优化 SQL 服务器备份策略

概览

大多数组织都在寻找合适的解决方案来保护其在 Amazon 上的 SQL Server 上的数据， EC2以满足其当前的恢复点目标 (RPO)（自上次备份以来的最大可接受时间）和恢复时间目标 (RTO)（服务中断和服务恢复之间的最大可接受延迟）的要求。如果您在 EC2 实例上运行 SQL Server，则有多个选项可用于创建数据备份和恢复数据。保护亚马逊 SQL Server 数据的备份策略 EC2 包括以下内容：

• 使用启用了 Windows 卷影复制服务（VSS）的 Amazon Elastic Block Store（Amazon EBS）快照或 AWS Backup 进行服务器级备份

• 在 SQL Server 中使用本机备份和恢复进行数据库级备份

数据库级本机备份有以下存储选项：

• 带有 Amazon EBS 卷的本地备份

• 使用亚马逊（ FSx 适用于 Windows 文件服务器）或亚马逊（适用于 NetApp ONTAP） FSx 进行网络文件系统备份

• 使用网络备份到亚马逊简单存储服务 (Amazon S3) Simple Service AWS Storage Gateway

• 直接备份到适用于 SQL Server 2022 的亚马逊 S3

本节执行以下操作：

• 重点介绍可帮助您节省存储空间的功能

• 比较不同后端存储选项之间的成本

• 提供深入文档的链接，以帮助实施这些建议

使用支持 VSS 的快照进行服务器级备份

支持 VSS 的快照架构使用 AWS Systems Manager 运行命令在 SQL Server 实例上安装 VSS 代理。您还可以使用 Run Command 调用整个工作流程，包括将操作系统和应用程序缓冲区刷新到磁盘、暂停 I/O 操作、拍摄 EBS 卷的 point-in-time快照，然后恢复 I/O。

这个 Run Command 会为所有连接到目标实例的 EBS 卷创建自动化快照。您还可以选择排除根卷，因为用户数据库文件通常存储在其他卷上。如果您对多个 EBS 卷进行条带化来为 SQL Server 文件创建单个文件系统，Amazon EBS 还支持使用单个 API 命令的崩溃一致性多卷快照。有关支持应用程序一致性 VSS 的 EBS 快照的更多信息，请参阅 Amazon 文档中的创建 VSS 应用程序一致性快照。 EC2

下图显示了使用支持 VSS 的快照进行服务器级备份的架构。

请考虑使用支持 VSS 的快照的以下好处：

• 数据库实例的第一个快照包含完整数据库实例的数据。相同数据库实例的后续快照为增量快照，这意味着仅会保存在最新快照后更改的数据。

• EBS 快照提供 point-in-time恢复功能。

• 您可以从快照恢复到新的 SQL Server EC2 实例。

• 如果使用 Amazon EBS 对实例进行加密，或者使用 TDE 对实例中的数据库进行加密，则该实例或数据库将使用相同的加密方式自动恢复。

• 您可以复制您的自动跨区域备份。

• 当您从快照恢复 EBS 卷时，应用程序可以立即访问该卷。这意味着，在从快照中还原 SQL Server 的一个或多个底层 EBS 卷后，您可以立即将 SQL Server 置于在线状态。

• 默认情况下，还原后的卷会在应用程序首次尝试读取卷时从 Amazon S3 获取底层块。这意味着从快照还原 EBS 卷后，性能可能会出现延迟。卷最终捕获到标称性能。但是，您可以使用快速快照还原（FSR）快照避免出现该延迟。

• 您可以使用 EBS 快照的生命周期管理。

使用启用 VSS 的快照时，请考虑以下限制：

• 您无法使用 SQL Server 实例的加密快照执行跨区域 point-in-time恢复。

• 您无法创建未加密实例的加密快照。

• 您无法恢复单个数据库，因为快照是在 EBS 卷级别拍摄的。

• 您无法将实例还原为自身。

• 数据库实例的快照必须使用与数据库实例相同的 AWS Key Management Service (AWS KMS) 密钥进行加密。

• 在快照备份过程中，存储 I/O 会暂停几分之一秒（大约 10 毫秒）。

使用 SQL 服务器备份 AWS Backup

您可以使用AWS Backup来集中和自动执行数据 AWS 服务保护。 AWS Backup 提供了一种经济实惠、完全托管、基于策略的解决方案，可大规模简化数据保护。 AWS Backup 还可以帮助您履行监管合规义务并实现业务连续性目标。结合使用 AWS Organizations， AWS Backup 使您能够集中部署数据保护（备份）策略，以配置、管理和治理组织内 AWS 账户 和资源的备份活动。

