Omówienie usługi kopiowania woluminów w tle (VSS)
Tworzenie kopii zapasowych w środowiskach o dużej pojemności z zapewnioną integralnością danych
Centra danych świadczące usługi o krytycznym znaczeniu wymagają, aby ich zasoby pamięci masowej działały nieprzerwanie przez całą dobę, siedem dni w tygodniu. Równie istotne jest posiadanie kompleksowego planu odzyskiwania po awarii dla tych zasobów. Jednak tworzenie kopii zapasowych dużych zbiorów danych za pomocą tradycyjnych metod może być uciążliwe — pełna kopia zapasowa często zajmuje kilka godzin lub dni. Ponadto tradycyjne metody tworzenia kopii zapasowych nie mają mechanizmów zapewniających integralność danych. Integralność danych odnosi się do spójnego stanu plików; na przykład plików otwartych lub danych przechowywanych w pamięci RAM bądź w pamięci podręcznej. W przypadku usług danych o krytycznym znaczeniu powszechną praktyką jest tworzenie kopii zapasowych danych podczas działania aplikacji, które je produkują lub modyfikują. Przywracanie systemu z niespójnych kopii zapasowych może prowadzić do utraty danych, a nawet do awarii serwera lub aplikacji, jeśli pliki te zawierają dane aplikacji lub informacje o stanie systemu.
Aby uniknąć takich sytuacji, potrzebna jest inteligentniejsza metoda tworzenia kopii zapasowych, która lepiej chroni integralność danych. Oferujemy QNAP Snapshot Agent oraz dostawcę sprzętowego VSS (VSS Hardware Provider), które służą do zachowania integralności danych. Wraz z technologią migawek QNAP upraszczają one ochronę danych i są bardziej niezawodne w scenariuszach naprawy systemu.
Usługa kopiowania woluminów w tle (VSS)
Usługa kopiowania woluminów w tle (VSS) to zestaw interfejsów COM implementujących strukturę umożliwiającą wykonywanie kopii zapasowych woluminów przy jednoczesnym zapisywaniu danych do woluminów przez aplikacje działające w systemie. Została wprowadzona po raz pierwszy w systemie Windows Server 2003 i oferuje funkcje przeglądania, klonowania oraz przywracania spójnych kopii w tle (znanych również jako migawki lub kopie punktu w czasie).
Kompletne rozwiązanie VSS składa się z następujących podstawowych elementów:
Żądający VSS (VSS Requester): Jest to oprogramowanie żądające faktycznego tworzenia kopii w tle (lub innych operacji wysokiego poziomu, takich jak importowanie lub usuwanie). Zazwyczaj jest to aplikacja do tworzenia kopii zapasowych, taka jak narzędzie Windows Server Backup, oraz interfejsy API żądające takich usług lub inne oprogramowanie do tworzenia kopii zapasowych działające w systemie Windows.
Usługa VSS: Część systemu operacyjnego Windows odpowiedzialna za cały proces VSS, koordynująca współpracę wszystkich jego elementów.
Moduł zapisujący VSS (VSS Writer): Moduł zapisujący VSS instruuje aplikacje, jakie działania należy wykonać w celu utworzenia kopii woluminu w tle na żądanie. Moduły zapisujące VSS dla różnych składników systemu Windows (takich jak rejestr) są dołączone do systemu operacyjnego Windows. Zazwyczaj są one zawarte w aplikacjach obsługujących VSS, takich jak SQL Server® lub Exchange Server.
Dostawca VSS (VSS Provider): Ten składnik tworzy kopie w tle i zarządza nimi. Może to być składnik programowy lub sprzętowy. Firma QNAP dostarcza sprzętowego dostawcę VSS dla urządzeń ES NAS. Dostawca sprzętowy przenosi zadanie tworzenia kopii w tle i zarządzania nią z systemu operacyjnego hosta na dedykowany sprzęt.
Dostawca sprzętowy VSS i operacja VSS
Poniższy diagram przedstawia składniki usługi kopiowania woluminów w tle (VSS) oraz czynności wymagane do utworzenia spójnej kopii w tle (zwanej również migawką lub kopią punktu w czasie) danych przeznaczonych do utworzenia kopii zapasowej.
