Hyper-V 複製與故障移轉類型：深入解析
Hyper-V 複製是一項隨 Microsoft Hyper-V 附帶且無需額外費用的特點。此特點讓使用者能夠透過將資料複製至遠端主機,來實施基於複製技術的業務連續性 (BC) 與災難還原 (DR) 計畫。Hyper-V 複製特點自 Microsoft Server 2012 起推出,深受中小企業與大型 Enterprise 的歡迎。
在使用 Hyper-V Replica 時,人們對於如何最佳化運用此特點及其用途,可能存在一些誤解。此外,在決定採用其他災難復原特點(如檢查點和叢集)時,複製特點也可能造成混淆。
什麼是 Hyper-V Replica？
A Hyper-V 複本 是 Hyper-V 虛擬機器 (VM) 的完全相同的備援副本,儲存於另一台 Hyper-V 主機上,且處於關機狀態。存放這些複本的主機稱為次要主機(有時也稱為目標主機或複本主機)。當生產環境發生災難或主要主機發生故障時,這台存放備援虛擬機的主機將接管運作。
Hyper-V 複製是一項作為 Microsoft Hyper-V 組成部分提供的災難還原特點。Hyper-V 複製的主要作用是建立主要虛擬機器的複本,並將其儲存於遠端主機上,以便在需要時進行虛擬機器還原。
主要主機與存放複本虛擬機器的主機可以位於同一位置,也可以位於不同位置。組織可以自行建立並維護其複本站點。預算有限的小型組織則可選擇訂閱 災難還原即服務 (DRaaS) 來自託管服務供應商(MSP)。在此情況下,使用災難還原 Hyper-V 複製 鑑於其系統需求低且設定簡易,這也可能是另一種經濟實惠的選擇。
Hyper-V 複製功能是如何運作的？
Hyper-V 複製是一種基於管理員設定的間隔所執行的非同步資料複製,因此無法保證完全零資料遺失。這些間隔是根據虛擬機器 (VM) 的還原點目標 (RPO) 以及此複製特點提供的可用選項所設定的。
註: 如欲進一步了解還原指標,請下載我們關於 RPO 以及 RTO. 您也可以閱讀這篇關於 RPO 與 RTO 之間的差異.
還原點
預設情況下,Hyper-V 複製功能僅會為虛擬機器複本建立一個還原點,並在設定的時間間隔內更新此還原點的資料。 如有需要,您可以為 Hyper-V 複本設定多個還原點。在此情況下,最低複製間隔並不會縮短,但您可以針對所需的還原點還原資料。例如,對於間隔為 1 小時的虛擬機器複本,您可以設定最多 24 個還原點。可用的 Hyper-V 複製時間間隔包括:每 30 秒、5 分鐘、10 分鐘、15 分鐘或 1 小時。
網路
複製資料會透過網路,從執行來源虛擬機的主機傳輸至儲存虛擬機複本的主機。 因此,您必須具備高網路頻寬,這在兩個地理位置分散的站點之間使用網際網路連線時,可能會構成挑戰。為避免衝突及"腦裂"狀況,您不應同時執行來源 Hyper-V 虛擬機器與虛擬機器複本。
虛擬機器複本通常連接到其他網路,且其 IP 位址與原始虛擬機器所使用的不同。
Hyper-V 複製程序
- 您可以在 Hyper-V 管理員 或 System Center Virtual Machine Manager (SCVMM).
