Tutorial: Backups und Wiederherstellung mit Quest vRanger Pro 4.5

In diesem Tutorial zeigen wir Ihnen, wie Sie Backups mit Quest vRanger Pro 4.5 anlegen und wiederherstellen.

Quest Software Inc. hat vor kurzem Version 4.5 von vRanger Pro, seinem Backup-Produkt für Virtualisierung, herausgebracht. Zu den Features der neuen Version zählen eine bessere Integration mit den VMware Storage APIs von VMware, Changed Block Tracking (CBT), eine neue Technologie namens Active Block Mapping (ABM) und Wiederherstellung auf Objekt-Ebene für Microsoft-Exchange-Server. In diesem Tutorial finden Sie eine Besprechung der neuen Version sowie Tipps und andere nützliche Informationen für die Verwendung von Quest vRanger Pro 4.5 für Backups und Wiederherstellung.

TUTORIAL QUEST VRANGER PRO 4.5: INHALT

  • Vorteile von Changed Block Tracking und Active Block Mapping
  • Backups bei virtuellen Maschinen
  • Wiederherstellung von virtuellen Server-Daten und anwendungskonsistente Backups
  • Installation von vRanger Pro 4.5
  • Repositories in vRanger Pro konfigurieren
  • Optionen zur Erstellung von Backup-Jobs in vRanger Pro

VORTEILE VON CHANGED BLOCK TRACKING UND ACTIVE BLOCK MAPPING

Die Unterstützung der Funktion Changed Block Tracking bei Quest vRanger Pro 4.5 ist entscheidend, denn viele andere Anbieter von Backup-Anwendungen bieten sie bereits seit einer Weile. Changed Block Tracking ermöglicht weitaus schnellere inkrementelle Backups, weil der VMkernel ständig nachverfolgt, welche Platten-Blöcke verändert werden, so dass die Anwendung dies nicht selbst herausfinden muss.

Die Funktion Active Block Mapping wiederum gibt es derzeit nur bei Quest. Sie sorgt dafür, dass Daten von gelöschten Dateien innerhalb des Betriebssystems nicht gesichert werden. Für jede Datei im Disk-Volume bei Windows NTFS gibt es einen Eintrag in der Master File Table (MFT), in dem ihr Aufbewahrungsort festgehalten ist. Wenn eine Datei gelöscht wird, wird der Eintrag für sie in der MFT als gelöscht gekennzeichnet, und der von ihr eingenommene Plattenplatz wird für Schreibvorgänge freigegeben. Die eigentlichen Daten der Datei befinden sich aber noch im Betriebssystem, und die Platten-Blöcke werden nicht mit Nullen überschrieben. Irgendwann kann das mit neuen Daten geschehen, doch bis dahin ist es Zeit- und Ressourcen-Verschwendung, auch diese Blöcke bei Backups zu berücksichtigen.

Durch Active Block Mapping ist vRanger jetzt in der Lage, das MFT von außerhalb der Festplatten-Dateien der virtuellen Maschinen (VMDK) auszulesen, und erfährt dadurch, wo im NTFS-Dateisystem sich gelöschte Daten, aktive Daten und „White Space“ (also mit Nullen überschriebene Blöcke) befinden. Dieser Prozess dauert weniger als eine Sekunde und bringt keinen Overhead mit sich. Wenn die Informationen abgerufen sind, kann vRanger ein Verzeichnis nur der aktiven Blöcke erstellen, so dass gelöschte und überschriebene Daten beim Backup ausgelassen werden.

Gelöschte Daten wegzulassen ist allerdings nicht nur für vollständige Backups wichtig, sondern auch für inkrementelle und differenzielle. Um das zu erreichen, werden bei vRanger Pro 4.5 Active Block Mapping und Changed Block Tracking zusammen zum Einsatz gebracht. So weiß CBT nichts über das Dateisystem innerhalb der virtuellen Maschine (VM), ABM aber sehr wohl. Wenn Daten zwischen zwei inkrementellen Backups gelöscht wurden, würden sie nur mit CBT ebenfalls berücksichtigt, ABM kann sie aber herausfiltern. Mit der gleichzeitigen Verwendung von ABM und CBT werden Backup-Fenster kleiner und die Menge der zu sichernden Daten geringer, und gelöschte Daten werden weder verarbeitet noch komprimiert noch verschickt noch gespeichert.

