Hyper-V-Backup auf Host- oder Gast-Ebene

Bei der Nutzung der Microsoft Hyper-V-Virtualisierungsplattform ist die Sicherung Ihrer virtuellen Maschinen von entscheidender Bedeutung. Um die Sicherheit Ihrer VM-Daten zu gewährleisten, sollten Sie sich über die verschiedenen Methoden zur Sicherung von Microsoft Hyper-V-VMs im Klaren sein und wissen, welche davon Ihren Anforderungen am besten entsprechen. Es gibt zwei verschiedene Ansätze für die Sicherung von Hyper-V-VMs: auf Gast- und auf Host-Ebene.

Die Methode auf Gast-Ebene ähnelt der Sicherung physischer Maschinen und erfolgt auf VM-Ebene mithilfe von Agenten, die auf jeder einzelnen VM installiert sind. Die Sicherung auf Host-Ebene bietet mehr Vorteile, da sie auf Hypervisor-Ebene erfolgt und ganze VMs einschließlich ihrer Konfigurationen sichert, was die Wiederherstellung vereinfacht. Beide Ansätze werden in diesem Blogbeitrag ausführlich behandelt, ebenso wie die Funktionen von NAKIVO Backup & Replication für die Sicherung auf Host-Ebene.

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Gast-Level-Hyper-V-Backup

Gast-Level-VM-Backup ist ähnlich wie ein physischer Host-Backup. Spezielle agentenbasierte Software wird auf dem Gastbetriebssystem (OS) installiert, um den Backup-Prozess durchzuführen. Fast alle Backup-Produkte für Windows verwenden Microsofts Volume Shadow Copy Service (VSS – auch bekannt als Volume-Snapshot-Service). VSS ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um Application-Aware Backup Kopien Ihrer Daten mit Snapshots zu erstellen. Spezielle Komponenten von VSS, die sogenannten VSS-Writer, werden für diesen Prozess verwendet. In Linux können LVM (Logical Volume Manager)-Snapshots für einen ähnlichen Zweck verwendet werden.

Die Rolle von Agenten

Ein Agent ist ein Stück Backup-Software, das auf einem physischen Computer oder einer virtuellen Maschine installiert ist, um mit dem Dateisystem und Anwendungen zu interagieren. Agenten können verwendet werden, um Kopien des gesamten Systems oder einzelner Dateien oder Programme zu erstellen. Agenten laufen in der Regel als Systemprozess innerhalb des Gast-Betriebssystems; sie stellen eine Netzwerkverbindung zu einem Server her, auf dem Sie Backups verwalten können. Backup-Lösungen, die Agenten verwenden, werden oft als veraltete Backup-Lösungen bezeichnet.

Anwendungsfälle für Gast-Level-Backups in der virtuellen Umgebung

Gast-Level-Backup kann aus folgenden Gründen verwendet werden:

• Wenn ein Gast-Betriebssystem nicht offiziell vom Hypervisor unterstützt wird, was bedeutet, dass eine anwendungskonsistente Sicherung mit einer Host-Level-Methode nicht möglich ist.
• Wenn eine VM über die Gast-Betrie… ist eine NAS (Network Attached Storage)-Gerät oder ein SAN. Diese Lösungen werden zum Backup auf Host-Ebene mit Clustering eingesetzt.

• Einige Unternehmen mit kleinen virtualisierten Umgebungen nutzen die VM-Datensicherung auf Gast-Ebene, um Kosten zu sparen. Dieser Ansatz ist jedoch nicht zu empfehlen. Während dies in der Vergangenheit vielleicht sinnvoll war, da agentenbasierte Legacy-Lösungen für Umgebungen mit wenigen VMs kostengünstiger waren, gibt es mittlerweile ebenso (oder sogar noch) kostengünstigere Lösungen zum Backup auf Host-Ebene für kleine Hyper-V-Umgebungen.

