本文將示範及講解如何透過vCenter Server內建的備份和還原機制，針對vCenter進行定期備份作業，並且模擬災難事件發生時，應如何透過備份進行還原任務，以便vCenter Server管理平台能夠在最短時間內恢復正常運作。
在vSphere虛擬化基礎架構中，擔任集組態設定、監控、管理、告警等等機制於一身的vCenter Server管理平台，在整個軟體定義資料中心（SDDC）內的重要性不言而喻，如圖1所示。因此，對於vCenter Server的備份和還原作業，應該審慎規劃並確實執行。
圖1 vCenter Server管理平台功能示意圖。 （圖片來源：VMware官網-Server Management Software-vCenter Server）
雖然vCenter Server遭遇災難事件導致無法正常運作時，運作於vSphere虛擬化架構上的工作負載，例如VM虛擬主機或容器等等，仍然能夠正常運作不受影響。然而，因為vCenter Server發生故障無法正常運作時，將會導致無法管理整個vSphere虛擬化架構以及執行相關維運管理的工作任務，例如無法調整VM虛擬主機資源、無法執行vMotion線上遷移VM虛擬主機等等。
在市面上，已經有許多第三方軟體廠商針對vCenter Server進行備份和還原的產品。然而，對於原本IT預算就不高的企業和組織來說，這一筆備份軟體開銷，無疑讓原本就稀少的IT預算雪上加霜。因此，本文將說明和實戰演練，透過vCenter Server內建的備份和還原機制，對vCenter進行定期備份作業，並且模擬災難事件發生時，如何透過備份進行還原任務，讓vCenter Server管理平台能夠在最短時間內恢復正常運作。
選擇適合的備份方式
事實上，目前有兩種方式支援vCenter管理平台的備份任務，第一種稱之為「映像檔方式」（Image-Based），也就是針對整台vCenter虛擬主機進行備份，這也是市面上第三方軟體廠商採用的主流備份方式。
第二種則是「檔案方式」（File-Based），將vCenter管理平台中相關組態設定進行備份，然後在災難發生時進行還原作業，本文中的實戰演練便是採用此種方式。
值得一提的是，當企業組織為vCenter管理平台建立「增強型鏈接模式」（Enhanced Linked Mode，ELM）運作環境後，建議採用本文介紹的檔案方式為vCenter管理平台進行備份作業，而非使用映像檔方式備份。
主要原因在於，增強型鏈接模式運作環境中，多台vCenter同時運作並互相同步和複製相關資料，而採用映像檔方式備份，其實是針對vCenter進行即時的快照，在還原時可能會因為還原後的vCenter狀態與其他vCenter之間相異，因而導致SSO Domain Data發生衝突。所以，在ELM運作環境中應採用本文實戰演練的檔案方式進行還原。
手動備份vCenter Server
雖然是內建的備份機制，但是功能一點都不馬虎，除了無須安裝任何備份代理程式外，特色功能也不斷增強和演進。舉例來說，在vSphere 6.5版本時，備份和還原機制支援的通訊協定僅有FTP(s)、HTTP(s)、SCP，而在vSphere 6.7U2版本時，更額外新增支援SFTP、NFSv3、SMBv2通訊協定。
在手動備份實戰演練中，模擬企業已經建構完成vSphere虛擬化基礎架構，但是因為IT預算不足的關係，導致備份用途的NAS儲存設備必須下個年度才能採購，那麼在這段過渡期間該如何進行vCenter備份作業？
在短期備份需求狀態下，為ESXi虛擬化平台配置一顆大容量硬碟，便可以透過SFTP方式，將vCenter備份傳送至ESXi虛擬化平台中，並且在需要時進行還原作業。
首先，為儲存vCenter備份的ESXi虛擬化平台，開啟SSH服務（Port 22）和防火牆允許規則。在vCenter管理介面中，依序點選「Datacenter > ESXi Host > Configure > System > Services > SSH」，點選〔START〕後，確保Daemon欄位從原本的「已停止」（Stopped），變更為「運作中」（Running）狀態，如圖2所示，並且確保SSH通訊協定在Firewall規則允許清單內。
圖2 為ESXi主機啟動SSH服務並確定防火牆允許SSH流量通過。
