主机与客户级别的Hyper-V备份

在使用微软的Hyper-V虚拟化平台时，备份您的虚拟机至关重要。为了保护您的虚拟机数据安全，您应该了解Hyper-V虚拟机备份的不同方法，以及哪种方法最能满足您的需求。有两种不同的Hyper-V虚拟机备份方法：客户端级别和主机级别。

客户端级别的方法类似于物理机备份，通过在每台虚拟机上安装代理来在虚拟机级别上工作。主机级别备份提供了更多的优势，它在hypervisor级别工作，并备份整个虚拟机，包括它们的配置，这使得恢复更容易。在这篇博客文章中，将详细探讨这两种方法，以及用于主机级别备份的NAKIVO Backup & Replication的特点。

客户端级别的Hyper-V备份

客户端级别的虚拟机备份类似于物理主机备份。在客户操作系统（OS）上安装了特殊的基于代理的软件来执行备份过程。几乎所有的Windows备份产品都使用微软的卷影复制服务（VSS，也称为卷快照服务）。VSS是一种用于使用快照制作应用程序感知备份副本的技术。VSS的特殊组件称为VSS编写器用于此过程。在Linux中，LVM（逻辑卷管理器）快照可以用于类似的目的。

代理的角色

代理是安装在物理计算机或虚拟机上的备份软件，用于与文件系统和应用程序交互。代理可以用于创建整个系统或单个文件或程序的副本。代理通常作为系统进程在客户操作系统内运行；它们与服务器建立网络连接，您可以在其中管理备份。使用代理的备份解决方案通常被称为传统备份解决方案。

虚拟环境中客户级备份的用例

客户级备份可用于以下原因：

• 如果客户操作系统未被虚拟化管理程序官方支持，这意味着无法使用主机级方法进行应用程序一致性备份。
• 如果虚拟机连接到客户操作系统级别的共享存储，或者具有直接连接的物理磁盘（包括直通磁盘），而这些存储不受主机级备份软件支持。例如，假设虚拟机通过 iSCSI 协议（使用客户端 iSCSI 初始化程序）连接到 SAN（存储区域网络）LUN（逻辑单元号），并且诸如数据库服务器或文件服务器之类的软件正在使用该卷。在这种情况下，Hyper-V 的 VSS 编写程序将无法对虚拟机使用的所有磁盘（VHD 虚拟磁盘内的卷和直接连接的物理磁盘的卷）执行完全一致的备份。这是因为为了进行正确的备份，在获取快照时必须使应用程序和两种类型的磁盘处于静默状态。直通磁盘可以转换为 VHD 虚拟磁盘，以便在主机级别执行备份。请注意，虚拟机可以位于共享存储上，例如 NAS（网络附加存储）设备或 SAN。这些解决方案用于执行带有集群的主机级别备份。

• 一些小型虚拟化环境的组织使用客户级别虚拟机备份，因为他们想节省成本。然而，不建议采用这种方法。虽然过去这可能是有道理的，因为基于代理的传统解决方案对于少量虚拟机的环境来说更经济，但现在对于小型 Hyper-V 环境来说，同样（或更）经济的主机级别虚拟机备份解决方案已经存在。

客户级别备份的缺点

• 必须在每台虚拟机上安装代理，这是不方便且耗时的。
• 恢复过程更加困难。必须首先创建一个空的虚拟机，然后您需要配置虚拟机的设置（虚拟CPU、内存、磁盘、网络等）。只有这样才能恢复虚拟机，并且您需要恢复介质才能重新启动。
• 计算资源的消耗要高得多，特别是当多个虚拟机同时驻留在一个 Hyper-V 主机上备份时。
• 基于代理的备份软件需要使用根或管理员凭据来配置代理，这可能存在安全风险。
• 没有虚拟机级别的快照。

主机级别的 Hyper-V 备份

主机级备份方法更适用于 Hyper-V 虚拟机备份。主机级备份方法在超级监控程序级别而不是客户虚拟机级别上运行，并且可以备份虚拟机，无论其中运行的操作系统是什么。虚拟机可以完全备份，包括虚拟磁盘文件（在 Hyper-V 中以 VHD 格式表示）和存储虚拟机设置（如 CPU、内存、网络等）的配置文件。主机级备份方法有两种类型 – 保存状态方法和子虚拟机快照方法。

保存状态方法

保存状态方法是一种离线方法，不受应用程序感知。在使用此方法时，Hyper-V的卷影复制服务将VSS写入器分配给执行备份过程。如果虚拟机在此时运行，则将虚拟机置于“保存状态”。这意味着虚拟机在快照被拍摄时会暂时离线。Hyper-V的VSS写入器将虚拟机置于休眠状态。这确保了可以保存打开的文件，并且可以记录运行应用程序的状态在虚拟硬盘上。

保存状态方法的工作原理是什么？

详细分解，此过程包括以下阶段：

• 准备快照事件。在此时，备份软件启动虚拟机备份的准备工作，并使用休眠模式保存虚拟机的状态。
• 拍摄快照。Hyper-V的VSS写入器，以VMMS.exe（虚拟机管理服务）进程运行。在此步骤中使用。拍摄快照（在Hyper-V环境中也称为VM检查点）；备份软件根据快照创建备份。创建快照允许备份虚拟机数据，同时避免在复制过程中进行任何数据修改。完成后，触发PostSnapshot事件。
• PostSnapshot事件。将虚拟机返回到先前的状态（即从休眠状态唤醒）。