下图显示了使用 SQL Server 的备份和还原解决方案 EC2 的体系结构 AWS Backup。

请考虑使用备份 SQL Server 的以下好处 AWS Backup：

• 您可以自动备份计划、保留管理和生命周期管理。

• 您可以将备份策略集中到整个组织中，跨多个账户和。 AWS 区域

• 您可以集中监控备份活动并发出警报。 AWS 服务

• 您可以为灾难恢复计划实施跨区域备份。

• 该解决方案支持跨账户备份。

• 您可以使用二级备份加密来执行安全备份。

• 所有备份都支持使用加密密钥进行 AWS KMS 加密。

• 该解决方案适用于 TDE。

• 您可以从 AWS Backup 控制台中还原到特定的恢复点。

• 您可以备份整个 SQL Server 实例，其中包括所有 SQL Server 数据库。

数据库级备份

这些方法使用 Microsoft SQL Server 的本机备份功能。您可以对 SQL Server 实例上的单个数据库进行备份，也可以恢复单个数据库。

这些用于本机 SQL Server 备份和恢复的选项还支持以下内容：

• 压缩备份和多文件备份

• 完整备份、差异备份和 T 日志备份

• TDE 加密的数据库

SQL Server 原生备份和还原到亚马逊 S3

亚马逊上的 SQL Server EC2 支持 SQL Server 数据库的本机备份和恢复。您可以对 SQL Server 数据库进行备份，然后将备份文件还原到现有数据库或新的 SQL Server EC2 实例、适用于 Amazon RDS for SQL Server 的服务器或本地服务器。

Storage Gateway 是一项混合云存储服务，它为本地应用程序提供对几乎无限的云存储的访问权限。您可以使用 Storage Gateway 将微软 SQL Server 数据库直接备份到 Amazon S3，从而减少本地存储占用空间，并使用 Amazon S3 获得持久、可扩展且经济实惠的存储。

下图显示了使用 Storage Gateway 和 Amazon S3 的本机备份和还原解决方案的架构。

考虑在 Storage Gateway 中使用本机 SQL Server 备份有以下好处：

• 您可以将存储网关映射为 EC2 实例上的服务器消息块 (SMB) 文件共享，并将备份发送到 Amazon S3。

• 备份直接存入 S3 存储桶或通过 Storage Gateway 文件缓存。

• 支持多文件备份。

请考虑使用 Storage Gateway 进行本机备份的以下限制：

• 必须为每个单独的数据库设置备份和恢复。

• 您必须为备份文件管理 Amazon S3 生命周期政策。

有关如何设置 Storage Gateway 的更多信息，请参阅使用 AWS 博客上的 AWS Storage Gateway文章将 SQL Server 备份存储在 Amazon S3 中。

SQL Server 本机备份到 EBS 卷

您可以对 SQL Server 数据库进行本机备份，并将该文件存储在 Amazon EBS 卷中。Amazon EBS 是一项高性能的数据块存储服务。EBS 卷具有弹性，支持加密。它们可以分离并附加到 EC2 实例。您可以在同一 EBS 卷类型或不同 EBS 卷类型的 EC2 实例上备份 SQL Server。备份到不同的 EBS 卷的一个优点是可以节省成本。

