基于虚拟技术的机房容灾备份方案.docx
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基于虚拟技术的机房容灾备份方案
基于虚拟技术的
机房容灾备份方案
目录
第一章前言3
第二章虚拟架构的优势5
1.虚拟架构可以让IT部门达成以下目标：
5
2.提高运营效率7
第三章如何利用虚拟化技术提高业务连续性10
1.当前实现业务连续性的难点10
2经济高效的故障切换群集12
3.基于存储阵列的复制13
4.虚拟化故障切换站点13
5.备份操作14
6.虚拟化给业务连续性带来的好处15
↓第一章前言
1958年，BillGore和他的太太VieveGore在美国特拉华州Newark市，自己家里的地下室成立了Gore公司。
1969年，Gore公司研制成功独特的，具有防风、防水、透气功能GORE-TEX面料并广泛应用于生产具有功能性、保护性和时尚感的服装和鞋类产品。
目前，Gore公司已成为一家在全球拥有6000多名员工、40多间加工厂的跨国公司，并在氟材料的技术研究和应用领域始终占据世界领先地位。
对于Gore这样的以研发新型材料作为企业动力的公司而言，材料的研发过程记录、研发历史数据、研发结果数据是企业最可宝贵的财富。
请假设这样一种情况，如果这些数据在一次事故中全部丢失，Gore公司会蒙受多么大的损失？
2001年9月11日，美国世贸中心双子大厦遭受了谁也无法预料的恐怖打击。
灾难发生前，约有350家企业在世贸大厦中工作。
事故发生一年后，重返世贸大厦的企业变成了150家，有200家企业由于重要信息系统的破坏，关键数据的丢失而永远的关闭、消失了。
其中的一家公司称，自己要恢复到灾难前的状态需要50年的时间。
2003年，当AT＆T无线试图对Siebel客户关系管理（CRM）软件进行升级的时候，原定一个周末就能完成的项目演变为一场历时六个星期的灾难。
这次CRM软件的升级使AT＆T无线损失了1亿多美元，仅增加的用户欠款、员工加班费和承包商的佣金就高达7500万美元。
此外，技术故障也导致该公司去年第四季度的新增用户数急降82％。
而其损失并不仅限于这些，AT＆T无线对分析师发布警告称：
"2004年上半年的用户退网率将进一步增加。
"
2003年，国内某电信运营商的计费存储系统仅发生了两个小时的故障，就造成400多万元的损失。
这些尚不包括对公司声誉的影响所导致的无形资产流失。
这些灾难的发生或许是偶然而难以预料的，但是，对灾难的预防却绝对不应该是一个偶然的话题。
据IDC的统计数字表明，美国在2000年以前的10年间发生过灾难的公司中，有55%当时倒闭。
剩下的45%中，因为数据丢失，有29%也在两年之内倒闭，生存下来的仅占16%。
国际调查机构GartnerGroup的数据表明，在由于经历大型灾难而导致系统停运的公司中，有2/5再也没有恢复运营，剩下的公司中也有1/3在两年内破产。
信息，作为企业宝贵的资源，其重要性已经得到了人们的充分认识。
但是我们该如何保护这一资源？
假设您就是某企业的一位高级管理人员，当您的企业遭遇以下事故时，您将如何去面对：
1．某一天，证券公司的交易数据因操作失误而损坏；
2．某一天，保险公司的所有保单数据因电源故障而丢失；
3．石油勘探公司辛苦一年获取的地质数据因人为的恶意操作而丢失；
4．医院保存的所有病历因为磁带的损坏而无法使用；
这样的例子还有很多很多。
那么这样的事故所带来的后果是什么？
至少，很难想象这个不幸的企业还能毫发无损的健康生存。
因为，对于信息时代的企业而言，健全的信息往往是维持其运转所必须的基本条件。
所以，如何保护企业的信息资源，如何使企业免遭信息灾难，已经成为企业所必须考虑的沉重问题。
↓第二章虚拟架构的优势
