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客户面临的挑战
每一个虚拟机,本质上都是存储在DataStore上的一组VMDK文件。
Datastore可以配置在iSCS或
FiberChannel等块协议的存储卷上,或直接部署在NFS的卷上。
传统的VMware数据保护技术,
例如vStorageAPIforDataProtection(VADP)或VMwareConsolidatedBackup(VCB),依赖于一个外部客户端来对VMDK文件进行保护。
典型的步骤如下:
♦静默(Queisce)虚机,保证VM映像文件的一致性。
•使用VADP功能的客户端,从Datastore当中读取VM的映像文件。
•将此映像文件拷贝到磁盘备份设备。
•释放虚机资源
尽管VADP接口为VMware的备份流程提高了效率,但它依然是基于流(streaming)的备份方法,必须将映像文件从Datastore移动到磁盘备份设备中。
这就决定了,对于小到中型的、有充足备份窗口的虚拟化环境,这类备份方式可能是合适的。
但对于有一定规模的环境,尤其备份窗口有限的情况下,根本没有足够的时间和带宽来移动所有VM映像文件数据。
即使硬件架构有复制数据
的能力,整个流程也会给Datastore带来巨大的数据读取压力。
另外,考虑到通常每年40%的数据
增长率,这类方法必须依靠频繁、昂贵的硬件架构升级,否则将变的不可持续。
解决方案:
虚拟化快照保护模块(SnapProtect?
forVirtualServerAgent)
虚拟化快照保护模块,或SnapProtect?
forVirtualServerAgent(VSA),通过与存储内嵌的快照引擎
是,此流程并不立刻拷贝所有数据块,而是发起一个快照具体的流程如下:
•根据预先定义的规则,自动探寻和发现新的虚拟机
•静默(Quiesce)虚拟机,确保映像文件的一致性
♦系统判定需要备份的虚机所在的Datastore
♦创建存储系统的硬件快照,这需要至少花费几秒钟(依赖于硬件厂商技术)
•解除虚机静默,恢复正常运行
•按照规则,对快照生成索引因为采用了SnapProtect?
作业创建了快照保护,数据保护的整个过程只需花费几分钟的时间,虚机自身的静默也只会花费很短的时间。
这样,我们就可以在一天内,以最小的系统影响,对虚拟化系统生成多个数据副本,提供更好的恢复能力,提高恢复级别。
在典型的环境中,策略定义通常每4-8小时创建一个基于快照的数据副本,然后在一个时间,选
择性拷贝其中一个快照副本,到磁盘/磁带备份设备中。
优势:
•及其快速、可靠的虚拟化数据保护,对生产系统的影响最小。
使得更多的重要系统可以从物理环境迁移到虚拟化,投资回报率(ROD高。
♦通常,VMware是战略选择,存储平台是技术选择。
虚拟化快照保护模块(SnapProtect?
for
VSA与独立于存储,对于各品牌存储都提供同样的数据管理功能和方法。
技术选择更灵活,
符合战略决策。
♦每天多个数据副本,可以从最近的时间点恢复数据,相对于从每晚备份中恢复,有效减少了数据的丢失量
•通过Simpana同一数据管理,可以方便的扩展到云端,方便应用其它未来数据管理技术
创建快速的DR/长期保存的数据副本
虚拟化快照保护模块(SnapProtect?