Aby utworzyć kopię w tle, składniki widoczne na diagramie wykonują następujące czynności:
- Aplikacja do tworzenia kopii zapasowych (żądający) prosi usługę VSS o wyliczenie modułów zapisujących, zebranie metadanych modułów zapisujących i przygotowanie do tworzenia kopii w tle.
- Usługa kopiowania woluminów w tle (VSS) powiadamia wszystkie moduły zapisujące, aby przygotowały dane do tworzenia kopii w tle.
- Każdy moduł zapisujący przygotowuje dane w odpowiedni sposób, na przykład kończąc wszystkie otwarte transakcje, przetwarzając dzienniki transakcji i opróżniając pamięci podręczne. Gdy dane są gotowe do skopiowania w tle, moduł zapisujący powiadamia usługę VSS.
- Usługa VSS nakazuje dostawcy utworzenie kopii w tle.
- Dostawca VSS tworzy kopię woluminu docelowego w tle.
- Kopia w tle zostaje utworzona.
- Usługa VSS zwalnia żądania zapisu I/O systemu plików. Aplikacje mogą swobodnie wznowić zapisywanie danych na dysk, dla którego tworzona jest kopia w tle.
Agent migawek VSS i operacja VSS
- Urządzenie NAS inicjuje żądania tworzenia kopii zapasowych i powiadamia agenta Snapshot Agent o konieczności utworzenia migawki.
- Agent Snapshot Agent prosi usługę kopiowania woluminów w tle (VSS) o wyliczenie modułów zapisujących, zebranie metadanych modułów zapisujących i przygotowanie do tworzenia kopii w tle.
- Usługa VSS powiadamia wszystkie moduły zapisujące, aby przygotowały dane do tworzenia migawki.
- Każdy moduł zapisujący przygotowuje dane w odpowiedni sposób, na przykład kończąc wszystkie otwarte transakcje, przetwarzając dzienniki transakcji i opróżniając pamięci podręczne.
- Agent Snapshot Agent nakazuje urządzeniu NAS utworzenie migawki.
- Kopia w tle zostaje utworzona.
- Usługa VSS zwalnia żądania zapisu I/O systemu plików. Aplikacje mogą swobodnie wznowić zapisywanie danych.
Oprogramowanie do tworzenia kopii zapasowych obsługujące VSS
| Producent | Nazwa | Licencja |
|---|---|---|
| Microsoft | DiskShadow.exe | Wraz z systemem operacyjnym |
| QNAP | NetBak Replicator | Bezpłatna |
| Acronis | Acronis Backup | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| Altaro | Hyper-V Backup | Licencja płatna i bezpłatna licencja z ograniczeniami |
| ARCserve | CA ARCserve Backup | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| Commvault | Simpana 10 | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| DataCore | SANsymphony-V | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| FastNeuron | BackupChain | Licencja płatna |
| NAKIVO | Backup & Replication | Licencja płatna |
| StorageCraft | ShadowProtect Virtual | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| Symantec | Backup Exec | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| Symantec | NetBackup | Licencja płatna |
| Unitrends | Enterprise Backup | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
| Veeam | Backup Free Edition | Bezpłatna |
| Veeam | Backup & Replication | Licencja płatna i bezpłatna wersja próbna |
Przygotowanie do instalacji
Wymagania systemowe
Z poprzednich sekcji dowiedzieliśmy się, że tworzenie spójnych aplikacyjnie migawek jest proste dzięki agentowi QNAP Snapshot Agent oraz dostawcy sprzętowemu VSS. Ponadto podstawowa architektura sieciowa służąca do łączenia macierzy pamięci masowej (ES NAS) z serwerem aplikacji nie jest trudna do wdrożenia. Wszystkie składniki (tj. usługa VSS, żądający, dostawca oraz agent QNAP Snapshot Agent) można zainstalować na tym samym serwerze, na którym działają aplikacje obsługujące VSS.
