vSphere用VADP備份的快照衝突與CBT

VADP (vSphere Storage APIs - Data Protection，前身叫vStorage API for Data Protection)是VMware的一種備份機制，在2009年五月vSphere 4.0的時候引進VMware。備份機制為透過虛擬機(VM)的快照副本進行，只要第三方備份軟體支援VADP，就可透過VADP的API呼叫ESXi主機，為指定的虛擬機先做快照後備份。

VADP使用virtual disk API和vSphere API來創建與管理VM快照，支援完整與增量備份。同時執行多個第三方軟體如Synology和Veeam做VADP備份，可能會因快照衝突(snapshot conflict)、CBT問題導致備份失敗。故不建議用多套VADP備份軟體來做備份

• 快照衝突：多個備份作業同時對一個VM創建與刪除快照，因VMware一次僅可操作一個快照，所以同時做會出問題。
• CBT(變更區塊追蹤)問題：多個備份軟體同時使用DBT追蹤VM的變更區塊，可能導致CBT標記(epoch)損壞。CBT epoch mismatch detected. Resetting CBT for VM

VADP在完整備份時會將虛擬硬碟*.vmdk全部的data block都存起來，而在vSphere 4.0之後使用CBT (Change Block Tracking)將上次備份之後發生變化的data block拿來做增量備份。對於虛擬硬碟會創建一個*-ctk.vmdk，保存change block的中繼資料。儲存方式會類似：

    (offset1, length1),(offset2, length2),(offset3,length3)

偏移量offset代表某虛擬硬碟的位置，length指的應該是修改block的長度。VADP在啟用CBT之後就可以做增量備份。要開啟CBT，VM本身的設定也需要在Host上啟動CBT，在VMware裡面是增加兩個參數：

1. ctkEnabled：設定成TRUE整台VM才有CBT
2. scsiX:X.ctkEnabled：設定成TRUE可以針對VM上面的虛擬硬碟分別設定

成功開啟CBT的虛擬硬碟vdisk，可以在ESXi Shell裡面看到類似的檔案：

• vmname.vmdk：vdisk的metadata
• vmname-flat.vmdk：thick provision vdisk的data
• vmname-ctk.vmdk：vdisk的CBT (Change Block Tracking)
• vmname-000001.vmdk：vdisk snapshot的metadata
• vmname-000001-delta.vmdk：vdisk snapshot的data
• vmname-000001-ctk.vmdk：vdisk snapshot的CBT

如果沒有啟用CBT，則每次VADP備份都會是完整備份，啟動CBT功能後，雖然第一次是完整備份，但只會備份實際使用的空間，之後的每次備份都是差異備份。這邊要特別注意一點：

• 啟用CBT的時候，該虛擬機不可有快照

若虛擬機已經先有快照，必須要先移除所有快照後才能夠啟動CBT。

參考資料

• VMware資料備份機制的基本架構@iThome：2012年的說明，比較了Guest OS端備份、VCB備份、還有本文的VADP備份
• 與備份有關的VMWare基礎知識 _Part4@世達先進：VMware API與VADP說明
• PPDM：針對已成功完成整合工作的 VM vSphere 報告「需要虛擬機器整合」：另外一套軟體出現快照錯誤的檢查與處理方式
• vSphere 資料存放區和傳輸協定功能概觀@NetApp
• 與備份有關的VMWare基礎知識 _Part5@世達先進：2023年介紹CBT，裡面會有change block的變化塊函數QueryChangedDiskAreas(snapshot, deviceKey, startOffSet, changeID)
• 如何在 VMware 虛擬機器上啟用異動區塊追蹤(CBT)進行備份 by Ivan：要開啟CBT，VM本身的設定也需要在Host上啟動CBT
• 如何在虛擬機器上手動啟動異動區塊追蹤功能@Synology
• 若 Active Backup for Business 所需的虛擬機器服務未正確設定，該如何處理？
• What can I do if the virtual machine services required for Active Backup for Business are not correctly configured?上一篇說明的英文版
• Changed Block Tracking (CBT) on virtual machines：CBT出問題的解決方式

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