Host vs Guest-Level Hyper-V Backup

Wanneer u Microsoft’s Hyper-V virtualisatieplatform gebruikt, is het van cruciaal belang om uw virtuele machines te back-uppen. Om uw VM-gegevens veilig te houden, moet u op de hoogte zijn van de verschillende methoden van Hyper-V VM-back-up en welke het beste aan uw behoeften kunnen voldoen. Er zijn twee verschillende benaderingen voor Hyper-V VM-back-up: op gastniveau en op hostniveau.

De methode op gastniveau lijkt op back-up van fysieke machines en werkt op het VM-niveau met behulp van agents die op elk ervan zijn geïnstalleerd. Host-level back-up biedt meer voordelen, werkt op het hypervisor-niveau en maakt back-ups van volledige VM’s, inclusief hun configuraties, wat het herstel vereenvoudigt. Beide worden in detail onderzocht in deze blogpost, samen met de functies van NAKIVO Backup & Replication voor back-up op hostniveau.

Back-up van Hyper-V op gastniveau

Back-up van VM’s op gastniveau lijkt op een back-up van een fysieke host. Speciale agentgebaseerde software is geïnstalleerd op het gastbesturingssysteem (OS) om het back-upproces uit te voeren. Vrijwel alle back-upproducten voor Windows maken gebruik van de Volume Shadow Copy Service (VSS – ook bekend als Volume Snapshot Service) van Microsoft. VSS is een technologie ontwikkeld voor het maken van toepassingsbewuste back-upkopieën van uw gegevens met snapshots. Speciale componenten van VSS genaamd VSS-schrijvers worden voor dit proces gebruikt. In Linux kunnen LVM (Logical Volume Manager) snapshots worden gebruikt voor een vergelijkbaar doel.

De rol van agents

Een agent is een stuk back-upsoftware dat is geïnstalleerd op een fysieke computer of virtuele machine om te communiceren met het bestandssysteem en de toepassingen. Agents kunnen worden gebruikt om kopieën te maken van het hele systeem of individuele bestanden of programma’s. Agents worden meestal uitgevoerd als een systeemproces binnen het gast-OS; ze leggen een netwerkverbinding met een server waarop u back-ups kunt beheren. Back-upoplossingen die agents gebruiken worden vaak legacy back-upoplossingen genoemd.

Gebruiksscenario’s voor back-up op gastniveau in de virtuele omgeving

Back-up op gastniveau kan om de volgende redenen worden gebruikt:

• Als een gast-OS niet officieel wordt ondersteund door de hypervisor, wat betekent dat het maken van een toepassingsconsistent back-up met een methode op hostniveau niet mogelijk is.
• Als een VM is verbonden met een gedeelde opslag op het niveau van het gast-OS of een direct aangesloten fysieke schijf heeft (inclusief een doorvoerschijf) die niet wordt ondersteund door back-upsoftware op hostniveau. Bijvoorbeeld, stel dat een VM is aangesloten op een SAN (Storage Area Network) LUN (Logical Unit Number) via het iSCSI-protocol (door gebruik te maken van een in-guest iSCSI-initiator), en software zoals een databaseserver of een bestandsserver dat volume gebruikt. In dit geval zou de VSS-schrijver van Hyper-V niet in staat zijn om een volledig consistente back-up uit te voeren van alle schijven die door de VM worden gebruikt (de volumes binnen de VHD virtuele schijven en de volumes van de direct aangesloten fysieke schijven). Dit komt doordat om een juiste back-up te maken, toepassingen en beide schijftypen moeten worden gepauzeerd wanneer de snapshot wordt genomen. Doorvoerschijven kunnen worden omgezet naar VHD virtuele schijven met het doel back-ups uit te voeren op hostniveau. Let op dat de VM zich kan bevinden op gedeelde opslag, zoals een NAS (Network Attached Storage) apparaat of SAN. Deze oplossingen worden gebruikt om back-ups op hostniveau uit te voeren met clustering.

