ESXi 虛擬化 備份 VM

ESX虛擬化平台離線備份 輕鬆還原VM虛擬主機

2012-06-20
即使新版的ESXi虛擬化架構平台因為移除了舊有的ESX平台中的COS,而讓新的虛擬化平台體積更小也更安全,但是舊有的ESX平台依舊受到業界的歡迎,這個趨勢可能一時還改變不了。為此,本文將以ESX為例,示範虛擬化平台上最重要的VM虛擬主機備份作業。
備份方式又可以區分為「線上備份(Online Backup)」及「離線備份(Offline Backup)」,一般來說,線上備份指的是主機或者在運作狀態中進行備份,而離線備份則通常是主機已經關機,或者服務在未執行的狀態下進行備份。

兩種備份方式都有適合應用的情境,例如企業營運環境中因為會有服務不中斷的壓力,因此便會採用線上備份方式來進行備份作業。不過,線上備份方式雖然方便,但是備份方式和機制則較為複雜。

舉例來說,在Windows作業系統上備份MSSQL資料庫時,通常必須搭配「磁區陰影複製服務(Volume Shadow copy Services,VSS)」技術配合備份作業,否則當執行還原資料庫時便很可能會發生問題。

而離線備份機制,通常在作業系統關機或服務停止運作的情況下進行,所以備份機制較為簡單且備份時間通常較短。

以運作於ESX虛擬化平台上的VM虛擬主機來說,當虛擬主機啟動時至少會帶起.vswp(Virtual Machine SWAP File)檔案,此檔案為VMkernel的SWAP用途,通常會等同於該虛擬主機所設定的Memory空間大小。

所以,若虛擬主機為關機狀態,此一檔案會自動消失,單單就這方面來看,備份時間當然相對縮短許多,所以離線備份機制適合使用於備份企業營運中任務較不重要或測試用的伺服器。

線上備份和離線備份比較表

簡單地說,允許短暫停機時間的服務主機就很適合使用離線備份。而線上和離線備份兩種機制的簡單比較,請參見上表。

接下來,針對ESX虛擬化平台上的虛擬主機實作線上備份和離線備份兩種機制。其中採用「Export OVF Template」方式將虛擬主機匯出達成備份的目的,不過此方式僅能針對「關機(Power Off)」狀態的虛擬主機進行,也就是離線備份方式。

而線上備份方式,則會透過ESX虛擬化平台內建的vcbMounter和vcbRestore指令,針對「運作中(Power On)」的虛擬主機,以VCB(VMware Consolidated Backup)及配合快照(Snapshot)的機制,為運作中的虛擬主機進行線上備份。

認識Thick及Thin硬碟格式

在進行虛擬主機備份以前,先來了解一下虛擬主機的虛擬硬碟格式Thick及Thin兩者之間的差別,因為這兩種虛擬硬碟格式會牽扯到後續「備份檔案大小」。

如圖4所示,可以看到該台ESX主機儲存資源為100GB大小,並且運作了三台VM虛擬主機,其中分別配置了20GB、40GB和80GB硬碟空間,但是三台VM虛擬主機所配置的虛擬硬碟大小總和為140GB,已經明顯超過ESX儲存資源100GB,為何還可以順利運作?這就是因為採用Thick和Thin硬碟格式所帶來的效益。


▲圖4 Thick及Thin虛擬主機硬碟格式示意圖。圖片來源:VMware文件—Performance Study of VMware vStorage Thin Provisioning

從圖4可以發現,第一台VM設定虛擬硬碟大小為20GB並且採用Thick虛擬硬碟格式,而第二、三台VM所設定的虛擬硬碟大小是40GB和80GB,並且採用Thin虛擬硬碟格式。

兩種虛擬硬碟格式最大的差別在於,採用Thick格式時,不管設定多大的硬碟空間,即使只用到部分空間,也會「一次占滿所有儲存空間」。

舉例來說,第一台VM設定20GB硬碟,但事實上該台VM虛擬主機中的作業系統可能僅僅使用到5GB的磁碟空間,但是該虛擬主機仍然會占用20GB的ESX主機儲存資源。

而採用Thin硬碟格式則是「僅僅占用部分使用空間」,例如第三台VM虛擬主機配置80GB硬碟空間,但事實上該台VM虛擬主機中的作業系統僅僅使用到40GB的空間而已,所以該台VM虛擬主機只會占用40GB的ESX主機儲存資源。

或許有人會說,Thin硬碟格式節省了ESX主機儲存空間,但是卻失去Disk I/O效能,其實這種說法並不準確,在圖5所示的Disk效能測試圖表中,可以看到Thick與Thin二種硬碟格式在I/O-Intensive測試數據效能表現中相差無幾。


▲圖5 I/O-Intensive測試中Thick與Thin硬碟格式的測試數據。圖片來源:VMware文件—Performance Study of VMware vStorage Thin Provisioning

若是認為僅僅在單台ESX/ESXi Host上所得到的測試數據並不準確的話,觀察一下圖6,其中效能測試數據為針對Thick與Thin虛擬硬碟格式,運作於1至16台ESX/ESXi Host上的平均值效能數值中,仍然可以發現兩者的效能同樣相去不遠。


▲圖6 1至16台Hosts測試Thick與Thin硬碟格式的平均測試數據。圖片來源:VMware文件—Performance Study of VMware vStorage Thin Provisioning


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