W naszym przykładzie zastosowano następujące konfiguracje i serwery:
- Urządzenie pamięci masowej: QNAP ES NAS z systemem QES 1.1.1 lub nowszym.
- Serwer: Windows Server 2008 (R2), Server 2012 (R2)
- Ustawienia IP: QNAP Snapshot Agent i ES NAS komunikują się przez sieć IP. Aby zapewnić większą niezawodność, zaleca się stosowanie statycznych ustawień IP zarówno dla urządzenia pamięci masowej, jak i serwera.
| Serwery i ich ustawienia sieciowe | |||
|---|---|---|---|
| Rola | IP | Nazwa serwera | Opis |
| Serwer aplikacji A | 172.17.23.133 | HV01 | Host Hyper-V i serwer Snapshot Agent |
| Sieć danych A1 | 8.8.1.50 | HV01 | Port danych 1 serwera HV01 |
| Sieć danych A2 | 8.8.2.50 | HV01 | Port danych 2 serwera HV01 |
| Ustawienia sieciowe ES NAS | ||
|---|---|---|
| Ustawienie | Wartość | Opis |
| IP zarządzania kontrolera pamięci masowej A (SCA) | 172.17.22.96 | Adres IP portu zarządzania kontrolera pamięci masowej A (SCA) |
| IP Ethernet1 kontrolera pamięci masowej A (SCA) | 8.8.1.105 | Adres IP portu danych 1 kontrolera pamięci masowej A (SCA) |
| IP Ethernet2 kontrolera pamięci masowej A (SCA) | 8.8.2.105 | Adres IP portu danych 2 kontrolera pamięci masowej A (SCA) |
| IP zarządzania kontrolera pamięci masowej B (SCB) | 172.17.22.87 | Adres IP zarządzania kontrolera pamięci masowej B (SCB) |
| IP Ethernet1 kontrolera pamięci masowej B (SCB) | 8.8.1.106 | Adres IP portu danych 1 kontrolera pamięci masowej B (SCB) |
| IP Ethernet2 kontrolera pamięci masowej B (SCB) | 8.8.2.106 | Adres IP portu danych 2 kontrolera pamięci masowej B (SCB) |
| Pool należący do kontrolera pamięci masowej A (SCA) | Pool 1 | Pool z konfiguracją RAID 60 należący do kontrolera pamięci masowej A (SCA) |
| iSCSI LUN | iSCSI LUN w Poolu 1 |
Przed przystąpieniem do instalacji Snapshot Agent sprawdź, czy spełnione są następujące wymagania wstępne:
- Na serwerze Windows Server jest zainstalowana platforma .NET Framework 3.5.
- Maszyna wirtualna i jej aplikacje przeznaczone do kopii zapasowej, w tym ustawienia, dyski wirtualne oraz domyślna lokalizacja plików maszyny wirtualnej, muszą być przechowywane na tym samym iSCSI LUN.
- Nie można zainstalować Snapshot Agent, jeśli na serwerze jest już zainstalowany dostawca SMI-S.
- Snapshot Agent nie obsługuje połączeń iSCSI z konfiguracją MPIO.
- Snapshot Agent nie obsługuje połączeń iSCSI z uwierzytelnianiem CHAP.
- Nie należy instalować zbyt wielu maszyn wirtualnych na tym samym iSCSI LUN. Spowoduje to przeciążenie modułu zapisującego VSS i może doprowadzić do przekroczenia limitu czasu sesji.
Instalacja Snapshot Agent
- Uruchom instalator Snapshot Agent i kliknij przycisk „Dalej", aby kontynuować.
- Przeczytaj umowę licencyjną. Aby zaakceptować umowę licencyjną, kliknij „Zgadzam się". Postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie, aby zainstalować oprogramowanie.
- Kliknij przycisk „Zakończ", aby zamknąć instalator.
Łączenie z ES NAS przy użyciu Snapshot Agent
- Po ukończeniu instalacji Snapshot Agent otwórz aplikację „QNAP Agent Manager". Musisz dodać urządzenie QNAP NAS, które będzie używane przez serwer Windows Server jako magazyn iSCSI — podaj adres IP lub kliknij „Skanuj NAS", aby automatycznie znaleźć urządzenie NAS w sieci lokalnej.