Nachteile von Backups auf Gast-Ebene

• Auf jeder Virtuellen Maschine müssen VM-Agenten installiert werden, was umständlich und zeitaufwendig ist.
• Die Wiederherstellung ist schwieriger. Zunächst muss eine leere Virtuelle Maschine erstellt werden, anschließend müssen die Einstellungen der Virtuellen Maschine (virtuelle CPU, Arbeitsspeicher, Festplatten, Netzwerk usw.) konfiguriert werden. Erst dann kann die Virtuelle Maschine wiederhergestellt werden, und für den Neustart werden Wiederherstellungsmedien benötigt.
• Der Verbrauch an Rechenressourcen ist deutlich höher, insbesondere wenn mehrere virtuelle Maschinen, die sich auf einem Hyper-V-Host befinden, gleichzeitig zum Backup gesichert werden.
• Agentenbasierte Sicherungssoftware erfordert die Verwendung von Root- oder Administrator-Anmeldeinformationen zur Konfiguration der Agenten, was ein Sicherheitsrisiko darstellen kann.
• Keine Schnappschüsse auf VM-Ebene.

Hyper-V-Backup auf Host-Ebene

Für das Backup von Hyper-V-VMs werden Sicherungsmethoden auf Host-Ebene bevorzugt. Backup-Methoden auf Host-Ebene arbeiten auf der Ebene des Hypervisors und nicht auf der Ebene der virtuellen Gastmaschine und können VMs unabhängig vom darin ausgeführten Betriebssystem sichern. Virtuelle Maschinen können vollständig gesichert werden, einschließlich der virtuellen Festplattendateien (in Hyper-V durch das VHD-Format gekennzeichnet) und der Konfigurationsdateien, in denen die VM-Einstellungen wie CPU, Arbeitsspeicher, Netzwerk usw. gespeichert sind. Es gibt zwei Arten von Sicherungsmethoden auf Host-Ebene – die „Saved State“-Methode und die „Child VM Snapshot“-Methode.

„Saved State“-Methode

Die „Saved State“-Methode ist eine Offline-Methode, die nicht Application-Aware ist. Bei Verwendung dieser Methode weist der Volume Shadow Copy Service von Hyper-V den VSS-Writer zu, den Sicherungsvorgang durchzuführen. Läuft die VM zu diesem Zeitpunkt, wird sie in einen „gespeicherten Zustand“ versetzt. Das bedeutet, dass die VM für kurze Zeit offline geht, während der Schnappschuss erstellt wird. Der VSS-Writer von Hyper-V versetzt die VM in einen Ruhezustand. Dadurch wird sichergestellt, dass geöffnete Dateien gespeichert und der Zustand laufender Anwendungen auf der virtuellen Festplatte aufgezeichnet werden können.

Wie funktioniert die Methode des gespeicherten Zustands?

Aufgeschlüsselt in Details besteht dieser Prozess aus den folgenden Phasen:

• PrepareForSnapshot Ereignis. Zu diesem Zeitpunkt initiiert die Backup-Software die Vorbereitung der VM für die Sicherung, und der Zustand der VM wird im Ruhezustandsmodus gespeichert.
• Aufnahme des Schnappschusses. Der VSS Writer von Hyper-V, der als VMMS.exe (Virtual Machine Management Service) Prozess arbeitet, wird in diesem Schritt verwendet. Der Schnappschuss (der in der Hyper-V-Umgebung auch als VM-Prüfpunkt bezeichnet wird) wird aufgenommen; die Backup-Software erstellt ein Backup basierend auf dem Schnappschuss. Die Erstellung des Schnappschusses ermöglicht es, die Daten der VM zu sichern, ohne während des Kopiervorgangs eine Datenänderung vorzunehmen. Wenn dies abgeschlossen ist, wird das PostSnapshot-Ereignis ausgelöst.
• PostSnapshot Ereignis. Die VM wird in den vorherigen Zustand zurückversetzt (d.h. wacht aus dem Ruhezustand auf).

Methode des Schnappschusses der Kind-VM

Die Methode des Schnappschusses der Kind-VM ist eine anwendungsorientierte Methode und wird bevorzugt für die Sicherung laufender VMs verwendet. Diese Methode kann für hochverfügbare Produktionsumgebungen eingesetzt werden. Die VM bleibt während des Sicherungsvorgangs online, aber das erstellte Backup bleibt dennoch transaktionskonsistent. Während die Methode des gespeicherten Zustands Hyper-V VSS außerhalb der Kind-VMs verwendet, nutzt die Methode des Schnappschusses der Kind-VM den VSS-Mechanismus innerhalb der Kind-VM (der Begriff „Kind-VM“ ist gleichbedeutend mit „Gast-VM“), um Sicherungen zu erstellen.

