虛擬機器快照與備份的差異

備份和快照是Enterprise常用來降低資料遺失風險並將中斷影響降至最低的兩種常見技術。事實上, 備份與災難復原仍是首要任務 對於組織而言,在 2023 年保護其資料並減輕網路威脅及其他事件造成的影響至關重要。

乍看之下,快照和備份似乎具有相同的目的,因為兩者都能讓您恢復資料。然而,快照並不能取代備份。它們的使用情境不同,且無法互換使用。

NAKIVO for VMware vSphere 備份

為 VMware vSphere 虛擬機器提供全面資料保護及快速還原選項。支援本地、異地及雲端的備份目標。具備防勒索軟體功能。

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快照與備份:關鍵差異一覽

快照是資料在特定時間點的副本,用以記錄其當前狀態,通常可實現快速還原或系統回滾。另一方面,備份則是資料的完整且獨立副本,與原始資料分開儲存,旨在進行長期保留及特定時間點的運作還原。

快照通常是資料的唯讀且節省空間的呈現形式。 備份則更為全面,能確保資料保存並防範各種風險,提供完整的還原點,且通常是更廣泛資料保護策略中的關鍵組成部分。不建議將快照與備份互換使用,此舉可能導致資料遺失。

欲建立穩健的資料保護策略,理解這兩種方法的主要差異至關重要。在深入探討各項技術之前,以下比較表概述了主要差異:

什麼是虛擬機器快照？

快照是機器或系統在特定時間點的精確記錄。它會保存虛擬機(VM)的狀態與資料,包括其電源狀態(開機、關機或暫停)以及所有檔案,例如磁碟、記憶體和網路介面卡。快照通常用於在系統故障、更新失敗或發生錯誤後,將虛擬機還原至先前狀態。

快照的運作原理

當您建立快照時,系統會記錄並保留基礎虛擬磁碟在該時刻的狀態。所有變更都會被擷取並寫入新建立的增量磁碟檔案中,這些檔案儲存於與基礎磁碟相同的資料夾內。系統會為每個快照的每個來源磁碟建立子磁碟。

第一個快照是您機器的精確映像,而後續的快照僅收集已變更的資料區塊。這使得版本控制更加迅速,並能加強對抗資料遺失事件的防護。

但請注意,子磁碟直接依賴於對應的父磁碟。若父磁碟被刪除或損毀,您將無法再重建該虛擬機器。還原過程會依序讀取所有檔案,首先讀取父磁碟檔案,接著讀取相關的增量檔案。

快照的類型

快照主要有兩種類型:

• Copy-on-write (CoW) snapshots 透過僅在原始資料被修改時建立新副本,來擷取資料的變更。這些快照僅儲存變更內容,因此能有效節省儲存空間。然而,檢索資料時可能需要從多個位置讀取資料。
• Redirect-on-write (RoW) snapshots 透過建立修改後資料的新副本,來擷取對資料所做的變更。行快照會將寫入操作重定向至新位置,使原始資料保持完整,直到不再需要為止。這能降低在建立快照時對原始資料造成的影響。

快照被應用於各種虛擬化平台中。最常見的虛擬機器快照包括 VMware 快照和 Hyper-V 檢查點。

VMware 快照

在 VMware vSphere 客戶端中,您可以右鍵點擊虛擬機器名稱,然後選擇 Snapshots,然後點擊 Take Snapshot 建立快照。

該 VMware 快照 此操作會建立幾個具有不同副檔名的檔案:

• .vmdk – 該 –flat.vmdk 該檔案包含基礎磁碟中的原始資料。該 .vmdk 該檔案是 ESXi 資料存放區上的虛擬磁碟描述符。
• -delta.vmdk – delta 磁碟以 . 格式表示。00000x.vmdk. 它包含虛擬磁碟的當前狀態與上次建立快照時狀態之間的差異。子 VMDK 磁碟中的資料會透過"寫入時複製"機制,以 SPARSE 格式儲存。
• .vmsd – 此檔案是快照本身的資料庫檔案。它包含快照的元資料,並作為快照管理員的主要資訊來源。此檔案中的條目包含各個快照,以及每個快照與其子磁碟之間的關聯。
• .vmsn – 該 .vmsn 該檔案包含虛擬機器的當前狀態,並記錄快照當下的記憶體狀態。這使您能夠還原至 running 虛擬機器的狀態。若您建立快照時未包含記憶體檔案,則在還原虛擬機器時, turned off 狀態。

Hyper-V 檢查點

在 Microsoft Hyper-V 中,虛擬機器快照稱為"檢查點"。其運作方式類似,皆是將虛擬機器在特定時間點的狀態儲存或複製下來。

要建立一個 Hyper-V 檢查點, 右鍵點擊虛擬機器並選擇 Checkpoint.

