FusionSphere备份方案白皮书.docx
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FusionSphere备份方案白皮书
华为FusionSphere
备份方案白皮书
目录
1备份简介1
1.1云计算备份概述1
1.1.1为什么需要备份1
1.1.2备份系统设计原则1
1.1.3备份系统的定位（与容灾的关系）2
1.1.4备份系统的组成3
1.2云计算备份典型需求描述3
1.3FusionSphere备份方案简介4
2FusionSphere备份方案介绍6
2.1eBackup虚拟机备份方案6
2.1.1方案概述6
2.1.2适用场景7
2.1.3方案组网8
2.1.4方案特点10
2.2用户数据备份到第三方备份服务器方案10
2.2.1方案概述10
2.2.2适用场景10
2.2.3方案组网11
2.2.4方案特点11
2.3基于SAN备份方案12
2.3.1方案概述12
2.3.2适用场景12
2.3.3方案特点13
3综述：
FusionSphere备份方案对比分析15
4术语17
1备份简介
1.1云计算备份概述
随着云计算的蓬勃发展，越来越多重要的计算机信息系统出现在云计算中。
由于各行业的用户和企业对网络应用和数据信息的依赖日益强烈，使得突发性灾难如火灾、洪水、地震、区域电力中断或者人为破坏对整个企业的数据和业务生产会造成重大影响，如重要信息丢失、服务中断、经济损失、客户流失等。
因此，为了保证云计算中计算机信息系统的业务连续性和数据可靠性，华为提供了针对云计算的备份解决方案，保证灾难发生时关键数据不丢失，系统服务尽快恢复运行。
1.1.1为什么需要备份
虽然计算机技术的发展给人们的日常生活提供了很多便利，然而，人为的操作错误，系统软件或应用软件的缺陷、硬件的损毁、电脑病毒、骇客攻击、自然灾难等等诸多因素都有可能造成计算机中数据的丢失，从而给企业造成无可估量的损失。
为了保护业务系统的关键业务数据，必须对这些数据进行有效的保护，并支持快速恢复。
所有的备份都是为发生灾难时作恢复而准备的，一个自动备份系统的优劣标准不仅仅在于它的备份模式/备份速度等，需要慎重衡量的还有另一个标准---可恢复性。
而可恢复性又有两个决定因素：
恢复速度和恢复操作的简易性。
1.1.2备份系统设计原则
对数据进行备份是为了保证数据的可恢复性，消除系统使用者和操作者的后顾之忧。
不同的应用环境需要不同的备份解决方案，一般来说，一个完善的备份系统，需要满足以下原则：
●稳定性
备份系统的主要作用是为系统提供一个数据保护的方法，其自身的稳定性和可靠性就变成了最重要的一个方面。
首先，备份系统一定要与操作系统100%的兼容，其次，当事故发生时，能够快速有效地恢复数据。
●全面性
在复杂的计算机网络环境中，可能会包括了各种操作平台，如Linux、Windows等，并安装了各种应用系统，如ERP、数据库、邮件系统等。
选用的备份软件，要支持各种操作系统、数据库和典型应用。
●自动化
很多系统由于工作性质，对备份开始时间、备份窗口都有一定的限制。
在深夜业务系统负荷轻时，适于备份，但会增加系统管理员的负担。
因此，备份方案应能提供自动备份功能，并能自动管理备份介质设备。
在自动备份过程中，还要有日志记录功能，并在出现异常情况时自动报警。
●高性能
随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。
这就要求在设计备份时，尽量提高数据备份的速度，保证在特定的备份窗口内完成数据的备份。
●维持业务系统的有效性
备份对业务系统的性能将会产生一定的影响，有时会很大；如何采取有效的技术手段避免备份对服务器系统、数据库系统、网络系统的影响，将是非常重要的。
同时，需要保证备份系统恢复的数据是有效的，完整的。
