Backup in virtuellen Umgebungen – Anforderungen und Trends Die Datensicherung könnte besser sein als ihr Ruf

Autor / Redakteur: Mario Werner, Syncsort / Rainer Graefen

Die Servervirtualisierung hat die Backup-Hersteller in Zugzwang gebracht. Nie war der Ruf nach einer dynamischen Backup-Umgebung lauter. Und nie gab es mehr Möglichkeiten, die Datensicherung zu neuen Höchstleistungen zu bringen.

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Zwischen der Anwendung und dem Speichermedium organisiert der Hypervisor wichtige Backup-Funktionen.
Zwischen der Anwendung und dem Speichermedium organisiert der Hypervisor wichtige Backup-Funktionen.
(Pixelio)

Es ist Bewegung im Markt für Backup- und Disaster Recovery-Lösungen. Wie eine Studie der Enterprise Strategy Group vom Januar 2011 („2011 IT Spending Intentions Survey“) belegt, sind mehr und mehr Unternehmen auf der Suche nach einer effizienteren Lösung für die Datensicherung.

Einer der Treiber ist das steigende Datenwachstum, einhergehend mit stets neuen Forderungen nach höherer Verfügbarkeit. Flexiblere und leistungsfähigere Backup-Lösungen sind gefragt, denn trotz Datenwachstum soll gleichzeitig das Backup-Fenster sowie der Recovery-Zeitraum schrumpfen.

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Virtualisierung bringt Vorteile, aber auch neue Anforderungen

Ein weiterer wichtiger Markttreiber neben der wachsenden Datenmenge ist die zunehmende Virtualisierung der Serverlandschaften in Unternehmen. Die Vorteile der Technologie liegen auf der Hand: bessere Ausnutzung der Hardware, Konsolidierung der Server durch das Zusammenlegen vieler virtueller Server auf wenigen physikalischen Servern und eine damit einhergehende Kostensenkung bei Hardware oder den Betriebskosten, um nur einige zu nennen.

Allerdings stellt die Virtualisierung und speziell die Server-Virtualisierung auch neue Anforderungen. Zwar ist es eine enorme Verbesserung, wenn ein physikalischer Server, der vorher zu lediglich etwa 10 oder 15 Prozent ausgelastet war, nun eine Auslastungsrate von bis zu 90 Prozent besitzt. Diese hohe Auslastung führt jedoch dazu, dass Backup-Prozesse, die früher ohne größere Auswirkung auf die Gesamtleistung des Systems blieben, sich nun teilweise drastisch auf die Systemleistung auswirken können.

Schließlich bleibt für sie ein deutlich geringerer Leistungsspielraum übrig. Die enorme Flexibilität, die heute bereits mit einem virtualisierten Host erreicht werden kann, bedeutet gleichzeitig weniger Systemressourcen für das Backup. Darüber hinaus gibt es andere Risiken, wie zum Beispiel den möglichen Verlust gleich mehrerer virtueller Maschinen, wenn ein physischer Server ausfällt. Mit zunehmender Server-Virtualisierung brauchen Unternehmen neue Möglichkeiten, ihren wachsenden Speicherbedarf zu befriedigen und die zunehmende Anzahl ihrer virtuellen Server zu sichern. Doch welche sind das?

Datenreduktion und schnellere Speicherzeiträume gefragt

Spätestens mit der Einbindung von geschäftskritischen Anwendungen wie ERP- oder CRM-Systemen sollten sich Unternehmen fragen, was eine gute Speicherlösung für ihre virtualisierte Umgebung ausmacht.

Die Basis bilden sicherlich der Einsatz von Disk-basierten Speicherverfahren und die Abkehr von reinen Bandsicherungsverfahren. Diese benötigen nicht nur extrem lange Sicherungsfenster. Auch die Zeiträume für die Wiederherstellung der Daten sind sehr groß.

Darüber hinaus ist es vor allem unter dem Aspekt der zunehmenden Datenmengen für die Aufrechterhaltung der Geschäftsfähigkeit das Ziel, eine deutliche Reduktion des Datenvolumens für die Speicherung zu erreichen.Grundlegende Ansätze, um Speicherplatz zu sparen, sind etwa Methoden der Datenkompression sowie die Nutzung von Techniken der Deduplizierung.

Je häufiger man sichert, desto kürzer

Mit der Kompression, bei der häufig vorkommende Zeichensequenzen innerhalb einzelner Dateien durch möglichst kurze Repräsentanzen ersetzt werden, kann sehr oft etwa die Hälfte des genutzten Speicherplatzes zurückgewonnen werden. Die Deduplikation – speziell die blockbasierte Variante mit ihrer äußerst feinen Granularität – ist sogar noch effektiver. Durch den Einsatz von Platzhaltern anstelle von sich wiederholenden Abschnitten lässt sich oftmals weit über die Hälfte des genutzten Speicherplatzes zurückgewinnen.

