Windows 10 резервное копирование hyper v

Несмотря на то, что среда Hyper-V предоставляет довольно много технологий обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости виртуальных машин (таких как кластера, Live Migration, репликация, и т.д.), администратору необходимо думать о классическом резервном копировании виртуальных машин. Все эти технологии позволяют минимизировать время недоступности ВМ в различных сценариях, но не обеспечивают возможность восстановления в случаях различных форс мажоров, таких как природные катаклизмы, ошибки персонала, хакерские или вирусные атаки, атаки конкурентов и подобные сценарии. В этой статье я постараюсь рассмотреть основные требования, которые предъявляются к системам резервного копирования Hyper-V, стратегии резервного копирования и возможности бесплатных и коммерческих продуктов резервного копирования.

Вы можете создавать резервные копии виртуальных машин, запущенных на хосте Hyper-V, с помощью встроенного Windows Server Backup (или скриптов на его основе, запускаемых через wbadmin), бесплатных или коммерческих продуктов. Всех эти способ объединяет то, что в основе резервного копирования виртуальных машин Hyper-V лежит технология снапшотов (или снимков). В снимке хранится как состояние виртуальных дисков, так и содержимое памяти и настройки виртуальной машины. Т.е. снапшот представляет собой состояние виртуальной машин на какой-то момент времени.

Как работает резервное копирование виртуальных машин Hyper-V?

Рассмотрим упрощенно схему работы любого современного средства для бэкапа виртуальных машин Hyper-V.

Примечание. Ранее резервное копирование серверов выполнялось за счет установки агента резервного копирования на каждый хост. В эпоху виртуализации точка создания бэкапа сместилась из гостевой ОС на сам Hyper-V хост, на котором запущены ВМ. Агентные сценарии резервного копирования применяются довольно редко, в основном для конкретных приложений, которые не поддерживают VSS.

Средство резервного копирования отдает команду хосту Hyper-V на создание снимка. После получения команды на создание снапшота гипервизор создает новые файлы (дельта-файлы) и ВМ продолжает свою работу, сохраняя изменения в этих файлах них. Теперь задача средства резервного копирования скопировать оригинальные файлы ВМ (изменения в них не пишутся) на носитель резервных копий и после этого удалить снапшот. При удалении снимка Hyper-V производит консолидацию (слияние) исходных и дельта файлов, работа ВМ при этом также не прерывается. В случае потери продуктивной ВМ, вы можете восстановить ее состояние на момент даты создания резервной копии.

Основные требования к средствам резервного копирования ВМ Hyper-V

Это в общих чертах о резервном копировании Hyper-V, но на деле возникает куча нюансов и проблем. Попробую перечислить наиболее распространены проблемы:

