使用 HPE 儲存快照進行備份
快照通常用於建立基於影像的虛擬機器備份。儲存快照是常見虛擬機器快照的替代方案,在備份效能及對生產環境的影響方面具有某些優勢。
在這篇部落格文章中,我們將說明如何透過 HPE 快照進行 VMware 虛擬機器備份,以在儲存負載較重的環境中實現高效率,內容包含運作原理與基本設定。
什麼是 HPE 儲存快照？
HPE 儲存快照是資料的特定時間點影像層級檢視,用於擷取儲存卷或一組儲存卷在特定時間點的狀態。對於磁碟託管於 HPE 儲存系統上的虛擬機器 (VM),這些系統會為這些虛擬機器建立並管理儲存快照。
儲存快照(尤其是 HPE 儲存快照)的一項關鍵特點,在於其對系統效能的影響極小。 透過採用”寫入時複製”或”寫入時重定向”等技術,快照能高效地建立與維護,僅在發生變更時才進行資料複製。此方法可減少所需的儲存空間,並縮短建立快照所需的時間。
HPE 儲存快照的另一項顯著優勢在於儲存空間效率。儲存快照可快速建立(數秒內完成),且僅佔用少量空間。HPE 儲存系統還提供工具,可自動化執行快照的建立、管理與刪除。使用者可排程定期建立快照,無需人工干預即可確保一致的資料保護,並將快照與備份及災難復原解決方案整合,以增強資料韌性。
與應用程式及資料庫的整合是 HPE 儲存快照的另一項特點。這確保快照能掌握應用程式的狀態,從而實現資料一致性。此功能對於資料庫等交易型系統尤為重要,因為在這些系統中,資料一致性至關重要。應用程式一致性快照會與應用程式協調以使資料進入靜止狀態,確保快照反映出穩定且一致的狀態。
請記住, 快照並非備份,但可運用此功能來建立備份。
儲存快照如何協助備份虛擬機器
讓我們探討傳統虛擬機器快照的備份運作方式,以及在虛擬機器備份過程中使用虛擬機器快照與儲存快照之間的差異。
使用虛擬機器快照進行備份
虛擬機器備份流程包含三個主要步驟:
- 虛擬機器備份軟體會觸發來源虛擬機器的快照建立:
- 虛擬機器磁碟將切換至唯讀模式。
- 每個虛擬機器磁碟都必須具備一個增量檔案。從此刻起,對虛擬機器磁碟所做的變更將寫入此增量檔案,而非虛擬機器磁碟本身。
- 虛擬機器備份軟體會從虛擬機器磁碟複製資料,以建立該虛擬機器的備份。
- 在為來源虛擬機器建立備份後,增量檔案將被合併回虛擬機器磁碟中。
- 虛擬機器磁碟應切換至正常運作模式,以便寫入變更內容。
- 增量檔案將被刪除。
在虛擬機器於備份過程中處理大量資料的環境中,此方法可能過度消耗資源,因為增量檔案可能會膨脹至極大的尺寸。龐大的增量檔案會增加生產環境儲存系統的負荷,且合併至虛擬機器磁碟所需的時間較長。因此,此流程會對生產環境造成影響。
為了詳細說明此過程,讓我們透過一個範例來分析,當使用標準的虛擬機器快照方法建立和刪除虛擬機器快照時,需要讀取和寫入多少資料。
- 假設某台虛擬機器的寫入速率為每秒 50 MB。
如果虛擬機器快照的存續時間為 10 分鐘,差異磁碟檔的大小將達到 30000 MB 或 29.3 GB。
- 要刪除此快照,系統必須執行 29.3 GB 的讀取 + 29.3 GB 的寫入。
- 若 ESXi 伺服器能以每秒 90 MB 的速度(讀取 + 寫入)執行這兩項操作,則:
- 刪除快照所需的時間為 667 秒,即約 11 分鐘。
- 然而,在快照刪除過程中,虛擬機器仍會以每秒 50 MB 的速度持續寫入資料,且這些寫入資料會儲存於另一個增量檔案中。
這是一個實際案例,若虛擬機器快照必須耗時 11 分鐘才能刪除,則在此配置下將難以提供可靠且高效的基於虛擬機器快照的備份。 在此範例中,讀取虛擬磁碟的變更區塊並將這些變更寫入備份(此處為增量備份)至少需要 11 分鐘。
使用儲存快照進行備份
在”從儲存快照備份”的過程中,會先建立虛擬機器快照,接著建立儲存快照,最後移除虛擬機器快照。由於建立儲存快照僅需短暫時間,且其中已包含執行虛擬機器備份所需的所有資料(增量資料與 變更區塊追蹤 資料),因此虛擬機器快照僅會短暫存在。
舉例來說,若使用者希望一次備份同一卷上的 50 台虛擬機器,第一台虛擬機器的快照必須與所有其他虛擬機器的快照一併提交。這會導致該虛擬機器的快照存留時間比單獨備份單一虛擬機器更長,且增量檔案的大小可能會迅速增加。 儲存快照流程所產生的備份,由於每次僅能處理有限數量的虛擬機器,因此可能會縮短虛擬機器的快照存留時間。因此,第一台虛擬機器的快照存留時間可能會大幅縮短。
使用 HPE 快照建立備份的優勢
運用 HPE 儲存快照進行 VMware vSphere 虛擬機器 (VM) 備份,可帶來多項優勢,有助於強化資料保護、提升效率並簡化管理。 使用 HPE 儲存快照進行 VMware 虛擬機器 (VM) 備份的主要優勢包括:
- 建立基準備份的速度大幅提升。對於 ESXi 主機上寫入密集型的虛擬機器,無需執行耗時的讀寫操作來備份所有必要資料。