- 當您為虛擬機器啟用 Hyper-V 複製功能時,系統會在次要主機上建立虛擬機器副本,並建立一個 Hyper-V 複製日誌 (.HRL) 檔案以追蹤變更。
- 當您首次複製虛擬機器時,所有虛擬機器資料都會從來源主機複製到目標主機。
- 下次複製虛擬機器時,系統僅會複製已變更的 VHDX(或 VHD)虛擬磁碟資料(增量部分),以儲存複製時間並減少傳輸的資料量。
- 當複製作業開始時(針對初始複製後的後續副本),系統會建立一個 Hyper-V 檢查點 (.AVDX)。
- 當您建立新的還原點,且虛擬機器複本中最舊的還原點已過期時,該最舊的還原點將與主虛擬磁碟合併。
使用原生 Hyper-V 功能性時,需手動從虛擬機器複本進行還原。
何時會使用 Hyper-V 複製功能？
虛擬機器複製功能是用來因應需要在極短時間內恢復虛擬機器的狀況。此所需時間比從備份中恢復虛擬機器所需的時間更短。當您擁有備份時,您可以執行 虛擬機器還原 以及還原操作(運作還原),但不包含用於災難還原的虛擬機器故障移轉。
與 Hyper-V 叢集不同——在 Hyper-V 叢集中,一個正在運行的虛擬機器位於共用儲存裝置上,並由兩台 Hyper-V 主機存取——Hyper-V 複製則使用兩個虛擬機器實例(一個正在運行的主要虛擬機器,以及一個在正常運作期間處於關機狀態的虛擬機器副本),這些實例位於主機自身的儲存裝置上(本地儲存裝置、SAN 或 NAS)。
註: 下載關於 Hyper-V 叢集的電子書 了解叢集的運作原理。
何時不應使用 Hyper-V 複製功能
如果您在虛擬機器上執行以下服務,則可能無需使用 Hyper-V 複本來進行虛擬機器故障移轉:
- Active Directory 網域控制器. 請選擇原生的 Active Directory 複製選項,而非使用 Hyper-V 複製功能。
- Microsoft SQL Server. 您可以使用 Hyper-V 複本來保護 SQL Server。不過,還有另一種原生解決方案可用於複製 SQL 資料庫。請閱讀這篇關於 MS SQL Server 複製 如需進一步了解原生複製特點,請參閱相關說明。選擇合適的 SQL 複製方法,需視您的任務與需求而定。
- Microsoft Exchange. 若您對執行 Exchange 的虛擬機器使用 Hyper-V 複製功能,可能會遇到問題。請選擇 Exchange 的原生複製技術。
Hyper-V 複製的靈活性
Hyper-V 複製功能在支援的多種部署模式方面具有高度靈活性。它可部署於以下環境之間:
- 兩個獨立的主機
- 一台獨立主機與一個 Hyper-V 故障移轉叢集
- 兩個 Hyper-V 故障移轉叢集
Hyper-V 複製在硬體需求方面也相當靈活。主主機與次主機無需配備相同的硬體元件。此外,系統亦支援延伸複製。這意味著次主機可以作為另一組複製作業的來源,將資料傳送至第三台主機,從而形成菊花鏈結構。
Hyper-V 複製提供靈活且細粒度的保護機制。您可以選擇要進行複製的特定虛擬機器,甚至可以選擇特定虛擬機器的 VHDX 虛擬磁碟。
什麼是 Hyper-V Replica 故障移轉？
Hyper-V 複本故障移轉是一項操作,其內容是將來源 Hyper-V 主機上的原始虛擬機器切換至遠端主機(複製或目標 Hyper-V 主機)上的虛擬機器複本,以恢復虛擬機器的作業負載和資料。透過此故障移轉操作,您可以確保系統的運作可用性,並將停機時間降至最低。您可以在 Hyper-V 管理員或 SCVMM 中手動啟動虛擬機器的故障移轉。
Hyper-V 複本的故障移轉類型
根據執行此操作的情境,您可以使用以下三種 Hyper-V 故障移轉類型:
- 測試故障移轉
- 預先規劃的故障移轉
- 非預期的故障移轉