Uwaga: Jeśli pojawi się komunikat o błędzie „Port sieciowy (8097 lub 9500) jest niedostępny — sprawdź i wyłącz inne aplikacje korzystające z portów 8097 i 9500", zamknij aplikację Qfinder Pro, jeśli jest zainstalowana na komputerze. Program korzystający z tych portów można znaleźć, wpisując „netstat –ano" w programie Windows PowerShell. - Wszystkie znalezione urządzenia QNAP NAS zostaną wyświetlone na liście. Kliknij dwukrotnie swoje urządzenie ES NAS, aby się z nim połączyć.
- Zostanie wyświetlony monit o podanie poświadczeń logowania do urządzenia NAS, potwierdzenie portu połączenia oraz włączenie funkcji, które chcesz zainstalować.
- Snapshot Agent połączy się z urządzeniem QNAP NAS, a urządzenie NAS zostanie dodane do listy na stronie głównej.
Uwaga: Jeśli podczas próby dodania urządzenia ES NAS do aplikacji QNAP Agent Manager pojawi się komunikat o błędzie „Rejestracja SnapAgent dla systemu Windows na urządzeniu NAS <NASName> nie powiodła się", sprawdź łączność sieciową oraz ustawienia zasad zapory. Upewnij się, że przychodzący port TCP 11169 nie jest zablokowany. - Sprawdź, czy urządzenie ES NAS zostało pomyślnie zarejestrowane na serwerze Windows Server.
Aby wyświetlić listę aktualnie zarejestrowanych modułów zapisujących kopie w tle, wpisz „vssadmin list providers" w programie Windows PowerShell:
- Upewnij się, że na liście widnieje pozycja „QNAP VSS HW Provider". Jeśli dostawca QNAP VSS HW Provider nie jest wymieniony, powtórz powyższe kroki, aby dodać urządzenie ES NAS.
- Możliwe jest sprawdzenie, czy agent jest połączony z urządzeniem ES NAS z poziomu systemu QES. Zaloguj się do urządzenia ES NAS jako administrator, przejdź do „Menedżer pamięci masowej" > „Magazyn iSCSI" > „Migawka", a następnie kliknij „SnapAgent". Zostanie wyświetlona lista agentów Snapshot Agent aktualnie połączonych z urządzeniem ES NAS.
Tworzenie migawek iSCSI LUN
W tej i kolejnych sekcjach pokażemy, jak tworzyć spójne aplikacyjnie migawki bez przełączania woluminów w tryb offline ani wstrzymywania aplikacji zapisujących dane na woluminach.
Przed wykonaniem migawki iSCSI LUN upewnij się, że na urządzeniu NAS został utworzony iSCSI LUN oraz że iSCSI LUN jest podłączony i używany przez serwer Windows Server. W naszym przykładzie na serwerze Windows utworzono również 6 maszyn wirtualnych przy użyciu Menedżera funkcji Hyper-V.
Aby utworzyć migawki iSCSI LUN, wykonaj następującą procedurę:
- Zaloguj się do urządzenia ES NAS jako administrator, przejdź do „Menedżer pamięci masowej" > „Magazyn iSCSI", wybierz iSCSI LUN, a następnie z menu rozwijanego „Migawka" wybierz opcję „Wykonaj migawkę".
- Zostanie wyświetlony ekran „Wykonaj migawkę". Podaj nazwę migawki i wybierz czas jej przechowywania. Następnie wybierz odpowiedni typ migawki. Kliknij „OK", aby rozpocząć tworzenie migawki. Migawka spójna pod względem awarii tworzy kopię zapasową wyłącznie danych na dysku, natomiast migawka spójna aplikacyjnie tworzy kopię zapasową danych z dysku, pamięci podręcznej i pamięci operacyjnej. Ponadto, aby podczas tworzenia kopii zapasowej uzyskać spójny widok danych aplikacji, migawka spójna aplikacyjnie wymaga programu Snapshot Agent, podczas gdy migawka spójna pod względem awarii nie.