接著，透過SSH Client工具連線至ESXi主機，在本文實作環境中，先執行mkdir指令建立用於儲存備份檔案的資料夾「vCenterFileBackup」，再執行pwd指令，確認路徑為「/vmfs/volumes/node01-backupdisk/vCenterFileBackup」。
登入vCenter Server Management（Port 5480）管理介面，登入後依序點選「Backup > Activity > Backup Now」，彈出視窗後，於Backup location欄位中填入通訊協定為SFTP以及ESXi主機的FQDN和SSH連接埠，最後搭配剛才的備份資料夾路徑，本文實作環境為「sftp://node0123.lab.weithenn.org:22//vmfs/volumes/node01-backupdisk/vCenterFileBackup」。接著，在Backup server credentials欄位中填入儲存備份檔案的ESXi主機管理帳號root和密碼。確認無誤後按下〔START〕，便會立即進行單次備份任務（圖3）。
圖3 鍵入備份ESXi主機資訊和備份資料夾路徑。
備份檔案大小和花費時間，與vCenter Server運作狀態、事件、工作項目、組態設定等等有關，備份任務會在剛才指定的備份資料夾中，依序建立vCenter的FQDN資料夾，以及vCenter版本和備份日期及時間子資料夾，如圖4所示。
圖4 執行手動備份vCenter Server工作任務。
值得注意的是，若採用vCenter Server「7.0 U2d」版本，在執行SFTP備份作業時，可能會出現「General system error reported by backup server」的錯誤訊息，原因在於這個版本中的curl指令，在執行備份到SFTP目的端時會發生崩潰的情況導致備份失敗，管理人員可以考慮以下兩種解決方式。
第一種方式是採用其他支援的通訊協定進行備份任務，例如採用NFS或SMB。第二種方式則是將vCenter更新至「7.0 U3d」版本，即可解決此問題，本文實作環境採用最新的7.0 U3g版本，所以已經修復此問題並透過SFTP順利執行備份任務，相關詳細資訊請參考VMware KB85966知識庫文章。
備份任務完成後，管理人員應該已經發現，由於預設高安全性的關係，當ESXi主機啟用SSH服務後，在Summary頁籤將會出現「SSH for the host has been enabled」訊息，如圖5所示，並且ESXi圖示會有警告符號產生，這些都是系統提醒管理人員記得將ESXi主機啟動的SSH服務關閉，避免持續開啟SSH服務降低ESXi主機安全性，以及遭受惡意攻擊的機會。
圖5 備份完畢記得將ESXi主機啟動的SSH服務關閉。
排程定期備份vCenter Server
相對於手動備份這種短期過渡需求，對於企業和組織來說，排程時間定期備份vCenter Server管理平台，才是長期的備份解決方案。這裡將為擔任備份用途的儲存設備開啟SMB通訊協定，儲存vCenter排程備份檔案。值得注意的是，目前排程備份機制一次只能設定一個排程，並未支援組態設定多個排程同時執行。
登入管理介面後，依序點選「Backup > Backup Schedule > Configure」，在彈出的排程備份視窗中，在Backup location欄位填入通訊協定SMB，以及儲存設備FQDN和備份資料夾路徑。在Backup server credentials欄位，填入具備該備份資料夾寫入權限的使用者帳號和密碼，Schedule欄位則支援採用每日和每週或每週的哪幾天進行備份。
在Encrypt backup欄位的部分，倘若希望加密備份檔案時，鍵入兩次加密密碼，在Number of backups to retain欄位中，選擇「Retain all backups」項目，將會保留所有的備份檔案，選擇「Retain last backups」項目，則是保留指定的備份檔案份數，本文實作環境選擇保留最後七天的備份檔案。確認無誤後按下〔CREATE〕按鈕，即完成排程備份設定，如圖6所示。
圖6 組態設定排程備份機制。
