虛擬化系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)的發(fā)展

服務(wù)器虛擬化作為企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心核心基數(shù)架構(gòu)的重要角色， 無論是現(xiàn)階段已經(jīng)普及虛擬化集群， 還是未來將要實(shí)現(xiàn)的云平臺(tái)，都離不開虛擬化的全面支持。隨著近些年信息化的沖擊，企業(yè)級(jí)虛擬化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)體量也有了顯著提升。隨著數(shù)據(jù)量級(jí)的逐步增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)保護(hù)問題日漸凸顯。在各大虛擬化系統(tǒng)中，HA、FT 以及 DRS 等技術(shù)雖然保證了虛擬化集群的高可用性和持續(xù)支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)的能力， 但對(duì)于數(shù)據(jù)離線、 數(shù)據(jù)歷史版本保留以及防范數(shù)據(jù)邏輯錯(cuò)等方面的保護(hù)越來越捉襟見肘。

在享受著虛擬化帶來的諸多經(jīng)濟(jì)效益后，也不得不得面對(duì)虛擬化環(huán)境中數(shù)據(jù)保護(hù)的幾大難題：首先，隨著數(shù)據(jù)價(jià)值的深度發(fā)掘，數(shù)據(jù)離線需求也越來越強(qiáng)烈。虛擬化規(guī)模提升后，憑借虛擬化系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)保護(hù)手段，數(shù)據(jù)離線任務(wù)就溢出諸多問題：數(shù)據(jù)歷史版本的保留、數(shù)據(jù)永久離線保留、數(shù)據(jù)保真防篡改等。其次，虛擬機(jī)規(guī)模量級(jí)增長(zhǎng)后，對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)的資源消耗大幅增加，最終空閑時(shí)間窗口內(nèi)現(xiàn)有資源無法承載大量并行的數(shù)據(jù)保護(hù)任務(wù)。再者，隨著虛擬化的逐步普及，企業(yè)對(duì)虛擬化系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)恢復(fù)要求也越來越高，甚至在數(shù)分鐘內(nèi)完成虛擬化數(shù)據(jù)的恢復(fù)任務(wù)。最后，各服務(wù)在虛擬化系統(tǒng)上應(yīng)用越來越廣泛，各類應(yīng)用的保護(hù)也成為虛擬化數(shù)據(jù)保護(hù)的主要任務(wù)之一。

面對(duì)服務(wù)器虛擬化上的數(shù)據(jù)保護(hù)， 在虛擬化數(shù)據(jù)保護(hù)起步階段， 各大主流廠商主要采用備份代理服務(wù)器的方式備份虛擬化內(nèi)的虛擬機(jī)或數(shù)據(jù)， 即部署一臺(tái)物理或虛擬服務(wù)器與虛擬化系統(tǒng)進(jìn)行集成， 使其識(shí)別到虛擬化系統(tǒng)內(nèi)所有計(jì)算、存儲(chǔ)資源，然后備份期間由虛擬化系統(tǒng)管理控制臺(tái)配合調(diào)度備份快照任務(wù)，所有需要進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)的虛擬機(jī)或虛擬化數(shù)據(jù)都將掛在至備份代理服務(wù)器， 最后傳輸至備份存儲(chǔ)。這種備份方式不僅無法承載大批量級(jí)并行數(shù)據(jù)保護(hù)任務(wù)、效率相對(duì)較低，而且對(duì)虛擬化平臺(tái)的一體化管理維護(hù)造成不小困擾。