下图显示了 EBS 卷的本机备份的架构。

请考虑使用 SQL Server 本机备份到 EBS 卷有以下好处：

• 您可以对 SQL Server EC2 实例上的单个数据库进行备份，然后还原单个数据库，而不必恢复整个实例。

• 支持多文件备份。

• 您可以使用 SQL Server Agent 和 SQL Server 作业引擎安排备份作业。

• 您可以通过选择硬件来实现更高的性能。例如，您可以使用 st1 存储卷来实现更高的吞吐量。

请考虑使用本机备份到 EBS 卷的以下限制：

• 您必须手动将备份从 EBS 卷移至 Amazon S3。

• 对于大型备份，您必须管理 Amazon 上的磁盘空间 EC2。

• 在 EC2 实例上，Amazon EBS 吞吐量可能是一个瓶颈。

• 在 Amazon EBS 上存储备份需要额外的存储空间。

FSx 适用于 Windows 文件服务器的 SQL Server 本机备份到亚马逊

Amazon FSx for Windows File Server 是一个完全托管的本机 Windows 文件系统，可提供高达 64 TB 的存储空间，旨在提供快速、可预测和稳定的性能。 AWS 在 Windows 文件服务器上引入了对多可用区文件系统部署 FSx 的本机支持。本机支持使部署Windows文件存储变得更加容易，并且 AWS 具有跨多个可用区域的高可用性和冗余性。 AWS 还引入了对 S MB 持续可用 (CA) 文件共享的支持。您可以将 Windows 文件服务器 FSx 用作 SQL Server 数据库的备份存储。

下图显示了 Windows 文件服务器的本机 SQL Server 备份 FSx 的体系结构。

考虑使用本机 SQL Server 备份到 FSx Windows 文件服务器有以下好处：

• 您可以将 SQL Server 数据库备份到亚马逊 FSx 文件共享中。

• 您可以对 SQL Server 实例上的单个数据库进行备份，也可以恢复单个数据库，无需恢复整个实例。

• 支持多部分备份。

• 您可以使用 SQL Server Agent 和作业引擎安排备份作业。

• 与 Amazon EBS 相比，这些实例的网络带宽更高。

使用本机 SQL Server 备份到 FSx Windows 文件服务器时，请考虑以下限制：

• 您必须使用 AWS Backup 或手动将备份从亚马逊移至 Amazon FSx S3 AWS DataSync。

• 在 Amazon 上，大型备份可能需要额外的磁盘空间管理开销 FSx。

• EC2 实例网络吞吐量可能是一个瓶颈。

• 需要额外的存储空间才能存储 Windows 文件服务器 FSx 的备份。

FSx 适用于 NetApp ONTAP 的 SQL Server 备份到亚马逊

使用 fo FSx r ONTAP 的快照始终保持崩溃一致性，但它们需要您暂停（或暂停）数据库的 I/O 才能创建应用程序一致性的快照。您可以将（带有适用于特定应用程序 NetApp SnapCenter （包括 SQL Server）的插件的编排工具）与 FSx for ONTAP 一起使用，以创建应用程序一致的快照并保护、复制和克隆数据库，无需支付额外费用。

NetApp SnapCenter

NetApp SnapCenter 是实现应用程序一致性数据保护的统一平台。 SnapCenter 将快照称为备份。本指南采用相同的命名惯例。 SnapCenter 提供了用于管理应用程序一致性备份、恢复和克隆的单一管理面板。您可以为特定的数据库应用程序添加 SnapCenter 插件来创建应用程序一致性备份。SQL Server SnapCenter 插件提供以下功能，可简化您的数据保护工作流程。

• 完整备份和日志备份的粒度备份和还原选项

• 就地还原并恢复到其他位置

有关更多信息 SnapCenter，请参阅 AWS 存储博客上的 “使用 NetApp SnapCenter Amazon FSx for NetApp ONTAP 保护你的 SQL Server 工作负载” 一文。

备份成本优化

以下选项可以帮助您降低在上存储 SQL Server 备份的成本 AWS。

• 在创建备份文件期间启用 SQL Server 压缩，并将尽可能小的文件发送到存储器。例如，3:1 的压缩比表示您节省了大约 66% 的磁盘空间。要对这些列进行查询，您可以使用以下 Transact-SQL 语句：。SELECT backup_size/compressed_backup_size FROM msdb..backupset;

