Резервное копирование Hyper-V на уровне хоста и гостя

При использовании виртуализационной платформы Microsoft Hyper-V резервное копирование ваших виртуальных машин имеет критическое значение. Чтобы обеспечить безопасность данных ваших ВМ, вы должны знать о различных методах резервного копирования виртуальных машин Hyper-V и выбрать те, которые лучше всего соответствуют вашим потребностям. Существуют два разных подхода к резервному копированию виртуальных машин Hyper-V: на уровне гостевой системы и на уровне хоста.

Метод на уровне гостевой системы напоминает резервное копирование физической машины, работая на уровне виртуальной машины с помощью агентов, установленных на каждой из них. Резервное копирование на уровне хоста предлагает больше преимуществ, работая на уровне гипервизора и резервируя целые виртуальные машины, включая их конфигурации, что упрощает процесс восстановления. Оба подхода подробно рассматриваются в этом блоге, вместе с особенностями продукта NAKIVO Backup & Replication для резервного копирования на уровне хоста.

Резервное копирование Hyper-V на уровне гостевой системы

Резервное копирование виртуальных машин на уровне гостевой системы аналогично резервному копированию физической системы. Специализированное программное обеспечение, работающее на основе агентов, устанавливается на гостевую операционную систему (ОС) для выполнения процесса резервного копирования. Почти все продукты для резервного копирования под Windows используют Службу теневых копий тома Microsoft (VSS – также известную как Служба теневых снимков). VSS – это технология, разработанная для создания копий ваших данных с использованием снимков, осознающих приложения. Для этого процесса используются специальные компоненты VSS, называемые писателями VSS. В Linux для аналогичной цели могут использоваться снимки LVM (Logical Volume Manager).

Роль агентов

Агент – это часть резервного программного обеспечения, установленная на физическом компьютере или виртуальной машине для взаимодействия с файловой системой и приложениями. Агенты могут использоваться для создания копий всей системы или отдельных файлов или программ. Агенты обычно запускаются как системный процесс внутри гостевой ОС; они устанавливают сетевое соединение с сервером, на котором вы можете управлять резервными копиями. Резервные решения, использующие агентов, часто называются устаревшими решениями для резервного копирования.

Сценарии использования резервного копирования на уровне гостевой системы в виртуальной среде

Резервное копирование на уровне гостевой системы может использоваться по следующим причинам:

• Если гостевая ОС не официально поддерживается гипервизором, что означает, что создание приложения совместимой резервной копии с использованием метода на уровне хоста невозможно.
• Если виртуальная машина подключена к общему хранилищу на уровне гостевой ОС или имеет прямо подключенный физический диск (включая диск с прямым доступом), который не поддерживается программным обеспечением резервного копирования на уровне хоста. Например, предположим, что виртуальная машина подключена к LUN (логический номер блока) SAN (сеть хранения) через протокол iSCSI (с использованием инициатора iSCSI в гостевой ОС), и программное обеспечение, такое как сервер баз данных или файловый сервер, использует этот объем. В этом случае писатель VSS Hyper-V не сможет выполнить полностью согласованное резервное копирование всех дисков, используемых виртуальной машиной (объемы виртуальных дисков VHD и объемы прямо подключенных физических дисков). Это происходит потому, что для правильного резервного копирования приложения и оба типа дисков должны быть заморожены при создании снимка. Диски с прямым доступом могут быть преобразованы в виртуальные диски VHD для выполнения резервного копирования на уровне хоста. Обратите внимание, что виртуальная машина может находиться на общем хранилище, таком как устройство NAS (сетевое хранилище) или SAN. Эти решения используются для выполнения резервного копирования на уровне хоста с кластеризацией.

• Некоторые организации с небольшими виртуализированными средами используют резервное копирование виртуальных машин на уровне гостевой ОС, потому что хотят сэкономить. Однако такой подход не рекомендуется. Хотя в прошлом это могло иметь смысл, потому что агентные устаревшие решения были более экономичными для сред с небольшим количеством виртуальных машин, сейчас существуют такие же (или более) доступные решения резервного копирования виртуальных машин на уровне хоста для небольших сред Hyper-V.

Недостатки резервного копирования на уровне гостевой ОС

• На каждой виртуальной машине должны быть установлены агенты, что неудобно и занимает много времени.
• Процесс восстановления более сложный. Сначала необходимо создать пустую ВМ, затем настроить параметры ВМ (виртуальный ЦП, память, диски, сеть и т. д.). Только после этого можно восстановить ВМ, и для перезагрузки необходимы средства восстановления.
• Потребление вычислительных ресурсов значительно выше, особенно когда одновременно выполняется резервное копирование нескольких виртуальных машин, находящихся на одном хосте Hyper-V.
• Программное обеспечение для резервного копирования на основе агентов требует использования учетных данных root или администратора для настройки агентов, что может быть небезопасно.
• Отсутствие снимков уровня ВМ.