1. Чем дольше средство резервного копирования забирает снапшот (бэкап) к себе, тем больше изменений накапливается в дельта файлах. При достаточно большом количестве изменений внутри ВМ за время копирования файлов, процесс слияния файлов при удалении снапшота может вызывать высокую нагрузку на диски, Hyper-V хост и саму ВМ. Т.е. желательно максимально быстро забрать снимок. В Hyper-V Server 2016 для ускорения процесса резервного копирования используется технологий Resilient Changed Tracking, которая позволяет средству резевного копирования копировать только блоки данных, измененные с момент последнего бэкапа. При этом не нужно «забирать» ВМ целиком.
2. При копировании данных снимка ВМ по LAN сети с хоста Hyper-V на хранилище резервных копий возможно вызвать высокую нагрузку на сеть. Поэтому для трафика резервного копировании желательно использовать отдельный интерфейс сервера, или же копировать данные через SAN сеть.
3. Исходя из вышестоящих пунктов при использовании внешних систем хранения для хранения файлов ВМ, вы можете воспользоваться возможностями СХД по интеграции со средствами резервного копирования (аппаратные снапшоты).
4. Изначально гостевая ОС не подозревает о том, что создается ее резервная копия. Соответственно при попытке восстановить ВМ из такого бэкапа, ОС пытается продолжить свою работу с момента создания снимка. В некоторых случаях это может вызвать проблемы как с самой ОС, так и с потерей данных в запущенными внутри нее приложениях (особенно в транзакционных, таких как Exchange, SQL, ADDS и т.п.). Для преодоления этой проблемы в Hyper-V 2016 появился новый тип снимков — Production Checkpoints (Microsoft рекомендуется применять обычные снимки — Standard Checkpoint только в тестовых и лабораторных средах, или для бэкапа остановленных виртуальных машин). Производственные снимки работают за счет наличия в гостевой ОС средств интеграции Hyper-V и основываются на технологии Volume Shadow Copy (Windows) или заморозки файловой системы fsfreeze (Linux). Однако состоянии памяти при этом не копируется. Т.е. Hyper-V уведомляет гостевую ОС о создании снимка, приложение с поддержкой VSS корректор завершает текущие транзакции, переходит в консистентное состояние и создается снимок ВМ. При восстановлении из такого снимка гостевая ОС выключена (т.к. состояние памяти не сохранялось), после включения она считает, что просто произошло аварийное отключение по питанию. Приложение (если оно поддерживает VSS) при этом начинает работу с сохранённого согласованного состояния.
5. Для хранения бэкапов виртуальных машин нужно достаточно много места. Чем чаще вы делаете снимки и чем дольше должны хранится бэкапы, тем больше места вам нужно в хранилище резервных копий. Как правило вам на помощь может прийти технология дедупликации данных (встроенная в Windows Server) или собственная технология от вендора средства резервного копирования. Если вы используете дифференциальные диски, нужно чтобы средство резервного копирования поддерживало эту технологию. Иначе вы можете хранить одинаковые данные ВМ несколько раз.
6. При большой плотности виртуальных машин на хосте желательно иметь возможность планирования времени резервного копирования ВМ, чтобы избежать чрезвычайно нагрузки на продуктивные системы в производственное время.
7. Если вам нужно хранить несколько копий виртуальной машины на несколько дат несколько дней, нужно обеспечить управление количеством хранимых копий ВМ, автоматизировав управление резервными копиями скриптами или средствами программы резервного копирования.
8. Также важны средства мониторинга создания резервных копий. Не хочется в определенных момент узнать, то резервное копирование не работает, т.к. на СХД под бэкапы уже давно кончилось место. Здесь же нужно вспомнить про средство верификации резервных копий.
9. Довольно часто нужно восстановить из резервной копии виртуальной машины конкретный файл. Некоторые средства резервного копирования / восстановления позволяют выполнять гранулярное восстановление файлов / папок без необходимости развёртывания целиком ВМ или ее виртуального диска.

   Примечание. Есть даже средства восстановления конкретных хранилищ, ящиков и даже отдельных писем из резервной копии ВМ с Exchange.

10. Возможность разделения прав доступа к системе за счет ролевой модели управления резервным копированием (актуально для администраторов, отвечающих за разные группы систем или устройств).
11. Не забывайте про необходимость реализации классической стратегии резервного копирования 3-2-1 (три копии, на двух разных носителях, один из которых на другой площадке).

Далее мы рассмотрим несколько популярных решений по организации резервного копирования ВМ на Hyper-V с точки зрения рассмотренных возможностей.

Резервное копирование Hyper-V с помощью встроенного Windows Server Backup

Бесплатный способ организации системы резервного копирования ВМ на Hyper-V предполагает использование встроенного Windows Server Backup через графический мастер резервного копирования/восстановления или утилитой wbadmin (входит в состав WSB). Windows Server Backup поддерживает VSS и инкрементальное копирование, эта фича доступна как в полноценной редакции Windows Server 2012 и выше, так и в Hyper-V. Для установки данного компонента нужно воспользоваться консолью Server Manager или командой:

Install-WindowsFeature Windows-Server-Backup -IncludeManagementTools

У WSB есть графическая консоль wbadmin.msc, которая позволяет создавать и управлять резервным копированием Hyper-V, создавать расписание резервного копирования и т.д. Для бэкапа ВМ достаточно запустить простой мастер, в котором нужно выбрать какие ВМ с сервера Hyper-V нужно бэкапить, куда, и указать расписание резервного копирования.

