主機與來賓級別的 Hyper-V 備份

在使用微軟的 Hyper-V 虛擬化平台時，備份虛擬機器至關重要。為了保護您的虛擬機器數據的安全，您應該了解不同的 Hyper-V VM 備份方法以及哪些方法最能滿足您的需求。Hyper-V VM 備份有兩種不同的方法：客戶端級和主機級。

客戶端級方法類似於物理機器備份，在每台虛擬機上安裝代理軟件，在虛擬機級別進行工作。主機級備份提供了更多的優勢，以超級監視器級別工作，備份整個虛擬機，包括其配置，這使得恢復更加容易。這篇博客文章詳細探討了這兩種方法，以及 NAKIVO Backup & Replication 的主機級備份功能。

客戶端級 Hyper-V 備份

客戶端級 VM 備份類似於物理主機備份。在客戶操作系統（OS）上安裝特殊的基於代理的軟件來執行備份過程。幾乎所有 Windows 的備份產品都使用微軟的卷影拷貝服務（VSS – 也稱為卷拷貝服務）。VSS 是一項用於使用快照進行數據備份的技術。VSS 的特殊組件稱為 VSS 寫入器，用於此過程。在 Linux 中，LVM（邏輯卷管理器）快照可以用於類似的目的。

代理的角色

代理是安裝在物理計算機或虛擬機器上的備份軟件，用於與文件系統和應用程序進行交互。代理可以用於創建整個系統或單個文件或程序的副本。代理通常作為系統進程在客戶操作系統內運行；它們與一台服務器建立網絡連接，您可以在該服務器上管理備份。使用代理的備份解決方案通常被稱為傳統備份解決方案。

虛擬環境中客戶級別備份的用例

客戶級別備份可以出於以下原因使用：

• 如果客戶操作系統未被虛擬化平台官方支持，這意味著使用主機級別方法進行應用程序一致性備份是不可能的。
• 如果虛擬機器（VM）連接到客戶操作系統級別的共享存儲，或者具有直接連接的物理磁盤（包括直通磁盤），而這些存儲不被主機級別的備份軟件支持，那麼就無法通過 Hyper-V 的 VSS 寫入程序對 VM 使用的所有磁盤（VHD 虛擬磁盤內部的卷和直接連接的物理磁盤的卷）進行完全一致的備份。這是因為為了進行正確的備份，在拍攝快照時必須使應用程序和兩種磁盤類型都處於靜止狀態。直通磁盤可以轉換為 VHD 虛擬磁盤，以便在主機級別執行備份。請注意，VM 可能位於共享存儲上，例如 NAS（網絡附加存儲）設備或 SAN。這些解決方案用於在叢集中執行主機級別備份。

• 一些小型虛擬化環境的組織使用客戶級別的 VM 備份，因為他們想節省成本。然而，不建議使用這種方法。過去這可能是有道理的，因為基於代理的傳統解決方案對於 VM 數量少的環境來說更經濟實惠，但現在對於小型 Hyper-V 環境來說，同樣（或更）經濟實惠的主機級別 VM 備份解決方案同樣存在。

客戶級別備份的缺點

• 必須在每個虛擬機器上安裝代理程序，這很不方便且耗時。
• 恢復過程更加困難。必須首先創建一個空的虛擬機，然後必須配置虛擬機的設置（虛擬 CPU、內存、磁盤、網絡等）。只有這樣，才能還原虛擬機，並且您需要還原媒體才能重新啟動。
• 計算資源的消耗要高得多，特別是當多個虛擬機同時備份到一個 Hyper-V 主機上時。
• 基於代理的備份軟件需要使用根或管理憑據來配置代理，這可能不安全。
• 沒有虛擬機級快照。

主機級 Hyper-V 備份

主機級備份方法更適合 Hyper-V 虛擬機備份。主機級備份方法在虛擬化管理程序級別上工作，而不是在客戶虛擬機的級別上工作，可以備份虛擬機，無論其中運行的操作系統如何。虛擬機可以完全備份，包括虛擬磁盤文件（在 Hyper-V 中以 VHD 格式表示）和存儲 VM 設置的配置文件，例如 CPU、內存、網絡等。主機級備份方法有兩種類型——保存狀態方法和子 VM 快照方法。

保存狀態方法

保存狀態方法是一種離線方法，不具應用程式感知能力。使用此方法時，Hyper-V 的卷影複製服務會指派 VSS 寫入器執行備份過程。如果虛擬機器在運行，則將虛擬機器置於“已保存狀態”。這意味著在拍攝快照時，虛擬機器會短暫離線。Hyper-V 的 VSS 寫入器將虛擬機器置於休眠狀態。這確保可以保存打開的文件，並且可以在虛擬硬盤上記錄運行應用程式的狀態。

保存狀態方法的工作原理是什麼？

詳細來說，這個過程包括以下階段：

• 準備快照事件。在此時，備份軟件啟動虛擬機器的備份準備工作，並使用休眠模式保存虛擬機器的狀態。
• 拍攝快照。在此步驟中使用 Hyper-V 的 VSS 寫入器，該寫入器運行為 VMMS.exe（虛擬機器管理服務）進程。拍攝快照（在 Hyper-V 環境中也稱為VM 檢查點）；備份軟件根據快照創建備份。創建快照允許備份虛擬機器的數據，同時在複製過程中避免任何數據修改。完成後，觸發 PostSnapshot 事件。
• PostSnapshot事件。虛擬機器恢復到先前的狀態（即從休眠中喚醒）。