Резервное копирование на уровне хоста Hyper-V

Методы резервного копирования на уровне хоста предпочтительны для резервного копирования ВМ Hyper-V. Методы резервного копирования на уровне хоста работают на уровне гипервизора, а не на уровне гостевой виртуальной машины, и могут выполнять резервное копирование ВМ независимо от операционной системы, работающей в них. Виртуальные машины могут быть полностью скопированы, включая файлы виртуальных дисков (указанные форматом VHD в Hyper-V) и файлы конфигурации, в которых хранятся настройки ВМ, такие как ЦП, память, сеть и т. д. Существуют два типа методов резервного копирования на уровне хоста – Метод сохраненного состояния и Метод снимка дочерней ВМ.

Метод сохраненного состояния

Метод Сохраненного состояния – это автономный метод, который не учитывает приложение. При использовании этого метода служба теневых копий Hyper-V назначает записывающий VSS для выполнения процесса резервного копирования. Если ВМ работает в это время, ВМ переводится в «сохраненное состояние». Это означает, что ВМ отключается на короткий период времени во время создания снимка. Записывающий VSS Hyper-V переводит ВМ в спящий режим. Это гарантирует сохранение открытых файлов и сохранение состояния работающих приложений на виртуальном жестком диске.

Как работает метод сохраненного состояния?

Разбитый на детали, этот процесс состоит из следующих этапов:

• Подготовка к снимку событие. На этом этапе резервное программное обеспечение инициирует подготовку ВМ к резервному копированию, и состояние ВМ сохраняется с использованием режима гибернации.
• Создание снимка. На этом шаге используется записывающий VSS Hyper-V, который запускается как процесс VMMS.exe (служба управления виртуальной машиной). Создается снимок (который также называется точкой контроля ВМ в среде Hyper-V); резервное программное обеспечение создает резервную копию на основе снимка. Создание снимка позволяет резервировать данные ВМ, избегая любых изменений данных во время процесса копирования. После завершения этого события PostSnapshot срабатывает.
• PostSnapshot событие. ВМ возвращается к предыдущему состоянию (то есть выходит из режима гибернации).

Метод снимка дочерней ВМ

Метод снимка виртуальной машины-потомка (Child VM Snapshot Method) – это метод, ориентированный на приложение, и предпочтительно использовать для резервного копирования ВМ, которые находятся в рабочем состоянии. Этот метод можно использовать в производственных средах с высокой доступностью. ВМ остается в сети во время операции резервного копирования, но созданная резервная копия по-прежнему является транзакционно согласованной. В то время как метод сохранения состояния использует Hyper-V VSS за пределами ВМ-потомка, метод снимка ВМ-потомка использует механизм VSS внутри ВМ-потомка (термин “ВМ-потомок” синонимичен “гостевой ВМ”) для создания резервных копий.

Как работает метод снимка ВМ-потомка?

Последовательность событий частично аналогична методу сохранения состояния.

• Событие PrepareForSnapshot . Сервис Hyper-V VSS Requestor в ВМ-потомке запускает событие PrepareForSnapshot для начала создания резервной копии.
• Событие создания снимка. После получения запроса от сервиса VSS Requestor происходит создание снимка. Затем управление передается от сервиса Hyper-V VSS Requestor к Hyper-V VSS Writer.
• Событие PostSnapshot. Писатель VSS запускает событие PostSnapshot для уведомления резервного программного обеспечения о завершении создания снимка ВМ. Резервное программное обеспечение затем может скопировать снимок в рамках процесса резервного копирования ВМ.

Роль служб интеграции Hyper-V

Интеграционные службы Hyper-V используются для создания резервных копий с помощью метода снимка дочерней виртуальной машины; они обеспечивают специальное взаимодействие между гипервизором и дочерней ВМ. Эти службы включают в себя набор драйверов и служб, которые можно индивидуально включать или отключать в зависимости от ваших потребностей. Упомянутая выше Служба запроса VSS является частью набора Интеграционных служб, которые должны быть установлены на виртуальной машине для выполнения резервного копирования на уровне хоста.

С момента Windows Server 2008 R2 и Windows 7 Интеграционные службы включены в операционную систему. Если вы хотите установить или обновить Интеграционные службы на ВМ вручную, вы можете сделать это, используя Менеджер Hyper-V и монтируя виртуальный образ диска vmguest.iso на виртуальный диск ВМ. Для обновления Интеграционных служб вручную на хосте Hyper-V вы можете загрузить их с сайта Microsoft и установить через PowerShell. Windows 10 и Windows Server 2016 также могут обновлять Интеграционные службы как на хостах, так и на гостях с помощью службы Windows Update.

