活用vCenter內建功能　備份還原預因應災難事件

隨著企業和組織歷經數位轉型變革過程，營運服務也從過去實體主機工作負載轉換為虛擬化基礎架構，改為運作在VM虛擬主機當中，或是將營運應用程式容器化，甚至建構在容器化基礎之上的Serverless架構。

在VMware vSphere虛擬化架構中，無論是管理VM虛擬主機和容器等工作負載，或是組態設定vSS標準虛擬網路、vDS分佈式虛擬網路、vSphere vMotion線上遷移工作負載、vSphere HA高可用性機制、vSAN HCI超融合環境等等，管理人員都可以透過vCenter Server集中式管理平台，達成有效管理和組態設定的工作任務。

雖然vCenter Server管理平台發生故障事件而停止運作時，並不會影響到線上運作的VM虛擬主機和容器等工作負載，並且vSphere HA高可用性機制仍持續運作中。然而，一旦vCenter Server管理平台發生故障並停止服務後，管理人員便無法有效管理vSphere虛擬化架構，無論是組態設定或是進階的vMotion線上遷移工作負載等等工作任務，都將因為vCenter Server管理平台故障而停擺。

因此，官方持續為vCenter Server打造各種新功能或增強功能，目的就是提升vCenter Server管理平台的SLA等級。例如，針對vCenter Server臭蟲修正、版本更新、版本升級所造成的停機時間，便透過vCenter Reduced Downtime Upgrade（RDU）新功能，讓vCenter管理平台在執行安全性更新或版本升級時，能夠將停機時間最大化縮短，在最新的vSphere 8 Update 3版本中，甚至能將版本更新或升級作業程序的停機時間限縮在5分鐘之內，如圖1所示。

此外，一旦vCenter Server遭遇重大災難事件導致故障無法服務時，雖然可以透過先前完成的備份立即進行還原作業，但是仍有可能因為時間差的關係，導致還原後的vSphere基礎架構產生環境混亂的問題。舉例來說，管理人員設定「每天凌晨2點」為vCenter執行排程備份，但是vCenter在下午4點發生災難事件，即便立即為vCenter執行還原的工作任務，但是從凌晨2點到下午4點這段期間，整個vSphere基礎架構中仍有許多事件和各項工作負載的統計資料已經寫入到vCenter資料庫中，因此復原後的vCenter管理平台將會遺失這段期間的事件和工作負載統計資料。

對此，在新版vSphere 8版本中，推出「分散式鍵值儲放區」（Distributed Key-Value Store，DKVS）機制，如圖2所示。簡單來說，當vCenter管理平台發生災難時，這段期間發生的各項事件和工作負載統計資料，也將會儲存在vSpehre叢集中所屬的ESXi節點主機內。

一旦vCenter管理平台完成還原作業重新上線後，會與vSphere叢集中所屬的ESXi節點主機進行通訊，將災難發生至還原作業期間的事件和工作負載統計資料取回，讓vCenter管理平台能夠迅速恢復正常運作，並取得vSphere叢集和ESXi節點主機的最新資訊。

決定備份和還原方式

雖然市場上已經有許多備份軟體廠商推出針對vCenter備份還原的產品，但是對於IT預算不多的小型企業和組織來說，即便只是備份軟體授權的費用，都讓原本就不足的IT預算雪上加霜。因此，本文中將剖析和實戰演練，透過vCenter內建的備份和還原機制，針對vCenter進行排程定期備份的工作任務，並模擬演練故障損壞事件發生時，如何透過平時的排程備份立即進行還原，讓vCenter管理平台能在最短時間內恢復正常運作。

vCenter支援兩種備份機制，第一種為「映像檔方式」（Image-Based），針對整台vCenter虛擬主機進行備份，市場上的備份軟體便是採用這種備份方式。第二種是「檔案方式」（File-Based），將vCenter管理平台中組態設定備份後，當災難發生時進行還原作業，本文的實戰便是採用此方式。

值得注意的是，倘若企業組織有為vCenter管理平台建立「增強型鏈接模式」（Enhanced Linked Mode，ELM）運作環境的話，那麼建議管理人員應採用檔案方式進行備份，而非使用映像檔方式備份。

