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1. 本文參考以下文件 只做為 PPDM 學習之用 一切版權依原廠規定
VMware Virtual Machine Protection Using Transparent Snapshots | H18884.4
【VM 保護備份專題】Dell Power Protect Data Manager (PPDM) 詳解 TSDM 機制
使用 VMware vSphere snapshot 快照的管理者一定有過的經驗，當對 VM 進行
snapshot 快照功能時，VM 系統會有短暫的停頓然後恢復這種過程。
VMware 虛擬機備份過程將數據從 VMware 環境中的虛擬機 (VM) 傳輸或導出
到二級保護存儲系統。 該系統（例如 Dell PowerProtect 設備）可以位於主站點
或輔助站點，也可以位於雲中。 備份引擎或軟體（例如 PowerProtect Data
Manager）管理此過程。 PowerProtect Data Manager 可以對備份副本執行數據和
副本管理操作，並確保正確編目所有數據。 此功能使一致的 VM 副本可用，
作為災難場景中恢復要求的一部分。
PowerProtect Data Manager 可以使用 VMware API for Data Protection (VADP) 快照
以可靠、高效的方式保護 VMware 虛擬機（參見圖一）
。 這些 VADP 快照是
可靠的、經過驗證的，並且由 VMware 認證，可以用作備份操作的一部分。
[圖一] PPDM 虛機保護資料架構示意圖，透過 PPDM 管理虛擬化主機數據保護
儲存至 PowerProtect DD (Data Domain) 。
但是，VADP 快照進程會暫停 VM 的執行並允許進行中的磁盤 I/O 完成。 此
操作可能會增加讀寫延遲並影響快照和 VM 生態系統生命週期。 在分析
VADP 快照的生命週期時，快照入口點和出口點對 VM 造成懲罰。 生成虛擬機
磁盤文件快照後，需要停止虛擬機，然後攝取虛擬機磁盤文件的快照。 然後，
增量必須合併到基礎磁盤中。 當您創建高事務應用程序（如資料庫）的快照

2. 時，可能會產生不利影響。 這些影響包括冗長的備份窗口和應用程序超時，因
為無法有效地管理接收和整合工作流的眩暈(stun)或有人稱 VM 驚嚇休克停頓。
*註 https://kb.vmware.com/s/article/83523
解決這些問題需要一種解決方案，它不僅可以提供備份和恢復功能，還可以提
供一種替代方法來減少 VM 關閉操作的不利影響。
Dell Power Protect Data Manager (PPDM) 採用透明快照架構 Transparent snapshots
architecture 來克服 snapshot stun 的問題。
透明快照架構
如圖二所示，PowerProtect Data Manager 透明快照使用 vSphere API for I/O
(VAI/O) 過濾框架。 透明快照數據移動器 transparent snapshots data mover (TSDM)
通過 PowerProtect Data Manager VIB 部署在 VMware ESXi 基礎架構中。 此部
署創建一致的 VM 備份副本並將副本寫入保護存儲（PowerProtect 設備）
。
[圖二] 透明快照架構 Transparent snapshots architecture
以下幾點描述了組件，以便您了解圖二中所示的控制和數據路徑：
• PowerProtect Data Manager 承擔編排器的角色，它識別 VMware 環境中的 VM
資產並提供調度功能。
• PowerProtect Data Manager 使用 VM Direct Engine 與 VMware 提供的 VMware
vCenter 級別 API 進行通信。 VM Direct Engine 與 vCenter 通信以完成以下兩
個關鍵任務：
- 創建並跟踪最終用戶可見的 vCenter 級別任務的進度，例如同步、還原和快
照操作。
- 負責根據要保護的虛擬機資產的位置定位要執行操作（備份或恢復）的相關
ESXi 主機。
• 在每台 ESXi 主機上，使用 VAIO 過濾器促進 VMware 的保護相關 API