在一个服务器虚拟架构环境中，用户可以把资源看成是专属于他们的，而管理员则可在企业范围内管理和优化整个资源。
VMware的虚拟架构可以通过增加效率、灵活性和响应能力来降低企业的IT花费。
管理一个虚拟架构可以让IT部门更快的连接和管理资源，以满足商业所需。
1.虚拟架构可以让IT部门达成以下目标：
✓35%-75%TCO节省
✓通过将整合多个物理服务器到一个物理服务器降低40％软件硬件成本；
✓整合比：
生产环境10-15:
1，开发测试环境15-20:
1；
✓每个服务器的平均利用率从5％-15%提高到60%-80%；
✓降低70-80%运营成本，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本。
上面所列数据是针对VMware全球众多企业级用户的调查分析得来的统计数据，由于针对具体用户案例的实际TCO计算牵涉到众多数据的采集与分析工作，通常是由专业服务人员，利用相应的计算工具来进行。
下面是对一个企业采用虚拟化后的TCO节省费用的简单计算，该表格基于VMware一个真实用户的实际TCO计算数据，并做了适量的简化，主要用于向客户展示TCO计算的形式与结果，供用户参考。
同过上面的计算可以看出，客户原计划购买92台PC服务器，通过采用虚拟架构后，将原计划的92台服务器整合到12台配置更高的VMware的ESX服务器中，同时配置两台VirtualCenter管理服务器及所有相关软件及服务的费用后，给用户节省了2/3的费用，而这还没有考虑整合后所带来的所有运营成本如电力、空调能耗、网络连接费用，易于管理带来的效率提升等等众多方面的成本节省。
在真实的TCO计算中，需要考虑的因素将包括IT运维环境中所有具有费用支出的项目，如相关系统外围连接设备（网络、交换机、路由器等）、电源功率、空调能耗、人力成本、基建成本、管理费用、宕机费用等等，这些隐性成本虽然不像一次性采购的显性成本那么容易看得见摸得着，但却每时每刻都在真实的消耗着企业内部的宝贵资源，占据了IT总体拥有成本的主要部分，这其实也是为什么会有TCO这个概念出来的原因，如下图所示：
下面是更为复杂一些的TCO计算图表，该计算实际上是基于一个简化版的TCO计算工具，在用户输入相关成本数据后，得出相应的TCO结果。
该计算的输入数据完全来自真实用户，这些资料全部来源于在美国洛杉矶举办的VMworld2006的现场演讲论坛，并对外公开。
2.提高运营效率
采用虚拟架构后，不仅仅是降低了企业TCO的水平，还提高了企业IT部门的运营效率，如大幅度减少企业部署新的应用的时间，部署时间从小时级到分钟级，服务器重建和应用加载时间从20-40hrs=>15-30min，每年节省10,000人/小时（300台服务器），如下图所示，企业可以采用模版化的方式来部署新的应用：
传统的应用部署通常都会包括如下步骤：
硬件采购-〉硬件系统配置-〉安装操作系统-〉安装驱动-〉系统打补丁-〉安装应用-〉数据加载
当同一应用需要多次部署时，如在各个分公司统一上线某一新的应用的时候，上述部署步骤要重复多次，且在多人异构环境的操作下，大大增加了部署时遭遇非预知障碍的可能性（有的时候仅仅因为一个驱动的问题不能解决，就会造成延迟系统上线的严重问题）。
而采用虚拟架构后，由于可以在应用开发完毕，正式部署前，将应用环境做成虚拟机模版，再利用模版直接生成目标应用环境，可大大加快应用推广的速度，降低部属过程中出现问题的可能性。
同样的，对于虚拟机的硬件维护也会更为简便易行，以前硬件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1-3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。