Nach Angaben von Quest kann die Verwendung von Active Block Mapping die Performance von Daten-Backups um durchschnittlich 33 Prozent steigern und die Größe von Backup-Images um 25 Prozent verringern. Zusätzlich nutzt vRanger Komprimierung, um das Daten-Volumen auf dem Ziel-Repository um durchschnittlich 30 Prozent zu reduzieren.

BACKUPS VIRTUELLER MASCHINEN

Quest vRanger Pro unterstützt Backups von virtuellen Maschinen auf ESX- und ESXI-Hosts von Version 3.0.1 bis 4.1. Für virtuelle Maschinen auf der kostenlosen ESXi-Version lässt es sich aufgrund von Beschränkungen durch VMware allerdings nicht einsetzen. VRanger bietet drei unterschiedliche Methoden für Backups, die sich in Abhängigkeit vom verwendeten Host (ESX oder ESXi) und Ihrer Storage-Konfiguration einsetzen lassen.

Die erste Methode für Backups virtueller Maschinen wird als Direct to Target bezeichnet und eignet sich nur für ESX-Hosts. Dabei wird der Vorgang vom vRanger-Server mit API-Aufrufen und SSH-Befehlen koordiniert. Backup-Daten werden mit Hilfe der ESX Service Console direkt vom Host zum Ziel-Repository geschickt. Dies ermöglicht die beste Skalierung von gleichzeitigen Backup-Jobs, bedeutet aber eine zusätzliche Belastung für CPU und Netzwerk der Service Console. Während die Backup-Jobs laufen, wird bei diesem Verfahren ein spezieller Agent in der Service Console ausgeführt, der nach dem Abschluss wieder entfernt wird. Achten Sie hier darauf, dass Ihre Service Console über genügend Bandbreite verfügt, um mit dem erhöhten Datenverkehr während Backups zurechtzukommen. Ebenfalls sollten Sie auf jedem Host eine zweite Schnittstelle für die Service Console erstellen, die mit einem isolierten Netzwerk verbunden nur für Ihre Ziel-Repositories und vRanger-Server verbunden ist.

Die nächsten beiden Methoden sind nur für ESXI-Hosts geeignet. Sie arbeiten mit einem Proxy-Server, der zwischen der Quell-VM und dem Ziel-Repository untergebracht ist; bei diesem kann es sich entweder um einen physischen Server handeln oder um eine virtuelle Maschine, auf der vRanger installiert ist. Das Proxy-Verfahren gibt es in zwei Varianten: im LAN-Modus und im LAN-losen Modus.

Im LAN-Modus werden alle Daten vom ESXi-Host über das Netzwerk zum Proxy-Server und von dort weiter zum Ziel-Repository geschickt. Diese Methode ist langsamer und weniger effizient, weil Daten durch das Netzwerk für Host-Management geleitet werden. Im LAN-losen Modus werden die vStorage APIs so genutzt, dass der Proxy sich stattdessen direkt mit dem Storage-Gerät des Hosts verbinden kann. Diese Verbindung kann mittels iSCSI oder Fibre Channel (FC) erfolgen. NFS-Storage wird nicht unterstützt, weil es sich dabei nicht um eine Block-basierte Methode handelt, auf die sich mit den vStorage APIS zugreifen lässt. Auch kann der LAN-lose Proxy nicht auf einer virtuellen Maschine laufen, weil vRanger derzeit kein Mounten der Platten-Datei einer VM bei einer anderen unterstützt. In einem späteren Release soll sich das ändern. Wenn vRanger auf einer virtuellen Maschine läuft, können Sie es zudem nicht für Backups dieser VM selbst einsetzen.

Bei beiden Proxy-Methoden kann der Proxy-Server, durch den sämtlicher Traffic läuft, zum Engpass werden. Als Gegenmittel dafür wird die Verwendung mehrerer Proxies (vRanger-Server) unterstützt. Allerdings müssen diese jeweils einzeln verwaltet werden, weil es noch kein zentralisiertes Management gibt. Seien Sie hier vorsichtig: Sie sollten keine unterschiedlichen Proxy-Server für dieselben Quell-LUNs verwenden. Nach einer Empfehlung von VMware sollte immer nur ein Windows-Server auf VMFS-Volumes zugreifen, weil er nicht genügend Verständnis für das VMFS-Dateisystem und die speziellen Sperrmechanismen von ESX- und ESXi-Hosts hat.

