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So vermeiden Sie die fünf häufigsten Fehler beim VM-Backup

Backups in virtuellen Umgebungen bringen oft Herausforderungen. Vermeiden Sie typische Fehler bei Snapshots, Quiescing und Scheduling und erstellen Sie so solide VM-Backups.

Um möglichst effiziente Backups virtueller Maschinen (VM) zu erzielen, muss gewährleistet sein, dass die Backup-Anwendung die vielen Vorteile der Virtualisierungsarchitektur nutzt.

Der Prozess der Sicherung von VMs ist jedoch mit Komplikationen verbunden. Es gibt häufige Probleme zu beachten, und hier stellen wir fünf vor, die zu Problemen mit Backups führen können, sowie bewährte Verfahren für eine optimale Data Protection.

1. Sichern Sie nicht über das Gastbetriebssystem

Die Sicherung über das Gastbetriebssystem ist wahrscheinlich der häufigste Fehler bei der Sicherung von VMs. Sie können keine traditionellen Sicherungsmethoden verwenden, die auf dem Gastbetriebssystem installierte Agenten verwenden, um VMs zu sichern. Dies funktioniert zwar, ist aber ineffizient, da sich die Virtualisierungsschicht zwischen der Gastbetriebssystemebene und der physischen Hardwareebene befindet. Das Gastbetriebssystem hat keinen direkten Zugriff mehr auf die physische Hardware, auf der sich die Daten befinden, so dass ein Backup-Agent innerhalb des Gastbetriebssystems die Virtualisierungsschicht durchlaufen muss, um zu den VM-Daten zu gelangen. Diese Methode verursacht auch unnötigen Ressourcenverbrauch auf dem Host, und wenn mehrere Backups gleichzeitig ausgeführt werden, kann es zu Performance-Engpässen kommen.

Anstatt Backup-Agenten für Gastbetriebssysteme zu verwenden, sollten Backup-Server direkt die Virtualisierungsschicht nutzen und nicht das Gastbetriebssystem einbeziehen. Durch die Verwendung dieser Methode „sieht“ das Gastbetriebssystem weder einen Backup-Prozess noch verschwendet es Host-Ressourcen. Es ist auch viel effizienter, da der Backup-Server die virtuelle Festplatte der VM direkt aus dem Host-Datenspeicher mounten kann. Diese Art von Backup wird als Backup auf Image-Ebene bezeichnet, da die Festplatte der VM auf Blockebene und nicht auf Dateiebene gesichert wird, wie es herkömmliche Gastbetriebssystem-Agenten tun. Um ein Backup auf Image-Ebene auf der Virtualisierungsschicht ordnungsgemäß durchzuführen, müssen Backup-Anwendungen zum Einsatz kommen, die virtualisierungsfähig sind und die APIs der Virtualisierungsschicht verwenden können, um auf virtuelle Festplattendateien zuzugreifen.

Sie sollten niemals versuchen, virtuelle Festplattendateien direkt auf dem physischen Speichermedium zu sichern und die Virtualisierungsschicht zu umgehen. Das Gastbetriebssystem und die virtuelle Festplatte müssen so vorbereitet werden, dass sie sich richtig sichern lassen, und wenn Sie den Hypervisor umgehen, passiert dies nicht.

2. VM-Snapshots sind keine Backups

VM-Snapshots bewahren den Zustand einer VM ab dem Zeitpunkt, zu dem der Snapshot erstellt wurde. Darüber hinaus können mehrere Snapshots erstellt werden, um mehr als einen Wiederherstellungspunkt zur Auswahl zu haben. Dies kann in bestimmten Situationen nützlich sein, sollte aber niemals als primäre Methode zur Sicherung von VMs verwendet werden.

Ein Problem mit VM-Snapshots ist, dass Sie, sobald Sie zu einem vorherigen Snapshot zurückkehren, nicht mehr in die Gegenwart zurückkehren können. Der aktuelle Zustand Ihrer VM geht verloren, und Sie können nur zu vorherigen Snapshots zurückkehren. Snapshots sind für die Wiederherstellung einzelner Dateien nicht sinnvoll, da sie nur ein ganzes VM-Image wieder in den aktuellen Zustand bringen. VM-Snapshots können auch andere Probleme verursachen, weil sie wachsen: Die gesamte LUN, auf der sich eine VM befindet, muss gesperrt werden, wenn sie größer wird, was verhindert, dass andere Hosts in die LUN schreiben.