Совет. В предыдущих версиях Hyper-V до 2012 с помощью встроенных средств резервного копирования было нельзя создать резервную копию одной ВМ – бэкапились все виртуальные машины сразу.

Но обычно проще воспользоваться утилитой командной строки wbadmin для бэкапа ВМ Hyper-V. Тем более из графического интерфейса нельзя создать более одного задания резервного копирования ВМ, причем это задание всегда будет перезатирать предыдущие резервные копии.

Чтобы создать резервную копию ВМ с именем Server 1 в локальную папку на диске C: (не самая правильная, идея не так, ли), просто выполните команду:

wbadmin start backup –backupTarget:C: –hyperv:"Server 1"

Например, чтобы создать резервную копию двух ВМ и сохранить их в сетевую папку (допустим это внешнее NAS хранилище), достаточно выполнить команду:

wbadmin start backup -backuptarget:\192.168.1.100VMbackup: -hyperv:"TestVM01,TestVM 02" -allowDeleteOldBackups -quiet

Вы можете добавить эту команду в планировщик Windows (с помощью того же PowerShell) и тем самым настроить регулярное создание бэкапов ВМ (старые бэкапы при этом удаляются).

Например, при бэкапе ВМ с контроллером домена AD, вы можете по окончании бэкап сбросить транзакционные логи AD, чтобы база ADDS в резервной копии была в консистентном состоянии (аналогично можно сделать бэкап ВМ с Exchange или SQL Server:

wbadmin start backup -backuptarget:\192.168.1.100VMbackup: -hyperv:MSK-DC1 -vssFull

Чтобы получить список зарегистрированных в системе резервных копий, выполните команду:

wbadmin get versions

Совет. Обратите внимание, что при резервном копировании ВМ Hyper-V на хосте с Windows 2012 и выше, ВМ не переводится в режим приостановки, если на ней установлены компоненты интеграции Hyper-V.

С восстановлением ВМ из такого бэкапа все также достаточно просто. Однако вы не можете восстановить из бэкапа один конкретный файл или папку, вам придется вручную смонтировать vhdx файл с резервной копией и также вручную скопировать нужный файл.

При всей своей простоте WSB достаточно надежное решение для резервного копирования ВМ Hyper-V, работает довольно быстро и позволяет управлять расписанием резервного копирования. Но конечно, у Windows Server Backup есть свои недостатки:

• Нет средств мониторинга выполнения бэкапов, проверки консистентности резервных копий ВМ и приложений в них;
• Сложно управлять резервным копированием в средних и крупных инсталляциях Hyper-V (подходит для небольших сред с 1-2 хостами Hyper-V);
• Нельзя автоматически восстановить конкретный файл или состояние приложения (вам придется вручную смонтировать vhdx файл с резервной копией и вручную скопировать нужный файл);
• При большой плотности и размерах виртуальных машин на хосте вам придется с помощью планировщика Windows настраивать порядок создания резервных копий, чтобы не вызвать перегрузки сервера, а также высокой нагрузки на сети LAN/SAN/ iSCSI в рабочие часы (если вы храните бэкапы на другом хранилище).

Сторонние средства резервного копирования Hyper-V

При большом количестве хостов Hyper-V и виртуальных машин, использовать встроенный Windows Server Backup нереально. Вам в любом случае придется выбирать одно из сторонних решений. Однозначно говорить, что тот или иной продукт будет идеальным решением для резервного копирования Hyper-V нельзя, слишком много нюансов нужно учесть. Это и количество хостов, лицензионные ограничения, необходимый функционал, архитектура сети и т.д.

