接帶庫、性能低、可支持重刪)，或VSA虛擬化部署、MA物理部署。備份代理VSA和MA以LAN Base的方式備份數據到備份介質。屬於LAN Base組網。

在VMware環境下，並非所以場景都可以採用VADP介面備份，像原始裸設備映射(RDM)方式就需要把虛擬機當成物理機，安裝iDA代理進行備份；另外，基於VADP在備份時，是把虛擬機、應用和數據一起備份，如果只備份應用和數據，也需要把虛擬機當作物理機看待。

Hyper-V備份介面和原理

Hyper-V也提供了基於Windows的VSS服務來簡化虛擬機備份，目前支持Hyper-V虛擬化的備份軟體有NBU、Simpana、Veeam等軟體。但今天也是以Simpana進行討論。在Hyper-V環境下，DataStor存儲方式主要有CIFS和CSV。CSV(集群共享卷) 是基於NTFS文件系統和Windows Failover Cluster集群機制的集群文件系統，在SAN組網下比較常用。

VSS卷影服務是微軟推出的數據保護架構，可以和備份軟體配合完成快照和數據一致性保護。Simpana提供了針對Hyper-V多個節點上的虛擬機集群統一管理，可以更加精確的根據業務需求創建虛機保護策略。

首先還是要在每個Hyper-V伺服器上安裝VSA備份代理，獲取備份信息和待備份的VMs目錄，然後再備份伺服器的調度下，通過MA介質伺服器進行虛擬機數據備份。針對Hyper-V虛擬機中的Windows應用，Simpana結合Hyper-V的VSS介面，在Hyper-V物理伺服器上安裝VSA備份代理，可以實現VMs和應用數據的備份；但針對虛擬機中的非Windows應用和非Windows系統，需要把虛擬機當成物理機，安裝iDA代理進行備份。

Hyper-V也提供了硬體VSS功能，實現和硬體快照(IntelliSnap)的集成，備份管理伺服器通過VSS架構調用主存儲陣列的硬體快照，實現Server Free組網備份。目前Hyper-V通過VSS在備份場景下兼容IntelliSnap的存儲還不是太多，NetApp的FAS系列是其中之一。

Windows的VSS服務架構應用比VMware的VADP更廣泛，在存儲一致性數據保護、備份場景中，VSS都能為Windows應用提供很好的數據一致性保護，而且目前很多存儲廠商如，HP Recovery manager、NetApp SnapManager等，在存儲管理軟體中集成該功能特性，實現對SQL、Exchange、VMware等應用進行快照保護。

Citrix備份介面和原理

針對備份軟體，Citrix XenServer也提供了備份優化的API，但是相比VMware和Hyper-V，Citrix Xen API的能力相對要弱一些。

XenServer是建立在底層硬體平台基礎之上的虛擬化系統，多個Xen Server 的集合組成集群，共享底層存儲稱為Xen Pool。

對Simpana備份軟體來說，備份代理VSA需要安裝到帶有Xen Pool存儲的Xen虛擬機中，MA介質伺服器需要部署在單獨的物理機或將MA安裝在虛擬機中。備份代理VSA通過Citrix Xen API交互獲取備份虛擬機列表信息，並通過MA備份數據到介質。

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