●操作简单
数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员技能也处于不同的层次。
这就需要一个直观的、操作简单的图形化用户界面，缩短操作人员的学习时间，减轻操作人员的工作压力，使备份工作得以轻松地设置和完成。
●实时性
有些关键性的任务是要24小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能仍然处于打开的状态。
那么在进行备份的时候，要采取措施，实时地查看文件大小、进行事务跟踪，以保证正确地备份系统中的所有文件。
1.1.3备份系统的定位（与容灾的关系）
数据备份的目的是保存系统的某个时间点的数据状态，可以保存多个时间点，并在需要的时候从备份系统中恢复数据，以增强数据的安全性。
备份与容灾所关注的对象有所不同，备份关心数据的安全，容灾关心业务应用的安全，我们可以把备份称作是“数据保护”，而容灾称作“业务应用保护”。
备份经常表现为通过备份软件使用磁带库、光盘或者NAS、云存储等等存储介质将数据进行拷贝；容灾则表现为通过高可用方案将两个站点连接起来并迅速地恢复系统。
备份与容灾有着紧密的联系。
首先，在备份与容灾中都有数据保护工作，备份大多采用性能和成本都较低的存储设备，如SATA硬盘、物理带库等；容灾要求数据随时在线，一般采用性能和成本都较高的存储设备，如SAS硬盘。
其次，备份是存储领域的一个基础，在一个完整的容灾方案中必然包括备份的部分；同时备份还是容灾方案的有效补充，因为容灾方案中的数据始终在线，因此存储有完全被破坏的可能，而备份提供了额外的一条防线，即使在线数据丢失也可以从备份数据中恢复。
所以在灾备建设上一般有两种方案：
●方案1：
只建设备份系统。
通过备份系统实现数据历史状态的保存；同时如果将备份系统建在异地，还可以实现数据的异地保存，具备一定程度的容灾功能。
●方案2：
建设容灾+备份系统，同时保障业务的连续性和数据的安全性。
此类方案中一般只对容灾系统中的设备进行数据备份即可。
1.1.4备份系统的组成
●备份软件
优秀备份软件包括加速备份、自动操作、灾难恢复等特殊功能，对于安全有效的数据备份是非常重要的。
●备份网络
备份网络可以是SAN，也可以是LAN/MAN/WAN，或SAN＋LAN/MAN/WAN混合方式，它是数据传输的通道，数据备份的效率高低与备份网络有密切关系。
●备份介质
介质是数据的负载物，它的质量一定要有保证，使用质量不过关的介质无疑是拿自己的数据冒险。
●备份管理知识
一个好的备份/恢复系统，除了配备有好的软硬件之外，更需要有良好的备份策略和管理规划来进行保证。
对于一个复杂的系统，必须根据各种应用和业务的处理类型来分别制定具体的备份策略。
但总体上来讲，一个好的备份策略，必须考虑多方面的因素。
1.2云计算备份典型需求描述
备份执行需求：
●手工备份
每次备份由用户手工触发进行备份。
●自动备份
设置好备份策略后系统自动按时进行备份。
备份类型需求：
●全备份（FullBackup）
每次备份定义的所有数据，优点是恢复快，缺点是备份数据量大，需要较长时间。
●增量备份（IncrementalBackup）
备份自上一次备份以来更新的所有数据，优点是每次备份数据量小，缺点是恢复时需要全备份及多份增量备份。
●差量备份（或差异备份）（DifferentialBackup）
备份自上一次全备份以来更新的所有数据，其优点是恢复时只需要全备份及一次差量备份，恢复速度较快，缺点是每次备份的数据量较多，每次都是备份自全备份以来所有更新的数据。
●合成备份（仅适用于文件）（SyntheticBackup）
利用较早时期的全备份和该全备份之后的所有增量备份在备份服务器上合成一个完全备份集。
合成备份有利于缩小完全备份窗口，减少备份作业对生产系统的影响时间。