Wie funktioniert die Methode des Schnappschusses der Kind-VM?

Die Ereignissequenz ist teilweise ähnlich der Methode des gespeicherten Zustands.

• PrepareForSnapshot Ereignis. Der Hyper-V VSS-Anforderungsdienst in der Kind-VM löst das PrepareForSnapshot-Ereignis aus, um die Sicherungserstellung zu initiieren.
• Aufnahme des Schnappschuss-Ereignisses. Nachdem die Anfrage vom VSS-Anforderungsdienst eingegangen ist, wird der Schnappschuss erstellt. Dann wird die Kontrolle vom Hyper-V VSS-Anforderungsdienst an den Hyper-V VSS-Writer zurückgegeben.
• PostSnapshot Ereignis. Der VSS-Writer löst das PostSnapshot-Ereignis aus, um die Backup-Software darüber zu informieren, dass die Erstellung des VM-Schnappschusses abgeschlossen ist. Die Backup-Software kann dann den Schnappschuss als Teil des VM-Sicherungsprozesses kopieren.

Die Rolle der Hyper-V-Integrationsdienste

Hyper-V-Integrationsdienste werden für die Sicherung mit der Methode des Schnappschusses der Kind-VM verwendet; sie ermöglichen eine spezielle Interaktion zwischen dem Hypervisor und der Kind-VM. Diese Dienste umfassen eine Sammlung von Treibern und Diensten, die je nach Bedarf individuell aktiviert oder deaktiviert werden können. Der oben besprochene VSS-Anforderer-Dienst ist Teil der Integrationsdienste, die auf der virtuellen Maschine installiert sein müssen, um ein Host-Niveau-Backup durchzuführen.

Seit Windows Server 2008 R2 und Windows 7 sind die Integrationsdienste im Betriebssystem enthalten. Wenn Sie die Integrationsdienste auf der VM manuell installieren oder aktualisieren möchten, können Sie dies tun, indem Sie den Hyper-V-Manager verwenden und das virtualisierte vmguest.iso-Disk-Image in das virtuelle Laufwerk der VM einbinden. Um die Integrationsdienste manuell auf einem Hyper-V-Host zu aktualisieren, können Sie diese von der Microsoft-Website herunterladen und über PowerShell installieren. Windows 10 und Windows Server 2016 können die Integrationsdienste sowohl auf Hosts als auch auf Gästen über den Windows Update-Dienst aktualisieren.

Anforderungen für die Verwendung der Child-VM-Snapshot-Methode

Die folgenden Bedingungen müssen erfüllt sein, um ein Backup mit der Child-VM-Snapshot-Methode durchzuführen:

• Die Hyper-V-Integrationsdienste, einschließlich des Hyper-V VSS-Anforderers, müssen in der Child-VM installiert sein.
• Alle Volumes innerhalb der VM müssen als Basisdatenträger und nicht als dynamische konfiguriert sein. Die Dateisysteme der Festplatten innerhalb der Child-VM müssen Snapshots unterstützen (zum Beispiel würde das NTFS-Dateisystem dieses Kriterium erfüllen).
• Die VM-Snapshot-Dateien müssen sich im selben Volume wie die VHD-Dateien befinden.
• Die Child-VM muss ausgeführt werden.

Wenn eine der oben genannten Bedingungen nicht erfüllt ist, kann die Child-VM-Snapshot-Methode nicht verwendet werden. In diesem Fall würde die Saved State-Methode als Standardmethode verwendet.