在 Windows Server 中,會建立一個快照資料夾,其中包含二進位檔案格式:

• .vmcx – 此檔案包含虛擬機器的設定資訊。
• .vmrs – 這是虛擬機器執行階段狀態資訊檔案。

此外,一個帶有 .avhdx 格式已建立。此格式會記錄檢查點建立後所做的增量變更。

快照使用情境

在虛擬環境中,快照作為一種安全防護機制,可用於將虛擬機器回滾至特定時間點。通常在執行可能損壞系統或導致檔案損毀的操作之前,會先建立快照。這些操作包括安裝更新、解除安裝元件或編輯軟體。

此外,快照在開發環境中也相當實用,因為您可以透過"反覆測試"來驗證程式碼變更,並在必要時還原最近變更的資料。

快照的優缺點

VM snapshot pros:

• Quick creation: 輕鬆建立虛擬機器快照,對生產伺服器的影響極小。
• Automated process: 在執行特定操作之前排程快照。
• Instant rollback: 幾乎瞬間即可將機器還原至先前某個時間點。
• Reduced TCO: 透過無需使用原生 Windows 備份工具,將總擁有成本 (TOC) 降至最低。

VM snapshot cons:

• Large storage consumption: 若將快照保留過久,可能會佔用大量儲存空間。根據您產生的資料量,建議將快照保留一至三天。
• Short-term retention: 除了佔用大量儲存空間外,若快照儲存超過數天,還會影響網路效能。這使得長期保留資料變得不可行。
• Single point of failure: 如果生產伺服器發生任何狀況,由於原始磁碟和增量磁碟檔案都儲存於同一位置,您將面臨所有資料遺失的風險。
• Dependency on source data: 建立快照後產生的 delta 檔案完全取決於來源機器。若原始檔案被刪除,您將無法再重建該虛擬機器。

什麼是備份？

備份是指整個系統(包括作業系統、設定檔及應用程式資料)或個別檔案／資料庫的副本。當您建立任何 備份類型, 您會建立與原始主機完全獨立的資料副本。這意味著您可以將備份儲存於原始位置以外的任何位置,時間長短視需求而定:例如異地、公有雲、磁帶,或是 NAS 或 SAN 等硬體儲存裝置。

現代化的備份解決方案在還原、保留及儲存優化方面提供高度靈活性。您可以還原整台主機或個別檔案與資料夾、從備份中立即啟動主機,或執行跨平台還原。 備份解決方案還讓您能夠輪替還原點,並結合壓縮、重複資料刪除及其他特點,以提升效能並優化儲存空間使用效率。

備份的運作原理

備份的運作原理是建立資料的特定時間點副本,以防止資料遺失或損毀。資料會被複製到獨立的位置,並透過壓縮和去重技術來優化儲存空間。這些副本會儲存於不同位置,以提升系統韌性。驗證程序可確保備份資料的完整性,而保留政策則規範備份資料的保存期限。一旦發生資料遺失,備份能協助快速還原,將停機時間降至最低,並確保業務連續性。一套設計完善的備份計畫對於有效率的資料管理至關重要。

備份可以包含原始檔案的直接副本,或將備份資料儲存於特殊的映像檔格式中。進階備份技術(例如增量備份)會建立特殊格式的備份儲存庫來儲存備份資料。備份格式取決於用於資料保護的備份解決方案。

備份使用情境

備份是任何資料保護策略的核心,因為它能有效將資料副本長期儲存。透過將備份傳送至多個儲存位置,您不僅能消除單點故障,更能確保 業務連續性.

備份的優缺點

Backup pros:

• Multiple storage destinations: 將備份資料保留在本地、傳送至異地儲存空間,或儲存於雲端。
• Easy access: 隨時隨地管理與還原您的備份。
• Flexible recovery: 請根據您的需求,從各種還原選項中進行選擇。
• Long-term retention: 透過高效的輪替方案和資料壓縮技術,可依需求長期儲存備份,從而節省儲存成本。

Backup cons:

• Slow process: 與快照相比,對大量資料執行完整備份可能需要花費相當長的時間才能完成。
• Network overload: 備份建立過程可能會對您的網路造成過大負荷,特別是在上班時間。所幸,您可以利用網路加速特點來解決這個問題。

為何在資料保護方面應選擇備份而非快照

NAKIVO Backup & Replication 是一款專為虛擬環境設計的資料保護解決方案。它採用無代理模式,這意味著該解決方案無需在每台虛擬機器上安裝代理程式即可提供保護。

NAKIVO 解決方案利用 VMware vSphere 和 Microsoft Hyper-V 中的虛擬機器快照技術來建立 基於映像的虛擬機器備份,也就是包含客體作業系統磁碟、設定檔及應用程式的虛擬機器(VM)特定時間點副本。為了建立這些備份,該解決方案會凍結虛擬機器的狀態、觸發快照,並在虛擬化層級建立一致性備份。備份建立完成後,虛擬機器的快照便會被刪除。

這種方法簡化並加速了虛擬機器的完整還原。然而,基於快照的備份可能耗用大量資源,並可能影響生產環境的效能。為此, NAKIVO Backup & Replication 也可以 利用儲存快照來建立備份.

從儲存快照進行備份

儲存快照可減輕生產環境資源的負載,這種負載通常源於使用一般的虛擬機器快照。對於體積非常龐大的虛擬機器而言,這尤其有用。

NAKIVO Backup & Replication 可利用儲存快照來備份託管於 HPE 儲存裝置上的虛擬機器。啟用此特點後,該解決方案會先觸發一個臨時虛擬機器快照,隨後再建立儲存快照。一旦完成儲存快照的建立,虛擬機器快照便會立即刪除。儲存快照的建立速度相對較快,且包含執行基於映像的虛擬機器備份所需的所有增量與內容基於變更 (CBT) 資料,同時不會影響生產工作流程。

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