3. 和工作流。
• 每個 ESXi 都與負責 VM 備份數據移動的透明快照數據移動器(TSDM) 組件
通信。
• 備份和恢復過程分別將透明快照傳輸到 PowerProtect Appliance 和從中傳輸。
• TSDM 還包含 PowerProtect Appliance SDK（DDBoost 庫）
，它幫助框架訪問
PowerProtect Appliance 上的存儲單元。 它還有助於從這些存儲單元寫入和讀取
數據。
備註：PowerProtect Data Manager 使用 Dell Technologies 的 VIB（VMware 認
證）管理 TSDM 組件。 該組件作為 PowerProtect Data Manager 整合的一部分
動態安裝，需要使用透明快照保護 VM。 VMware ESXi 7.0 U3 及更高版本支持
正在使用的 API。
[圖三] PPDM 對所管理的 vSphere ESXi 套用的 tsdm vib
PPDM 提供兼容 VADP 與 TSDM 兩種運作方式用以下表格一的比對說明
VADP vSphere 6.7 TSDM vSphere 7.03
Action
Verifying resource availability
Verifying connectivity
Disabling storage vMotion
Creating VADP snapshot
Moving disk 'Hard disk 1'
Finalizing backup
Scheduling snapshot deletion
Enabling storage vMotion
Creating copy
Action
Verifying resource availability
Verifying connectivity
Disabling storage vMotion
Performing LWD sync (full)
Creating LWD snapshot
Performing LWD sync (delta)
Finalizing backup
Retiring LWD snapshot
Enabling storage vMotion

4. Creating copy
Description : Backup has
SUCCEEDED. Total VMs backed up: 1
ProxyHostName : localhost
TransportModeUsed : nbd
ParallelismUsed : 1
BackupLevel : FULL
Overall :
CompressedSize : 4.3 GB
AverageThroughput : 52.1 MB/s
Description : Backup has
SUCCEEDED. Total VMs backed up: 1
ProxyHostName : localhost
TransportModeUsed : SDM
ParallelismUsed : 1
BackupLevel : FULL
Overall :
CompressedSize : 29.9 MB
AverageThroughput : 115.5 MB/s
[表格一]
縮寫備註：
Network Block Device (NBD)
https://vdc-repo.vmware.com/vmwb-repository/dcr-public/3e22279d-bb06-4bb7-b94c-
12649aeff8b6/bc0053c6-4c21-4a66-8031-b6d4f7ceb318/GUID-5D166ED1-7205-4110-
8D72-0C51BB63CC3D.html
TSDM 運作機制下的 vSphere TASK 細目

5. 1.當發現 VMware VM 作為 PowerProtect 數據管理器資產時，下一步是創建保護
策略並添加 VM 資產以保護。
2. PowerProtect Data Manager 在 PowerProtect 設備中創建用於存儲備份的存儲單
元。
3.根據保護策略中定義的時間表，調度程序會激活。
4.隨著這些步驟的發生，PowerProtect Data Manager VM Direct Engine 啟動了對
vCenter 的 API 調用。 然後，它驗證 ESXI 版本（7.0U3 及以後）
，將其上傳，安
裝 PowerProtect Data Manager VIB 並啟用服務。 然後，將 VAIO 濾波器連接到每
個 VM 磁盤上。 在此步驟中，創建了 TSDM 組件，但由於沒有數據移動而保
持空閒（運行但未使用）
。 您可以在 ESXI 主機上看到安裝的 VIB 文件，該文
件包含受保護的 VM（圖 4）
。
5.當 vCenter 確認成功時，PowerProtect 數據管理器標記要受透明快照保護的
VM。
注意：除了 DEL_bootbank VIB 文件外，圖 4 還顯示了一個 metadata.zip 文
件，其中包含與 VIB 相關的信息，例如對主機的依賴性、系統要求、摘要和