• Sommige organisaties met kleine gevirtualiseerde omgevingen gebruiken back-up op VM-niveau omdat ze kosten willen besparen. Deze aanpak wordt echter niet aanbevolen. Hoewel dit in het verleden zinvol zou kunnen zijn geweest, omdat op agenten gebaseerde legacy-oplossingen economischer waren voor omgevingen met weinig VM’s, zijn er nu even (of meer) betaalbare back-upoplossingen op VM-niveau voor kleine Hyper-V-omgevingen.

Nadelen van Back-up op VM-niveau

• Agenten moeten worden geïnstalleerd op elke virtuele machine, wat onhandig en tijdrovend is.
• Het herstelproces is moeilijker. Eerst moet een lege VM worden aangemaakt, vervolgens moeten de instellingen van de VM worden geconfigureerd (virtuele CPU, geheugen, schijven, netwerk, enz.). Pas dan kan de VM worden hersteld, en je hebt herstelmedia nodig om opnieuw op te starten.
• Het verbruik van rekenresources is veel hoger, vooral wanneer meerdere virtuele machines die op één Hyper-V-host verblijven tegelijkertijd worden geback-upt.
• Backup-software op agentbasis vereist het gebruik van root- of beheerdersreferenties om de agents te configureren, wat onveilig kan zijn.
• Geen snapshots op VM-niveau.

Back-up op Host-Niveau Hyper-V

Back-upmethoden op hostniveau hebben de voorkeur voor back-up van Hyper-V-VM’s. Back-upmethoden op hostniveau werken op het hypervisor-niveau in plaats van op het niveau van de gastvirtuele machine, en kunnen VM’s back-uppen ongeacht het besturingssysteem dat erop draait. Virtuele machines kunnen volledig worden geback-upt, inclusief de virtuele schijfbestanden (aangegeven door het VHD-formaat in Hyper-V) en configuratiebestanden waarin de VM-instellingen zoals CPU, geheugen, netwerk, enz. zijn opgeslagen. Er zijn twee soorten back-upmethoden op hostniveau: de Saved State-methode en de Child VM Snapshot-methode.

Saved State-methode

De Saved State-methode is een offline methode die niet toepassingsbewust is. Bij het gebruik van deze methode wijst Hyper-V’s Volume Shadow Copy Service de VSS-schrijver toe om het back-upproces uit te voeren. Als de VM op dat moment draait, wordt de VM in een “opgeslagen staat” geplaatst. Dit betekent dat de VM gedurende een korte periode offline gaat terwijl de momentopname wordt genomen. De VSS-schrijver van Hyper-V plaatst de VM in een sluimerstand. Dit zorgt ervoor dat open bestanden kunnen worden opgeslagen en de status van draaiende toepassingen kan worden vastgelegd op de virtuele harde schijf.

Hoe werkt de Saved State-methode?

Uiteengezet in detail bestaat dit proces uit de volgende fasen:

• Voorbereiden op momentopname-gebeurtenis. Op dit punt initieert de back-upsoftware de voorbereiding van de VM voor back-up en wordt de staat van de VM opgeslagen met behulp van de sluimerstand.
• Het nemen van de momentopname. Hyper-V’s VSS-schrijver, die wordt uitgevoerd als het proces VMMS.exe (Virtual Machine Management Service), wordt gebruikt bij deze stap. De momentopname (die ook wel een VM-checkpoint wordt genoemd in de Hyper-V-omgeving) wordt genomen; de back-upsoftware maakt een back-up op basis van de momentopname. Het maken van de momentopname maakt het mogelijk om de gegevens van de VM te back-uppen zonder enige gegevenswijziging tijdens het kopieerproces. Wanneer dit is voltooid, wordt de PostSnapshot-gebeurtenis geactiveerd.
• PostSnapshot-gebeurtenis. De VM wordt teruggebracht naar de vorige staat (d.w.z. wordt wakker uit de sluimerstand).