在VMworld2006上，一位体验到虚拟化的好处的用户就曾经说过，采用虚拟化后，以前经常会碰到的蓝屏问题，现在再没有发生过，因为VMware虚拟架构基础之上运行的虚拟机平台，完全都是工业最标准的平台，而且在不同品牌不同型号的服务器上生成的虚拟机的虚拟硬件完全一致，客户可以很轻易的通过简单的文件拷贝方式，利用类似移动硬盘这样的工具，就可以把一个虚拟机的运行环境从北京的IBM服务器上带到上海的HP服务器上运行起来，这在非虚拟架构中是不可想象的。
旧硬件和操作系统的投资保护
不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。
当老的服务器硬件平台不能满足需求，需要考虑升级扩容时，虚拟架构也带来了更为简便的实现方式，用户不需要再考虑是否老的应用和操作系统能否在新的硬件平台上安装起来，由于虚拟机自身的平台独立性，老的服务器上虚拟机应用，在大部分情况下，仅仅需要拷贝的方式，甚至是采用VMware虚拟架构中动态资源调配的技术，就可以实现在新的硬件服务器平台上运行起来，立刻享受到新的技术发展所带来的应用性能的大幅度提升。
提高服务水平
帮助企业建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应；
将所有服务器作为大的资源统一进行管理，并按需自动进行动态资源调配；
无中断的按需扩容。
在VMworld2006上，很多VMware的客户也做了精彩的演讲，介绍了他们在使用VMware虚拟架构解决方案的一些经验和体会，相关的文档和资料都可以在如下公开网站上找到，里边涵盖的内容非常广泛，包括从管理到技术的众多层面的宝贵资料，可供参考。
↓第三章如何利用虚拟化技术提高业务连续性
1.当前实现业务连续性的难点
实现业务连续性的工具多种多样，但是，由于Windows操作系统设计的特点，即使是最高级的工具也只能在目标物理平台和源物理平台完全相同的时候提供完全恢复。
在故障切换站点保持完全相同的物理平台，意味必须同步升级主站和故障切换站的硬件，这无疑会大大增加费用，以至无法实现。
如果没有可供使用的故障切换站点，则无法找到相同的硬件。
即使是从同一个制造商购买的同一系列的硬件，它们的固件版本、系列级别、BIOS设置或支持生命周期也很可能会不同。
恢复到不同的平台通常又不可靠，而且还会涉及很多复杂的人工操作步骤。
这些人工因素和需要解决的问题会使恢复时间变得很长，并且缺乏可重复性。
为了帮助企业进行灾难恢复计划，操作系统供应商、应用程序供应商和备份管理软件供应商开发了专用的API和工具，并制订了最佳实施方案。
按惯例，这些实施方案涉及单独处理系统信息、操作系统信息、应用程序和数据的备份和恢复。
有些应用程序和数据（例如MicrosoftExchange）具有行为表现明显不同的模块，这就要求各个模块具有不同的灾难恢复策略。
此外，各个关键应用程序还应具有不同的备份和恢复API。
如果备份期间需要能够保持对应用程序访问，差别就会特别明显。
由于使用了大量的工具，企业IT管理员必须学习很多新工具，并为灾难恢复策略涉及的每个应用程序设计新策略。
使该情况变得更复杂的是，应用程序的一个版本与下一个版本的方法和API可能会变得完全不同。
例如，基于本机ExchangeAPI的
Exchange2003的灾难恢复策略与Exchange2000的灾难恢复策略完全不同。
由于应用程序和工具的不同，灾难恢复策略通常包括多个特定于应用程序的计划。
每个计划都会存在变化，必须对变动的计划进行测试。
另外，如果该策略不包括故障切换站点，则寻找测试恢复的硬件可能会很困难。
固有的连续可用能力VMwareInfrastructure提供了多个级别的固有高可用性。