其主要原因在於，增強型鏈接模式運作環境中，多台vCenter同時運作並互相同步及複製資料，但採用映像檔方式備份時會針對vCenter進行即時快照，一旦還原後可能會發生還原後的vCenter狀態與其他vCenter之間不同，導致SSO Domain Data發生衝突，因此建議在ELM運作環境中應採用本文實戰演練的檔案方式進行備份和還原作業。

主動備份vCenter管理平台

在開始執行自動化排程備份之前，建議先嘗試主動備份一次，確保備份工作任務能夠順利執行並完成。事實上，雖然是內建的備份機制，但是官方仍不斷增強其功能，舉例來說，在過去舊版vSphere 6.5時，備份和還原機制僅支援FTPS、HTTPS、SCP通訊協定，到了vSphere 6.7U2版本時，則額外新增支援SFTP、NFSv3、SMBv2通訊協定。

值得注意的是，採用FTPS通訊協定時僅支援Explicit模式，採用HTTPS通訊協定時必須在網頁伺服器上啟用WebDAV功能。此外，透過HTTP Proxy傳輸備份資料時，則僅支援採用FTPS和HTTPS通訊協定。

在本文中，將採用SMB通訊協定進行主機備份的工作任務。首先，在提供SMB通訊協定的備份伺服器中，已經建立名稱為「vCenter_Backup」的資料夾，以便屆時存放vCenter備份資料，並開啟資料夾分享及權限設定，確保稍後主動備份vCenter的工作任務能夠順利完成。

前置作業完成之後，登入vCenter Server Management（Port 5480）管理介面，登入後依序點選「Backup > Activity > Backup Now」，在彈出的Backup Now視窗中，於Backup location欄位中填入SMB通訊協定搭配剛才準備的備份資料夾路徑，本文實作環境為「smb://backup.lab.weithenn.org/vCenter_Backup」。在Backup server credentials欄位，則填入儲存備份檔案的「Backup_Admin」管理帳號和密碼，確認無誤後按下〔START〕鈕，系統便立即進行單次主動備份任務，如圖3所示。

主機備份後的檔案大小及花費時間，與vCenter管理平台的運作狀態、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。

排程備份vCenter管理平台

相對於單次執行的主動備份，對於企業組織來說，組態設定排程時間，讓系統能夠自動定期備份vCenter Server管理平台，才是有效的備份解決方案。必須注意的是，目前系統內建的排程備份機制僅支援組態設定一個排程，尚未支援組態設定多個排程同時執行。

在登入vCenter Management管理介面後，依序點選「Backup > Backup Schedule > Configure」。將彈出排程備份視窗，在Backup location欄位填入通訊協定SMB，以及備份伺服器的FQDN和備份資料夾路徑。接著，在Backup server credentials欄位內填入具備備份資料夾寫入權限的使用者帳號和密碼。

在Schedule下拉式選單中，有Daily、Weekly、Custom等選項可供選擇，其中Custom是指選擇每週的某幾天進行備份作業，在本文中組態設定每天凌晨2點進行備份作業，而Encrypt backup欄位，倘若管理人員希望為備份檔案進行加密時，鍵入兩次加密密碼即可。在Number of backups to retain欄位中，選擇「Retain all backups」項目時，系統將會保留所有的備份檔案，若選擇「Retain last backups」項目，則是設定要保留的備份檔案份數，本文實作環境選擇保留最近14天的備份檔案，確認無誤後按下〔Create〕鈕，就完成了排程備份設定，如圖5所示。

一旦排程備份機制設定完成，在Backup Schedule區塊內就會顯示剛才的組態設定內容。當組態設定的排程時間到達後，系統便會觸發並自動執行排程備份的工作任務，屆時在下方的Activity區塊，也可以看到備份任務的執行結果。

備份vDS分佈式虛擬交換器

在中大型的企業組織中，由於vSphere叢集中ESXi節點主機數量較多，通常會部署「分佈式虛擬交換器」（vSphere Distributed Switch，vDS），那麼建議應該也要將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，否則有可能在還原vCenter管理平台之後，遭遇vDS分佈式虛擬交換器組態設定遺失的問題，詳細資訊可參考VMware KB 2034602知識庫文章內容。