6. 版本。 這些文件位於 ESXi 主機的數據存儲文件部分。 此 VIB 安裝也顯示
在 PowerProtect Data Manager 策略配置作業摘要中。
3.1 Criteria 標準
符合透明快照條件的政策標準如下：
1) Crash Consistent
2) Performance Optimization mode or Capacity Optimization Mode (with PowerProtect
Data Manager version 19.10 and later)
3) Swap File Exclusion: Disabled
4) Quiesce Filesystem: Disabled
在 PowerProtect Data Manager 19.9 之前創建的策略在升級到 19.9 及更高版本時
不會自動開始使用 TSDM。 這同樣適用於在 19.9 或更早版本中使用容量優化
模式創建的策略，升級到 PowerProtect Data Manager 19.10 後不會自動使用
TSDM。 Data Mover 類型將在下次編輯策略或明確配置策略時更新。 當第一
次執行完整備份時，TSDM 將運行，以及當策略選項在性能模式和容量模式之
間切換時。 當性能優化模式切換到容量優化模式時，TSDM 仍然是數據移動
器，反之亦然。
3.2 PowerProtect Data Manager 19.10 enhancements
作為一項預防措施，從版本 19.10 開始，PowerProtect Data Manager 在以下情況
下自動使用 VADP：
• VM with RDM disks
• VM with encrypted VMDKs
• VM with more than 40 disks
• VM with Fault Tolerance (FT) enabled
此外，借助 PowerProtect Data Manager 19.10，作為數據移動器使用 TSDM 進行
的備份可以使用 Cloud DR 複製到雲中，適用於所有受支持的雲保護和恢復用
例。
3.3 PowerProtect Data Manager 19.11 enhancements
從版本 19.11 開始的 PowerProtect Data Manager UI 提供了一個選項來覆蓋自動
保護引擎選擇並手動選擇要使用的 VM Direct 保護引擎。 它還支持遷移基於
資產使用的保護引擎的選項。 例如，VADP 正用於備份某個 VM，現在備份管
理員想利用 TSDM，以便可以將資產保護引擎遷移到 TSDM。

7. 3.4 PowerProtect Data Manager 19.12 enhancements
版本 19.12 中引入了以下功能和更改：
1) 每個 ESXi 主機的備份和恢復並發 TSDM 作業數量翻了一番，達到 20
個。 在以前的版本中，每種類型的最大備份和還原作業為 10 個。 這種新的
限制機制適用於 PPDM 19.12 和 vSphere 7.0U3d 及更高版本。
2) VIB 部署增強功能：
• VIB 部署過程現在將在相關的 ESXi 主機上同時運行 - 一次 25 個 ESXi
主機
• VIB 部署過程會跳過已關閉電源或處於維護模式的 ESXi 主機
• VIB 部署過程已得到增強，以防止將 VIB 包上傳到已在其數據存儲之一中
包含該包的主機
3.5 Network considerations
TSDM 需要連接到 Data Domain 以用於數據路徑目的（請參閱下面第 4 節中
的各種流程）
。 使用安裝了 TSDM VIB 的 ESXi 主機上的 VMKernel 端口可以
促進這種通信。 透明快照解決方案開箱即用，無需專用 VMKernel 端口，因為
任何可以與 Data Domain 通信的 VMKernel 端口都會被自動使用。
也就是說，為了獲得最佳的預測性能和規模，強烈建議遵守以下準則：

8. 1) 專用 VMKernel 端口：為每個 ESXi 主機創建一個專用 VMKernel 端口。
擁有專用的 VMK 會降低由於與其他使用者（尤其是 vMotion 和 vSAN）共享
VMKernel 端口而導致性能下降的可能性。
2) VMKernel Ports Placement：我們建議將 VMK 放置在專用於 TSDM 到
PowerProtect DD 流量的 VLAN 或專用於備份流量的 VLAN 上。 建議 VMK
端口和相關的 Data Domain 端口位於同一 L2 網絡（同一廣播域）中。 避免將
VMK 和 Data Domain 端口放置在具有大量突發流量的 VLAN 上，例如
vMotion、iSCSI 網絡或 FT。
3) 一致的端到端 MTU：確保 VMKernel 端口和 PowerProtect DD 端口上設置
的 MTU 端到端一致。 您可以使用帶有 DF 標誌的 ESXCLI 命令 vmkping 驗
證此設置。 例如，以下命令將檢查是否存在通過特定 VMK 端口的統一端到
端巨型幀： vmkping -I vmk1 -d -s 8972 10.10.100.1
3.6 vProxy considerations
嵌入式 vProxy 在 PowerProtect Data Manager 本身上運行，無需執行任何特定配
置即可用於 TSDM 操作。 TSDM 的嵌入式 vProxy 支持單個 vCenter 和多達
180 個並發 VM 備份。 嵌入式 vProxy 適用於幾乎所有 TSDM 用例和規模要
求。 也就是說，重要的是要注意，僅當同一 PPDM 實例上有多個 vCenter，並
且有多個 vCenter 的 VM 工作負載要使用 TSDM 保護時，TSDM 才需要外部
vProxies