Vorteile von Host-Level-Backup-Methoden

Wie oben gezeigt, sind Host-Level-Backup-Methoden für die Sicherung von Hyper-V-VMs vorzuziehen und bieten viele Vorteile gegenüber der Gast-Level-Methode. Diese Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:

• Ein Hypervisor-Level-Backup ist einfacher zu verwalten. Keine Agenten werden benötigt. Das Backup-Produkt kann den gesamten Hyper-V-Host und alle darauf befindlichen VMs verwalten. Sie können die bestimmten VMs auswählen, die gesichert werden müssen.
• Der gesamte Inhalt der VM, einschließlich virtueller Festplatten, Snapshots und VM-Einstellungen, wird während des Backups erfasst. Sie müssen nur den Hypervisor zusammen mit einem Speicherort für die VM-Wiederherstellung auswählen; Sie müssen keine neue VM erstellen und manuell konfigurieren.
• Fähigkeit, ein anwendungsorientiertes Online-Backup von Hyper-V-VMs mit der Child-VM-Snapshot-Methode durchzuführen, was für Produktionsumgebungen von entscheidender Bedeutung ist. Es gibt keine Unterbrechung des Betriebs virtueller Maschinen und das Backup ist transaktionale konsistent.
• Ressourcenschonung (Prozessor, Speicher und Festplattenspeicher).

Verwendung von NAKIVO Backup & Replication zur Verbesserung des Hyper-V-Backups

NAKIVO Backup & Replication verwendet hostbasierte Methoden, um Hyper-V-VMs zu sichern, und vereinfacht den Prozess der Konfiguration von Backupaufträgen. NAKIVO Backup & Replication bietet native Sicherungen für Hyper-V Server 2012 R2 sowie Hyper-V Server 2016 und kann blockbasierte, bildbasierte Backups laufender virtueller Maschinen ohne Ausfallzeiten durchführen.

Das Produkt verwendet auch verschiedene speicherplatzsparende Technologien. Hyper-V-Backups sind aufgrund von Robuste Verfolgung ändern (RCT) inkrementell, das die Datenblöcke verfolgt, die seit dem letzten Backup geändert wurden. Die Hyper-V-Backupdaten werden im Repository mit Vollsynthetik-Modus gespeichert. Swap-Dateien werden während des Hyper-V-Backup-Prozesses ausgeschlossen und die Daten werden global dedupliziert, um die Größe weiter zu reduzieren.

Funktionen von NAKIVO Backup & Replication, die das Hyper-V-Backup verbessern

• Der anwendungsorientierte Backupmodus ermöglicht es Ihnen, konsistente Backups von VMs zu erstellen, die Microsoft Exchange, SQL Server, Active Directory und andere Anwendungen oder Datenbanken ausführen.
• Die Speicherung von Hyper-V-Backups remote in der Azure- oder AWS-Cloud bietet einen zusätzlichen Schutz gegen Katastrophen.
• Die integrierte Backup-Überprüfung stellt sicher, dass das Backup konsistent ist, und hilft Ihnen sicherzustellen, dass die gesicherten Daten im Repository mit den Daten der Quelle-VM identisch sind. Mithilfe der Screenshot-Überprüfung werden Screenshots geladener Betriebssysteme von testwiederhergestellten Child-VMs automatisch unmittelbar nach dem Backup per E-Mail gesendet.
• Clusterfreundliche Funktionen helfen Ihnen, VMs in Hyper-V-Failover-Clustern zu sichern. Die VMs können ihren Standort zwischen den verschiedenen Hosts innerhalb des Clusters ändern. Das Produkt verfolgt automatisch den Standort der VMs, und sie können stets gesichert werden.

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Fazit

Wir haben sowohl Backup-Methoden auf Gast- als auch auf Host-Ebene für virtuelle Hyper-V-Maschinen behandelt. Backups auf Gast-Ebene erfordern den Einsatz von Agenten, während Backups auf Host-Ebene eine Reihe von Vorteilen bieten, darunter eine einfachere Wiederherstellung und Ressourcenschonung. Aus diesem Grund führt NAKIVO Backup & Replication Application-Aware-Hyper-V-Backups auf Host-Ebene durch.

Die „Child-VM-Schnappschuss“-Methode wird in der Regel für Produktionsumgebungen bevorzugt, da sie die Erstellung transaktionskonsistenter Online-Backups ermöglicht, ohne den Betrieb der Virtuellen Maschine zu unterbrechen. Befindet sich eine Virtuelle Maschine im Offline-Zustand, kann die „Saved-State“-Methode verwendet werden. Wenn keine der beiden Backup-Methoden auf Host-Ebene verwendet werden kann – sei es aus Kompatibilitätsgründen oder aufgrund anderer Einschränkungen –, kann ein Backup auf Gast-Ebene durchgeführt werden.