虚拟机的本质决定了它们可以跨某台物理服务器上的所有虚拟机利用该服务器的高可用特性。
对于运行单个应用程序的服务器来说，容错硬件特性（如分组网络接口、多SAN存储适配器及冗余电源和内存）可能会非常昂贵，以至无法实现；但如果将这些特性的成本分散到多台虚拟机，它们就变得很经济了。
VMwareInfrastructure改变了设计信息系统的方式。
VMwareInfrastructure具有在任意虚拟化平台之间迁移虚拟机、快照、在资源池中的备用主机上自动重新启动以及VMotion等高级功能特性，因而在它创建的环境中，停机至多不过就是简单的重新启动而已。
对于防止应用程序或硬件发生故障的连续可用性解决方案来说，VMwareHA对运行在虚拟机中的应用程序提供了易于使用、经济高效的保护。
如果服务器发生故障，受影响的虚拟机将在VMwareInfrastructure资源池中具有备用能力的其他物理服务器上自动重新启动。
VMwareHA将停机时间和IT服务中断减至最低，同时不需要专门的备用硬件，也不需要安装附加软件。
VMwareHA提供跨整个虚拟化IT环境的统一的高可用性，而且没有用于操作系统或特定应用程序的故障切换解决方案的成本和复杂性。
当需要不中断应用程序的连续可用性解决方案时，使用比通常情况下常规故障切换群集所需的少的多的服务器，就可以实现驻留在不同物理硬件平台上的虚拟机间的N+1群集。
最后，果担心会发生区域性灾难，与SAN及数据复制技术相结合的虚拟基础架构可提供最高程度的保护。
客户可在主存储阵列和故障切换存储阵列之间使用数据复制，并在整合的故障切换站点上启动虚拟机。
✓硬件独立性
对于业务连续性来说，虚拟化的主要优点之一是恢复过程独立于恢复硬件。
由于虚拟机封装了完整的环境，包括数据、应用程序、操作系统、BIOS和虚拟化硬件，因此可以不考虑底层硬件的差异，而使用虚拟化平台将应用程序恢复到任何硬件。
而不再受物理世界中必须恢复到相同平台的限制。
硬件独立性不仅可以使IT管理员避免通过人工流程来调整驱动程序和BIOS版本以反映平台中的更改，而且可以消除Windows注册表问题和即插即用问题。
✓硬件整合
VMware的企业客户积极利用VMware的整合性优点，服务于他们的生产和预生产服务器。
对于故障切换硬件来说，整合性还有更多的优点。
因为所有工作负载同时发生故障的可能性极小，而在故障切换设备中，临时性地提供较低的应用程序性能通常是可以接受的，所以客户遇到的故障切换设备的整合率通常会达到主数据中心整合率的两倍。
工作负载的移动性和硬件的高度整合产生的结果出乎意料，那就是企业可以在几乎不影响性能的情况下，让硬件超额承担工作负载，进而使自营式灾难恢复模式在经济上变得非常有吸引力.利用虚拟化的业务连续性解决方案无需复杂配置的高可用性VMwareHA不间断地监控资源池中的所有服务器并检测服务器故障。
放置在每台服务器上的代理不断向资源池中的其他服务器发出"心跳信号"，一旦丢失"心跳信号"。
将启动所有受影响的虚拟机在其他服务器上的重启过程。
VMwareHA确保资源池中始终有充足的资源，以便在发生服务器故障时能够在不同的物理服务器上重新启动虚拟机。
VMFS群集文件系统实现了虚拟机的重新启动，该群集文件系统允许多个ESXServer安装同时具有对同一虚拟机文件的读写问权限。
VMwareHA很容易在VirtualCenter中启用，以便保护资源池中的所有虚拟机。
与故障切换群集解决方VMwareHA更容易配置，并且不需要群集操作系统和应用程序的高成本，也没有那么复杂
2.经济高效的故障切换群集
当要求100%正常运行时间时，IT管理员可以在运行关键工作负载的物理计算机和配置相似的虚拟机之间创建一个群集。