Child VM Snapshot-methode

De methode voor het maken van een snapshot van de kind-VM is een toepassingsbewuste methode en heeft de voorkeur voor het maken van back-ups van VM’s die actief zijn. Deze methode kan worden gebruikt voor productieomgevingen met hoge beschikbaarheid. De VM blijft online tijdens de back-upoperatie, maar de gemaakte back-up is nog steeds transactieconsistent. Terwijl de Methode voor Bewaarde Staat Hyper-V VSS buiten de kind-VM’s gebruikt, maakt de Methode voor het Maken van een Snapshot van de Kind-VM gebruik van het VSS-mechanisme binnen de kind-VM (de term “kind-VM” is synoniem met “gast-VM”) om back-ups te maken.

Hoe Werkt de Methode voor het Maken van een Snapshot van de Kind-VM?

De gebeurtenissequentie is gedeeltelijk vergelijkbaar met de Methode voor Bewaarde Staat.

• PrepareForSnapshot gebeurtenis. De Hyper-V VSS-verzoekerservice in de kind-VM activeert de PrepareForSnapshot-gebeurtenis om de back-upcreatie te starten.
• Gebeurtenis voor het maken van een snapshot. Nadat het verzoek van de VSS-verzoekerservice is ontvangen, wordt de snapshot gemaakt. Vervolgens wordt de controle teruggegeven van de Hyper-V VSS-verzoekerservice aan de Hyper-V VSS-schrijver.
• PostSnapshot gebeurtenis. De VSS-schrijver activeert de PostSnapshot-gebeurtenis om de back-upsoftware te informeren dat de creatie van de VM-snapshot is voltooid. De back-upsoftware kan vervolgens de snapshot kopiëren als onderdeel van het VM-back-upproces.

De Rol van Hyper-V Integratiediensten

Hyper-V Integratieservices worden gebruikt voor het maken van back-ups met de Child VM Snapshot-methode; ze zorgen voor een speciale interactie tussen de hypervisor en de kind-VM. Deze services omvatten een verzameling van stuurprogramma’s en services die afzonderlijk kunnen worden ingeschakeld of uitgeschakeld, afhankelijk van uw behoeften. De VSS Requestor-service die hierboven wordt besproken, is een onderdeel van de suite van Integratieservices, die geïnstalleerd moeten zijn op de virtuele machine om back-ups op hostniveau uit te voeren.

Sinds Windows Server 2008 R2 en Windows 7 zijn de Integratieservices inbegrepen bij het besturingssysteem. Als u de Integratieservices handmatig op de VM wilt installeren of bijwerken, kunt u dit doen met behulp van de Hyper-V Manager en het vmguest.iso virtuele schijfafbeelding koppelen aan de virtuele schijf van de VM. Om de Integratieservices handmatig bij te werken op een Hyper-V-host, kunt u ze downloaden van de website van Microsoft en ze via PowerShell installeren. Windows 10 en Windows Server 2016 kunnen de Integratieservices op hosts en gasten bijwerken via de Windows Update-service.

Vereisten voor het gebruik van de Child VM Snapshot-methode

Om een back-up uit te voeren met de Child VM Snapshot-methode moeten aan de volgende voorwaarden worden voldaan:

• Hyper-V Integratieservices, inclusief de Hyper-V VSS Requestor, moeten zijn geïnstalleerd in de kind-VM.
• Alle volumes in de VM moeten geconfigureerd zijn als basisdisks in plaats van dynamische disks. De bestandssystemen van de disks in de kind-VM moeten snapshots ondersteunen (bijvoorbeeld, het NTFS-bestandssysteem voldoet aan dit criterium).
• De VM-snapshotbestanden moeten zich bevinden in hetzelfde volume als de VHD-bestanden.
• Het kind-VM moet actief zijn.

Als een van de bovengenoemde voorwaarden niet wordt vervuld, kan de methode voor het maken van een snapshot van het kind-VM niet worden gebruikt. In dat geval wordt een Saved State-methode gebruikt als de standaardmethode.