在vCenter管理介面中，依序點選「Inventory > Networking > Distributed Switch >Actions > Settings > Export Configuration」項目，在彈出的Export Configuration視窗中有兩種匯出選項可供選擇，若採用「Distributed switch and all port groups」選項時，將會匯出vDS分佈式虛擬交換器以及所有Port Groups組態設定，而採用「Distributed switch only」選項的話，則僅會匯出vDS分佈式虛擬交換器的組態設定。至於下方描述區塊，可依管理人員需求進行填寫，確認無誤後按下〔OK〕鈕即可，如圖6所示。

此時，瀏覽器將會自動下載名稱為「backup.zip」的壓縮檔案，內容便是選擇匯出vDS分佈式虛擬交換器組態設定項目。後續，管理人員便能依據需求，進行「匯入」或「還原」vDS分佈式虛擬交換器組態設定的動作。

備份vCHA高可用性環境

事實上，以檔案方式備份vCenter管理平台的機制，目前尚未完整支援vCHA（vCenter High Availability）高可用性運作環境，如圖7所示，但是仍然能夠針對vCenter進行備份的工作任務，並且在vCHA叢集架構發生重大災難事件時快速還原及重建。

簡單來說，當企業為vCenter管理平台建立vCHA高可用性機制運作環境，執行備份工作任務時，系統僅會備份vCenter主要節點（Active Node），而不會備份被動節點（Passive Node）和見證節點（Witness Node）。

因此，當vCHA高可用性運作環境發生災難事件時，管理人員必須在執行還原工作任務之前，先將vCHA高可用性環境整個關閉，包括主動節點和被動節點以及見證節點。當還原工作任務執行完畢，vCenter管理平台會處於單機運作環境，屆時再透過GUI圖形介面重新部署vCHA高可用性環境即可，相關詳細資訊請參考VMware KB 60229、KB 2147014、KB 2147038、KB 2147046知識庫文章內容。

還原vCenter Server

雖然已經組態設定排程時間定期備份，仍建議應該定期確認備份檔案是否能夠順利執行還原任務，順便在演練過程中建構和撰寫SOP文件，一旦災難事件真正發生時，需要快速執行還原任務時便不會手忙腳亂。值得注意的是，還原任務為驗證還原檔案是否有效時，管理人員可以在還原任務執行時，將vCenter主機的虛擬網路線拔除，即可避免與現有運作中的vCenter管理平台發生IP位址衝突的情況。

vCenter管理平台還原程序共分為兩個階段，如圖8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虛擬主機中。在執行還原任務時有一個主要限制，當vCenter主機採用哪個版本的ISO映像檔安裝，就必須使用該版本的ISO映像檔執行還原任務才行，例如採用vCenter 8.0 U2安裝和部署，便需要使用vCenter 8.0 U2的ISO映像檔來執行整個還原工作任務才行。

事實上，整個vCenter的還原工作任務，與部署vCenter管理平台類似，掛載vCenter ISO映像檔後，執行「vcsa-ui-installer/win32/installer.exe」檔案，在彈出的精靈對話視窗中點選「Restore」項目，以便進入還原工作流程。

在Restore – Stage 1 : Deploy vCenter Server還原工作流程中，前兩個步驟為簡介和使用者授權條款，在3. Enter Backup details畫面中，於Location欄位中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。值得注意的是，備份檔路徑必須包含「backup-metadata.json」的路徑，本文實作環境填入的備份路徑為「smb://backup.lab.weithenn.org/vCenter_Backup/vCenter/sn_vcenter8.lab.weithenn.org/S_8.0.2.00100_20240817-180007_」，如圖9所示。

在4. Review backup information頁面中，系統會再次檢查鍵入的備份檔案存放路徑是否正確，如果鍵入的路徑不正確，或backup-metadata.json檔案已損毀的話，在這個步驟中將會出現錯誤訊息並停止還原程序。

在5. vCenter Server deployment target頁面中，鍵入要將新的vCenter虛擬主機部署至哪一台ESXi主機中，本文實作環境為「mgmt-esxi.lab.weithenn.org」，並鍵入具備管理權限的使用者帳號和密碼，如圖10所示。

在6. Set up target vCenter Server VM頁面中，則鍵入新部署的vCenter虛擬主機名稱，本文實作為「vCenter8」，以及組態設定root管理員帳號密碼。值得注意的是，倘若故障損壞的vCenter仍處於Power On開機狀態時，應將其Power Off並修改vCenter虛擬主機名稱。例如，本文實作環境將原有vCenter虛擬主機名稱修改為「vCenter8-retired」，否則系統在進行檢查作業時，將會發現vCenter虛擬主機名稱已經存在而停止還原程序，如圖11所示。