forVSA),通过快照方式创建快速恢复副本,消除了数据完
全拷贝的流程。
但是,对于绝大多数存储系统来讲,快照的数量是有限的。
并且,越多的快照保留,意味着需要占用越多生产存储的磁盘空间。
为了保留和恢复几天以上时间的数据,必须要为快照创建第二级的拷贝,这个拷贝应存放在此存储之外,并且选择较为便宜的磁盘或磁带设备。
另外,快照的存在依赖于源卷。
对于现今的多数存储系统,源卷的损坏是小概率事件。
但确实可能发生。
如果源卷损坏,所有的此卷的快照也会丢失。
因此,创建快照的第二级拷贝是十分重要的。
最重要的问题是,如何创建第二级别的拷贝,同时又不大量消耗生产虚机/ESX主机的性能资源,
减少对于生产卷的I/O读取。
内置去重功能的快照备份拷贝(BackupCopy)
forVSA),可以将指定的、基于快照的数据副本上的数据拷贝到第二级别的磁盘/磁带备份设备,满足DR和数据长期保留的需求。
用户每天可以创建多个数据副本,选择其中一个快照副本,将其拷贝到第二级别的磁盘/磁带设备。
这样,用户可以保留更
多的数据副本。
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当创建备份拷贝(backupcopy)时,虚拟化备份模块(VS丹将所选的快照,按照Datastore的方式,挂载到指定的ESXServe止。
这时,VSA将会使用VADP的方式,读取数据块并将VM的映像拷贝到第二级的磁盘/磁带存储设备上。
这样,因为这是一个独立的Datastore,我们不需要锁定
生产ESXServe止的datastore,也就没有I/O争用。
传统VADP备份时对于SCS的锁定引起的问题,都因此不再影响生产主机。
并且,因为快照卷上的所有VM映像已经保证了一致性,便没有
必要再对生产环境再次静默。
这样,VSA完全消除了VADP对于生产ESXServe和VM的影响。
VADP备份方式会加重生产存储上LUN的I/O负载。
为了将负载平均分配到所有LUN上,从而减
少对单一LUN的负载,VSA模块可以根据Datastore创建备份策略,且可以限制每个datastore的
流数量。
这样,我们既可以同时备份多个VM映像文件,又可以限制每个LUN的流到1-2个,减
少对于各个单独LUN的性能损耗一一影响更小,性能更快。
由于备份拷贝(backupcopy)作业对于生产系统没有任何影响,所以作业可以在任何时间运行、拥有更大的时间窗口。
既然我们有更多的时间窗口去移动数据,就没有必要准备过多的ESX
Server去专注在备份上。
例如,标准VADP备份,假设每个ESXServe痞吐量在1TB/Hr,那备份
窗口8小时,那么对于一个15-20TB的虚拟化环境,我们至少需要2台ESXServe专注于备份角色,才能满足需求。
使用VSA技术后,只使用一台ESXServer^注于备份,即可满足要求。
负责备份角色的ESXServe应当优先选择高I/O吞吐的设计,而非计算能力。
就是说,传统ESXServer可能要求大量的CPU内核、数百GB的内存来运行大量的VM。
而备份角色的ESXServer并不需要多于8核心CPU和24-32GB以上的性能。
另外值得注意的是,我们可以将专注于备份角色的ESXServe用来分担执行生产任务的ESXServer
的备份负载。
如果生产用的ESXServe儒要负担数据移动、iSCS圈份锁定等操作的话,那么这些
服务器可能需要牺牲运行VM的数量和能力。
备份角色的ESXServe消除了生产上的备份负载,这样,昂贵的生产服务器便可以运行更多的VM,提高业务应用的硬件利用率、处理能力和I/O能