Dieser Prozess wird als SCSI-Reservierung bezeichnet, und zu viele von ihnen können die Leistung Ihrer VMs beeinträchtigen, während diese darauf warten, dass LUNs entsperrt werden. Jeder Snapshot ist eine einzelne Datei, die wächst, wenn Daten in sie geschrieben werden, und wenn viele Snapshots ausgeführt werden, kann dies dazu führen, dass den Datenspeichern der Speicherplatz ausgeht. Snapshots sind als sekundäre Sicherungsmethode für kurzfristige oder Ad-hoc-Backups nützlich, wenn Sie dauerhaft in einen früheren Zustand zurückkehren müssen, zum Beispiel beim Einspielen von Patches oder Aktualisieren von Anwendungen.

3. Gewährleisten Sie ein vernünftiges Quiescing

Die meisten Virtualisierungs-Backup-Anwendungen sichern auf Image-Ebene und wissen nicht, was im Gastbetriebssystem vor sich geht. Bevor Sie mit der Sicherung von VMs beginnen, müssen Sie sicherstellen, dass die VMs in einem Backup-fähigen Zustand gebracht werden (Quiescing), damit sie sich in einem konsistenten Zustand befinden, der gesichert werden kann. Bei dem Quiescing-Prozess kann es dazu kommen, dass Buffers gesäubert werden oder andere Aufgaben ausgeführt werden müssen, damit dieser Zustand erreicht wird. Quiescing kann dabie helfen, ein Restore des Active Directory zu erleichtern.

Wenn Quiescing nicht aktiviert ist, riskieren Sie, dass Daten, die sich nicht in einem Zustand befinden, dass sie vernünftig wiederhergestellt werden können. Der Quiescing-Prozess wird innerhalb des Gastbetriebsystems abgewickelt, und bei Windows-VMs übernimmt der Volume Shadow Copy Service (VSS) dies. Da der Backup-Server die VMs auf der Virtualisierungsebene - und nicht innerhalb des Gastbetriebsystems - sichert, benötigt er eine andere Anwendung, um dem Gastbetriebssystem mitzuteilen, dass es die VM mit Quiescing Backup-fähig machen soll.

In vSphere ist diese Anwendung VMware Tools, die VSS anweist, das Gastbetriebssystem dem Quiescing zu unterziehen. Die Anwendung wird auf dem Gastbetriebssystem installiert und dient als Verbindung zwischen dem Gastbetriebssystem und dem Hypervisor.

Für VMs, die Linux-Betriebssysteme ohne native Dienste wie VSS verwenden, bietet VMware Tools auch einen speziellen vmsync-Treiber, der die gleiche Funktionalität wie VSS bieten kann. Daher ist es besonders wichtig, dass VMware Tools auf allen Ihren VMs installiert und auf dem neuesten Stand gehalten werden. Es gibt auch Fälle, in denen VMware Tools bestimmte Gastbetriebssystem-Versionen nicht unterstützt, also überprüfen Sie immer, ob Ihre Version von der Anwendung unterstützt wird.

Viele Backup-Anbieter stellen ihren eigenen speziellen Agenten zur Verfügung, der den Quiescing-Prozess übernimmt, wenn VMware Tools keinen Support anbietet.

4. Planen Sie Backups sorgfältig

VMs teilen sich die Ressourcen eines Hosts, und Hosts teilen sich Speichergeräte. Das Sichern von VMs ist ein ressourcenintensiver Vorgang. In einer virtuellen Umgebung kann die Erstellung eines Backups zu Ressourcenmangel bei Hosts und VMs führen. Während das Sichern auf der Virtualisierungsebene den Ressourcenverbrauch auf den VMs reduziert, wenn Backups stattfinden, ist der Ressourcenverbrauch auf den Hosts und Speichergeräten bei laufenden Backups immer noch hoch.

Um zu viele I/Os zu vermeiden, was die Leistung der VM beeinträchtigen kann, sollten Sie Backups so planen, dass die Anzahl der gleichzeitigen VM-Backups auf einem Host und gemeinsamen Datenspeichern begrenzt ist. Hosts teilen sich in der Regel dasselbe Storage in virtuellen Umgebungen, und Engpässe, die durch zu viele gleichzeitige VM-Backups auf einem einzigen Speicher verursacht werden, wirken sich auf alle Hosts aus, auf denen VMs laufen.

