1. Giới thiệu 

Veeam Backup & Replication không còn là một cái tên quá xa lạ cho các nhà triển khai ảo hóa hiện nay. Vai trò của giải pháp này tập trung ở vấn đề chính là backup, khôi phục và đảm bảo an toàn dữ liệu hạ tầng ảo đáp ứng hoàn toàn các nhu cầu từ bất kỳ độ lớn hay phức tạp của môi trường ảo hóa Vmware và hiện nay là hỗ trợ cả Hyper-V. Một số quan tâm chính mà giải pháp này mang lại:

• Hỗ trợ môi trường ảo hóa ESX/ESXi Vmware và Microsoft Hyper-V.
• Tăng cường với kiến trúc backup phân tán cho các môi trường lớn và phúc tạp.
• Ngoài giải pháp backup còn đi kèm theo trong bộ sản phẩm tập trung này là Replication.
• Hỗ trợ khôi phục nhanh hệ thống trực tiếp (start máy ảo trực tiếp) từ các tập tin backup đã được nén và dedup mà không cần restore các tập tin máy ảo ra hệ thống lưu trữ.
• Đa dạng hóa các phương thức restore từ một bản backup: restore máy ảo, tập tin máy ảo, tập tin bên trong OS của máy ảo hoặc dữ liệu của một ứng dụng đặc thù như AD, Exchange…
• Hỗ trợ incremental backup (Forward Incremental và Reversed Incremental Backup).
• Tăng cường khả năng lưu trữ với tính năng compress và deduplication giảm dung lượng đầu tư cho hệ thống backup.
• Cung cấp report và các kết quả thông số backup realtime.

 2. Tổng quan 

Trong phần này sẽ cung cấp chi tiết hơn về giải pháp Veeam Backup & Replication bao gồm kiến trúc và tính năng của nó đồng thời là các khái niệm cần thiết để hiểu quy trình hoạt động và xử lý của Veeam Backup&Replication

2.1. Các thành phần hoạt động

Đầu tiên Veeam Backup&Replication không phải là một giải pháp một ứng dụng độc lập mà nó là một giải pháp một ứng dụng được thiết kế theo phương thức modular cho phép người dùng tùy biến hơn tùy độ lớn của môi trường ảo hóa và cả trong cấu hình. Như thế gói cài đặt của Veeam sẽ bao gồm nhiều thành phần gom lại (Components) để thiết lập thành một hạ tầng backup hoàn chỉnh. Trong đó một vài thành phần sẽ đóng vai trò core xử lý và một vài thành phần khác lại là tùy chọn thêm, hỗ trợ cho việc vận hành quản trị với mảng hoạt động business, tùy nhu cầu một số thành phần khác sẽ được thêm vào.

Tuy nhiên, chú ý một điều các thành phần này hoàn toàn có thể triển khai chung một hệ điều hành (physical hoặc virtual) hoặc thành từng phần tách rời trên nhiều máy, hỗ trợ cho nhu cầu mở rộng, hiệu suất, quản lý…

Veeam Backup&Replication sẽ bao gồm các thành phần sau. Một số có thể là cài đặt dùng file tách rời, hoặc một số khác phải cấu hình trong quá trình hoạt động của các thành phần khác:

Veeam backup server

Là một máy chủ physical hoặc virtual được cài đặt gói Veeam Backup&Replication đóng vai trò là hạt nhân chính cho cả hạ tầng backup, có nhiệm vụ làm nơi trung tâm cấu hình và điều khiển các hoạt động backup restore trên hệ thống. Các chức năng hoạt động chính:

• Quản lý các tác vụ backup, replication và restore
• Điều khiển việc lập lịch cho các job backup cũng như xác định việc phân bổ tài nguyên (khái niệm này cần hiểu phương thức và cách lưu trữ backup ở phần sau)
• Là nơi tập trung các thao tác cấu hình và quản lý các thành phần khác trong hạ tầng backup.

Chú ý: Veeam backup server khi triển khai mặc định nó sẽ có hai thành phần mặc định đi kèm là Backup proxy và backup repository.

Backup Proxy

Khi Veeam Backup Server được triển khai hoàn tất thì server này sẽ chịu toàn bộ các nhiệm vụ cho một qui trình backup, bao gồm job backup và tiếp nhận xử lý các traffic backup từ các máy ảo khi thực hiện backup.

Khi đó các dữ liệu backup sẽ được đẩy trực tiếp từ nguồn về đích là con Veeam Backup server. Trường hợp như thế chỉ được chấp nhận trong môi trường cực nhỏ với số lượng job và VM giới hạn, nhưng trong môi trường lớn thì nó hoàn toàn vướng phải bài toán hiệu suất mà server này chịu đựng.

