Performance-Probleme als Folge von virtuellen Backups verhindern

Virtualisierung und virtuelle Maschinen haben Auswirkungen auf die Backup-Prozesse. Gegen Performance-Probleme helfen verschiedene Maßnahmen.

Wer mit Backup-Nöten als Resultat von Server-Virtualisierung kämpft, steht nicht allein da. Viele Unternehmen und Organisationen sind zunehmend mit höheren Backup-Workloads auf ihren Disk-basierten Backup-Appliances konfrontiert: Es handelt sich um eine der Auswirkungen der stetigen Vermehrung von virtuellen Maschinen (VMs) in den Rechenzentren. In einigen Fällen führt dies zu längeren Backup-und Recovery-Fenstern. Zum Glück gibt es Methoden, mit solchen Problemen zurecht zu kommen.

Backup-I/O führt zu Workload-Durcheinander

Zunächst muss überprüft werden, warum Server-Virtualisierung Disk-basiertes Backup negativ beeinflusst. Anders als bei primären Disk-basierten Speicherarchitekturen, die entwickelt wurden, um willkürliche Lese-/Schreib-I/O-Prozesse zu verarbeiten, sollen Disk-basierte Appliances in der Regel für sequentielle Backup-Workloads zuständig sein. 

Außerdem sind sie besonders dafür optimiert, große Block-Transfers zu erledigen. Backup-Software, die vor allem für virtuelle Backups entwickelt wurde, ändert jedoch die Art und Weise, wie Daten zu der disk-basierten Backup-Appliance bewegt werden. Indem man zum Beispiel Deduplizierung und Change Block Tracking (CBT) benutzt, senden diese Systeme nur sehr kleine Datenblöcke zu der Disk-Appliance.

Da CBT die Backup-Fenster verkürzt, erhöht es zugleich den Appetit der Anwender, im Laufe des Tages öfter Backup-Aktionen zu starten: Je mehr Backups stattfinden, desto geringer fällt das Risiko von Datenverlust aus. Wenn es jedoch zu Dutzenden oder gar Hunderten von VM-Backups per CBT kommen sollte, wird das zu dem Resultat führen, dass sehr viele kleine Datenblöcke zur selben Zeit an die Disk-Backup-Appliance übertragen werden. 

Und das wird dann dazu führen, dass der Backup-Datenverkehr einem „echten“ produktiven Workload sehr ähnlich werden wird. Da diese Backup-Appliances dafür eingerichtet sind, große sequentielle Block-I/Os zu empfangen, kann dieses Durcheinander ein Chaos auf der Appliance auslösen und schließlich zu geringer Backup-Performance führen. Kurz gesagt, Disk-Backup-Appliances sind so ungeeignet für diese Art von Backup-Wordloads als sie es auch sind für das Hosting von produktiven Anwendungsdaten.

Von SSD- zu HDD-Geschwindigkeiten

Ein anderes Problem besteht darin, dass einige Produkte für virtuelle Backups nun die Funktion Recovery-in-Place anbieten. Das bedeutet, dass Backup-Daten auf Festplatte als Mount Point für eine VM benützt werden. 

Auf diese Weise muss die VM nicht auf die wiederhergestellten Daten des Backup warten, sondern kann direkt auf das Backup-Image zugreifen und so die normalen Operationen wieder aufnehmen. Das hört sich wie ein nettes Feature an, aber wenn man bedenkt, dass die meisten Disk-Backup-Appliances mit dicht bepackten, sich langsam bewegenden Platten ausgestattet sind, dann könnte es eher ein Ausfall-Szenario sein.

Viele Unternehmen arbeiten heute mit Flash und SSD in ihren primären Speichersystemen. Ein Recovery-Vorgang in diesem Umfeld und mit dem geschilderten Feature könnte dann schnell von SSD-Geschwindigkeiten auf das Tempo einer Festplatte mit einem Terabyte Kapazität und 5.400 Umdrehungen pro Minute heruntergebremst werden. 

Das Performance-Problem wird noch verschlimmert durch die ständig laufenden Deduplizierungsprozesse: Jedes Mal, wenn die VM einen Schreibvorgang anstößt, müssen die Daten dedupliziert werden, bevor sie an die Festplatten weitergeleitet werden – was ebenfalls die Gesamt-Performance einschränkt.