• 对于传送到 S3 存储桶的备份，启用 Amazon S3 智能分层存储类可将存储成本降低 30%。 

• FSx 对于要用于 Windows 文件服务器或 FSx ONTAP 的备份，使用单个可用区可节省 50% 的成本（与使用多个可用区相比）。有关定价信息， FSx 请参阅亚马逊 Windows 文件服务器定价和亚马逊 FSx NetApp ONTAP 定价。

• SQL Server 2022 最有效的选择是直接备份到亚马逊 S3。您可以避开 Storage Gateway，从而节省额外成本。

备份的基准测试结果

本节根据对本指南中涵盖的备份解决方案进行性能基准测试的结果，从成本和性能的角度比较了示例 1 TB 数据库的以下选项。

• EC2 实例规格 — 带有 Windows Server 2019 和 SQL Server 2019 开发者版的 r5d.8xlarge

• 数据库规格-禁用 TDE 时大小为 1 TB

测试是以 r5d.8xlarge 实例和 1 TB 的 SQL Server 数据库作为源进行的。源系统是根据最佳实践配置的，源数据库包含四个数据文件（每个文件为 250 GB）和一个日志文件（50 GB），分布在不同的 gp3 卷上。SQL Server 本机BACKUP命令包括写入 10 个备份文件，使用压缩来优化备份性能，减少通过网络发送和写入目标的数据量。在所有测试案例中，存储性能都是瓶颈。

这些类型的测试几乎有无穷无尽的可能配置。该测试的重点是针对性能、成本、可扩展性和实际用例进行优化。下表显示了为备份目标选项捕获的性能指标。

备份选项	级别	运行时长（大约）	备份速率	每月费用美元*
本机备份到本地 EBS st1 硬盘，2 TB	数据库	00:30:46 分钟	554.7 Mbps	92.16 美元
本机备份到本地 EBS 固态硬盘 gp3，2 TB	数据库	00:22:00 分钟	512 Mbps	193.84 美元
Windows 文件服务器硬盘 FSx 的本机备份，2 TB @512 Mbps 吞吐量	数据库	00:20:58 分钟	814.0Mbps	1,146 美元
Windows 文件服务器固态硬盘 FSx 的本机备份，2 TB @512 Mbps 吞吐量	数据库	00:20:00 分钟	814.0Mbps	1,326 美元
本机备份到带有 2 TB gp3 的 S3 文件网关 m6i.4xlarge（16 个 vCPU，64 GB）	数据库	00:23:20 分钟	731.5Mbps	470.42 美元
EBS VSS 快照	EBS 卷	00:00:02 秒 00:00:53 秒	N/A 快照	51 美元
AWS Backup （AMI 备份）	AMI	00:00:04 秒 00:08:00 分钟	N/A 快照	75 美元
将原生 SQL Server 直接备份到亚马逊 S3 (SQL Server 2022)	数据库	00:12:00 分钟	731.5Mbps	前 50 TB /月，每 GB 0.023 美元/月 23.55 美元
ONTAP FSx 的本机备份（使用 SnapCenter）	数据库	–	–	440.20 美元

上表假设以下内容：

• 数据传输和 Amazon S3 费用不包括在内。

• 存储价格包含在实例定价中。

• 费用以该us-east-1地区为准。

• 吞吐量和 IOPS 增长了 10%，其中多个备份在一个月内的总体变化率为 10%。

测试结果显示，最快的选择是将本机 SQL Server 数据库备份到 FSx Windows 文件服务器。备份到 Storage Gateway 和本地连接的 EBS 卷是更具成本效益的选择，但性能较慢。对于服务器级备份 (AMI)，我们建议使用 AWS Backup 以获得最佳性能、成本和可管理性。

成本优化建议

了解在 Amazon 上备份 SQL Server 的可能解决方案 EC2 是保护数据、确保满足备份需求以及制定从关键事件中恢复的计划的关键。本节探讨的备份和恢复 SQL Server 实例和数据库的不同方法可以帮助您设计保护数据并满足组织要求的备份和还原策略。

本节介绍以下备份选项：

• 压缩

• Amazon S3 Intelligent-Tiering

• 单可用区

• Backup 到 URL

为这些选项中的每一个提供的指导都是高级的。如果您希望在组织中实施这些建议中的任何一项，我们建议您联系您的客户团队。然后，该团队可以与 Microsoft Speciality SA 接触，领导对话。你也可以通过发送电子邮件至 [e-mail] 联系我们。