- 虛擬機器快照的存留時間極短——它們僅保留數秒鐘,直到建立儲存快照後即被刪除。 在這段虛擬機器快照短暫存在的期間內,虛擬磁碟增量檔案僅累積少量資料。
- 快照是透過”寫入時複製”或”寫入時重定向”等技術建立的,這些技術僅在發生變更時才會複製資料。這能將對正在運行的虛擬機器的效能影響降至最低,並確保生產工作負載持續順暢運行。
- 虛擬機器快照的整合速度遠快於一般快照,因為這些快照(虛擬磁碟增量檔案)僅包含少量資料,且僅在快照生命週期的幾秒鐘內寫入資料。因此,對 ESXi 主機和儲存系統效能的影響極低。
- 您可以充分利用儲存快照的所有優勢,同時不會對已備份的虛擬機器以及在同一 ESXi 主機和儲存系統上運行的其他虛擬機器造成效能損失。 這對於大型、寫入密集型的生產環境至關重要。
- HPE 儲存快照可與 VMware vSphere 無縫整合,並運用 VMware 資料保護 API (VADP)。此整合確保快照的建立方式符合 VMware 最佳實務,從而提升備份的可靠性。HPE 儲存快照可與 VMware vSphere 整合,以確保快照具備應用程式一致性。 這意味著在建立快照時,虛擬機器和應用程式均處於穩定狀態,從而降低了資料損毀的風險。
儲存快照與 vVols
當使用 VMware vSphere Virtual Volumes (vVols)取代傳統的 VMDK 虛擬磁碟時,透過 HPE 儲存快照備份 VMware vSphere 虛擬機器的做法將有顯著變化,並帶來額外優勢。
在傳統基於 VMDK 的備份中,快照是在超管理程式層級建立和管理的,這意味著 VMware 超管理程式會處理快照操作。如前所述,此過程可能會在快照的建立、整合和刪除過程中產生效能開銷,並可能導致虛擬機器效能下降。 備份軟體透過 VMware vSphere API 來管理這些快照,這意味著整個 VMDK 檔案都會參與快照操作,使得確保應用程式一致性並將對效能的影響降至最低變得更加困難。
透過 vVols,每台虛擬機器皆由一組儲存物件組成,這些物件透過 VMware vSphere 儲存感知 API(VASA)由 HPE 儲存陣列直接管理。這使得 VMware 與 HPE 儲存陣列之間能夠實現更細粒度且更高效的整合。 快照處理工作已卸載至儲存陣列,從而降低效能開銷並加速快照操作。儲存陣列能以更細粒度的層級管理快照,使備份與還原操作更快速、更高效。儲存陣列原生處理快照,並能更有效地運用資料去重、壓縮及複製等進階資料服務。
受支援的 HPE 裝置
有多款 HPE 儲存裝置支援與 VMware vSphere 整合,並可建立用於虛擬機器備份的儲存快照:HPE 3PAR、HPE Nimble、HPE Primera 以及 HPE Alletra。
HPE 3PAR
HPE 3PAR 是一款專為需要高效能與進階功能之企業環境所設計的高階、可擴展儲存解決方案。它提供強大的效能、高可用性以及廣泛的資料服務。 由於 HPE 3PAR 提供進階功能與豐富的功能集,其配置可能較為複雜。此裝置採用 HPE SSMC(StoreServ 管理主控台)進行管理與配置。
HPE Nimble
HPE Nimble Storage 是一款中階儲存解決方案,著重於簡潔性、易用性及預測性分析。它專為主要儲存及備份／災難復原(DR)等使用情境而設計。 相較於 HPE 3PAR,此儲存裝置的設定更為簡便,並著重於簡潔與易用性。HPE Nimble 採用 NimbleOS 及 HPE InfoSight 進行管理與監控。
HPE Primera
HPE Primera 是一款專為實現最高效能與可用性而設計的高階、關鍵任務級儲存解決方案。它提供先進的功能,並著重於簡潔性與可靠性。 此解決方案專為高效能與低延遲而設計,讓管理員能在執行快照作業時,確保對虛擬機器運作的影響降至最低。相較於 HPE 3PAR,其配置更為簡化,並著重於部署與管理的便利性。 該裝置採用 HPE Primera 管理主控台,並與 HPE InfoSight 整合,以實現預測性分析與管理。
HPE Alletra
HPE Alletra 是 HPE 最新的儲存平台,旨在提供雲原生資料基礎架構,並著重於簡易性、可擴展性與效能。它代表了儲存技術朝向更類似雲端的運作模式所進行的演進。 高度簡化的配置流程,設計直觀且易於使用,有效降低企業級儲存通常伴隨的複雜性。HPE Alletra 透過 HPE Data Services Cloud Console 進行管理,提供統一的雲端管理介面。
所有平台均支援 VMware vSphere 整合,但 HPE Alletra 提供最現代化的解決方案,與混合雲及雲原生環境完美契合。 HPE 3PAR 使用 SSMC,HPE Nimble 使用 NimbleOS 和 InfoSight,HPE Primera 使用 Primera 管理主控台和 InfoSight,而 HPE Alletra 則使用 HPE Data Services Cloud Console 進行統一的雲端管理。