На рынке представлено большое количество коммерческих и бесплатных продуктов для резервного копирования, и запутаться в них очень сложно. Обычно для оценки лидеров ниши используется магический квадрант Gartner. Я нашел такую картинку, характеризующие основных игроков и лидеров на рынке резервного копирования для дата-центров.

Как вы видите, Гартнер среди лидеров решений по резервному копированию выделяет компании и продукты:

• Actifio
• Commvault
• Dell EMC
• IBM
• Rubrik
• Veeam
• Veritas Technologies (Symantec — Veritas Backup Exec)
• Acronis (Veritas Backup Exec)
• Symantec (Veritas Backup Exec)

В рамках одной статьи оценить и сравнить все продукты довольно сложно, поэтому попробуем рассмотреть возможности нескольких программ – лидеров рынка по резервному копированию Hyper-V.

• Veritas Backup Exec
• Commvault Backup
• Veeam Backup
• Acronis Backup

Я составил небольшую сравнительную таблицу с интересными мне возможностями этих средств резервного копирования (рассматривается функционал версий, актуальных на момент написания статьи).

Как вы видите, функционал и стоимость лицензий для каждого продукта довольно сильно отличается. Поэтому перед принятием решений о выборе того или иного решения стоит составить список требований к продукту резервного копирования Hyper-V, список имеющегося оборудования и необходимый функционал. У большинства известных продуктов резервного копирования есть бесплатные версии с некоторыми ограничениями, обычно их достаточно для оценки функционала.

Хочу поделиться с вами опытом о том, что у меня отняло море времени — о бэкапах виртуальных машин и обычных компьютеров. Как сделать дешево и красиво.

Пожалуй, начну с того, что если вы хотите бэкапы на VMWare, то готовьтесь платить. Бесплатный VMWare — это бесплатно до тех, пока речь не идет о миграциях, бэкапах и тому подобное. На этом месте можно начать бесконечный холивар, но без моего участия. Мои повествования будут только о Hyper-V на Windows Server 2012R2. Хотя часть статьи можно применить и к VMWare, но, вероятно, будут подводные камни.

Бэкапить на Hyper-V мы можем бесплатно, а точнее, теми средствами Windows, за которые мы уже заплатили, приобретая лицензии Windows Server. Для удобства работы с нашими бэкапами (к тому же за это мы тоже заплатили) будем использовать WDS и дедупликацию (может и групповые политики).

1. Бэкап изнутри виртуальных машин

1.1. Бэкап сегодняшнего дня

Насколько мы знаем, любой Windows умеет делать бэкап. Причем, любые настройки бэкапа Windows через интерфейс сводятся, в конечном счете, к фоновому использованию утилиты wbadmin. А что, собственно, умеет wbadmin? А умеет она делать как бэкап образа с системным разделом, так и бэкап отдельных папок. В данной части статьи нас интересует только бэкап образ (системного раздела). Остальное — это специфичные данные виртуальных машин и бэкапить нужно отдельно. Отсюда вывод: Не храните на системном разделе виртуальных машин (и на обычных компьютерах тоже) никакой ценной информации и баз данных, отдельных приложений. MS SQL Server / MS Exchange / «Сервер приложений 1С» и другое ставим только на не системные разделы или на отдельные диски.

Итак, что же нужно, чтобы бэкап отработал? А нужна всего лишь одна команда:

wbadmin.exe start backup -backupTarget:\СерверБэкапаПапкаДляБэкапаВнутреннего -allCritical -quiet

На самом деле, для этой команды нужны особые права, но о них позже. Сейчас важно понять одну вещь. Данная команда делает не просто бэкап. Она делает инкрементальный бэкап.

Причем, для серверных и настольных (клиентских) Windows бэкапы формируются разные. И разница заключается в том, что для серверных ОС у нас получатся снимки каждого бэкапа, а вот для настольных — снимок останется всегда только последний. Спросите, а что это за такой инкрементальный бэкап? А «инкрементальный» он остается, потому что

бэкапим мы не весь образ, а только изменившуюся часть со времени последнего бэкапа (а значит и меньше трафика и быстрее создается бэкап).