Hersteller wie Altaro bieten VM-Backup-Funktionalität an.
Abbildung 1: Hersteller wie Altaro bieten VM-Backup-Funktionalität an.

Wenn zu viele VMs auf demselben Host gleichzeitig gesichert werden, entstehen Engpässe für alle VMs auf diesem Host.

Sie sollten Backup-Zeitpläne sorgfältig planen, um sicherzustellen, dass Backups in einer ausgewogenen Weise erfolgen, die keine Ressourcenprobleme für die VMs verursacht. Und verlassen Sie sich nicht auf träge VMs, um Ihnen mitzuteilen, dass Sie ein Problem haben, während Backups ausgeführt werden. Schauen Sie sich stattdessen die Leistungsstatistik auf der Virtualisierungsebene an, um zu erfahren, ob Sie ein Problem haben. Auf diese Weise können Sie die I/Os überwachen und bei Bedarf Anpassungen vornehmen, um sie auszugleichen.

5. Halten Sie genügend Ressourcen für den Backup-Server vor

Backup-Server sind im Grunde genommen wie Pumpen: Die Daten werden aus einer Quelle gelesen, gehen in den Backup-Server und werden dann vom Backup-Server an das Zielgerät gesendet. Der Workload, den ein Backup-Server bewältigen kann, wird durch die ihm zugewiesenen Ressourcen bestimmt, und je mehr Ressourcen verfügbar sind, desto schneller kann er Daten übertragen. Backups von VMs können primäre und Backup-Speicherressourcen sowie das Netzwerk stark belasten, aber Backups haben mehr zu bieten als nur das Verschieben von Daten von Punkt A nach Punkt B. Backup-Server übernehmen erweiterte Funktionen wie Deduplizierung, Komprimierung und die Auswahl der zu sichernden Festplattenblöcke.

Damit der Backup-Server einen maximalen Durchsatz erzielen kann, muss er über ausreichende Ressourcen verfügen, um zu vermeiden, dass ein Engpass in einem bestimmten Ressourcen-Bereich entsteht.

Damit der Backup-Server einen maximalen Durchsatz erzielen kann, muss er über ausreichende Ressourcen verfügen, um zu vermeiden, dass ein Engpass in einem bestimmten Ressourcenbereich entsteht.

Sie sollten den Ressourcenverbrauch des Backup-Servers überwachen. In der Praxis ist es besser für einen Backup-Server, zu viele Ressourcen zu haben als zu wenig. Wenn diese Ressourcen ausgeschöpft sind, besteht die Möglichkeit, dass der Backup-Server mehr benötigt. Indem Sie sicherstellen, dass Ihr Backup-Server über die Ressourcen verfügt, die er braucht, können Sie sicherstellen, dass er Daten mit maximaler Geschwindigkeit pumpt und die Zeit der Backup-Fenster verkürzt.

Die Virtualisierungsarchitektur bietet im Vergleich zu herkömmlichen physischen Umgebungen viele einzigartige und kreative Möglichkeiten für die Sicherung von VMs. Backup-Anwendungen, die in die Virtualisierung integriert sind, können diese Funktionen nutzen, um die Effizienz von Backups zu steigern. VMware hat spezielle APIs entwickelt, die Backup-Anwendungen unterstützen, wie VMware vSphere Storage APIs – Data Protection, die es Backup-Anwendungen ermöglichen, direkt mit Hosts und Speichergeräten zu kommunizieren. Es bietet effizienteren Zugriff auf virtuelle Festplattendateien und enthält Funktionen wie Changed Block Tracking (CBT), die die Zeit für inkrementelle Backups erheblich verkürzen können.

Ein großer Teil eines inkrementellen Backups besteht darin, herauszufinden, was sich seit dem letzten Backup geändert hat. CBT fragt den VM-Kernel einer VM ab, der die Änderungen der Festplattenblöcke verfolgt, um schnell festzustellen, welche Festplattenblöcke der virtuellen Festplatte einer VM sich seit einem bestimmten Zeitpunkt geändert haben.

Backup-Anwendungen erkennen dies in der Regel selbst, so dass die sofortige Verfügbarkeit dieser Informationen eine schnellere Fertigstellung des inkrementellen Backup-Prozesses bedeuten kann.

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