Требования к использованию метода снимка дочерней ВМ

Для выполнения резервного копирования с помощью метода снимка дочерней ВМ должны быть выполнены следующие условия:

• Интеграционные службы Hyper-V, включая Гипервизор Hyper-V VSS Requestor, должны быть установлены в дочерней ВМ.
• Все тома внутри ВМ должны быть настроены как базовые диски, а не динамические. Файловые системы дисков внутри дочерней ВМ должны поддерживать снимки (например, файловая система NTFS соответствовала бы этому критерию).
• Файлы снимка ВМ должны располагаться на том же томе, что и файлы VHD.
• Дочерняя ВМ должна быть запущена.

Если хотя бы одно из перечисленных выше условий не выполняется, метод создания снимка дочерней ВМ не может быть использован. В этом случае будет использоваться метод сохранения состояния по умолчанию.

Преимущества методов резервного копирования на уровне хоста

Как показано выше, методы резервного копирования на уровне хоста предпочтительны для резервного копирования ВМ Hyper-V и предлагают множество преимуществ по сравнению с методом на уровне гостя. Эти преимущества можно суммировать следующим образом:

• 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.
• Вся информация о ВМ, включая виртуальные диски, снимки и настройки ВМ, захватывается во время процесса резервного копирования. Вам нужно лишь выбрать гипервизор вместе с местом хранения для восстановления ВМ; вам не нужно создавать и вручную настраивать новую ВМ.
• Возможность выполнения онлайн-резервного копирования приложений с учетом дочерних ВМ Hyper-V с использованием метода создания снимка дочерней ВМ, что крайне важно для производственных сред. Прерывание работы виртуальной машины отсутствует, и резервное копирование является транзакционно согласованным.
• Экономия ресурсов (процессор, память и дисковое пространство).

Использование NAKIVO Backup & Replication для улучшения резервного копирования Hyper-V

NAKIVO Backup & Replication использует методы резервного копирования на уровне хоста для резервного копирования ВМ Hyper-V и упрощает процесс настройки заданий резервного копирования. NAKIVO Backup & Replication предлагает нативное резервное копирование для Hyper-V Server 2012 R2, а также Hyper-V Server 2016, и может выполнять резервное копирование виртуальных машин в режиме реального времени на уровне блока без простоя.

Продукт также использует несколько различных технологий для экономии места хранения. Резервные копии Hyper-V инкрементальны благодаря Технологии Устойчивого Отслеживания Изменений (RCT), которая отслеживает блоки данных, которые были изменены с момента последней резервной копии. Данные резервных копий Hyper-V хранятся в хранилище с использованием полностью синтетического режима. Файлы подкачки исключаются во время процесса резервного копирования Hyper-V, и данные глобально дедуплицируются для дальнейшего уменьшения размера.

Функции Резервного Копирования и Репликации NAKIVO, Улучшающие Резервное Копирование Hyper-V

• Режим резервного копирования с поддержкой приложений позволяет создавать согласованные резервные копии ВМ, которые работают с Microsoft Exchange, SQL Server, Active Directory и другими приложениями или базами данных.
• Хранение резервных копий Hyper-V удаленно в облаке Azure или AWS обеспечивает дополнительный уровень защиты от бедствий.
• Встроенная проверка резервного копирования проверяет, что резервная копия согласована и помогает вам убедиться, что резервированные данные, хранящиеся в хранилище, идентичны данным исходной ВМ. С функцией Проверки Снимка экрана снимки загруженных операционных систем дочерней ВМ, полученные в результате тестового восстановления, отправляются по электронной почте немедленно после выполнения резервного копирования, автоматически.
• Функции, дружественные к кластерам, помогают вам резервировать ВМ в кластерах отказоустойчивости Hyper-V. ВМ могут менять свое расположение между различными узлами внутри кластера. Продукт автоматически отслеживает местоположение ВМ, и их всегда можно резервировать.

Заключение

Мы рассмотрели методы резервного копирования на уровне гостевой и хостовой систем для виртуальных машин Hyper-V. Резервное копирование на уровне гостевой системы требует использования агентов, в то время как резервное копирование на уровне хостовой системы предлагает ряд преимуществ, включая более простое восстановление и экономию ресурсов. Вот почему NAKIVO Backup & Replication выполняет приложение-ориентированное резервное копирование Hyper-V на уровне хостовой системы.

Метод снимка дочерней виртуальной машины обычно предпочтителен для производственных сред, благодаря возможности создания транзакционно согласованных онлайн-резервных копий без прерывания работы виртуальной машины. Когда виртуальная машина отключена, может использоваться метод сохраненного состояния. Если ни один из методов резервного копирования на уровне хостовой системы не может быть использован, будь то по причине несовместимости или других ограничений, можно выполнить резервное копирование на уровне гостевой системы.