技术解析：如何解决服务器虚拟机备份迷局

长期以来虚拟化是数据中心配置中最受欢迎的技术，无论是内部使用还是云计算都是如此。虚拟化的市场前景无比广阔，很多当时的承诺如今都已经成为现实。不过随着满足虚拟化独特需求而优化的备份解决方案在市场上出现，虚拟化更大范围的配置将受到阻碍。

服务器虚拟化已经跨越了众所周知的鸿沟。不久前在配置新服务器时，用户在部署虚拟机而不是物理机时还必须有充分的理由来得到市场的认同。而如今反对的意见都纷纷倒戈。许多企业中的IT管理者都制定了"虚拟化优先"的政策，要求新的服务器配置必须以虚拟化为先，除非有特殊的理由才能去配置物理服务器。

但无可回避的是虚拟化也引发了一系列存储和数据管理的新问题。一个很大的问题领域就是备份。尽管来自物理服务器领域的备份技术也可以用于虚拟机环境，但他们的作用非常有限。

原因何在呢？虚拟机备份有四个技术要点需要考虑：

1.服务器利用率的提升有助于减少数据中心的占地空间。备份应用软件是资源消耗的大户。他们会消耗大量的服务器输入/输出，中央处理器和内存带宽，我们通常需要这些资源在备份视窗受限的范围内来完成相对快速的工作负载。在物理服务器的时代，如果说服务器的利用率为10%，那么这不是个问题。备份可以去消耗闲置资源，而且不会对备份的应用软件产生严重的影响。

在虚拟化环境中，我们对服务器的利用率提高了。事实上这也是虚拟化部署的目标。问题就是如今的服务器没有大量的闲置带宽可供使用了。在虚拟环境中执行备份任务和备份应用软件会严重影响到服务器和存储硬件资源的使用。

这种情况确实很糟糕--但是由于服务器目前运行的不是一种应用软件而是几种应用软件，因此对一个虚拟机进行备份影响到的不仅是要备份的虚拟机，而是所有要共享同一个硬件设备的虚拟机。

2.现有的备份客户端都是在客户端虚拟机内部运行的，除非要设定了特殊的防范，否则按照预定的设置可能会出现重叠。假设不考虑服务器占地空间的问题，管理员就必须格外小心。如果在一种硬件设备上执行一项备份任务已经给硬件资源带来负担的话，那么执行多个备份任务就会导致应用程序响应的灾难。因此虚拟机备份的规划要比物理机更加认真仔细。

额外备份工作负载的问题会随着客户端虚拟机的数量成倍增长。另外鉴于虚拟机工作负载的动态属性，复杂性也在增长。虚拟机的实时迁移（有时并不是服务器管理员实施的）也会让人工备份计划一团糟。

3.这些问题的解决方案就是在管理程序层面上执行同步的备份任务，最好是无主机备份。虚拟机环境下的同步备份工作能让对带宽需求旺盛的实时应用软件产生的问题最小化。在管理程序层面上正确的执行备份是资源最有效利用的方式。

理想的做法是在独立和专用的硬件设备上执行备份任务，以便服务器备份活动不会对实时应用程序造成影响。

4.像微软VSS这种专门为运行热备份而设计的现有体系架构都不具备足够的体系化灵活性来规划虚拟硬盘。在部署服务器虚拟化之前很多年前微软公司就已经推出的Volume Shadow Service如今已经得到广泛的应用。但是VSS是针对卷标而不是针对虚拟机设计的。过去在磁盘卷标和应用软件之间的关系通常都是静态的1:1比例，VSS就能很好的发挥作用。但是在虚拟机环境中，最好的办法是在单个卷标上为许多虚拟机设置虚拟硬盘。

调用VSS程序能为整个卷标建立一个影像副本，即使你只想为一个虚拟机进行备份也是如此。这就使得目前在管理程序层面上运行的VSS体系架构无法达到理想的状态。解决方案就是在客户端虚拟机层面上运行备份，但是这又会导致上面提到的问题1和问题2。

面对这些问题，什么是正确的虚拟机备份解决方案呢？虚拟机备份行业必须要做到的是：

*创建与客户端虚拟机关联的虚拟硬盘的高性能快照的能力。这种能力应该能对所有与虚拟机关联的虚拟硬盘进行同步快照，以便来创建连续的备份映像。根据用户的最佳客户关系管理分析，虚拟硬盘应该成组管理。

*对这些应用软件快照的建立和管理的整合需要纳入备份规划。持续备份是件好事；应用软件的持续性就更好了。

*要具备在服务器上使用快照而不是运行实时虚拟机的能力。这对于隔离备份负载好消耗在用应用软件资源是至关重要的。正如上面所探讨的，无主机备份的需求是虚拟服务器环境下的迫切需求。

*快照可以用于长期在线。让快照长期在线是很理想的。多数快照的空间有效性特性意味着在基础映像和子快照中的数据块只是被存储。这让长期保存大量快照变得更加经济划算，从之前的快照中快速恢复数据变得更加简单易行。

不幸的是，许多快照产品只是为了短期保存而设计的。保存期限更长的快照都在线使用，越来越多的输入/输出性能都在衰减--不仅是快照，而且他们的基础映像也是如此--这使得在线长期存储快照变得不切实际。

*用于不断增长的备份信息。虚拟机映像文件很大，通常都有数千亿字节。如果备份任务知道映像的某部分与上次备份并无不同，那么备份软件就能高效的多。虚拟硬盘提取层应该向备份软件提供有关映像和物体数据的清单。

*与存储硬件分开。专有设备锁定对于IT企业来说并非好事。虚拟机备份解决方案应该成为特定存储子系统的专有特性。

总之长期以来虚拟化是数据中心配置中最受欢迎的技术，无论是内部使用还是云计算都是如此。虚拟化的市场前景无比广阔，很多当时的承诺如今都已经成为现实。不过随着满足虚拟化独特需求而优化的备份解决方案在市场上出现，虚拟化更大范围的配置将受到阻碍。

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