子虚拟机快照方法

子虚拟机快照方法 是一种应用感知方法，适用于正在运行的虚拟机备份。此方法可用于高可用性生产环境。在备份操作期间，虚拟机保持在线，但创建的备份仍然是事务一致的。虽然保存状态方法在子虚拟机外部使用 Hyper-V VSS，但子虚拟机快照方法在子虚拟机内部（术语“子虚拟机”与“客户虚拟机”同义）使用 VSS 机制来创建备份。

子虚拟机快照方法的工作原理是什么？

事件序列部分类似于保存状态方法。

• PrepareForSnapshot 事件。子虚拟机中的 Hyper-V VSS 请求服务触发 PrepareForSnapshot 事件以启动备份创建。
• 拍摄快照事件。在收到来自 VSS 请求服务的请求后，快照被创建。然后控制从 Hyper-V VSS 请求服务返回到 Hyper-V VSS Writer。
• PostSnapshot 事件。VSS Writer 触发 PostSnapshot 事件以通知备份软件虚拟机快照创建完成。备份软件随后可以将快照作为虚拟机备份过程的一部分进行复制。

Hyper-V 集成服务的作用

Hyper-V集成服务用于使用子VM快照方法进行备份；它们在hypervisor和子VM之间提供了特殊的交互。这些服务包括一系列驱动程序和服务，可以根据您的需求单独启用或禁用。上文提到的VSS请求服务是集成服务套件的一部分，必须安装在虚拟机上才能执行主机级备份。

自Windows Server 2008 R2和Windows 7以来，集成服务已包含在操作系统中。如果您想手动在VM上安装或更新集成服务，可以使用Hyper-V Manager并将vmguest.iso虚拟磁盘镜像挂载到VM的虚拟驱动器上进行。要在Hyper-V主机上手动更新集成服务，可以从Microsoft的网站下载并通过PowerShell安装它们。Windows 10和Windows Server 2016也可以通过Windows更新服务在主机上以及在客户机上更新集成服务。

使用子VM快照方法的要求

执行使用子VM快照方法进行备份必须满足以下条件：

• 子VM中必须安装Hyper-V集成服务，包括Hyper-V VSS请求器。
• VM内的所有卷必须配置为基本磁盘，而不是动态磁盘。子VM内磁盘的文件系统必须支持快照（例如，NTFS文件系统符合此标准）。
• VM快照文件必须位于与VHD文件相同的卷中。
• 子虚拟机必须运行。

如果以上任何条件不符合，子虚拟机快照方法将无法使用。在这种情况下，默认方法将使用保存状态方法。

主机级备份方法的优势

如上所示，主机级备份方法首选用于备份 Hyper-V 虚拟机，并且比客户级方法提供许多优势。这些优势可以总结如下：

• 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.
• 在备份过程中捕获虚拟机的所有内容，包括虚拟磁盘、快照和虚拟机设置。您只需要选择 hypervisor 和 VM 恢复的存储位置；无需创建和手动配置新的 VM。
• 能够使用子虚拟机快照方法执行 Hyper-V 虚拟机的在线应用感知备份，在生产环境中至关重要。虚拟机操作不会中断，并且备份是事务一致的。
• 资源经济（处理器、内存和磁盘空间）。

使用 NAKIVO 备份与复制改进 Hyper-V 备份

NAKIVO 备份与复制使用主机级方法备份 Hyper-V 虚拟机，并简化了配置备份作业的过程。NAKIVO 备份与复制不仅支持 Hyper-V Server 2012 R2 的原生备份，还支持 Hyper-V Server 2016，并且可以在运行的虚拟机上执行基于块级图像的备份，而无需停机。

该产品还使用了几种不同的节省存储空间的技术。由于弹性变更跟踪（RCT），Hyper-V备份是增量的，它跟踪自上次备份以来更改的数据块。Hyper-V备份数据以完全合成模式存储在存储库中。在Hyper-V备份过程中排除了交换文件，并对数据进行全局去重以进一步减小大小。

提高Hyper-V备份的NAKIVO备份与复制功能

• 应用程序感知备份模式允许您对运行Microsoft Exchange、SQL Server、Active Directory和其他应用程序或数据库的VM进行一致的备份。
• 将Hyper-V备份远程存储在Azure或AWS云中可提供额外的灾难保护级别。
• 内置备份验证检查备份的一致性，并帮助您确保存储库中备份的数据与源VM的数据完全相同。使用屏幕截图验证功能，在备份执行后立即通过电子邮件发送测试恢复的子VM加载操作系统的屏幕截图。
• 集群友好功能可帮助您在Hyper-V故障转移集群中备份VM。VM可以在集群中的不同主机之间更改位置。该产品会自动跟踪VM的位置，并始终可以对其进行备份。

结论

我们覆盖了 Hyper-V 虚拟机的访客级别和主机级别备份方法。访客级别备份需要使用代理，而主机级别备份提供了许多优势，包括更简单的恢复和资源经济。这就是为什么 NAKIVO 备份与复制执行应用程序感知的、主机级别的 Hyper-V 备份。

在生产环境中，通常偏好使用 Child VM 快照方法，因为它具有在不中断虚拟机操作的情况下创建事务一致的在线备份的能力。当虚拟机离线时，可以使用保存状态方法。如果无法使用主机级别备份方法，无论是因为兼容性原因还是其他限制，都可以执行访客级别备份。