子虛擬機器快照方法

子虛擬機快照方法是一種應用感知方法，並且在運行中的虛擬機的備份中被優先選擇。該方法可用於高可用性的生產環境。在備份操作期間，虛擬機保持在線狀態，但所創建的備份仍然是事務一致的。雖然已保存狀態方法在子虛擬機之外使用Hyper-V VSS，但子虛擬機快照方法使用子虛擬機內的VSS機制（術語“子虛擬機”與“客戶虛擬機”同義）來創建備份。

子虛擬機快照方法的工作原理

事件序列部分類似於已保存狀態方法。

• 為快照準備事件。子虛擬機中的Hyper-V VSS請求者服務觸發為快照準備事件以啟動備份創建。
• 拍攝快照事件。在從VSS請求者服務接收請求後，將創建快照。然後將控制從Hyper-V VSS請求者服務返回到Hyper-V VSS寫入程序。
• 快照後事件。VSS寫入程序觸發快照後事件以通知備份軟件虛擬機快照創建完成。然後，備份軟件可以將快照作為虛擬機備份過程的一部分進行拷貝。

Hyper-V集成服務的角色

Hyper-V Integration Services 被用於使用 Child VM 快照方法進行備份；它們提供了虛擬機和子虛擬機之間的特殊交互作用。這些服務包括一組驅動程序和服務，可以根據您的需求逐個啟用或禁用。上述 VSS 請求者服務是集成服務套件的一部分，必須安裝在虛擬機上才能執行主機級備份。

自 Windows Server 2008 R2 和 Windows 7 起，集成服務已包含在操作系統中。如果您想手動安裝或更新 VM 上的集成服務，可以使用 Hyper-V 管理器並將 vmguest.iso 虛擬磁盤映像掛載到 VM 的虛擬驅動器上。要在 Hyper-V 主機上手動更新集成服務，可以從 Microsoft 的網站下載它們，然後通過 PowerShell 安裝它們。Windows 10 和 Windows Server 2016 可以通過 Windows Update 服務在主機和客戶端上更新集成服務。

使用 Child VM 快照方法的要求

執行使用 Child VM 快照方法進行備份必須滿足以下條件：

• 必須在子虛擬機中安裝 Hyper-V 集成服務，包括 Hyper-V VSS 請求者。
• 虛擬機內的所有卷必須配置為基本磁盤，而不是動態磁盤。子虛擬機內磁盤的文件系統必須支持快照（例如，NTFS 文件系統將符合此標準）。
• VM 快照文件必須位於與 VHD 文件相同的卷上。
• 子虚拟机必须运行。

如果上述任何条件不满足，则无法使用子虚拟机快照方法。在这种情况下，将使用保存状态方法作为默认方法。

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，并且在与客户级方法相比提供许多优势。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.
• 备份过程中捕获了虚拟机的所有内容，包括虚拟磁盘、快照和虚拟机设置。您只需选择 hypervisor 和用于 VM 恢复的存储位置；您不需要创建并手动配置新的虚拟机。
• 能够使用子虚拟机快照方法对 Hyper-V 虚拟机执行在线应用程序感知备份，这对生产环境至关重要。虚拟机操作不中断，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 备份与复制提供了对 Hyper-V Server 2012 R2 以及 Hyper-V Server 2016 的原生备份，并且可以在运行中的虚拟机上执行基于块级的镜像备份，而无需停机。

產品還使用了幾種不同的節省存儲空間的技術。由於具韌性的更改追踪（RCT），Hyper-V備份是增量的，它跟踪自上次備份以來更改的數據塊。Hyper-V備份數據以完全合成模式存儲在存儲庫中。在Hyper-V備份過程中排除了交換文件，並且全局重複的數據進一步減小了尺寸。

改進Hyper-V備份的NAKIVO備份與複製功能

• 應用程序感知備份模式使您能夠對運行Microsoft Exchange、SQL Server、Active Directory和其他應用程序或數據庫的VM進行一致的備份。
• 在Azure或AWS雲中遠程存儲Hyper-V備份可以提供額外的災害保護級別。
• 內置的備份驗證檢查備份是否一致，並幫助您確保存儲庫中的備份數據與源VM的數據完全相同。使用屏幕截圖驗證功能，立即在備份完成後通過電子郵件發送測試恢復的子VM加載的操作系統的屏幕截圖。
• 集群友好功能幫助您備份Hyper-V故障轉移集群中的VM。 VM可以在集群中的不同主機之間更改其位置。產品自動跟踪VM的位置，它們始終可以被備份。

結論

我們介紹了 Hyper-V 虛擬機器的訪客層級和主機層級備份方法。訪客層級備份需要使用代理，而主機層級備份提供了許多優勢，包括更簡單的恢復和資源節約。這就是為什麼 NAKIVO 備份和複製執行應用程式感知、主機層級的 Hyper-V 備份。

兒童 VM 快照方法通常被偏好用於生產環境，因為它具有在不中斷虛擬機器運行的情況下創建交易一致的在線備份的能力。當 VM 脫機時，可以使用保存狀態方法。如果不能使用主機層級備份方法，無論是因為相容性原因還是其他限制，都可以執行訪客層級備份。