存储介质需求：
●磁盘备份，包括内置存储与外挂存储（NAS、SAN、盘阵等）、云存储
●磁带备份，包括物理带库和虚拟带库（VTL）
●光盘备份
备份数据复制距离需求：
●本地备份
数据只备份到本地备份存储中
●远程备份
数据除了备份到本地外，还需要备份到异地备份存储中；这样当生产站点发生重大灾难事故时，本地的生产存储与备份存储数据可能都会丢失，此时需要从异地备份存储上恢复数据，从而保证数据不丢失。
备份数据需求：
●系统数据
需要备份系统数据，包括操作系统与安装的应用。
在虚拟机系统盘故障时，可以使用备份数据恢复。
●用户数据
只需要备份用户数据，如用户文件、数据库数据等关键数据，当这些数据被破坏或丢失时，可以恢复。
1.3FusionSphere备份方案简介
FusionSphere解决方案针对不同的业务场景、应用类型、用户规模、IT基础设施条件、投资预算，提供以下三种有针对性的备份解决方案：
●用户数据备份到第三方备份服务器（传统备份）
●eBackup虚拟机备份（虚拟机备份）
●基于SAN的备份（存储备份）
表1-1FusionSphere备份方案选择
方案类型
解决方案
功能特点
应用场景
传统备份
用户数据备份到第三方备份服务器
1、不要求系统卷备份；
2、小量虚拟机备份需求；
3、需要针对单个VM进行恢复；
4、支持物理机与虚拟机之间备份恢复需求；
5、在虚拟机内安装备份代理，开机才能备份；
6、允许只针对虚拟机内部分数据进行备份
服务器虚拟化；
数据中心；
一体机；
桌面云
虚拟机备份
eBackup虚拟机备份
1、支持系统卷的备份；
2、需要针对单个VM进行恢复；
3、不需在虚拟机内安装备份代理
服务器虚拟化；
数据中心；
一体机；
桌面云
存储备份
存储SAN
远程复制备份
1、支持系统卷的备份；
2、RPO要求为零（即同步模式的存储复制）
3、针对生产存储故障场景，不要求针对单个VM进行恢复；
4、不需在虚拟机内安装备份代理
5、备份存储与生产存储必须同构
服务器虚拟化；
数据中心；
桌面云
2FusionSphere备份方案介绍
2.1eBackup虚拟机备份方案
2.1.1方案概述
eBackup虚拟机备份方案，是使用华为eBackup备份服务器，配合FusionCompute的CBT（ChangedBlockTracking）及快照功能实现的虚拟机数据备份方案。
eBackup通过与FusionCompute配合，对指定虚拟机或虚拟机内指定卷对象按照指定的备份策略进行备份。
当虚拟机数据丢失或故障时，可使用备份的历史点数据进行恢复。
数据备份的目标端可以为SAN和NAS存储。
eBackup虚拟机备份方案具有以下功能特点：
1、无代理备份，不需要在要备份的虚拟机内安装备份代理软件。
2、支持虚拟机在线备份，不管虚拟机是开机还是关机都可进行备份。
3、支持对多种生产存储上的虚拟机进行备份和恢复，包括FusionStorage与存储虚拟化。
4、支持备份到SAN或NAS。
5、支持WindowsVSS（VolumeShadowCopyService，卷影复制服务）应用一致性，保证备份数据可恢复。
6、支持多种备份类型，包括完全备份、增量备份，并可批量备份。
●完全备份支持有效数据备份。
●增量备份和差量备份功能只需备份变化数据块，减少备份数据量，降低了备份虚拟机的成本，并最大限度地缩短了备份窗口。
7、支持多种恢复类型，包括恢复到新虚拟机（整机恢复）、恢复到原虚拟机（磁盘恢复）和恢复到指定虚拟机（磁盘恢复），并可批量恢复。
其中恢复到新虚拟机（整机恢复）仅用于通过FusionCompute创建的虚拟机，不适用于通过FusionManager或VDI创建的虚拟机。
支持各种操作系统的细粒度文件级恢复
8、支持多种恢复方式，包括镜像恢复、差量恢复与各种客户操作系统的细粒度文件级恢复。