ANWENDUNGSKONSISTENTE BACKUPS UND WIEDERHERSTELLUNG VIRTUELLER SERVER-DATEN

Um auch anwendungskonsistente Backups zu ermöglichen, enthält vRanger einen speziellen VSS-Treiber (vzshadow.exe). Er wurde von Vizioncore entwickelt und soll einige Schwächen der in den VMware Tools eingebauten VSS-Implementierung beheben. So arbeitet die VMware-Implementierung nicht sauber mit manchen Betriebssystemen  (Windows 2003/2008). Aus diesem Grund hat Quest seinen eigenen Treiber entwickeln lassen, der zunächst manuell auf jedem Windows-Host installiert werden muss. Ebenfalls installieren müssen Sie das Microsoft Visual C++ 2008 Redistributable Package.

Der VSS-Treiber von Vizioncore ermöglicht nicht nur anwendungskonsistente Backups auch unter Windows 2003 and 2008. Er ist auch erforderlich, um automatisch Logs von Anwendungen auf Exchange-Servern zu trunkieren. Mit vSphere 4.1 hat VMware seinen eigenen VSS-Treiber angepasst, so dass er auch Server unter Windows 2003 und 2008 unterstützt. Damit ist der Vizioncore-Treiber nur noch erforderlich, wenn Sie Exchange-Logs trunkieren wollen.

Grundsätzlich bietet vRanger 4.5 also anwendungskonsistente Backups. Dabei gibt es drei Grade der Konsistenz, die einen Einfluss auf die Integrität von Daten bei Wiederherstellungsversuchen haben können:

1. Crash-Konsistenz:

Dies entspricht der Situation beim Herausziehen des Stromsteckers eines Servers. Wenn das passiert, haben das darauf laufende Betriebssystem und die Anwendungen keine Gelegenheit, irgendwelche Daten aus dem Arbeitsspeicher zu lesen oder offene Daten oder Transaktionen auf die Festplatte zu schreiben. Aus diesem Grund können bei solchen Wiederherstellungen manche Daten aus offenen Anwendungen beschädigt werden.

2. Dateisystem-Konsistenz:

Diese wird durch eine Stilllegung (quiescing) des Betriebsystems erreicht, die dafür sorgt, dass alle offenen Schreibvorgänge auf die Festplatte noch erledigt werden. Diese Methode nutzt den Treiber VMware Sync aus den VMware Tools. Bei ihr gibt es kein Anwendungsbewusstsein, sie hilft aber dabei, die Integrität von Dateien im Betriebssystem oder in Anwendungen bei Wiederherstellungen zu bewahren.

3. Anwendungskonsistenz:

Hier gibt es eine Kommunikation mit allen Anwendungen, damit sie pausieren und alle offenen Transaktionen beenden können, um sicherzustellen, dass die Anwendungsdaten in einem guten Zustand für ein Backup sind. Diese Methode nutzt den VSS-Treiber von Microsoft in den VMware Tools, um dazu beizutragen, dass Transaktionsdaten aus Anwendungen nach einer Wiederherstellung vollständig intakt sind.

Wichtig dabei: VSS kann anwendungskonsistente Backups von Transaktionsanwendungen wie Microsoft SQL Server oder Exchange erstellen. Wenn die Anwendung stillgelegt ist, wird ein Snapshot der virtuellen Festplatte genommen, und   das Backup beginnt. Um allerdings wirklich anwendungskonsistente Backups zu bekommen, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

  • Die Anwendung (z.B. Exchange), die in der virtuellen Maschine läuft, muss als VSS-Writer geschrieben sein.
  • Die Backup-Anwendung (z.B. vRanger) muss als VSS-Requestor geschrieben sein.
  • Die auf der benutzten Plattform vorliegende VSS-Implementierung muss korrekt sein.

Wiederherstellungen auf der Ebene einzelner Dateien werden nur für Windows unterstützt, nicht für Linux oder andere Betriebssysteme. Trotzdem sind Einzel-Wiederherstellungen auch in diesen Fällen möglich: Sie können die virtuelle Maschine auf einem anderen Datastore oder Verzeichnis wiederherstellen und dann die Datei von der virtuellen Festplatten-Datei der gesicherten virtuellen Maschine kopieren. Oder Sie verwenden eine weitere Helfer-VM, die das Dateisystem der gesicherten VM lesen kann, und kopieren die Datei dann auf die ursprüngliche VM.