- Po zalogowaniu się do Menedżera funkcji Hyper-V możesz zobaczyć, że status wszystkich maszyn wirtualnych zmienił się na „Tworzenie kopii zapasowej", a punkty kontrolne wskazują czas wykonania migawki. Snapshot Agent pomaga uśpić system plików maszyny wirtualnej tuż przed wykonaniem kopii zapasowej.
- Tworzenie kopii zapasowej zajmie kilka minut, jeśli liczba maszyn wirtualnych jest niewielka. Po ukończeniu zadania system QES wyświetli komunikat informujący o pomyślnym utworzeniu migawki.
Przywracanie z migawki iSCSI LUN
Migawki mogą być używane do szybkiego przywracania maszyny wirtualnej do poprzedniego punktu w czasie. Przed rozpoczęciem operacji przywracania należy odłączyć połączenie iSCSI hosta z urządzeniem NAS. Dlatego zaleca się, aby użytkownicy wyłączyli maszyny wirtualne przed przystąpieniem do odzyskiwania systemu.
- Zaloguj się do urządzenia NAS jako administrator, przejdź do „Storage Manager" > „iSCSI Storage", a następnie wybierz LUN do przywrócenia. Wybierz „Action", a następnie „Disabled", aby wyłączyć iSCSI LUN.
- Wybierz „OK", gdy zostanie wyświetlony monit o potwierdzenie.
- Wybierz „Action", a następnie „Un-map", aby odłączyć iSCSI LUN od docelowego obiektu iSCSI.
- LUN powinien być widoczny na liście „Un-Mapped iSCSI LUN List". Wybierz LUN i kliknij „Snapshot" > „Snapshot Manager", aby wyświetlić wszystkie jego migawki. Następnie wybierz migawkę do przywrócenia i kliknij „Revert".
- Pojawi się komunikat informujący, że nowsze migawki zostaną usunięte po przywróceniu. Wybierz „OK", aby kontynuować.
- Wybierz „OK", aby zakończyć przywracanie.
- Aby ponownie przypisać iSCSI LUN do jego obiektu docelowego, wybierz „Action", a następnie „Map".
- Wybierz docelowy obiekt iSCSI, do którego ma zostać ponownie przypisany LUN, a następnie wybierz „Apply".
Tworzenie kopii zapasowej przy użyciu QNAP NetBak Replicator i VSS H/W Provider
NetBak Replicator to bezpłatny i łatwy w użyciu program do tworzenia kopii zapasowych obsługujący VSS. Dzięki QNAP NetBak Replicator można tworzyć kopie zapasowe aplikacji opartych na transakcjach, takich jak bazy danych i maszyny wirtualne. VSS umożliwia tworzenie plików kopii zapasowych z zachowaniem spójności danych i bez ich uszkodzenia. Podczas wykonywania zadania tworzenia kopii zapasowej iSCSI LUN z poziomu systemu Windows Server przy użyciu oprogramowania do tworzenia kopii zapasowych obsługującego VSS, dostawca sprzętowy VSS (VSS Hardware Provider) będzie używał mechanizmu ROW (Redirect on Write) urządzenia NAS zamiast mechanizmu COW (Copy on Write) systemu Windows do tworzenia migawek na serwerze Windows, co zwiększa wydajność tworzenia kopii zapasowych. Pierwszym krokiem do korzystania z funkcji dostawcy sprzętowego VSS jest skonfigurowanie oprogramowania do tworzenia kopii zapasowych w celu włączenia VSS, zgodnie z opisem w poniższych sekcjach.
Konfiguracja NetBak Replicator w celu włączenia VSS
- Wybierz „Advanced Mode" w lewym dolnym rogu, a następnie wybierz „Options" > „Advanced Settings".
- Kliknij przycisk „Backup Settings for Opened Files".
- Zaznacz obie opcje: „Enable VSS" i „Enable VSS Writer".
