Постановка проблемы

Сегодня необходимость внедрения средств высокой доступности при одновременном снижении затрат становится для ИТ-отделов более важной, чем когда-либо прежде. Для уменьшения нагрузки как на персонал, так и на финансовые бюджеты требуются опробованные и проверенные понятия и инновационная их реализация.

Однако из-за устаревших технологий процесс перехода к эффективным ИТ операциям затягивается. Вполне понятно, что к новым технологиям нужно относиться с опаской и стоит «сто раз отмерить», прежде чем что-либо «резать». Но когда дело доходит до планирования аварийного восстановления данных в виртуальной среде, мы все еще слишком консервативны и используем устаревшие технологии и проекты. В этом отношении мы похожи на первых автоконструкторов, которые продолжали устанавливать на рамах новых автомобилей (безлошадных по своей сути экипажей) держатели для хлыстов. У нас есть возможность разработать решение для аварийного восстановления, которое будет экономить средства и улучшит такие показатели как целевое время восстановления и целевые точки восстановления, упростив при этом само решение благодаря применению новейших технологий защиты данных.

Все представленные здесь процессы следует рассматривать с точки зрения вопросов достижения наилучшей производительности и максимальной автоматизации.

Предполагается следующая начальная ситуация в отношении инфраструктуры:

•    Один главный центр обработки данных, содержащий большинство серверных систем;

•    Один резервный центр обработки данных с запасными системами. Этот ЦОД может быть настроен в режиме «холодного» резервного облака или сам содержать производственные системы, зеркально отражаемые в главном ЦОД;

•    Несколько внешних площадок со значительным количеством серверов и объемом данных;

•    IP-соединения WAN между площадками;

•    Смесь аппаратных систем и виртуализации с помощью VMware;

•    Существующее резервное копирование с использованием процесса резервного копирования на основе агента (например, IBM TSM).

Предполагается строгое разделение производственных и резервных/ административных сетей для повышения безопасности.

Философии аварийного восстановления

Вся отрасль виртуализации с большим воодушевлением восприняла «переход к виртуализации» или «переход к облаку» как идеальный путь развития вычислительных систем. Под переходом зачастую подразумевают готовность компании перейти к применению проверенных методик и результатов постепенного развития передовых практик и возможностей. Переход также может означать, что организации уже применяют тщательно проработанные передовые практики и идут в ногу с развитием технологий.

Использование виртуализации дает много преимуществ, однако доступность и непрерывность бизнес-процессов, как правило, не являются первоочередными причинами для такого перехода. Вместо этого поводом для перехода становятся повседневные проблемы: борьба с ростом количества серверов, сокращение затрат, связанных с обновлением оборудования, и существенное сокращение расходов на содержание центров обработки данных.

Рассмотрим решения для 3 основных проблем аварийного восстановления:

1)    Время безотказной работы тесно связано с целевыми сроками восстановления. Решение для аварийного восстановления должно обеспечивать быстрое восстановление с минимальным вмешательством после восстановления или вообще без него.

2)    Надежность тесно связана с целевыми точками восстановления. Для решения этой проблемы важно обеспечить транзакционную целостность базы данных, избежать повреждения файловых систем и обеспечить загрузку системы после восстановления.

3)    Стоимость внедрения решений для аварийного восстановления может зависеть от стоимости многих программных решений или реплицируемых массивов хранения данных. Следовательно, решения для аварийного восстановления должны быть доступными.

Решение проблем аварийного восстановления возможно с помощью программного продукта Veeam Backup and Replication. Ключевыми преимуществами такого подхода являются следующие:

1. Мгновенное восстановление виртуальных машин

Технология vPower позволяет запустить виртуальную машину непосредственно из сжатой и дедуплицированной резервной копии, находящейся в хранилище. Благодаря этой запатентованной революционной технологии, компании не придется предварительно извлекать резервную копию и размещать ее на основной системе хранения — вы просто сразу запускаете виртуальную машину из резервной копии (поэтому восстановление и называется мгновенным). Таким образом, при сбое виртуальной машины вы можете перезапустить ее на любом хосте всего за несколько минут. В то время как вы занимаетесь диагностикой и устранением проблемы, пользователи могут спокойно продолжать работу.

В независимом лабораторном исследовании, мгновенное восстановление виртуальной машины VMware размером 200 ГБ заняло менее 1,88 минуты. В то время как стандартное восстановление той же виртуальной машины из резервной копии образа, находящейся на диске, с помощью традиционного инструмента резервного копирования заняло 2,4 часа, а это в 77 раз быстрее.

Более того, даже при увеличении размера восстанавливаемой виртуальной машины мгновенное восстановление с помощью решения Veeam выполнялось в пределах 2 минут.