INSTALLATION VON VRANGER PRO

Die Installation von vRanger Pro ist recht einfach. VRanger wird mit SQL Express geliefert und lässt sich auf physischen oder virtuellen Maschinen mit einem der aktuellen Windows-Betriebssysteme installieren; erforderlich sind Dual-CPUs, 1 Gigabyte RAM und mindestens 4 GB freier Platten-Platz. Für gewöhnliche Bare-Metal-Backups und -Wiederherstellungen unterstützt vRanger jedes Gast-Betriebssystem für virtuelle Maschinen, das auch VMware unterstützt.

Das Framework .NET 3.5 muss vorhanden sein und wird bei Bedarf automatisch installiert. Wenn Sie SQL Express wählen, wird auch dessen Version 2005 installiert, ebenso können Sie einen bestehenden SQL Server 2005/2008 verwenden. Bei der Installation wird automatisch die Datenbank eingerichtet, wobei Sie selbst nur sehr wenige Angaben, etwa zu den Login-Daten, machen müssen. Wenn die Installation beendet ist, begleitet Sie ein Start-Assistent durch die ersten Informationen zur Konfiguration, darunter Namen und Daten für vCenter Server, Host-Informationen, Email-Informationen und Ziel-Repositories. Achten Sie dabei darauf, vor dem Klicken auf „next“ stets auf „save“ zu klicken, ansonsten gehen die eingegebenen Informationen verloren.

REPOSITORIES IN VRANGER PRO KONFIGURIEREN

Ein Repository ist schlicht ein Verzeichnis auf einem unterstützten Dateisystem, in dem vRanger seine Backup-Images speichert. Die Datei-Struktur eines Repository besteht aus Verzeichnissen und Unterverzeichnissen für volle und inkrementelle Backups, die Metadaten-Dateien im Format XML enthalten. Diese Metadaten enthalten Daten über jedes Backup sowie die Backup-Imagedateien selbst mit der Erweiterung .var. Nach dem Erstellen der Repositories sollten Sie sie mit vRanger verwalten, keineswegs direkt über das Dateisystem. Zusammen mit Software für Band-Backups können Sie vRanger einsetzen, um ein Platten-Repository für Langzeit- und Offsite-Archivierung auf Band zu verlagern. Dies funktioniert über PowerShell-Scripts (genannt Pre-Commands), die im Band-Backupjob angelegt werden: Sie starten einen speziellen vRanger-Job, der ein  inkrementelles Backup auf ein bestimmtes Repository ausführt. Wenn es beendet ist, endet auch das Script, und als Nächstes kann die weitere Sicherung auf Band beginnen.

Bei der Konfiguration von Repositories für Backup-Daten sollten Sie physische Hardware verwenden, etwa einen Windows/Linux-Server oder ein Gerät für Network Attached Storage (NAS), das CIFS oder SFTP unterstützt. Eine virtuelle Maschine sollten Sie als Ziel-Repository möglichst nicht einsetzen, weil sonst der Overhead beim Schreiben all Ihrer Daten den Host und das Storage-Ziel zu sehr in Anspruch nehmen könnten – dies kann die Performance anderer VMs beeinträchtigen. Bei einem einzigen Backup können 60 Mb/s an Daten anfallen. Deshalb sollten Sie mit einem dedizierten und isolierten Ziel-Repository dafür sorgen, dass Ihre Hosts und VMs nicht unter Ressourcen-Mangel leiden, während Backups laufen.

Entscheiden Sie sich außerdem bei Ihrer physischen Repository-Hardware für Festplatten mit höherer Performance – Festplatten sind mechanisch und oft der erste Ressourcen-Engpass, der sich bei einem Server ergibt. Nehmen Sie deshalb möglichst schnelle SAS-Platten statt langsamerer SATA-Laufwerke, Festplatten mit mehr Umdrehungen pro Minute (also 15.000) und RAID-Gruppen mit vielen Einzel-Laufwerken. Auf diese Weise kann der I/O auf mehrere Laufwerke gleichzeitig verteilt werden, was Backups beschleunigt und die Zeitfenster dafür verkürzt.

Denken Sie daran, dass auch die Art der Platten-Partitionierung für Ihre Repositories Einfluss auf deren maximale Größe haben kann. Ein Standard-Plattenvolume mit MBR-Partition für Windows-Server etwa kann nicht größer sein als 2 Terabyte. Standard-Platten lassen sich aber zu dynamischen Festplatten konvertieren, die Dateigrößen bis zu 64 TB unterstützen, was erheblich mehr ist. Zudem können Sie statt einer MBR-Partition eine GPT-Partition verwenden, die Plattengrößen bis zu 256 TB ermöglicht.