Để hoàn toàn tách rời nhiệm vụ xử lý các traffic backup cũng như tối ưu hóa và tạo ra môi trường tùy biến hơn, Veeam đã cho rời một thành phần gọi là Backup Proxy: Chúng là các server có nhiệm vụ duy nhất là tiếp nhận và xử lý các dữ liệu backup (bao gồm cả việc phải compress và dedup). Khi đó các dữ liệu kết quả từ backup proxy là các data backup sẽ được lưu trữ tại Backup Repository.

Thành phần này được triển khai chỉ cho window server (physical hoặc virtual) trong môi trường ảo của bạn. Để tối ưu hơn về hiệu suất cho nhiều backup đồng thời thì việc thiết kế ra nhiều backup proxy là hoàn toàn cần thiết. Trong trường hợp này con Backup server sẽ điều phối “workload” đều ra các proxy server để nâng cao hiệu suất.

Backup Repository

Là nơi được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu backup, bản sao các VM và dữ liệu về quá trình replicate.Về mặt kỹ thuật backup repository là một thư mục trên hệ thống lưu trữ của doanh nghiệp. Việc sử dụng dụng khái niệm repository hoàn toàn cần thiết cho môi trường cần tách rời nơi lưu trữ backup có thể, nhằm mục đích phân tải backup ra nhiều nơi trên hệ thống.

Về Backup Repository có một số loại như sau:

• Window server với local storage.
• Linux server với local hoặc mount NFS.
• CIFS (SMB) share.

Việc xác định các server (window hay linux) làm backup repository, thì backup server sẽ tự động deploy agent cần thiết xuống server đó đề control việc lưu trữ các dữ liệu backup và các tính năng khác.

Veeam Backup Enterprise Manager

Là một thành phần mở rộng có nhiệm vụ hợp nhất việc quản lý các job backup từ tất cả các Veeam backup server trên hệ thống, thông qua một giao diện quản trị từ web browser.

Veeam Backup Search

Là thành phần mở rộng hỗ trợ tìm kiếm dữ liệu file tập tin trong các dữ liệu được backup (chỉ hỗ trợ window)

2.2. Các mô hình thiết kế chuẩn cho giải pháp Veeam Backup&Replication

Giải pháp đơn giản dành cho doanh nghiệp vừa và nhỏ

Giải pháp này chỉ gồm một physical hoặc virtual server được triển khai, Veeam Backup vừa đóng vai trò là Backup server (quản lý các Jobs), Backup proxy (trực tiếp tiếp nhận và xử lý các dữ liệu backup bao gồm cả xử lý dedup và compress), vừa đóng vai trò là một Backup repository, nhiệm vụ kết nối storage và lưu trữ các dữ liệu backup.

Giải pháp tăng cường mở rộng sao lưu cho mô trường lớn yêu cầu về hiệu suất

Với giải pháp đơn giản chỉ một Backup server khi áp dụng, trong môi trường lớn với nhiều VMs và Jobs sẽ không là một giải pháp hợp lý về hiệu suất. Và từ đó nảy sinh vấn đề là triển khai rời rạc, nhiều Backup Server sẽ giảm tải và tăng hiệu suất cho vấn đế backup.

Tuy nhiên một vấn đề “rời rạc” đã phát sinh tiếp một bài toán về quản lý tập trung, nó sẽ trở thành áp lực cho người quản trị. Do đó, từ bản Veeam v6 đã phát triển một thành phần mới gọi là Backup Proxy, nhiệm vụ duy nhất là tiếp nhận và xử lý các dữ liệu backup từ các target, sau đó đưa về lưu trữ tại các Backup Repository.

Bản thân người quản trị hiện tại chỉ cần một Backup Server đóng vai trò trung tâm trong việc quản lý các Jobs backup của hệ thống, còn “load backup” sẽ được san sẽ trải rộng cho các Backup Proxy giảm tải cho backup server và tăng cường hơn hiệu suất backup trê hệ thống.

Giải pháp sao lưu cho môi trường phân tán (Multi-Site)

Giải pháp này kết quả cho việc giải quyết bài toán hợp nhất các thông tin backup giữa các site trong một hệ thống qui mô lớn (Multi-Site). Giờ đây một thành phần mới xuất hiện Veeam Bakcup Enterprise Manager chịu trách nhiệm duy nhất, cung cấp giao diện web tập trung quản lý toàn bộ các backup job trên các hệ thống bị phân tán về mặt địa lý, trong khi đó qui trình backup vận hành vẫn được quản lý và thực thi tách rời ở các site và tăng cường hơn về khả năng tập trung ở qui mô mô hình lớn.