●镜像恢复时，恢复的数据量与完全备份相同。
●差量恢复仅针对存储虚拟化，恢复到原虚拟机时，利用更改数据块跟踪（CBT，ChangedBlockTracking）功能只需恢复从备份点到磁盘当前点之间变化的数据块，从而实现快速恢复。
●细粒度文件级恢复时，可以只恢复磁盘内的部分文件或目录，而不需要恢复整个磁盘，从而实现更快速和有效的恢复。
9、生产存储使用存储虚拟化时，支持多种备份数据传输模式，包括LAN、LANSSL、SAN（或LAN-Free）。
通过LANSSL加密传输，可以保证备份数据安全；通过SAN（或LAN-Free）传输，可提升备份恢复性能，减少对生产服务器的性能影响。
生产存储使用FusionStorage存储时，由于备份网络采用的是内部存储网络，不存在安全性问题。
10、支持灵活备份策略。
●支持针对不同虚拟机或虚拟机组设置不同备份策略。
●支持通过选择虚拟化环境下的容器（如集群）选择需要备份的虚拟机，备份时自动发现容器下新增的虚拟机，同时也支持对迁移的虚拟机进行备份。
●提供多种备份类型，包括全量备份和增量备份。
●支持备份数据重复数据删除和压缩。
●支持设置备份数据保留时间以自动清除过期备份数据。
●支持设置备份策略优先级。
11、支持并发备份与恢复；单个备份代理支持40个并发任务。
12、支持跨FusionCompute站点的虚拟机磁盘的备份和恢复。
13、采用备份服务器与备份代理结合的分布式备份架构；一个备份服务器可最多64个备份代理（备份服务器同时具有备份代理的功能，不需单独部署备份服务器），并可通过浏览器统一管理。
建议按每个备份代理配置200个虚拟机进行规划配置，可根据虚拟机数量扩展备份代理，最大支持10000个虚拟机备份。
14、高可靠性。
●备份代理发生故障后，备份代理上的业务分配到其它备份代理运行。
●针对操作系统、主机节点以及系统存储损坏等不同场景，提供备份系统自身灾难恢复功能。
15、易管理和维护。
●提供虚拟机模板和物理服务器部署方式，简化eBackup备份软件安装部署操作，缩短部署时间。
●提供基于GUI（GraphicalUserInterfaces）和命令行的CLI（Command-LineInterface），进行集中的备份恢复业务和系统管理，为用户提供简单直观的操作维护方式。
2.1.2适用场景
使用场景
适用于服务器虚拟化、数据中心、一体机、桌面云场景下用户虚拟机的备份。
使用约束
eBackup虚拟机备份方案存在以下约束：
1、支持生产存储为虚拟存储（基于SAN、NAS或本地磁盘）及FusionStorage下的虚拟机备份。
对于FusionStorage存储，采用快照差量备份；对于虚拟存储，采用CBT备份。
2、不支持对VRM虚拟机进行备份。
其他管理节点虚拟机（如FusionManager、FusionStorageManager），如果使用虚拟化存储和FusionStorage存储，可进行备份，但不建议。
3、不支持对模板虚拟机、链接克隆虚拟机进行备份，不支持对带共享磁盘虚拟机进行备份。
不支持对同时包括FusionStorage卷和虚拟化存储卷的虚拟机进行备份。
4、采用CBT方式实现虚拟机备份时，虚拟机若发生以下事件，则CBT备份功能失效，下次备份时将进行全量备份。
●虚拟机所在主机故障或断电
●使用快照恢复虚拟机
●虚拟机磁盘在线扩容
●虚拟机精简磁盘离线回收
●eBackup备份系统升级
5、以虚拟机模板方式在FusionCompute上部署备份服务器和备份代理时，只支持以SAN或NAS作为备份存储，而不支持使用虚拟磁盘作为备份存储，且不支持生产存储为FC存储的LAN-Free备份和恢复；需要LAN-Free备份恢复时，建议采用物理机部署。
6、备份过程对系统I/O性能有影响，建议业务空闲时进行虚拟机备份。