Те, кто сталкивался с аналогичной ситуацией заметят, что бэкап всегда будет «инкрементальный» (полный). Так как бэкап происходит в нашем случае на сетевой диск.

То есть для серверной Windows снимки остаются тоже только последние.Позже, выявил, что нет никакой разницы в работе wbadmin на серверной и клиентской ОС. Разве, что разница есть в интерфейсе. wbadmin производит инкрементальный бэкап (кроме первого бэкапа), если указан жесткий диск в ключе -backupTarget (команда использует ключ по умолчанию -vssСopy). Или производит полный бэкап, если добавить ключ -vssFull.

1.2. Бэкап с историей предыдущих снимков

На данный момент, мы сделали бэкап образов виртуальных машин. Но это же у нас бэкап снимков только сегодняшнего дня. Завтра он будет совершенно другой… Но что будет, если бэкапить бэкапы? Да и ещё по-настоящему инкрементально. Так и поступим.

wbadmin.exe start backup -backupTarget:e: -allCritical -include:d: -quiet
#где диск D - бэкапы на сегодня, а диск E - бэкапы с историей

Но мне было этого недостаточно и я сделал так:

(
echo select vdisk file="\СерверБэкапа2ПапкаДляБэкапа2ИмяБэкапаДляЭтогоСервера2.vhdx"
echo attach vdisk
) | diskpart

Скрипт подключает виртуальный диск из сети. После бэкапа подобный же скрипт отключает диск. ОС помнит, что у диска определена буква E. Но не дай бог подсунуть чужой диск с той же буквой E, бэкап отработает уже по полной (не инкрементально и на чужой диск). Имейте это в виду и используйте, букву, ближе к концу алфавита (X, Y, Z)…

Замечу сразу, если бэкап сегодняшний будет производиться параллельно с бэкапом с историей, то получим в итоге бэкап, который невозможно поднять.

Чтобы достать бэкап предыдущих дней можно воспользоваться интерфейсом (GUI) сервера, на котором производятся бэкапы с историей. Более того, все запуски команды wbadmin в консоли Windows знает и помнит. Служба восстановления даст возможность вам выбрать нужный архив в бэкапах с историей.

2. Бэкап файлов vhdx виртуальных машин

Производится легко и непринужденно:

wbadmin start backup -backupTarget:$BackupPath -hyperv:$VMList -Quiet

Но с некоторыми особенностями. Эта команда должна выполняться в PowerShell и с предварительным получением списка виртуальных машин в переменную. За подробным примером обращаемся в Google.

Бэкап виртуальных машин в Windows Server 2012 R2 идет с помощью моментальных снимков Hyper-V. Также замечу, что происходят приостановка работы виртуальных машин, если на них ядро Linux или отсутствуют Hyper-V драйвера. Я лично отказался бэкапить виртуальные машины таким способом. Причина в том, что на Windows Server 2012 (не R2) требовалось останавливать виртуальные машины до бекапа.

Да и сейчас на Windows Server 2012 R2 приостановки Linux меня не устраивают, когда есть первый неплохой способ бэкапа.

(в комментариях к данной статье есть замечание). После очередного обновления в Windows Server 2012 R2 бэкап любых виртуальных машин проходит без приостановок. ОС Linux также можно бэкапить «изнутри» с помощь Dump (CentOS, Ubuntu), но это отдельная тема с puppet’ами и другим ПО в моем случае.

3. Восстановление бэкапа и WDS

А теперь, по-моему мнению, самая полезная часть этой статьи про бэкапы.