总之，我们提出以下建议：

• 如果你使用的是 SQL Server 2022，那么备份到亚马逊 S3 是最具成本效益的选择。

• 如果你使用的是 SQL Server 2019 和更早的 SQL Server 版本，可以考虑将备份到由 Amazon S3 提供支持的 Storage Gateway 作为最具成本效益的选择。

压缩

压缩的目标是减少每次备份消耗的存储空间，这对各种存储选项都有好处。必须在 SQL Server 实例级别为 SQL Server 备份启用压缩。以下示例说明如何在备份数据库中添加压缩关键字：

BACKUP DATABASE <database_name> TO DISK WITH COMPRESSION (ALGORITHM = QAT_DEFLATE)

Amazon S3 Intelligent-Tiering

对于传送到 Amazon S3 存储桶的备份，您可以启用 Amazon S3 智能分层作为您的 Amazon S3 文件网关存储类别。这可以将存储成本降低多达 30%。然后，您可以使用可与 Act ive Directory 域集成的 SMB 文件共享将 S3 文件网关挂载到您的 SQL 服务器。这为您提供了共享的访问控制、利用现有服务账户的能力，以及使用常见的 Microsoft 文件协议访问 Amazon S3。对于可能无法直接连接到域控制器的帐户，您可以使用 Act ive Directory 连接器来促进与本地或云端的 Active Directory 的通信。要在网关上配置 Active Directory 设置，必须 IPs 为域控制器指定 Active Directory 连接器，以代理对活动目录的请求。

下图显示了基于 S3 智能分层的解决方案的架构。

默认情况下，写入 S3 存储桶的备份文件使用标准层。要将备份文件从标准层转换为 S3 智能分层，必须创建生命周期规则。您也可以使用启用 S3 智能分层。AWS Management Console有关更多信息，请参阅文档中的 Amazon S3 智能分层使用入门。 AWS

单可用区

要创建单可用区文件系统，请在创建 FSx 适用于 Windows 文件服务器的文件系统时选择单可用区选项。Amazon FSx 还使用 Windows 卷影复制服务每天对您的文件系统进行高度持久的备份（存储在 Amazon S3 中），并允许您随时进行其他备份。请记住使用单可用区的一些问题。例如，如果配置文件系统的受影响可用区一次停机数小时，则无法访问 SMB 文件共享。如果您需要访问数据，则必须从源区域内可用区域的备份中恢复数据。有关更多信息，请参阅本指南的 “使用单一可用区” 部分。

Backup 到 URL

对于 SQL Server 2022，网址备份功能允许直接备份到亚马逊 S3。这是运行 SQL Server 2022 的理想备份方法， AWS 因为您可以在存储层获得 Amazon S3 的完整功能集，并消除了先前版本中实现此功能所需的 AWS Storage Gateway 设备成本。实现此功能时需要考虑两个主要成本：数据传输成本和所选的 S3 存储类别。如果您想获得 Amazon S3 的原生灾难恢复功能，则必须考虑到跨区域复制会产生跨区域数据流出成本。要了解有关如何配置此选项的更多信息，请参阅微软工作负载博客上的 “将 SQL Server 数据库备份到 Amazon S3” 的 AWS 文章。

其他资源

• 亚马逊 SQL Server 的备份和还原选项 EC2（AWS 规范性指南）

• Point-in-time 使用 AWS Backup（AWS 存储博客）对 Amazon RDS 进行恢复和持续备份

• 使用 NetApp SnapCenter Amazon FSx for NetApp ONTAP 保护你的 SQL Server 工作负载（AWS 存储博客）

• 开始使用 Amazon S3 智能分层（AWS 入门资源中心）

• 适用于 SQL Server 的 Amazon RDS 的备份和还原策略（AWS 数据库博客）

• 将@@ 本地微软 SQL Server 数据库迁移到亚马逊 EC2（AWS 规范性指南）

• 在亚马逊上部署微软 SQL Server 的最佳实践 EC2（AWS 白皮书）