在7. Select deployment size頁面中，可以視需求選擇不同的vCenter部署規模。如果一開始部署vCenter時選錯規模，或是隨著時間演進不斷擴大，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較大的vCenter規模，本文實作採用「Small」規模，如圖12所示。

在8. Select datastore頁面中，選擇放置vCenter虛擬主機的儲存資源。值得注意的是，若不勾選「Enable Thin Disk Mode」選項時，那麼新部署的vCenter虛擬硬碟格式將會採用「Thick」模式進行部署，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，儲存空間至少要大於「694GB」才行。

在9. Configure network settings，鍵入vCenter虛擬主機網路組態。首先，在Network欄位的部分，會顯示vSS及vDS虛擬網路Port Group，但是在vDS分佈式虛擬網路交換器的部分，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，有關暫時綁定和靜態綁定的詳細資訊，請參考VMware KB 1022312知識庫文章內容。在本文實作環境中，選擇使用「Backup-vNetwork」的Port Group，而FQDN為「vcenter8.lab.weithenn.org」，固定IP位址是「10.10.75.30」，如圖13所示。

在10. Ready to complete stage1頁面中，再次檢查還原項目和設定值內容是否正確，確認無誤後按下〔Finish〕鈕，便立即執行第一階段的還原工作任務。完成之後，系統將會提醒管理人員可以登入vCenter Server Management（Port 5480）管理介面，如圖14所示。

在第二階段的還原工作流程中，系統會將備份檔案中的組態設定和相關內容，複製到新部署的vCenter主機內。在2. Backup details步驟中，會再次檢視備份檔案路徑是否正確，倘若備份時有搭配加密機制時，此步驟中就必須鍵入加密密碼。

如果還原的vCenter主機處於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，確保還原後的vCenter管理平台能夠與其他台vCenter主機繼續通訊及同步。

在3. Ready to complete步驟中，再次檢查還原組態設定是否正確，系統會提醒倘若原有的vCenter主機仍在運作中，必須關閉它避免發生IP位址衝突的問題，確認無誤後按下〔Finish〕鈕，便立即執行第二階段的還原任務。成功執行任務後，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。

還原vDS分佈式虛擬交換器

原則上，在vCenter管理平台故障期間，若無針對vSwitch虛擬交換器進行異動的話，那麼vCenter管理平台還原後，無須針對vDS分佈式虛擬交換器進行匯入或還原作業。除非有任何異動或發生損壞時，才需要透過先前的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「Inventory > Networking > Datacenter > Actions > Distributed Switch > Import Distributed Switch」，按下〔Browse〕鈕，選擇先前的匯出檔案backup.zip，若希望保留vDS和Port Group的ID，就勾選「Preserve original distributed switch and port group identifiers」選項，如圖16所示。

在2. Ready to complete步驟，再次檢視內容，若正確無誤就按下〔Finish〕鈕，便會立即執行匯入vDS分佈式虛擬交換器組態設定的動作，匯入動作完成後，便可以看到vDS分佈式虛擬交換器恢復運作，如圖17所示。

倘若vDS分佈式虛擬交換器仍存在，但是部分Port Group遺失或損壞，則在vCenter管理介面中依序點選「Inventory > Networking > Distributed Switch > Actions > Settings > Restore configuration」，按下〔Browse〕鈕後選擇先前的匯出檔案backup.zip，並依據需求僅還原vDS分佈式虛擬交換器，或vDS分佈式虛擬交換器並包含所有Port Group選項，如圖18所示。

在2. Ready to complete步驟中，再次檢視內容正確無誤後，按下〔Finish〕鈕便立即執行還原vDS分佈式虛擬交換器和所有Port Group的動作，還原動作完成，即可看到vDS分佈式虛擬交換器和Port Group恢復正常運作。

重建vCHA高可用性機制

如前所述，在vCHA高可用性環境中，備份機制僅會備份vCenter主要節點，在還原任務執行成功後，重新建構vCHA高可用性叢集環境即可。

有關建構vCHA高可用性叢集環境詳細資訊，請參考本刊第214期「部署vCHA機制因應災難‧可容錯移轉營運不中斷」內容。

＜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。＞