9. 4 Transparent snapshots life cycle
透明快照提供簡單、快速和高效的 VM 備份，使用以下生命週期概述：
• 監視器：跟踪內存中的增量變化
• 過程：將增量更改直接傳輸到保護存儲
• 發布：刪除增量表和任何臨時數據塊
為了更好地理解 VM 備份過程，本節介紹同步和數據傳輸過程，它包括四個主
要步驟：
• Full sync
• Transparent Snapshot creation
• Delta sync
• Snapshot retire
以下章節就針對這四種模式運作說明

10. 4.1 Full sync operation
1. 在完全同步操作期間（參見圖 6）
，PowerProtect Data Manager 發出完全同步
請求。 此請求包括所有必需的參數，例如 VM 信息和磁盤包含和排除詳細信
息。
2. PowerProtect Data Manager 查詢 vCenter 定位相關 ESXi 主機，操作轉移到 ESXi
主機。
3. ESXi 與 TSDM 組件同步使用 VAIO，並讓 TSDM 意識到應該對特定資產執
行完全同步。
4. TSDM 首先使用 VAIO 讀取和查詢磁盤的分配區域。 解析分配區域後，
TSDM 開始讀取數據。
5. TSDM 還使用 DDBoost 庫建立與 PowerProtect 設備的連接。 在輔助存儲中
創建空文件（每個文件對應於 VM 資產的平面 VMDK 文件）
，然後數據傳輸
開始。 最終，所有分配的區域都被傳輸並寫入 PowerProtect 設備。
6. 完全同步操作完成後，TSDM 向 ESXi 主機發送確認。 vCenter 將任務標記
為完成。
注意：由於在完全同步流程中創建的文件不一致，您無法使用它們將 VM 恢復
到一致的時間點。 這是因為在完全同步流程期間，VM 仍然服務於 I/O，並且

11. 磁盤中的數據可能在完全同步操作本身期間發生變化。 增量同步操作必須在完
全同步操作之後立即執行，這會創建一個一致的時間點副本，稍後可用於還原
操作。

12. 4.2 Transparent snapshots creation
1. 完全同步完成後，PowerProtect Data Manager 發出快照創建操作（參見圖
7）
。
2. PowerProtect Data Manager 請求對 vCenter 進行同步操作。
3. 位置解析後，API 調用將傳遞給 ESXi 主機。 在此步驟中，TSDM 沒有活
動角色，因為沒有發生數據傳輸。
4. ESXi 主機使用 VAIO 與相關 VM 資產通信，並將快照持久保存到 Snapshot
Extent Store (SES)。
注意：Snapshot Extent Store (SES) 在快照創建期間動態創建，並在快照停用時刪
除。 SES 存儲當時磁盤中數據對應的位圖。 SES 在整個數據存儲空間中使用
精簡分配的空間，並且不影響特定的 VM 配額
5. 使用 SES，VAIO 過濾器在內存中獲取位圖並將其保存。 因為所有這些都
是基於位圖的，所以創建透明快照的速度很快，從而減少了讀/寫延遲。
6. 位圖保存後，過濾器可以使用新的位圖再次開始跟踪磁盤上的更改。
7. 快照操作被標記為完成。 PowerProtect Data Manager 可以使用 VM Direct
Engine 訪問 vCenter 級任務完成並獲取創建的快照 UUID。