由於具備豐富的功能集與企業級能力,HPE 3PAR 的配置過程最為複雜。HPE Primera 則在先進功能與簡化配置之間取得平衡。HPE Nimble 著重於易用性與簡潔性,使其更易於配置與管理。 HPE Alletra 提供最友善且直覺的配置體驗,並專為雲原生運作模式而設計。
使用 NAKIVO 儲存快照進行虛擬機器備份
NAKIVO Backup & Replication 是一款專業的資料保護解決方案,支援將 VMware vSphere 虛擬機器備份至 HPE 儲存快照,以優化具有高輸入/輸出 (I/O) 工作負載之虛擬環境的效能與可靠性。 此解決方案支援 HPE 3PAR、HPE Nimble、HPE Primera 及 HPE Alletra,可直接從儲存快照進行 備份虛擬機器資料 備份。支援增量式、基於映像且無代理程式的備份。
使用 NAKIVO 從 HPE 儲存快照進行備份的步驟
讓我們來看看如何使用 NAKIVO Backup & Replication 從 HPE 儲存快照備份 VMware 虛擬機器。 首先,必須將包含您要備份的虛擬機的 VMware ESXi 主機或 vCenter Server 已新增至 NAKIVO 清單中 加入清單。您還必須將 HPE 儲存裝置新增至 NAKIVO 清單中。
將 HPE 裝置新增至清單
請執行以下步驟,將所需的 HPE 儲存裝置新增至 NAKIVO Backup & Replication 清單中:
- 在 NAKIVO Backup & Replication 的網頁介面中,前往
Settings>Inventory並點擊+(加號)按鈕以新增項目。
此時將開啟 “新增清單項目” 精靈。
- 在精靈的第一步中,請選取
Storage Devices。點擊Next以繼續。
- 選擇
Hewlett Packard Enterprise (HPE)作為類型。請注意,NAKIVO 亦支援從 NetApp 儲存快照進行 VMware 備份。
- 在
Options步驟中設定所需參數:Display name:輸入將顯示於 NAKIVO 清單中的名稱Type:選擇您的 HPE 儲存系統類型,例如,我們選擇HPE Nimble。Hostname or IP:輸入您的 HPE 儲存裝置的 IP 位址。Username:輸入在所選 HPE 儲存裝置上具有管理權限的帳戶使用者名稱。Password:輸入該定義使用者的密碼。REST API port:選擇正確的埠號,例如:5392(HPE Nimble 的預設埠號)
點擊
Finish以套用設定,並將您的 HPE 儲存裝置新增至 NAKIVO 清單中,以便從 HPE 快照進行虛擬機器備份。
下拉式清單中列出的受支援 HPE 儲存裝置類型包括 HPE 3PAR、HPE Nimble、HPE Alletra 5000/6000、HPE Alletra 9000 以及 HPE Primera。
新增 HPE 儲存裝置後,請前往 Settings > Inventory 以確保所有必要項目均已新增至清單中。 在此範例中,HPE Nimble 儲存裝置已成功新增,且 NAKIVO 解決方案會自動顯示該儲存裝置上的卷宗數與快照數。
我們要備份的 VMware 虛擬機器位於 Nimble 儲存裝置上——如下圖所示,名為”VMware Nimble”的主機上共有 259 台虛擬機器——否則,將無法使用 HPE 儲存快照選項。 
從 HPE 裝置備份虛擬機器
現在,一旦所有必要項目都已新增至清單中,您即可利用 HPE 快照功能建立新的 VMware 備份 工作。
- 前往
Data Protection,點選+,然後點擊Backup for VMware以建立新的 VMware 虛擬機器備份工作。 請依照 備份工作精靈 的步驟操作,直到進入第 4 步的任務選項(選取虛擬機器、設定排程、保留期限等)。
- 在任務 的”選項” 步驟中,請於頁面末端尋找
Backup from storage snapshot選項。 點擊下拉式清單並選擇所需選項,例如Enabled (proceed on error)。點擊Finish或Finish & Run以儲存工作設定並執行該工作。
- 請等待備份工作完成。
結論
HPE 儲存快照可用於建立高效的 VMware 虛擬機器備份,同時將對環境的影響降至最低。NAKIVO Backup & Replication 可與 3PAR、Primera、Nimble 及 Alletra 等 HPE 儲存解決方案整合,以簡化備份流程,並在最佳效能下確保可靠的数据保護。