2.3. Các mode backup trong VBR

Với Veeam backup cũng như các giải pháp sao lưu cho hạ tầng ảo sẽ hoàn toàn khác biệt so với truyền thống. Với truyền thống dữ liệu cần quan tâm backup chính là các tập tin, data của “ứng dụng” còn đối với hạ tầng ảo ứng dụng, guestOS là những khái niệm mà các phần mềm backup về sau không còn quan tâm đến nữa mà cái chúng quan tâm chính là tập hợp các tập tin của máy ảo (.vmdk, .vmx, snapshot…). Chính vì điều đó nên sản sinh ra một số phương thức backup đặc thù khác biệt dành cho hạ tầng ảo:

• Network Mode
• Virtual Appliance Mode
• Direct San Access Mode

+ Network Mode

Network Mode là chế độ căn bản nhất cho việc xác định môi trường ethernet là mội trường truyền các dữ liệu backup. Với phương thức này có một số lưu ý sau:

• Worload đè nặng lên cả Host ESXi đang hosted VM và cả Backup Proxy, do phải nhận và xử lý các dữ liệu backup (nén, dedup) trước khi lưu trữ trong repository.
• Dễ gây nghẽn đường truyền management của ESXi, do ip tương tác với host là ip dùng làm management.
• Tốc độ xử lý backup cho phương thức này là chậm nhất so với các phương thức khác.

Qui trình làm việc của Network mode:

Bước đầu Backup server sẽ quản lý job backup và quyết định backup proxy và backup repository nào sẽ đảm nhận vai trò proxy và report trong danh sách có sẵn (theo mặc định).

Tiếp đó qui trình backup khép kín sẽ diễn ra như sau:

1. Backup Proxy được chọn sẽ gửi các request cần thiết đến ESXi host để xác nhận vị trí VM trên datastore (line 1).

2. Host đang hosted VM đó sẽ bắt đầu snapshot VM và sao chép các block data và gửi chúng cho bakup proxy xử lý thông qua đường ethernet (line 3,4).

3. Backup Proxy sau khi xong nhiệm vụ xử lý của nó sẽ chuyển data cần lưu trữ cho Backup repository (5).

4. Xóa snapshot trên VM.

+ Virtual Appliance Mode

Đây là một mode đặc biệt chỉ dành cho khái niệm môi trường ảo hóa, server đóng vai trò Backup Proxy phải là một “máy ảo” trên chính môi trường có các VMs cần backup. Mode này dựa trên khả năng Hot-add các SCSI device ảo của ESXi để mount các disks của VM cần backup lên proxy server, sau đó trực tiếp đọc các block dữ liệu thông qua các cổng giao tiếp SAN của host ESXi, thay vì thông qua network như bước 2,4 của Network Mode.

Lợi điểm của nó chính là tận dụng được hiệu suất của môi trường SAN mang lại so với việc đi qua network mode ảnh hưởng management network. Tuy nhiên việc lưu trữ dữ liệu backup cũng sẽ như line 5 của network mode là thông qua ethernet (cho NFS,CIFS,iSCSi) và SAN based tiếp tục nếu áp dụng RDM, Virtual Disks…

Chú ý: Một chi tiết: Backup Proxy bắt buộc phải nằm trên Host được cấu hình “thấy” được tất cả các VMs files trên hệ thống SAN. Vì chỉ thấy được các VMDK file thì ESXi mới mount chúng lên backup proxy được.

Qui trình làm việc của Virtual Appliance Mode:

1. Backup server xác định các thông tin về VM, vị trí datastore và thông qua Backup Proxy gửi request snapshot trên VMs để lock các vmdk file.

2. Tiến hành mount VMDK file lên Backup proxy xác định (tự động hoặc admin tự xác định trước).

3. Thông qua các giao tiếp với SAN của ESXi host thì máy ảo Backup Proxy tiến hành đọc các block dữ liệu và xử lý đưa về Backup Reposity

4. Cuối cùng là detach các VMk file và remove snapshot khỏi VM.

 + Direct SAN Access

Đây cũng là một mode đặc biệt thay đổi hoàn toàn suy nghĩ về backup trong môi trường ảo. Mode này so với những mode khác về “đường” data, như hình bên dưới chúng ta sẽ thấy dữ liệu đi trực tiếp từ SAN lên backup proxy thông qua môi trường SAN network và tiếp tục xử lý để đưa về repo server.

Như thế qui trình hoạt động chính xuyên suốt của dữ liệu sẽ là line 5 và 6 ít “trạm trung chuyển” trong khi với các mode khác lại tốn quá nhiều “trạm trung chuyển”:

• Network Mode: SAN –> ESXi –> Backup proxy –> Backup Repo
• Virtual Appliance mode: SAN –> “Storage stack của ESXi” –> Backup Proxy –> Backup Repo
• Direct San Access: SAN –> Backup Proxy –> Backup Repo

Note: Với phương thức này đòi hỏi Backup Proxy phải được cấu hình đặc biệt thấy được tất cả các LUN trên SAN (chỉ support các dạn SAN block level như FC hay iSCSi không support NFS)

Qui trình làm việc:

1. Backup Server xác định các thông tin của VMs cần backup, sau đó thông qua Backup proxy tiến hành snapshot VM.

2. Backup Proxy thông qua môi trường SAN, tiếp cận trực tiếp các VM Files đang nằm trên SAN và tiến hành backup, xử lý và đưa về Backup repo.

3. Remove snapshot VM.