針對(duì)傳統(tǒng)虛擬化數(shù)據(jù)保護(hù)的方式，各大備份恢復(fù)系統(tǒng)廠商推陳出新。以軟件起家的 Commvault、Veeam 等廠商發(fā)力研究虛擬化引擎與快照技術(shù)，充分優(yōu)化與虛擬化平臺(tái)數(shù)據(jù)保護(hù)的各個(gè)流程，取得了顯著成績(jī)。Commvault 主打智能化管理，Proxy與虛擬化系統(tǒng)之間完美兼容，通過 Commvault 的虛擬化保護(hù)配置流程即可自動(dòng)完成部署。而 Veeam 主打與虛擬化平臺(tái)的高度集成， 通過在虛擬化管理平臺(tái)上可以嵌入Veeam相關(guān)模塊來完成數(shù)據(jù)保護(hù)任務(wù)。值得注意的是，Veeam 也能實(shí)現(xiàn)對(duì)特定的虛擬化存儲(chǔ)進(jìn)行快照管理，能夠借助存儲(chǔ)快照加速數(shù)據(jù)保護(hù)任務(wù)；以軟硬件并驅(qū)的EMC 大力推廣 Networker/Avamar Datadomain 解決方案，Networker 作為集中式備份恢復(fù)平臺(tái)，不僅可以管理虛擬化備份還可以管理維護(hù)其它平臺(tái)數(shù)據(jù)保護(hù)。若虛擬化體量巨大， Avamar 則可發(fā)揮其高效的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，百 GB 級(jí)別的虛擬機(jī)基本都可以在數(shù)分鐘之內(nèi)完成， 在滿足對(duì)應(yīng)條件的情況下， 無需恢復(fù)即可從備份系統(tǒng)中拉起虛擬機(jī)，抽取虛擬機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)。Datadomain 作為后端備份存儲(chǔ)，具有最先進(jìn)的可變長(zhǎng)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)極大優(yōu)化備份恢復(fù)效率，提高其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用率。DataDomain 拓展插件可以實(shí)現(xiàn)從客戶端直接到其的備份恢復(fù)，不需要備份恢復(fù)系統(tǒng)參與調(diào)度。IBM 的 Spectrum Protect Plus 解決方案在虛擬化數(shù)據(jù)保護(hù)方面也同樣優(yōu)異：無需安裝客戶端軟件、無需恢復(fù)直接拉起虛擬機(jī)、高效一體化的集成平臺(tái)……

虛擬化系統(tǒng)的發(fā)展越來越成熟，數(shù)據(jù)保護(hù)的手段也越來越先進(jìn)，不僅僅是數(shù)據(jù)保護(hù)的維度更加全面，數(shù)據(jù)保護(hù)的技術(shù)也在不斷革新。隨著云架構(gòu)的普及，數(shù)據(jù)保護(hù)即服務(wù)的技術(shù)理念也不斷滲透至備份恢復(fù)系統(tǒng)的核心，在不久的將來， 數(shù)據(jù)保護(hù) （備份恢復(fù)） 不再是機(jī)械式的配置任務(wù)， 而是能以更自由的方式 （例如云） 定制各項(xiàng)策略，數(shù)據(jù)保護(hù)精度能從虛擬化集群、虛擬機(jī)、虛擬磁盤甚至縮小到虛擬機(jī)上某一個(gè)文件，更加靈活智能化完成對(duì)虛擬化系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)保護(hù)。

虛擬化系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)的典型問題

本章節(jié)主要簡(jiǎn)述虛擬化系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)中容易遇到的典型問題及其解決方案思路，以供各位參考，備份恢復(fù)技術(shù)也日益更新，錯(cuò)漏之處歡迎各位指正、交流。

以下為方便描述與理解，案例均以 Vmware 為例進(jìn)行說明。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)狀：

虛擬化系統(tǒng)有三大業(yè)務(wù)區(qū)，每個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)之間網(wǎng)絡(luò)物理隔離，單臺(tái)虛擬機(jī)均不大，都在 100GB 以內(nèi)（部分虛擬機(jī)除外），但虛擬機(jī)規(guī)模較大，300 臺(tái)左右。絕大部分虛擬機(jī)主要是 web server 角色；少部分服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)機(jī)承擔(dān)文件存儲(chǔ)，保留歷史過程文件，甚至將一部分永久保留文件寫入 NAS 中；還有幾臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)虛擬機(jī)，主要承載了部分非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)，作為中間平臺(tái)聯(lián)通業(yè)務(wù)。

數(shù)據(jù)保護(hù)現(xiàn)狀：

備份系統(tǒng)只有一臺(tái)備份恢復(fù)代理機(jī)（與備份存儲(chǔ)相連），備份窗口緊張，虛擬機(jī)備份模式僅支持全備份和增量備份。

優(yōu)化思路：

1， 如何提高并行效率？

在策略上：通過分析此場(chǎng)景下業(yè)務(wù)系統(tǒng)特點(diǎn)可以知曉，大部分虛擬機(jī)為Webserver，在運(yùn)行過程中除產(chǎn)生的 log 外其余數(shù)據(jù)相對(duì)靜止，若大幅提高這一部分虛擬機(jī)備份速度，那么數(shù)據(jù)保護(hù)的整體效率將提升一個(gè)臺(tái)階。大部分?jǐn)?shù)據(jù)靜止，小部分?jǐn)?shù)據(jù)不斷變更，這一特點(diǎn)恰好契合（CBT 狀態(tài)下）全備份 增量備份的策略，若是考慮到更高級(jí)別的數(shù)據(jù)保護(hù)要求呢，那么可以選擇直接從虛擬機(jī)對(duì)需要保護(hù)的文件范圍局部備份或采用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