7、恢复虚拟机业务时，如果原虚拟机还存在，建议使用磁盘恢复功能（单机磁盘恢复和磁盘批量恢复）恢复到原虚拟机；若原虚拟机不存在，对于FusionManager或VDI创建的虚拟机需要恢复，建议先通过FusionManager或VDI创建一个新的虚拟机后，再使用磁盘恢复功能恢复到该虚拟机，对于FusionComputer创建的虚拟机需要恢复，可直接使用整机恢复到新虚拟机功能进行恢复。
8、桌面云场景下对虚拟机系统卷备份时，需通过AD域关闭用户计算机账户密码（注意：
不是用户域密码）变更功能，以免虚拟机系统卷恢复后无法接入AD域（该密码是计算机加入域时自动创建的，不可手动修改，默认30天会自动修改一次）。
2.1.3方案组网
图2-1eBackup虚拟机备份方案
新增软硬件设备
●eBackup备份服务器：
支持虚拟机模板与物理服务器部署方式，其中虚拟机规格为：
4U12G及150GB系统盘；最多可部署64个备份代理，建议按每个备份代理配置200个虚拟机进行规划配置。
为避免备份对业务网络造成影响，在部署备份服务器时需对其虚拟网卡进行限速，一般不超过其所在物理服务器的物理网卡带宽的一半。
●备份存储：
支持SAN存储和NAS存储作为备份存储；备份存储所需容量大小与需要备份数据量大小及备份策略相关。
数据备份过程
（1）VM内不需要安装备份代理软件，由虚拟化层通过业务网络与eBackup备份服务器通信，将虚拟机快照数据备份到备份存储上。
（2）VM的数据备份策略可以在eBackup服务器上灵活设置。
建议在业务空闲时进行备份，避免数据备份影响业务。
备份策略可以根据业务需要进行调整，存储容量和带宽也需要进行相应的调整。
数据恢复过程
（1）当某个虚拟机数据故障需要恢复时，可以通过eBackup备份服务器将需要恢复的虚拟机或指定卷恢复到原虚拟机中。
（2）若某个虚拟机被意外删除时，可以通过eBackup备份服务器恢复到新虚拟机，或用户创建一个新虚拟机后通过eBackup备份服务器恢复到该指定的新虚拟机中。
（3）若虚拟机内某些文件或目录被误删时，可以通过eBackup备份服务器将备份集磁盘挂载给目的虚拟机，由用户在目的虚拟机从备份磁盘上拷贝文件或目录到目的虚拟机自己的磁盘上，恢复完成后再通过eBackup备份服务器下载备份集磁盘。
2.1.4方案特点
优点
1、不需要再虚拟机内安装代理软件。
2、支持虚拟机系统卷数据（如安装的软件）的恢复。
3、可以恢复到历史数据。
缺点
1、不支持备份到物理带库或虚拟带库。
2.2用户数据备份到第三方备份服务器方案
2.2.1方案概述
用户数据备份到第三方备份服务器方案，是通过第三方备份服务器设置备份策略将虚拟机重要目录或文件或应用定期备份到第三方服务器上，当由于VM故障或系统逻辑错误导致VM内重要数据丢失时，可以通过第三方服务器或备份客户端进行自动恢复。
采用第三方备份服务器备份用户数据方案时，需要进行数据备份的VM安装第三方备份服务器客户端代理软件，并在第三方备份服务器上为VM设置备份策略，包括备份时间、备份数据内容、备份方式（全备份或增量备份）等，对各VM上重要目录/数据进行周期性备份。
兼容的备份服务器与客户端软件请参见《华为FusionSphere兼容性列表.pdf》。
2.2.2适用场景
使用场景
适用于服务器虚拟化、数据中心、一体机、桌面云场景下用户数据的备份。
使用约束
用户数据备份到第三方备份服务器方案存在以下约束：
1、第三方备份服务器不支持对FusionSphere虚拟机的备份，只支持对虚拟机内数据的备份。
2.2.3方案组网
图2-1第三方备份服务器备份方案
新增软硬件设备
（1）第三方备份服务器：
配置服务器并安装第三方备份服务器软件。
（2）第三方备份客户端软件：
每个需要备份的虚拟机都需要安装。
数据备份过程