Backup und Recovery in Stufen

Um die Auswirkungen der Server-Virtualisierung auf die Disk-Backup-Infrastruktur zu reduzieren oder zu eliminieren, stehen mehrere Optionen zur Auswahl. Zunächst kann man Dedup-Backup-Appliances am Frontend in Erwägung ziehen, die keine deduplizierten Platten enthalten. 

Diese Disk-Station könnte Backup-Daten für sieben bis 14 Tage zwischenlagern, um im Bedarfsfall schnelle Backups und schnelle Recoverys durchzuführen. Da es sich um einen relativ kleinen Speicherplatz handelt, kann man hierfür schnellere Platten mit geringerer Kapazität verwenden. Wenn man so verfährt, schafft man Raum für zusätzliche I/O-Anfragen durch CBT-Jobs der virtuellen Maschinen auf der eigentlichen Appliance oder sogar für mehrere Full- oder Incremental-Backups pro Tag.

Darüber hinaus würde diese Zwischenstation als ein zuverlässigerer Speicherort für Recovery-in-Place dienen können, weil die I/Os der Speicherapplikation dann nicht unter der Latenz leiden, die Deduplizierungs-Prozesse verursachen.

Alle Daten, die über das Fenster von sieben bis 14 Tagen hinaus aufbewahrt werden müssen, kann man dann an einen deduplizierten Speicherort für eine langfristige Speicherung (30 bis 90 Tage) verschieben. Was über die 90-Tage-Frist hinaus nicht gelöscht werden soll oder darf, kann in einem effizienten Archiv auf Tape-Basis abgelegt werden. In der Tat sind jetzt Tape-basierte Produkte erhältlich, mit denen sich eine hybride Tape-Cloud errichten lässt – als lokales Linear-Tape-Open-Repository (LTO), das mit Cloud-basierten Tape-Archiven verbunden ist.

Unstrukturierte Trennung

Eine unterschiedliche Betrachtung des Performance-Problems geht von den Daten aus, die heute verwaltet und gespeichert werden. Viele Analysten und Speicherhersteller in der IT-Industrie sind heute der Meinung, dass der größte Teil der neu entstehenden Informationen (nach manchen Schätzungen sogar über 80 Prozent) unstrukturiert sind – Anwenderdateien, E-Mails, PDFs, Multimedia oder Sensordaten von Geräten und Maschinen und so weiter. Die meisten dieser Daten – außer vielleicht Anwenderdateien – lassen sich in der Regel nicht sehr gut deduplizieren: Allenfalls erreicht man eine Reduktion von 2:1.

Auf der anderen Seite ist die Technologie von Object Storage ideal dafür geeignet, unstrukturierte Daten zu verwalten, da sie sehr elastisch ist: Zumindest der Theorie nach ist sie unbegrenzt skalierfähig. Sie kann außerdem in privaten und in hybriden Cloud-Infrastrukturen eingesetzt werden, und aufgrund ihrer integrierten Datenschutzfunktionen erfordert sie im Endeffekt auch kein Backup der Daten mehr.

Was man alles mit Object Storage anfangen kann

Die Technologie von Object Storage bringt den Vorteil mit sich, dass man den Umfang an Daten, für die jede Nacht ein Backup durchgeführt werden muss, dramatisch reduzieren kann. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass viele Object-Storage-Systeme ihre Datenobjekte sehr effizient über zahlreiche Plattenspeicher verteilen können: Dies führt zu lokalen Redundanzen, während außerdem die Daten zu entfernten Speicherplätzen in sekundären Rechenzentren oder zu Public Clouds repliziert werden und so für Data-Recovery-Aufgaben zur Verfügung stehen. So kann zum Beispiel der normale Backup-Prozess darauf beschränkt werden, nur VM-Images, User-Dateien, E-Mails und Informationen aus Datenbanken zu schützen.

Wenn man mit seinem Backup-Hersteller spricht, sollte man sich genau über die genannten Optionen informieren lassen. Viele Hersteller stellen heute mehrere Backup-Angebote zur Verfügung – Disk-basierte Deduplizierungssysteme, Object Storage, Tape und so weiter – und können den Unternehmen dabei helfen, eine geeignete Architektur für sich zu entwerfen. 

Dabei ist es wichtig, die eigenen Datenprofile zu kennen und welche Recovery-Anforderungen man benötigt. Des Weiteren sollte man rechtzeitig festlegen, wie es um die Skalierung der Datenschutzmaßnahmen bestellt ist. Nur so kann man auf Dauer mit den wachsenden Geschäftsprozessen mithalten.

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Artikel wurde zuletzt im März 2015 aktualisiert

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