完成排程備份機制設定後，在Backup Schedule區塊，將會顯示剛才組態設定內容，而指定的排程時間後，系統便會自動執行備份任務，並且在Activity區塊可以看到備份任務的執行結果，如圖7所示。
圖7 排程備份任務執行成功。
備份vDS分佈式虛擬交換器
當企業組織在vSphere虛擬化環境中建立並部署「分佈式虛擬交換器」（vSphere Distributed Switch，vDS）時，建議也單獨將vDS分佈式虛擬交換器組態設定匯出，以便後續需要時可以匯入或還原vDS組態設定，否則有可能會在還原vCenter管理平台之後，遭遇到vDS分佈式虛擬交換器組態設定遺失的問題，相關詳細資訊請參考VMware KB2034602知識庫文章。
在vCenter管理介面中，依序點選「Home > Networking > Distributed Switch >Actions > Settings > Export Configuration」項目，在彈出視窗中，可以選擇兩種匯出選項。選擇「Distributed switch and all port groups」項目，匯出vDS分佈式虛擬交換器和所有Port Groups組態設定，或是選擇「Distributed switch only」項目，僅匯出vDS分佈式虛擬交換器的部分。至於下方的描述區塊，可依需求進行填寫，確認無誤後按下〔OK〕按鈕即可，如圖8所示。
圖8 備份vDS分佈式虛擬交換器和所有Port Groups組態設定。
此時，連結vCenter管理介面的瀏覽器，將會自動下載名稱為Backup.zip的壓縮檔案，便是剛才選擇vDS分佈式虛擬交換器組態設定項目。後續，便可以依據管理人員需求進行「匯入」或「還原」vDS分佈式虛擬交換器組態設定。
備份vCenter Server High Availability環境
事實上，以檔案方式備份vCenter Server，目前並無法完整支援vCHA（vCenter High Availability）叢集環境，如圖9所示，但是仍然能夠進行備份任務，並且在vCHA叢集架構發生重大災難事件時快速還原和重建。
圖9 vCHA（vCenter High Availability）叢集環境運作架構示意圖。 （圖片來源：New Walkthroughs for vCenter High Availability - VMware vSphere Blog）
因此，當企業為vCenter Server建立vCHA（vCenter High Availability）叢集環境時，雖然備份任務僅會備份vCenter Server主要節點（Active Node），一旦vCHA叢集環境發生災難事件時，只要在執行還原任務之前，先將vCHA叢集環境整個關閉，包含主動節點、被動節點和見證節點，當還原任務執行完畢，vCenter Server會處於單機運作環境，只要透過GUI圖形介面進行引導設定，重新建構vCHA叢集環境即可，相關詳細資訊請參考VMware KB 60229、KB 2147014、KB 2147038、KB 2147046知識庫文章。
還原vCenter Server
養兵千日用在一時，即便已經組態設定排程定時備份，仍應該定期確認備份檔案是否能夠順利執行還原任務。倘若還原程序是用於驗證用途時，可以在還原vCenter Server時將vCenter的虛擬網路拔除，即可避免與現有運作中的vCenter發生衝突的情況。
整個還原程序共分為兩個階段，如圖10所示，第一個階段會部署一台新的vCenter Server虛擬主機，第二個階段則是透過先前備份資料，將組態設定和相關資料傳輸至新部署的vCenter Server虛擬主機中。
圖10 vCenter Server還原任務工作流程圖。 （圖片來源：VMware Docs-從以檔案為基礎的備份還原vCenter Server）
值得注意的是，採用以檔案方式備份的機制，在執行還原作業時有個限制，也就是vCenter採用哪個版本的ISO映像檔安裝，就必須用哪個版本的ISO映像檔執行還原作業才行。例如採用vCenter 7.0 U3g安裝和部署，便須使用vCenter 7.0 U3g的ISO映像檔執行還原作業。