力。
当第二级备份拷贝的目标是标准磁盘时,VSA可以应用内置的重复数据删除(Deduplication)功能,
将通过网络和写入磁盘的数据,缩减90-95%。
所以,拷贝作业可以比传统不含去重功能的VADP
作业快50%。
CommVaultSimpana内置的重复数据删除功能,提供了全局的、扩展性极强的企业级数据去重解
决方案。
用户可以很容易的扩展所需去重的数据容量,或增加磁盘、MediaAgent节点等以提高数据吞吐率。
内置的源/目标端重复数据删除功能,适用于所有类型的备份,当然也包括虚拟化备份。
重要的是,源/目标端的去重功能,不受客户端数据量大小的限制,对于各客户端多至数TB以上的数
里,
据量,亦可以表现出卓越的性能。
图例中有3个配置了去重的节点,可以支持多达196TB的磁盘容量,吞吐率7.5-9TB/hr。
假设可以获得10:
1的去重效率,这样,我们可以管理多达2PB的数据总量,适合大数据量环境的管理。
•创建DR拷贝,防止任何级别的数据或硬件
损毁造成的数据丢失
易于扩展的去重解决方案可以利用现有环境进
•业务需求可能会导致性能和容量需求的增加,行无缝扩张,利于投资保护。
•长期保存的数据会去重后存放在较为经济的介质上,可以比快照上的数据保留更多的版本。
♦创建数据长期保存的去重后磁带副本
♦将备份的负载从昂贵的生产ESXserver剖VM,转移到经济的备份角色的ESXservers提高其
使用效率,节约成本。
虚拟机(VM)的白动发现和数据保护
考虑到虚拟化环境管理的简便,内部环境可能会经常变化,如不断创建新虚机等。
而这些过程,
往往没有经过那些负责数据保护的存储/备份的管理员。
所以,这些管理员必须花费大量时间,去管理这些不可控增长所带来的数据。
据统计,最多时,一天内的3/4时间都花费在新增虚机的管
理上,包括策略调整等。
这些计划外的人工成本,大量浪费本可以更有价值的人力资源。
VSA的虚机自动发现功能
CommVault的VirtualServerAgent具有根据预先定义好的规则,自动发现新增和变更虚拟机,并把它们自动加入数据保护策略的功能。
这样,无论虚拟化管理员是否具有数据保护的职责和意识,
新增和变更的虚拟机都能保证受到保护。
VSA中各种不同的自动发现规则,允许管理员根据不同
的业务特点进行微调,保证满足各种业务需求。
甚至还有规则,可以保证没有被规则定义涵盖的
虚机,依然能得到及时的保护。
有了这个功能,管理员们可以一次定义好规则,再不用浪费额外的时间去调整策略。
这个选项可以为每人节省数小时时间,用来做更有意义的事情。
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对于SnapProtect?
forVSA来讲,最常用的规则是根据DataStore关系,将需要保护的虚机进行分组和设定策略。
这样可以确保在快照一个datastore的LUN时其内部所有虚拟机的一致性,消除
恢复时出现脏数据的情况。
同样可以确保在数据块拷贝时,所有负载可以平均分配在多个LUN上,
而不是将负载集中在同一个LUN,造成热点,影响业务性能。
•提高IT管理效率,为重要IT事务释放更多的人力资源
•合理分配存储资源,避免产生LUN单点性能瓶颈,对前段业务影响最小
应用感知型的备份和信息挖掘
虚拟机内部运行的应用,往往和其运行在物理环境中时,有不同的保护类型。
尤其,数据库日志管理、信息挖掘等需求,难以做到。
因此,许多应用的管理者不愿意把其迁移到虚拟化环境中。
具备应用感知功能的VSA客户端
虚拟化快照保护代理(SnapFtotect?