在數(shù)據(jù)保護(hù)架構(gòu)上：當(dāng)虛擬機(jī)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)，一臺(tái)備份代理服務(wù)器終將不堪重負(fù)。因此推薦為各業(yè)務(wù)區(qū)單獨(dú)部署備份資源。

2， 如何保障備份數(shù)據(jù)的可靠性？

在實(shí)際管理維護(hù)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的虛擬機(jī)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，而備份管理員常常是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)集群中某一臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行備份。在備份整臺(tái)虛擬機(jī)的時(shí)候，虛擬化 tools 會(huì)攔截對(duì)虛擬機(jī)的流量、懸掛 IO，然后對(duì)虛擬機(jī)文件系統(tǒng)進(jìn)行凍結(jié)鎖，再進(jìn)行快照，在這個(gè)過程中數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)很可能發(fā)生變化并且與文件系統(tǒng)上數(shù)據(jù)不一致，因此對(duì)于運(yùn)行在虛擬機(jī)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，最可靠的備份方式是通過數(shù)據(jù)庫(kù)的接口進(jìn)行備份，如 Oracle 的 Rman 工具。數(shù)據(jù)庫(kù)的備份接口在備份恢復(fù)過程可以實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)保護(hù)進(jìn)程，然后將數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)整到一致狀態(tài)從而配合數(shù)據(jù)保護(hù)，而虛擬化 tools 無法做到感知數(shù)據(jù)庫(kù)一致性。

3， 如何保障數(shù)據(jù)保護(hù)的健全性？

針對(duì)虛擬化上的數(shù)據(jù)，強(qiáng)烈建議對(duì)所需要保護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次備份，如虛擬機(jī)進(jìn)行一套策略的備份，對(duì)重要虛擬機(jī)上文件及目錄再進(jìn)行文件級(jí)別的備份， 對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的虛擬機(jī)通過數(shù)據(jù)庫(kù)接口再對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)單獨(dú)備份。另外，NAS 上的數(shù)據(jù)務(wù)必從最可靠 NAS 專用數(shù)據(jù)保護(hù)方面入手，對(duì)于 NAS 大量碎片文件的備份恢復(fù)，在 10TB 級(jí)別內(nèi) NDMP 備份能夠勝任一定程度上的數(shù)據(jù)保護(hù)；若是超過 10TB 級(jí)別，為了保障備份恢復(fù)效率，可以采用并行多路備份。虛擬化數(shù)據(jù)保護(hù)，一定要從多層次、多精度、多方式的保護(hù)。

綜合以上分析與考慮，可以初步設(shè)計(jì)出新的改進(jìn)方式，每個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)增加一臺(tái)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除節(jié)點(diǎn)承擔(dān)每個(gè)區(qū)段的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除壓力，避免對(duì)業(yè)務(wù)區(qū)產(chǎn)生明顯影響，同時(shí)提高了各個(gè)區(qū)段的數(shù)據(jù)保護(hù)并行性。

經(jīng)過重復(fù)數(shù)據(jù)刪除后，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M化代理服務(wù)器的數(shù)據(jù)將顯著減少，若現(xiàn)有資源條件不允許，可以只部署一臺(tái)代理服務(wù)器將重刪后的數(shù)據(jù)寫入備份存儲(chǔ)。經(jīng)過綜合分析改進(jìn)后，整體架構(gòu)圖如下：

適合產(chǎn)品： 

Commvault、 Networker、 Datadomain、 Avamar、 NetBackup、 Veeam 和 IBM Spectrum Protect 均可以實(shí)現(xiàn)上述功能，但如果需要軟硬件結(jié)合的重刪方案都需要用于存儲(chǔ)備份數(shù)據(jù)的磁帶存儲(chǔ)支持。

其他建議：

備份恢復(fù)系統(tǒng)，可以說是一道保障。等到它派上用場(chǎng)的時(shí)候，那已經(jīng)是生死攸關(guān)的境況了。備份恢復(fù)系統(tǒng)，更像是最后一座靠山，需要它持久可靠、穩(wěn)定、關(guān)鍵時(shí)候不掉鏈子，也因此對(duì)備份恢復(fù)系統(tǒng)的選擇也更要注重對(duì)支持服務(wù)的選擇。主流各大廠家售后服務(wù)及現(xiàn)場(chǎng)支持都不差，現(xiàn)場(chǎng)支持專家的水平也很高，若是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)有更高的需求， 還是建議購(gòu)買第三方的技術(shù)專家駐場(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)支持服務(wù)，關(guān)鍵時(shí)候也許有意外驚喜。