虚拟机在备用模式中不消耗计算资源，并且可以以极高的整合率整合到一个或几个物理平台中。
因此，企业不必投资购买双份硬件，也无需管理或临时连接无序增加的服务器，就可以享受高可用性的好处。
冗余量从2N降到
N+1。
物理到虚拟机群集与物理到物理计算机群集所支持的群集软件相同。
事实上，虚拟机和对应的物理设备一样，支持相同的群集软件，包括Microsoft群集、Veritas群集和LegatoAAM，所以不需要IT更新。
同时，节约下来的成本可为更多的工作负载实施高可用性和服务级别协议（SLA）。
在存储区域网络上使用虚拟机实现连续性
结合存储区域网络（SAN）部署的虚拟基础架构本身更为稳定。
驻留在SAN上的任何虚拟机都可以经受运行该虚拟机的服务器的硬件崩溃，并可人工或在VMwareHA的自动控制下在另一台ESXServer上重新启动。
然而，最大的优点是VMwareVMotion技术允许在计划停机之前将工作负载从某台物理计算机迁移出，而不会造成用户停机。
此外，虚拟化IT基础架构为增强的SAN部署改进了业务个案。
由于各台服务器和关联的主机总线适配器（HBA）由多个工作负载共享，因此大大降低了SAN连接的每个工作负载的成本。
另外，对故障切换和多路径使用HBA经济上变得越来越可行，从而提高可用性并消除单点故障。
3.基于存储阵列的复制
在处理最关键的应用程序时，很多企业采用了将基于存储阵列的数据复制转到故障切换站点的方式。
此方法是在一个远程位置提供数据和应用程序的最新的拷贝，从而保护数据使之免遭区域性灾难和硬件故障的损坏。
但是，有关可以用多快的速度在辅助站点恢复操作的问题仍然没有得到解决。
在仅在辅助站点维持存储阵列的情况下，如果发生了灾难，则必须准备好运行应用程序所需的服务器。
此配置将使恢复时间长达数天至数周。
同时，恢复到不同的硬件是一项非常有风险的人工流程，而且在某些情况下是无法实现的。
为确保在几小时内完成恢复，就必须与主数据中心设备同步升级辅助站点上的服务器硬件。
对于要求更为苛刻的工作负载来说，即使此方法可能也无法实现恢复时间目标。
有了与基于阵列的复制相结合的虚拟基础架构，企业就可以将封闭好的虚拟机复制到辅助站点，并在不需要人为干预的情况下，在辅助站点以程序化的方法在任何可用的ESXServer上启动该虚拟机。
虚拟机的硬件独立性意味着辅助数据中心的ESXServer硬件不需要与主数据中心的ESXServer硬件的配置相同。
此外，可在辅助站点保持较高的服务器整合率。
4.虚拟化故障切换站点
为了测试数据恢复，IT管理员需要为每台备份计算机找到一台测试故障切换服务器，安装操作系统和备份代理，然后尝试在测试故障切换服务器上调整Windows注册表和其他系统配置。
如果系统调整成功，则可以使用备份服务器和备份代理测试数据恢复。
使用此方法进行数据恢复的两个明显缺点是：
需要准备几台新的服务器，以及不可能经常（或在最好的情况下也是人工流程）调整不同的故障切换服务器的Windows注册表和其他系统特性。
所有这些问题都可以通过使用虚拟化故障切换硬件来解决。
另外，操作系统安装、备份代理安装和Windows注册表调整只需要进行一次。
此后，完全配置的虚拟机定义将存储在虚拟机模板库中。
对于所有随后的恢复测试，分步的流程为：
1.找到一台物理计算机，不管指定用于恢复测试的服务器的数目。
2.安装ESXServer。
3.（从库中）复制已预安装适当的Windows版本和备份代理的虚拟机。
4.编辑IP地址并注册虚拟机。
5.启动虚拟机。
6.使用备份代理（从磁带）恢复到虚拟机。
5.备份操作
备份是所有灾难恢复策略的核心，使用虚拟基础架构，IT管理员可提供比使用物理系统更加灵活的选择方案。
在这些选择方案中，第一个是可以继续对虚拟硬件使用现有的备份流程。