Ein weiterer Ansatz für effiziente und ressourcenschonende Datenspeicherung sind Snapshot-basierte Techniken. Nach einer erfolgten Vollspeicherung, beispielsweise einer Datei oder einer ganzen Datenbank, werden nur noch geänderte Datensequenzen in Form von Snapshots gespeichert. Das senkt nicht nur den Bedarf an Speicherressourcen, sondern reduziert vor allem das Speicherfenster.

Storage-Virtualisierung ist der nächste logische Schritt

Ein enormes Plus an Vorteilen bringt eine mit der Server-Virtualisierung einhergehende Speicher-Virtualisierung, die früher oder später sogar eine logische Konsequenz für eine effiziente virtuelle Systemlandschaft ist. Sie bietet die Möglichkeit, sich von den Grenzen physischer Speicher loszulösen.

So werden mittels Disk-Pooling verschiedene Festplatten oder gar ganze Speichersysteme in einem Speicherpool zusammengefasst, zum Beispiel in Form eines RAID-Festplattenverbunds oder eines Clusters. Die wesentlichen Vorteile sind die Möglichkeit der zentralen Verwaltung sowie die bessere Verteilung und Nutzung der Ressourcen.

Umgesetzt werden diese Shared Storage-Konzepte entweder über Storage-Systeme oder eine spezielle Software. Bei der ersten Variante erfolgt die Verwaltung direkt über die Oberfläche der Disk-Arrays.

Für die Virtualisierung mittels spezieller Software wird ein separater Server mit einer entsprechenden Verbindung zu den Speichersystemen benötigt. Diese zweite Variante kennzeichnet im Wesentlichen die Einführung einer weiteren Benutzeroberfläche, einem sogenannten Hypervisor.

Hypervisor koordiniert virtuelle Storage-Funktionen

Der befindet sich zwischen dem Anwender beziehungsweise den zugreifenden Systemen und Anwendungen und den physikalischen Festplatten und koordiniert fortan sämtliche Interaktionen. Die Storage-Virtualisierung bietet eine Reihe weiterer Eigenschaften und Funktionen, die bei der Wahl der jeweils für ein Unternehmen passenden Lösung berücksichtigt werden sollten.

Sie erlauben eine äußerst effiziente Speichernutzung und damit ausreichend Schutz vor einer möglichen Datenexplosion. Dazu gehört unter anderem das sogenannte Thin Provisioning. Diese Funktion verbessert die SAN-Auslastung, indem sie Anwendern jeweils nur so viel Speicherplatz zur Verfügung stellt, wie aktuell benötigt. Bei wachsenden Anforderungen wird die verfügbare Kapazität schnell und automatisiert erhöht.

Eine weitere wichtige Funktion in diesem Zusammenhang ist das automatische Storage Tiering. Die Daten werden nicht einfach nur an irgendeinem Speicherort abgelegt. Sie werden vorher nach ihrem Leistungsverhalten gewichtet und dementsprechend schnelleren oder langsameren Laufwerken zugeteilt.

Weitere Kriterien bei der Entscheidung für oder gegen eine passende Storage-Lösung sind Möglichkeiten der Prozessautomation dank Script-gesteuerter Abläufe, die Nutzung der bereits erwähnten Snapshot-Technologien oder Verfahren der Datenspiegelung beziehungsweise der asynchronen und bi-direktionalen Replikation.

Was bedeutet Backup und Disaster Recovery in virtuellen Umgebungen?

Die Vorteile einer Storage-Virtualisierung einhergehend mit der Virtualisierung der Serverlandschaft liegen auf der Hand. Doch was bedeutet dieser Schritt für die Sicherung und schnelle und zuverlässige Wiederherstellung von Daten?

Laut der durch IDC im Jahre 2011 durchgeführten European Storage Survey bevorzugen zum Beispiel ein Drittel aller befragten IT-Entscheider gleich eine integrierte Backup- und Disaster Recovery-Lösung, wenn sie sich für eine neue Speicherlösung für ihre virtualisierte IT-Umgebung entscheiden. Doch was gilt es dabei zu beachten? Angebote gibt es viele.

Angefangen von traditionellen sowie auch Speichersystem-basierten Lösungen, die sowohl für physikalische als auch virtuelle Systeme ausgelegt sind, bis hin zu neueren Virtual-only Lösungen. Bei all diesen Angeboten kommen Techniken zur Datenreduktion wie beispielsweise die Deduplizierung auf Blocklevel zum Einsatz.