每種故障移轉類型皆旨在滿足特定需求。
類型 1:故障移轉
測試故障移轉用於驗證複本虛擬機器並測試 災難還原計畫. 應定期執行此操作。進行測試故障移轉時,既不會影響正在運行的主要虛擬機器運作,也不會影響複本虛擬機器的複製程序。測試故障移轉不會中斷生產工作負載及正在進行的複製作業。系統會建立一個測試虛擬機器,以便在隔離環境(包括隔離網路)中進行檢視。一旦 IT 管理員停止複本虛擬機器的測試故障移轉,所建立的測試虛擬機器即會被清理。
測試故障移轉利用 Hyper-V 的內部 VM 匯出/匯入特點來建立新的 VM 副本,然後重新命名此 VM。Hyper-V 測試故障移轉包含以下操作:
- 包含 VHDX、XML 及其他檔案的虛擬機器複本已匯出至臨時位置。
- 已修改匯出虛擬機器的 XML 檔案,使其使用唯一的 GUID。
- 主機透過 VMSS.exe 程序,將新建立的虛擬機器註冊至 Hyper-V。
- 虛擬機器已重新命名。
- 該虛擬機器已匯入至同一台 Hyper-V 主機。
測試虛擬機器在測試故障移轉後仍處於關機狀態,您需要手動啟動該測試虛擬機器。
類型 2:預先規劃的故障移轉
預定故障移轉用於在颶風或預定停電等災難發生時確保服務可用性,或在維護或資料中心遷移期間,將工作負載從主虛擬機器平穩地轉移至複本。使用預定故障移轉的另一項可能原因與合規性需求有關。
在預定故障移轉期間,主虛擬機器將被關閉,而複本虛擬機器則會被強制在次要主機上啟動。流量將被導向次要主機,虛擬機器的運算負載也會移至該主機。使用預定故障移轉時不會造成資料遺失。預定故障移轉的 RPO 和 RTO 皆為零,僅需耗費複製資料及隨後啟動虛擬機器的時間。
Hyper-V 的預定故障移轉包含以下步驟:
- 系統管理員或使用者會啟動故障移轉。
- Hyper-V 的 VMSS.exe 程序已接獲此操作的通知。
- VMSS.exe 會要求 Hyper-V VSS 寫入器為主要虛擬機器建立快照。
- VSS Writer 會建立一個標準的 Hyper-V 複本虛擬機器。
- Hyper-V Replica 伺服器已接獲此事件的通知。
- 標準複本虛擬機器會透過網路複製到 Hyper-V 複本伺服器上。
- 複本伺服器會註冊收到的虛擬機器複本,並啟動該虛擬機器複本。
類型 3:非預期的故障移轉
當主伺服器或主站點因意外災難(例如斷電、硬體故障、勒索軟體攻擊等)導致虛擬機器停機時,系統會於次要伺服器或站點啟動非預定故障移轉。此 Hyper-V 複本故障移轉類型亦可用於將單一故障的虛擬機器轉移至次要主機。如同預定故障移轉的情況,RTO 即為啟動虛擬機器所需的時間。 然而,就 RPO(恢復點目標)而言,自上次複製以來的資料將會遺失。最大 RPO 為設定的複製間隔,範圍介於 30 秒至 15 分鐘之間。
透過故障移轉切換至 Hyper-V 複本後,當主伺服器恢復運作時,您可以選擇執行故障恢復操作。故障恢復會啟動反向複製,將最新資料從複本伺服器複製回原始伺服器,並將工作負載移回原始伺服器。
其他 Hyper-V 複製解決方案
除了 Microsoft Hyper-V 的原生複製與災難還原特點之外,第三方資料保護解決方案也是另一種選擇,這些解決方案能為 Hyper-V 及其他基礎架構提供全面的備份與災難還原特點。
NAKIVO Backup & Replication 是一款通用的資料保護解決方案,支援 Hyper-V、VMware vSphere、Nutanix AHV 虛擬環境,以及 Amazon EC2 和 Linux/Windows 實體機器。您可以使用 NAKIVO 解決方案來管理 Hyper-V 虛擬機的複製、自動故障移轉,以及災難還原編排。 站點還原. 進階特點可協助您提升複製速度、縮短複製時間,並自動化資料保護作業。