事實上，整個還原vCenter Server的工作任務，跟安裝部署vCenter Server時非常類似。掛載vCenter ISO映像檔後，執行「vcsa-ui-installer/win32」資料夾內的installer.exe檔案，在彈出的安裝精靈視窗中，點選「Restore」項目以進入還原工作流程。
在第一階段的還原工作流程中，於3. Enter Backup details畫面中的Location欄位填入先前儲存備份檔的路徑，以及可存取備份檔路徑權限的使用者帳號和密碼。必須注意的是，備份檔路徑必須是包含「backup-metadata.json」的路徑，本文實作環境填入的備份路徑為「smb://LAB-D/vCenterScheduleBackup/vCenter/sn_vcenter7.lab.weithenn.org/S_7.0.3.00800_20220911-084004_」，如圖11所示。
圖11 填入備份檔案存放路徑和具備存取權限的使用者帳號和密碼。
在4. Review backup information，系統請管理人員再次檢查鍵入的備份檔案存放路徑是否正確，若鍵入的路徑不正確或是backup-metadata.json檔案損毀，這個步驟將會出現錯誤訊息並停止還原程序。
而5. vCenter Server deployment target，鍵入要將新部署的vCenter虛擬主機部署至哪一台ESXi主機，或另一台vCenter虛擬化環境中，並且鍵入具備管理權限的使用者帳號和密碼。在6. Set up target vCenter Server VM，則輸入新部署的vCenter虛擬主機名稱（本文實作為「vCenter7」）以及root管理員帳戶密碼。
值得注意的是，如果故障損壞的vCenter仍然處於Power On開機狀態時，應將其關閉並且修改vCenter虛擬主機名稱。例如，本文實作環境將原有vCenter虛擬主機名稱修改成「vCenter7-legacy」，否則系統在進行檢查作業時，會因為發現vCenter虛擬主機名稱已經存在而停止還原程序，如圖12所示。
圖12 準備還原的vCenter虛擬主機名稱和原有vCenter名稱發生衝突。
在7. Select deployment size，可以視需求選擇不同等級的vCenter部署規模，本文實作採用「Small」規格大小。倘若一開始在部署vCenter時選錯規模，或是隨著時間演進不斷擴大的vSphere基礎架構導致原有vCenter部署規模不足以因應時，也可以在備份後執行還原作業，並在此步驟中重新選擇部署規模較大的vCenter等級。
接著是8. Select datastore，請選擇放置vCenter虛擬主機硬碟的儲存資源。須注意的是，若不勾選「Enable Thin Disk Mode」選項，新部署的vCenter虛擬硬碟格式將會採用「Thick」模式進行部署，必須確保儲存資源空間足夠才行。舉例來說，本文實作環境選擇「Small」規模大小時，儲存空間至少必須大於「694GB」才行。
在9. Configure network settings，鍵入vCenter虛擬主機網路組態，本文實作環境FQDN為「vcenter7.lab.weithenn.org」，而固定IP位址是「10.10.75.20」。值得注意的是，在Network欄位的部分，倘若採用vDS分佈式虛擬網路交換器，在下拉選單中僅會顯示「暫時綁定」（Ephemeral Binding）的Port Group，一般常用「靜態綁定」（Static Binding）的Port Group並不支援所以不會顯示，或是管理人員也可以選擇使用vSS標準式虛擬網路交換器，在本文實作中選擇名稱為「Restore-vNet」的Port Group，如圖13所示。有關暫時綁定和靜態綁定的詳細資訊，請參考VMware KB1022312知識庫文章。
圖13 鍵入vCenter虛擬主機網路組態設定。
在10. Ready to complete stage1，再次檢查相關還原項目和設定值內容是否正確，確認無誤後按下〔FINISH〕按鈕，便會立即執行第一階段的還原任務，也就是部署一台新的vCenter虛擬主機。成功之後，系統將提醒管理人員可以登入vCenter Server Management（Port 5480）管理介面，如圖14所示。