- Wybierz kartę „Instant Backup". Wybierz źródło kopii zapasowej, w którym przechowywane są maszyny wirtualne Hyper-V, wybierz miejsce docelowe, a następnie wybierz „Start Backup", aby rozpocząć zadanie tworzenia kopii zapasowej.
- Zaloguj się do urządzenia NAS i przejdź do „Storage Manager" > „Snapshot" > „Snapshot Manager". Powinna być widoczna migawka o nazwie VSS_snap_# utworzona pomyślnie.
- Po utworzeniu migawki zostanie tymczasowo utworzony kolejny iSCSI LUN o nazwie „vss_clone#" (w „iSCSI Storage" > „iSCSI Target List") na potrzeby zadania tworzenia kopii zapasowej.
- W Menedżerze funkcji Hyper-V można sprawdzić, że stan maszyn wirtualnych wyświetla komunikat „Backing up".
- Postęp tworzenia kopii zapasowej można śledzić w programie NetBak Replicator.
- Zostanie wyświetlony ekran z informacją o liczbie tworzonych kopii zapasowych plików oraz czasie trwania procesu tworzenia kopii zapasowej.
- Aby przywrócić dane z pliku kopii zapasowej, kliknij kartę „Instant Restore", wybierz źródło kopii zapasowej w lewym okienku i miejsce docelowe przywracania w prawym okienku. Wybierz również, co ma się stać w przypadku napotkania podczas przywracania pliku o tej samej nazwie, ale innej zawartości. Kliknij „Start Restore", aby rozpocząć zadanie przywracania.
Korzystanie z innego oprogramowania do tworzenia kopii zapasowych i dostawcy sprzętowego VSS
Acronis Backup
Poniższa procedura opisuje włączanie VSS w programie Acronis Backup.
- Uruchom oprogramowanie Acronis Backup i wybierz „Manage this machine".
- Wybierz „Options" > „Default backup and recovery options".
- Wybierz „Default backup options" w lewym okienku, aby rozwinąć opcje.
- Wybierz „Volume Shadow Copy Service" – szczegółowe ustawienia konfiguracji pojawią się w prawym okienku. Wybierz „Use Volume Shadow Copy Service" i dla parametru Snapshot provider wybierz „Hardware". Następnie kliknij „OK", aby zakończyć konfigurację.
Symantec Backup Exec
Poniższa procedura opisuje włączanie VSS w programie Symantec Backup Exec.
- Uruchom program Symantec Backup Exec i wybierz „Backup and Restore" > „Backup" > „Back Up to Disk".
- Wybierz „Edit" w prawym dolnym rogu ekranu.
- Wybierz „Advanced Open File" z menu po lewej stronie. Włącz opcję „Use snapshot technology", a następnie z menu rozwijanego „Snapshot provider" wybierz „Hardware".
Veeam Backup and Replication
Poniższa procedura opisuje włączanie VSS w programie Veeam® Backup and Replication™.
- Uruchom program Veeam Backup and Replication, wybierz serwer docelowy z listy, a następnie wybierz „Manage Volumes".
- Ponieważ na serwerze docelowym jest już zainstalowany agent QNAP Snapshot Agent, na liście wyświetlane są dwa iSCSI LUN z dostawcą QNAP VSS HW Provider.
- Wybierz „Backup & Replication" w lewym dolnym rogu, a następnie kliknij „Backup Job".
- Postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie, aby utworzyć zadanie tworzenia kopii zapasowej.
- W oknie konfiguracji przetwarzania gościa zaznacz opcję „Włącz przetwarzanie aplikacji" (Enable application-aware processing), aby włączyć mechanizm Microsoft VSS. Następnie kliknij „Poświadczenia" (Credentials) i wprowadź dane logowania dla maszyn wirtualnych, których kopię zapasową chcesz wykonać. Kliknij „Dalej" (Next), aby kontynuować.
- Możesz skonfigurować zaplanowane tworzenie kopii zapasowej lub kliknąć „Utwórz" (Create), aby natychmiast utworzyć jednorazową kopię zapasową. Następnie kliknij „Zakończ" (Finish), aby ukończyć konfigurację zadania tworzenia kopii zapasowej.