Nicht Block noch File sichern, sondern Anwendungen

Ebenfalls bietet der Einsatz von Snapshots den Vorteil, dass sich das Backup-Fenster erheblich verkürzt – bisweilen sogar von einer ganzen Nacht auf nur noch wenige Minuten. Schließlich müssen jeweils nur die letzten Änderungen einer Datei erfasst werden und im Recovery-Fall gemeinsam mit der gespeicherten Vollversion eine schnelle Bereitstellung ermöglichen.

Mit einer ebenfalls möglichen Continuous Data Protection (CDP) Lösung hat sich das Problem des Backup-Fensters sogar gleich erledigt. Die Daten werden bei dieser Methode kontinuierlich erfasst und eine aktuelle Version ist jederzeit verfügbar. Gemeinsam haben viele aktuell am Markt verfügbaren Lösungen und Tools, dass sie über Agenten operieren, die in den Zielsystemen Kopien der Daten erzeugen und diese an den zentralen Backup-Server senden.

Im Hinblick auf den zunehmenden Einzug von geschäftskritischen Anwendungen in die virtuelle Welt und die immer stärkere Implementierung von Cloud Services ist es jedoch enorm wichtig, dass die einzelnen Tools neben der Sicherung von Dateien oder Dateisystemen auch die Sicherung von Anwendungen erlauben.

Mit oder lieber ohne Agent?

Die Sicherung der einzelnen Systeme durch Agenten ist auch in virtuellen Umgebungen umsetzbar, es geht jedoch auch wesentlich einfacher. Zum Beispiel durch agentenloses Backup. Dieses Verfahren verspricht hohe Verfügbarkeit bei geringem Aufwand.

Anstelle eines Agenten in jedem einzelnen Client erfolgt die Sicherung der virtuellen Maschinen durch den Host. Es wird einfach ein Snapshot / Image der gesamten virtuellen Maschine erstellt und abgelegt.

So kann bei Bedarf jede virtuelle Maschine sehr schnell wieder nachgebildet werden. Da ein Snapshot jedoch immer nur ein Abbild der virtuellen Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt liefern kann, kann mittels dieser Technik allein keine erfolgreiche und konsistente Wiederherstellung von Anwendungen garantiert werden.

Auf die Anwendungskonsistenz achten

Die Gefahr besteht darin, dass Änderungen, die sich zum Zeitpunkt des Snapshots zwar im Speicher, aber noch nicht auf der Festplatte befinden, verloren gehen. Um dem vorzubeugen, kommen separate Skripte zum Einsatz.

Diese können laufende Anwendungen in einen konsistenten Zustand bringen, steigern aber gleichzeitig die Komplexität und Fehleranfälligkeit des Backups. Anders formuliert, führt beim Einbezug geschäftskritischer Anwendungen die Vereinfachung des Backups auf Basis eines Snapshots einer kompletten virtuellen Maschine zu einer höheren Komplexität im Falle einer Wiederherstellung.

Die Frage für die Zukunft ist damit nicht wie, sondern eher was wiederhergestellt werden soll. Geht es beispielsweise um eine Anwendung oder eine Datei, bietet sich ein Verfahren mit einem Backup-Agenten an, bei der Wiederherstellung eines kompletten virtuellen Servers spielt das Verfahren ohne Backup-Agenten seine Stärken aus.

Die Auslagerungsinstanz nicht vergessen

Die Zukunft liegt sicher in einer Kombination beider Verfahren, quasi in einem dualen System. Das allerdings erlauben bisher nur wenige Lösungen auf dem Markt. Darüber hinaus ist bei der Überlegung noch ein weiterer Aspekt zu berücksichtigen – die Langzeitarchivierung.

Diese kann mit zunehmender Datenmenge sehr kostspielig werden. Als primäres Backup kommt speziell in virtuellen Umgebungen zwar fast ausschließlich eine Disk-basierte Methode infrage. Dennoch kann unter Umständen gerade für die Langzeitspeicherung weiterhin das Medium Tape sinnvoll sein, da es immer noch wesentlich günstiger ist.

Um diese Alternative jedoch nutzen zu können, bedarf es einer Speicherlösung, die die Übermittlung der zu speichernden Daten an das Band auch gewährleisten kann. Und speziell dafür sind die aktuell am Markt erhältlichen Lösungen noch recht überschaubar.

Hinsichtlich des wachsenden Datenvolumens und der damit einhergehenden drohenden Kostenexplosion auch für die Langzeitsicherung wird der Fortschritt in Sachen Tape-Integration jedoch sicher nicht allzu lange auf sich warten lassen.

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