（1）VM中安装备份客户端软件，通过业务网络/备份网络与第三方备份服务器通信，将数据备份到本地备份服务器上。
（2）VM的数据备份策略可以在第三方备份服务器上灵活设置。
建议在业务空闲时进行备份，避免数据备份影响业务。
备份策略可以根据业务需要进行调整，存储容量和带宽也需要进行相应的调整。
数据恢复过程
（1）当某个虚拟机数据故障需要恢复时，可以通过备份客户端将重要的文件恢复到虚拟机中（需要第三方备份服务器提前授权），也可通过备份服务器来进行。
（2）若虚拟机故障无法启动时，需要重建虚拟机，并将新虚拟机主机名修改为旧虚拟机的主机名，才能将旧虚拟机备份的数据恢复到新虚拟机中。
2.2.4方案特点
优点
1、第三方备份软件市场占有率高，成熟可靠。
2、可以恢复到历史数据，恢复的数据量小。
缺点
1、成本较高。
2、不支持VM系统数据（如安装的软件）的恢复。
3、需要在VM内安装备份客户端，部署复杂。
2.3基于SAN备份方案
2.3.1方案概述
该方案可以LUN为单位，通过SAN的远程复制功能将主SAN上某个/某些LUN复制到备SAN上进行备份，当主SAN上对应LUN故障时，可以切换到备SAN上，从而可以恢复该LUN上对应虚拟机的数据。
2.3.2适用场景
使用场景
适用于服务器虚拟化、数据中心、桌面云场景下虚拟机的备份。
使用约束
基于SAN备份方案存在以下约束：
1、备份SAN与主SAN必须是同一厂家设备。
2、SAN镜像备份只能针对整个LUN，无法针对单个虚拟机或虚拟机的某个卷进行恢复。
方案组网
图2-1SAN本地备份方案
新增软硬件设备
（1）备份SAN以及远程复制License。
本地备份建议采用同步复制方案，主SAN与备SAN配置需要相同，并且主备SAN之间通过光纤互联，以保证IO性能影响尽可能小。
数据备份过程
（1）主SAN通过FC与备SAN通信，并指定主SAN与备SAN的主从LUN对应关系，进行远程复制（需要远程复制License）。
（2）SAN之间有两种复制方式可选择：
●同步远程复制，主SAN指定LUN收到一个写操作时，将转发给备SAN，并在主备SAN都写成功时，才向上层返回成功，从而保证主备SAN上指定LUN数据完全一致。
●异步远程复制，主SAN根据指定的备份周期产生快照并将快照复制到备SAN，备SAN保存该历史点数据。
由于异步远程复制期间存在快照，对IO性能有较大影响，在本地备份时一般不建议。
本地备份建议采用同步远程复制方案。
备SAN可以对主SAN所有LUN或部分LUN进行备份。
1）当对SAN所有LUN进行备份时，任意创建在主SAN上的虚拟机都会备份到备SAN上。
2）当只对SAN部分LUN进行备份时，只有创建在主SAN上要备份的LUN上的虚拟机才会备份到备SAN上。
对于FuionComputer或VDI，若创建的虚拟机需要备份时，可以直接选择在主SAN要备份的LUN上创建虚拟机，这样创建完成后就可以对该虚拟机进行自动备份。
对于FusionManager，创建虚拟机时无法选择虚拟机卷所在的SAN与LUN，因此若该虚拟机需要备份时，只能在该虚拟机创建完成后，再将该虚拟机通过存储迁移方式迁移到要备份的主LUN上，这样才能对该虚拟机进行备份，过程比较复杂，建议这种场景下对主SAN上所有LUN进行备份。
数据恢复过程
（1）当主SAN故障时，管理员运行一键式恢复脚本，切换到备SAN，并重启业务进程，业务进程正常后可继续对外提供业务。
整个恢复时间小于4小时（不含用户虚拟机启动时间）。
2.3.3方案特点
优点
1、可以支持系统卷和数据卷的备份。
2、可保证生产存储的高可用性，消除存储设备的单点故障。
2、业务恢复时间较快，只需要切换IPSAN，与数据量无关，恢复时间可以预计。
3、不需要在虚拟机内安装备份代
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