agentforVSA),带有应用感知功能。
生成数据副本时,可以保证虚拟机内部应用的一致性。
此外,虚拟化快照保护代理更可以提供与应用相符合的感知功能,例如数据库备份后的日志管理等。
但可以实现虚机内数据的直接恢复,而不需要将数据恢复到临时地
CommVaultSimpana软件同样具有针对VSA生成的数据副本进行信息挖掘的功能。
信息挖掘策略可以分析出应用内部的颗粒对象,并可以将此类颗粒对象提取出并使用不同保留策略,保存到另一个存储策略中。
这样,我们就拥有了颗粒级别恢复的能力。
例如,虚机内部邮件系统应用的单邮件恢复。
更重要的是,颗粒对象可以保留更久的时间,而不需要将所有应用数据全部保留。
这样,Simpana对于磁盘设备的需求更少。
目前,Simpana的应用感知和信息挖掘功能,支持Exchange和Sharepoint两种应用,未来会增加更多。
•应用感知和信息挖掘功能,提供了更强大的应用保护,推进应用虚拟化进程,享受虚拟化带来的优势
*有选择的数据长期保存,无需保留所有虚机数据,减少二级存储的需求
全方位的报表系统
存储备份管理员,甚至VMware的管理员,常常忽视虚拟机内所存储的数据的情况。
所以,想对虚拟化环境的存储资源进行合理和有效的分配,是一个极大的挑战。
传统的基于主机的存储资源管理工具,多数需要在每一台服务器内部安装代理。
但针对虚拟化环境,如此的方式会带来极大的管理成本。
即便不需要为每一台虚拟机安装客户端,但这类工具需要定期运行数据收集的作业,这样会对虚机和ESXServe曲性能产生很大的负面影响。
为了避免这种负面影响,很多客户不得已放弃了类似工具的使用,因此也牺牲了很多对存储资源的管理能力,产生了诸如存储资源浪费的后续问题。
虚拟化系统的存储资源管理
CommVaultSimpana软件的存储资源管理功能(SRMD,与虚拟化客户端(VSA)进行了高度整合,可以针对不同对象,生成关联报告和历史报告。
SRM同样包含各种细节的报表,以及对于
ESX/VM资源,诸如CPU内存、网络等的仪表盘显示功能和历史报告功能。
和传统管理工具的区别是,SRM不需要在每台虚拟机内部安装任何客户端,也不需要任何数据收集的作业。
SRM的数据来源,实在VSA客户端备份的过程中取得的,通过分析数据生成索引。
因此,SRM不会给生产环境带来任何负载,又可以对于物理和虚机环境生成详尽的报告。
所有的报告,如果不能帮助决策并自动基于策略进行数据管理动作,那么它的意义就会小很多。
CommVaultSimpana软件的文件系统归档模块,可以基于SRM的报告和预先定义好的策略,自动
对符合条件的文件进行归档。
例如,SRM报告虚机内有文件已经超过6个月没有被访问和修改,
符合归档策略,那么SRM将会触发归档模块,将虚机内的此类文件归档。
有一点需要说明的是,
对于归档,尽管需要在虚机内部署一个归档模块,但是其性能等影响并不大,因为归档不同于备份,它只移动符合条件的文件,且是基于增量级的,移动的数据量较备份小很多。
另外,归档模块并不需要花费资源扫描文件系统,它只读取SRM已生成的文件列表,这样更进一步减小了负载。
•物理环境和虚拟环境的全方位报表系统
•利于存储管理员进行决策,更合理的进行资源分配,提高存储利用率
与虚机内的文件归档功能整合,合理控制虚机对存储的占用,控制数据量增长,降低运维成本
测试环境
上图是用来测试虚拟化快照保护的实验环境。
实验环境配置:
vSphereConfiguration
500+
虚拟机数量
每个VM大小(平均)
20GB
ESX数量
DataStores数量
10
DataStore大小(平均)
1TB
CommVault软件配置
BackupESXionDellDL2100,MD1000SATAdisk
VSAwithSnapProtectonWindowsVirtualMachineonESXiserver
ProtectionPolicy(subclient)perDataStore
测试结果
17分钟内备份完500台以上虚机,数据总大小约
10TB
结论
为现代的数据中心的管理,提供了一种全新的数据管理方法。
对于现代数据中心,传统备份方法已经无法解决客户面临的问题。
所以,CommVault提供了诸如虚拟环境快照
保护(SnapProtect?
forVSA)等先进技术,确保可以及时有效的对数据进行保护。
并提供了应用感知与一致性保证、虚机内文件/应用颗粒恢复、全方位报表和归档等技术。
并可以方便的扩展到未来数据中心,例如云计算、云存储等。
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