OPTIONEN ZUM ERSTELLEN VON BACKUP-JOBS IN VRANGER PRO

Wenn Ihre Repositories eingerichtet sind, können Sie damit beginnen, Backup-Jobs einzurichten. Dazu können Sie entweder eine fertige Vorlage wählen oder ganz eigene Einstellungen vorgeben. Bei den drei Vorlagen handelt es sich um die Typen SQL Server, File Server und Workstation. Darin sind Features für bestimmte Job-Arten vordefiniert. Sie lassen sich nicht in vRanger editieren (aber direkt in den xml-Dateien) und nicht selbst erstellen.

Wenn Sie keine Vorlage verwenden wollen, können Sie bei Backup-Jobs acht grundlegende Optionen wählen:

  • Nur laufende virtuelle Maschinen sichern
  • Ziel auf freien Platz prüfen
  • Backup-Dateien komprimieren
  • Ergebnisse des jüngsten Backups aktualisieren
  • Stilllegen von Gast-Maschinen aktivieren
  • Active Block Mapping aktivieren
  • Verwendung von Fibre Channel oder iSCSI
  • Bei Ausfall von FC oder iSCSI Backup über das Netzwerk vornehmen

In den meisten Fällen werden Sie fast alle dieser Optionen aktivieren wollen. Das Stilllegen von Gast-Maschinen ist wichtig für Dateisystem- und Anwendungskonsistenz von Backups, Komprimierung und Active Block Mapping helfen dabei, den Platzbedarf auf Ihren Ziel-Repositories zu verringern. Die Option „Fibre Channel oder iSCSI“  wird in Zusammenhang mit LAN-losen Backups mit ESXi gebraucht. Mit der Option „Backup über das Netzwerk“ erfolgt eine Umschaltung vom LAN-losen Modus in den LAN-Modus, falls die direkte Verbindung zum Storage-Gerät scheitert.

Die Funktion Changed Block Tracking wird nicht mit den Backup-Jobs eingerichtet, sondern muss für jede virtuelle Maschine einzeln konfiguriert werden. Klicken Sie dazu in der Ansicht „My Inventory“ mit der rechten Maustaste auf die jeweilige VM und wählen Sie „Enable Change Tracking“. Diese Einstellung bleibt für alle künftigen Backups dieser VM erhalten. Um sie auf mehreren VMs gleichzeitig vorzunehmen, können Sie PowerShell und dieses cmdlet verwenden.

Für die bestmögliche Performance Ihres Backup-Systems ist es absolut entscheidend, die Architektur und Integration Ihrer Installation von vRanger Pro korrekt auf Ihre Umgebung abzustimmen. Jede Umgebung ist einzigartig, und auch die Backup-Anforderungen können sich unterscheiden. Nehmen Sie sich also die Zeit, Ihre Anforderungen festzustellen, Ihre Umgebung von der Größe her richtig zu bemessen und vRanger-Jobs und -Repositories sorgfältig zu konfigurieren. Wenn Sie bei einem dieser Punkte nicht sauber arbeiten, kann das zu Engpässen oder Einschränkungen führen, die Ihre Backup-Fähigkeiten suboptimal werden lassen oder ganz unmöglich machen.

Als Unterstützung für das Verstehen von vRanger Pro und der Implementation in Ihrer Backup-Umgebung hat Quest einen Deployment-Leitfaden erstellt. Den sollten Sie lesen, selbst wenn Sie vRanger bereits im Einsatz haben, denn er bietet viele zusätzliche Tipps und Verfahren. Auch die vCommunity for vRanger Pro ist ein guter Ort, um Informationen zu finden oder Fragen zu stellen, die sich bei der Nutzung ergeben.

Über den Autor: Eric Siebert ist ein Veteran der IT-Branche mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in unterschiedlichen Gebieten, aber mit dem Schwerpunkt Server-Administration und Virtualisierung. Er ist ein sehr aktives Mitglied der Vmtm-Supportforen von VMware und hat dort durch die Unterstützung anderer Mitglieder den höchsten Status „Guru“ erreicht. Siebert ist außerdem Nutzer-Moderator bei Vmtm und betreibt vSphere-land, seine eigene Website über VMware VI3. Er schreibt regelmäßig Blog-Beiträge und Artikel für die TechTarget-Websites SearchServerVirtualization und SearchVMware.

Artikel wurde zuletzt im August 2010 aktualisiert

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