13. 4.3 Delta sync operation
1. 透明快照創建操作完成後，可以發起增量同步操作或增量操作（見圖 8）
。
PowerProtect Data Manager 向 vCenter 發出 API 調用以進行增量同步操作，並
提供在上一步中創建的快照 UUID。
2. PowerProtect Data Manager 通過解析相關 ESXi 主機的 vCenter API 向 TSDM
發出信號以啟動增量同步流。
3. TSDM 使用 VAIO API 來查詢和跟踪透明快照位圖所代表的變化區域。
4. 對於每個改變的區域，數據從磁盤中讀取。
注意：增量同步操作使用快速復制覆蓋方法。 在這種方法中，先前的時間點文
件首先被快速復制。 快速復制的文件部分被增量數據覆蓋。 僅複製當前同步
快照所代表的增量或更改。 這些更改被複製到快照擴展存儲 (SES) 中。
5. 從磁盤讀取更改的數據或增量以創建一致的數據流。
6. 讀取的數據現在使用 DDBoost 庫寫入保護存儲。
7. 更改數據寫入保護或輔助存儲現已完成。
8. 當所有數據都移至保護存儲後，TSDM 向 ESXi 主機發送確認操作已完成。
vCenter 級任務標記為完成。
9. 最後一步是將元數據寫入保護存儲。 在此步驟中，使用 VM Direct Engine
VMware API 傳輸 VM 元數據（例如 VMX 文件、清單和最後的 TSDM 快照
信息）
。
注意：從此時起，PowerProtect 設備上的文件崩潰一致，可用於恢復。 對於完
整備份，同時執行完整同步和增量同步。 但是，對於增量備份，僅執行增量同
步。 全同步可以並行備份四個虛擬機磁盤； 增量同步可以並行備份 10 個
VM 磁盤。

14. 4.4 Snapshot retire operation
1. 增量同步操作完成後，PowerProtect Data Manager 確保刪除之前創建的快照
（參見圖 9）
。 PowerProtect Data Manager 現在調用 vCenter 以向相關 ESXi 主
機調用停用快照 API。
2. ESXi 主機將此信息轉發給所有相關的 VAIO 過濾器，以刪除快照創建和增
量同步階段留下的所有位圖和寫入時復制數據殘留。
3. ESXi 主機向 vCenter 和 PowerProtect Data Manager 發送快照退出成功的確
認。
4. PowerProtect Data Manager 在 PowerProtect Data Manager 目錄中記錄備份副本
集信息，並通知搜索節點（如果有）開始收集元數據以進行索引。
請注意以下事項：
• VMFS、NFS 和 vSAN 數據存儲支持透明快照。 不支持 VMware vSphere 虛
擬卷 (vVol)。
• 透明快照不支持加密的 VMDK。
• 透明快照不支持虛擬和物理 RDM 模式

15. 5 Restoring virtual machines
1. 在從 PowerProtect Data Manager 調用任何 API 到 vCenter 之前，PowerProtect
Data Manager 會負責 VM 的配置。 例如，如果由於拍攝快照後 VM 更改而應
添加或刪除磁盤，則可能會添加該磁盤。 為此，預先執行重構部分。
2. 使用透明快照創建部分中描述的相同快照創建流程獲取僅元數據快照。
3. PowerProtect Data Manager 調用還原操作，指示應將哪個 VM 還原到哪個時
間點。
4. 檢查虛擬機是否處於關機狀態。 如果不是，VM 將關閉。
5. PowerProtect Data Manager 通過 vCenter 定位相關 ESXi 主機，ESXi 主機與
TSDM 通信發起恢復操作。
6. 對於還原工作流程，首先，保留 VM 的所有磁盤區域應還原到之前的時間
點，原因如下：
- 盡量減少從保護存儲傳輸回磁盤的數據。
- 確定自我們嘗試恢復到的時間點以來每個磁盤的哪些部分發生了變化。
7. 為解決更改（如上所述）
，還原工作流利用兩個 Get Diff API，即 Get VAIO
Diff API 和 DD Get Diff API。
8. ESXi 主機解析 Get VAIO Diff API。 此差異包括自上次同步或備份到
PowerProtect 設備的時間點以來 VM 對磁盤所做的更改。 VAIO Diff 使用在
VM 關閉之前拍攝的僅元數據快照來獲取有關從未寫入 PowerProtect 設備的內
容的詳細信息。
9. DD Get Diff API 提供最後一個同步時間點和要恢復的時間點之間的增量詳細
信息。 它還將增量與上一步返回的增量合併。 此步驟提供了現在可以從
PowerProtect 設備讀取的完整範圍集。
10. 從用戶想要恢復到的時間點副本讀取數據，然後最終寫入 VMDK 之上。
11. 所有數據移動完成後，TSDM 向 ESXi 主機發送確認，告知恢復過程已完
成。
12. vCenter 將任務標記為已完成，並向 PowerProtect Data Manager 發送目錄更新
確認。
13. VM 現在可以啟動，應該已經成功恢復到之前的時間點。
14. 現在可以以與每次增量同步操作後相同的方式退出元數據快照
請注意以下事項：
• 在 TSDM 上打開多個流（當 ESXi 收到請求時）以實現恢復並行性。 如果
VM 分佈在多個 ESXi 主機上，您可以實現更高級別的並行性。
• 並行還原支持使用透明快照的 VM 最多八個磁盤。