WDS — это Windows Deployment Services (службы развертывания Windows) и часть функционала Windows Server 2012R2. Раньше эта служба называлась RIS, но я с ней не сталкивался. Вообщем, суть WDS проста. Прописались в DHCP (автоматически для DHCP Windows Server) в виде отдельных параметров и далее загружаем на компьютер по сети (такая настройка BIOS компьютера для загрузки по сети) через TFTP загрузчик WDS. Далее загрузчик WDS позволяет выбрать из доступных на ней образов «загрузчиков» Windows. Загрузчики бывают разные — это и образы загрузчиков установщика, и PE, и RE образы. Для загрузчика установщика ещё нужны образы самих Windows в WDS, но это в случае, если нужно установить Windows по сети. Нас интересуют RE образы, которые позволяют поднять машину из бэкапа.

Как и что работает в WDS подробно объяснять не буду. Но вот важные заметки:

1. Если у вас загрузчик RE загружается на Hyper-V виртуальной машине по сети, но не работает клавиатура в ней. Поздравляю, ваш RE образ для WinXP или древнее и не знает о существовании Hyper-V драйверов.
2. Если у вас система начинает восстанавливать бэкап, но останавливается. Удалите все разделы на жестком (на котором восстанавливается бэкап) и попробуйте заново. Только не забывайте, что бэкап может быть битый и после удаления всех разделов на жестком у вас может ничего не остаться от старой информации.
3. Если бэкап с загрузкой UEFI, а вы хотите восстановить на комп без UEFI, то не стоит тратить время. Скорее всего развернуть бэкап не получится.
4. Бэкап с загрузкой UEFI и разделами GPT можно восстанавливать на машины с другим процессором / материнкой, а вот с разделами MBR формата и с загрузкой обычного BIOS на другой машине развернуть вряд ли получится. Ну у меня точно не получалось.
5. Если бэкап пытаться развернуть на диск с меньшим объемом, то сделать это не получится. Даже если диск в бэкапе был почти пуст. В этом случае помогает восстановление на виртуальную машину с динамическим диском. Далее уменьшение этого диска и создание нового бэкапа. Но такое можно только с загрузчиком UEFI в бэкапе (почему, читаем предыдущий пункт).
6. Стоит перед восстановлением бэкапа отключить лишние диски, чтобы не затереть информацию на них.

4. Особенности дедупликации

Можно дедуплицировать работающие виртуальные машины. Можно дедуплицировать бэкапы сегодняшнего дня и можно дедуплицировать бэкапы с историей. Все это дает большой положительный плюс к объему жестких дисков (как для HDD, так и SSD). Но не стоит забывать о некоторых вещах:

1. Если дедупликация будет работать с дисками с объемом более чем 1 ТБ, то оптимизатор дедупликации будет использовать очень много памяти.
2. Если дедупликация будет работать с сжатыми данными, но с объемом сжатого более чем 10 ТБ, то длительность работы оптимизатора дедупликации будет слишком большим. Такое может получиться, если просто копировать данные ежедневно на дедуплицированный диск в разные папки.
3. Бэкапы на HDD хранить можно и даже нужно, а вот рабочие виртуальные машины хранить на HDD в количестве больше 5-10 не стоит. К дедупликации это относиться с той лишь стороны, что дедупликация таких рабочих виртуальных машин сведет производительность HDD в ноль.

5. Групповые политики

Вот тут можно долго и по-разному реализовывать установку скрипта бэкапа с помощью GPO. Но хотелось бы обратить внимание на важные моменты:

1. Бэкап проводить только от имени отдельной учетной записи пользователя.
2. Не хранить скрипты с паролям в групповых политиках.
3. Запускать скрипт с особыми правами на чтение всей информации системы.

Ну и, собственно, вывод: Бекап с помощью средств wbadmin возможен, вполне реализуем и главное жизнеспособен. Но только, если у вас есть время и много терпения на всякие мелочи. Так, например, в статье ничего не сказано, как проводить мониторинг успешно созданных бэкапов. Мне удалось сделать мониторинг на Zabbix, но об этом можно написать ещё пару статей… Надеюсь, статья будет вам полезна и сэкономит море бесценного времени.