圖14 第一階段vCenter Server還原任務成功。
在第二階段的還原工作流程中，系統主要是將備份檔案中組態設定和相關內容，複製到新部署的vCenter Server當中。
在2. Backup details中，將再次檢視於第一階段還原流程中鍵入的備份檔案路徑，若有使用加密機制，也請在此步驟中鍵入加密密碼。此外，如果還原的vCenter處於ELM增強型鏈接模式時，系統將會要求提供SSO（Single Sign-On）認證資訊，以確保還原後的vCenter管理平台能夠和其他台vCenter繼續通訊和同步。 在3. Ready to complete，再次檢查相關還原組態設定是否正確，系統也會提醒如果原有的vCenter仍在運作中，須關閉它以避免發生IP位址衝突的問題。確認無誤後按下〔FINISH〕按鈕，立即執行第二階段的還原任務，成功後系統會提醒管理人員可以登入vCenter Server（Port 443）管理介面，如圖15所示。
圖15 第二階段vCenter Server還原任務成功。
還原vDS分佈式虛擬交換器
原則上，倘若在vCenter管理平台故障損壞期間，並無針對ESXi進行vSwitch虛擬交換器進行異動，那麼當vCenter管理平台還原之後，無須針對vDS分佈式虛擬交換器進行匯入或還原作業。
如果有任何異動或損壞的話，可以透過先前的vDS分佈式虛擬交換器備份進行還原作業。
如果vDS分佈式虛擬交換器整個遺失，則在vCenter管理介面中依序點選「Home > Networking > Datacenter > Distributed Switch > Import Distributed Switch」，並按下〔BROWSE〕按鈕，選擇先前的備份檔案Backup.zip。若希望保留vDS和Port Group的ID，則勾選「Preserve original distributed switch and port group identifiers」選項，如圖16所示。
圖16 匯入vDS分佈式虛擬交換器組態設定。
在2. Ready to complete中再次檢視內容，若正確無誤，按下〔FINISH〕按鈕便立即執行匯入vDS分佈式虛擬交換器組態設定的動作。
等到匯入動作完成之後，便會看到vDS分佈式虛擬交換器已經恢復運作，如圖17所示。
圖17 匯入成功後，vDS分佈式虛擬交換器恢復運作。
如果vDS分佈式虛擬交換器仍存在，但是部分Port Group遺失或損壞，在vCenter管理介面中，請依序點選「Home > Networking > Distributed Switch > Actions > Settings > Restore configuration」，按下〔BROWSE〕按鈕，然後選擇先前的備份檔案Backup.zip，並依據需求僅還原vDS分佈式虛擬交換器，或是vDS分佈式虛擬交換器並包含所有Port Group選項，如圖18所示。
圖18 還原vDS分佈式虛擬交換器和所有Port Group。
隨後，在2. Ready to complete再次檢視內容，若正確無誤，按下〔FINISH〕按鈕便會立即還原vDS分佈式虛擬交換器和所有Port Group。還原動作完成後，就能夠看到vDS分佈式虛擬交換器和Port Group恢復運作。
重建vCHA高可用性叢集
如前所述，在vCHA高可用性叢集環境中，備份機制僅會備份主要節點的vCenter主機，在還原任務執行後，重新建構vCHA高可用性叢集環境。有關建構vCHA高可用性叢集環境詳細資訊，請參考本刊第178期「建立vCHA高可用性架構 虛擬化總管中心永不停機」內容。
結語
透過本文的深入剖析和實作演練後，管理人員應該已經理解，透過vCenter Server管理平台內建備份還原機制，便可以輕鬆達成備份和還原工作任務，無須額外採購第三方備份軟體，即可保護vSphere虛擬化基礎架構中角色至關重要的vCenter管理平台，並且在發生災難事件時快速恢復至正常運作狀態。
＜本文作者：王偉任，Microsoft MVP及VMware vExpert。早期主要研究Linux/FreeBSD各項整合應用，目前則專注於Microsoft及VMware虛擬化技術及混合雲運作架構，部落格weithenn.org。＞