16. • 使用透明快照的 PowerProtect Data Manager 19.9 版本僅支持恢復到原始和新
版本。 儘管此時透明快照不支持即時訪問和文件級還原，但如果執行它們，它
們將默認為使用 VM 代理 (vProxy) 的還原工作流

17. 6 Performance test results
本節比較了 VMware API for Data Protection (VADP) 和使用 PowerProtect Data
Manager 19.9 的透明快照之間的 I/O 特性。 您可以從這些結果中推斷，使用透
明快照，您可以克服寫入和讀取延遲的損失。 這一結果最多可將 VM 延遲減
少五倍，並提供最多五倍的備份速度。
免責聲明：這些結果將具有透明快照備份性能（性能優化模式）的 PowerProtect
Data Manager 19.9 與具有 VADP 備份性能的 PowerProtect Data Manager 進行了
比較。 結果基於 Dell Technologies 於 2021 年 8 月進行的內部測試。

19. 6.1 Performance improvements in PowerProtect Data
Manager 19.10
6.1.1 Restore performance
The following results show the restore performance improvement of PowerProtect Data Manager
19.10 compared to PowerProtect Data Manager 19.9.
A Technical support and resources

20. The Dell Technologies Info Hub provides expertise to ensure customer success with Dell data
protection products.
Dell.com/support is focused on meeting customer needs with proven services and support.
A.1 Related resources
Other resources:
? • PowerProtect Data Manager Interactive Demo
? • PowerProtect Official Documentation
? • VMware vSphere APIs for I/O Filtering (VAIO)
本文件做為 PPDM 操作學習使用一切原始版權為 DELL 原廠為主
 本文參考引用編譯原始文章出處
參照以下文件進行中文化拆解說明
Dell White paper VMware Virtual Machine Protection Using Transparent Snapshots
 參考閱讀
【VM 保護備份專題】Dell EMC Power Protect Data Manager (PPDM) VM 保護備份
https://www.unitech.com.tw/business-post-detail.aspx?ID=1001
 參考影片
How to use Transparent Snapshot Data Mover (TSDM) with PowerProtect Data Manager
19.9
https://www.youtube.com/watch?v=1A8Vhdf9RyY
Dell EMC PowerProtect Transparent Snapshots
https://www.youtube.com/watch?v=JX5Nj8v9jdw

21.  TSDM 參考 KB
https://www.dell.com/support/kbdoc/zh-tw/000192889/how-to-use-transparent-snapshot-
data-movers-tsdm-with-power-protect-data-manager-19-9
 PPDM Info HUB
https://www.dell.com/support/kbdoc/zh-tw/000196987/dell-powerprotect-data-manager-
info-hub-product-documents-and-information
 PPDM 產品網站
https://infohub.delltechnologies.com/t/powerprotect-data-manager/