Voordelen van Host-Level Backup Methoden

Zoals hierboven te zien is, hebben host-level backup methoden de voorkeur voor het maken van back-ups van Hyper-V VM’s en bieden ze vele voordelen ten opzichte van de methode op gastniveau. Deze voordelen kunnen als volgt worden samengevat:

• A hypervisor-level backup is easier to manage. No agents are needed. The backup product can manage the entire Hyper-V host and all the VMs residing on this host. You can select the particular VMs that need to be backed up.
• Alle inhoud van de VM, inclusief virtuele schijven, snapshots en VM-instellingen, wordt vastgelegd tijdens het back-upproces. U hoeft alleen de hypervisor te selecteren samen met een opslaglocatie voor VM-herstel; u hoeft geen nieuwe VM te maken en handmatig te configureren.
• Mogelijkheid om online applicatiebewuste back-up uit te voeren van Hyper-V VM’s met behulp van de methode voor het maken van een snapshot van het kind-VM, wat van cruciaal belang is voor productieomgevingen. Er is geen onderbreking van de werking van de virtuele machine en de back-up is transactieconsistent.
• Economie van resources (processor, geheugen en schijfruimte).

Het Gebruik van NAKIVO Backup & Replicatie om Hyper-V Back-up te Verbeteren

NAKIVO Backup & Replicatie maakt gebruik van host-level methoden om back-ups van Hyper-V VM’s te maken en vereenvoudigt het proces van het configureren van back-up taken. NAKIVO Backup & Replicatie biedt native back-up voor Hyper-V Server 2012 R2 evenals Hyper-V Server 2016 en kan image-based back-ups op blokniveau uitvoeren van draaiende virtuele machines zonder downtime.

Het product maakt ook gebruik van verschillende opslagbesparende technologieën. Hyper-V back-ups zijn incrementeel dankzij Resilient Change Tracking (RCT), die de blokken gegevens bijhoudt die zijn gewijzigd sinds de laatste back-up. De Hyper-V back-upgegevens worden opgeslagen in het repository met behulp van volledige synthetische modus. Swapbestanden worden uitgesloten tijdens het Hyper-V back-upproces, en de gegevens worden wereldwijd gededupliceerd om de omvang verder te verkleinen.

Kenmerken van NAKIVO Backup & Replicatie die de Hyper-V-back-up verbeteren

• Toepassingsbewuste back-upmodus maakt consistente back-ups mogelijk van VM’s die Microsoft Exchange, SQL Server, Active Directory en andere toepassingen of databases draaien.
• Het op afstand opslaan van Hyper-V back-ups in de Azure- of AWS-cloud biedt een extra niveau van bescherming tegen rampen.
• Ingebouwde back-upverificatie controleert of de back-up consistent is en helpt u ervoor te zorgen dat de geback-upte gegevens in het repository identiek zijn aan de gegevens van de bron-VM. Met de functie voor schermverificatie worden direct na de back-up screenshots van geladen besturingssystemen van testherstelde kind-VM’s per e-mail verzonden.
• Cluster-vriendelijke functies helpen u bij het back-uppen van VM’s in Hyper-V Failover-clusters. De VM’s kunnen van locatie veranderen tussen de verschillende hosts binnen het cluster. Het product houdt automatisch de locatie van de VM’s bij, zodat ze altijd kunnen worden geback-upt.

Conclusie

We hebben methoden voor het maken van back-ups op gastniveau en op hostniveau behandeld voor Hyper-V virtuele machines. Back-up op gastniveau vereist het gebruik van agenten, terwijl back-up op hostniveau verschillende voordelen biedt, waaronder eenvoudiger herstel en efficiënter gebruik van middelen. Daarom voert NAKIVO Backup & Replication toepassingsbewuste, hostniveau Hyper-V-back-up uit.

De Child VM Snapshot-methode heeft meestal de voorkeur voor productieomgevingen vanwege het vermogen om transactioneel consistente online back-ups te maken zonder de werking van de virtuele machine te onderbreken. Als een VM offline is, kan de Saved State-methode worden gebruikt. Als geen van beide back-upmethoden op hostniveau kan worden gebruikt, om welke reden dan ook, kunnen back-ups op gastniveau worden uitgevoerd.