VMware软件支持在虚拟机内运行的多种备份代理，这将允许备份服务器以一致的方式，控制物理服务器和虚拟服务器的备份和文件恢复流程。
第二个选择方案是在ESXServerManagementConsole或VMwareServer主机操作系统中使用备份代理。
此方法允许IT管理员利用虚拟机的封装属性，只备份虚拟磁盘所包含的文件，即可获取系统配置、应用程序和数据。
第三个也是最灵活的备份选择方案是VMwareInfrastructure3所带的VMwareConsolidatedBackup功能ConsolidatedBackup是一组驱动程序和脚本，这些驱动程序和脚本可以使用业界标准的备份代理，实现对集中式Microsoft®Windows2003代理服务器上的虚拟机进行无局域网备份。
ConsolidatedBackup包括与大多数主要备份产品进行整合的备份前和备份后脚本。
管理员为每台虚拟机创建备份作业，并该作业将分派给ConsolidatedBackup代理。
对于运行MicrosoftWindows操作系统的虚拟机，备份前脚本将暂停虚拟机内的NTFS文件系统，拍摄虚拟机的快照，并将该快照直接从SAN中载入到代理服务器上。
备份客户端随后备份虚拟机的内容—备份为一组文件和目录或一个虚拟磁盘映像。
最后，备份后脚本将卸载装载的快照并使虚拟磁盘退出快照模式。
6.虚拟化给业务连续性带来的好处
如果恢复时间目标是在一个小时内恢复至上一次完全备份的状态，则能够成功实现此目标的唯一恢复策略是：
维持一个辅助数据中心，使其每一台服务器都与主数据中心的服务器相对应，并配备相同型号的硬件。
结合备份或磁盘复制软件，可以使用裸机恢复工具将关键服务器（配有操作系统和关键应用程序）恢复到辅助数据中心相应的服务器上。
由于恢复过程是特定于每台服务器的，所有每个服务器恢复都必须单独进行测试.如果已经虚拟化辅助数据中心，则将立即体验到以下三点好处：
•无需保持相同型号的硬件，因为IT管理员可以将封装在虚拟机中的应用程序恢复至任何x86体系结构的硬件，而无需获取专业裸机恢复工具的许可证。
•IT可以整合数据中心的所有硬件，实现规模经济的好处。
•IT管理员只需管理获取和恢复的单一数据类型，即封装的虚拟机。
与必须处理不同的系统、应用程序和数据的传统方法相比，此方法大大简化了管理的复杂性。
由于辅助数据中心不需要具有和主数据中心相同型号的硬件，因此也不需要与主数据中心同步更新。
而主数据中心的服务器平均每三年就需要更换一次，辅助数据中心的服务器可能具有六年的寿命。
对于主数据中心逐步淘汰出的服务器，可以将它们重新部署到辅助数据中心以增加能力。
具有在数据中心的不同服务器间整合硬件资源以及平衡所有关键工作负载的能力后，将提高辅助数据中心的整合率，同时对可用性的影响保持最低。
例如，整合率提高两倍，可能只会使已恢复应用程序的可用性从99.98降至99.95，即使所有具有灾难保护的应用程序同时发生故障，情况也是如此。
服务器数量的减少的直接好处就是TCO大大降低，其原因是电源和冷却要求及设备要求降低、布线和网元减少，还节约了硬件维护费用。
由于减少了硬件更新的需要（硬件寿命更长）、简化了恢复测试（测试一次即可恢复所有虚拟机），并缩短了人员培训的时间（所有应用程序都具有统一的流程），因此节省了更多的IT工作。
从使用虚拟化业务连续性解决方案的典型VMware客户处收集的数据显示，在保护级别相同的情况下，可以节约以下总成本：
•资金成本减少：
每年50-70%
•可变成本减少：
每年60-80%
•IT资源需求减少：
每年70-90%
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