Мгновенное восстановление виртуальной машины Hyper-V размером 7 ГБ заняло всего 7 секунд, а обычное восстановление из резервной копии образа — 9,95 минут, а это в 85 раз быстрее! Время выполнения мгновенного восстановления осталось практически неизменным, хотя размер виртуальной машины увеличился почти в 2 раза.

2. Окончательное восстановление

Мгновенное восстановление виртуальных машин — это “запаска” для виртуальных машин. Для полноценного восстановления решение Veeam перенесет виртуальную машину, запущенную из резервной копии, на основную систему хранения. Для переноса используется самый подходящий из доступных способов (VMware Storage vMotion, Hyper-V Live Migration, перенос средствами SCVMM, перенос Veeam, и др.). В зависимости от метода переноса, окончательное восстановление может происходить в фоновом режиме, без прерывания обслуживания и создания помех для работы пользователей.

3. Обеспечение надежности с помощью автоматической верификации возможности восстановления виртуальных машин

Очевидно, что никакое восстановление не удастся – ни мгновенное, ни любое другое — если резервная копия некачественная. Но как можно узнать — качественная резервная копия или нет? Даже если задача резервного копирования завершается успешно и резервная копия проходит проверку на целостность, это не гарантирует того, что вы сможете выполнить восстановление из этой резервной копии. Например:

На момент выполнения резервного копирования система может быть в таком состоянии, при котором ее запуск невозможен — например, удален или поврежден критически важный конфигурационный файл или раздел реестра.

Могут быть незавершенные задания установки, обновления или изменения конфигурации, ожидающие перезагрузки.

При выполнении резервного копирования работающей системы данные приложений или системы могут быть в несогласованном состоянии.

Единственный способ убедиться в том, что восстановление из резервной копии возможно — это провести тестовое восстановление. Это известно всем поставщикам решений для резервного копирования. Veeam позволяет тестировать каждую резервную копию.

4. Технология SureBackup

Технология SureBackup позволяет верифицировать возможность восстановления резервных копий — и не просто нескольких из них, а каждой резервной копии каждой виртуальной машины, при каждом ее создании.

Эта технология:

- автоматизирует процесс верификации;

- использует доступные ресурсы производственной или тестовой среды;

- не замедляет выполнение резервного копирования.

При выполнении верификации с помощью SureBackup:

Создается виртуальная машина в изолированной виртуальной лаборатории (которая сначала автоматически создается, а потом так же автоматически удаляется).

Виртуальная машина запускается из файла резервной копии с помощью технологии vPower.

После запуска виртуальной машины загружается ОС и подтверждается правильность работы приложений внутри виртуальной машины. Может даже выполняться тестирование группы зависимых виртуальных машин (таких как сервер DNS, доменный контроллер и сервер Exchange).

Выводы

Возможности виртуальной лаборатории теперь предлагаются не только для локальной среды резервного копирования, но и для резервных площадок. Эта возможность позволяет выполнять верификацию возможности восстановления реплик, чтобы гарантировать доступность реплик в случае необходимости.

Таким образом, решение проблем аварийного восстановления для виртуальных платформ достигается при создании изолированной тестовую среду, которая является точной копией производственной среды, но с использованием ресурсов резервной площадки. В этой среде можно тестировать обновления программного обеспечения, патчи операционных систем и другие изменения перед тем, как выполнить их в производственной среде. Компании могут быть уверены, что ее резервные копии сработают обязательно.

При развертывании крупных проектов с применением виртуальных машин вопросы резервного копирования и восстановления стоят особенно остро. В настоящее время востребованы решения для аварийного восстановления и восстановления данных, предназначенные для сред VMware и Hyper-V, с потенциальным снижением затрат, в частности для крупных компаний с более чем 100 виртуальными серверами. При этом нужно учитывать особые требования к масштабируемости и концепции сетевой безопасности, которые для этого необходимы.

Описание метода решения проблемы

При развертывании крупных проектов с применением виртуальных машин необходимо обеспечить достижение следующих целей:

1. Увеличить доступность всех виртуальных систем. Каждая виртуальная машина в случае восстановления перезапускается в течение ~5 минут, независимо от объема имеющихся данных.

2. Автоматическая проверка возможности восстановления каждой резервной копии должна гарантировать почти 100% восстановление.

3. Процессы восстановления для двух площадок для особо важных систем и внешних площадок.

4. Разделение производственных сетевых зон от резервной/ административной сети.

5. Автономное восстановление, привязанное к отделам (после авторизации администратором резервного копирования).

6. Включение в существующий процесс аппаратного резервного копирования.

7. Сокращение затрат.

8. Достижение высокой степени автоматизации.

Для этого применяются следующие технологии резервного копирования и репликации:

1. Резервное копирование каждой виртуальной машины без агентов, с консистентностью на уровне приложений и операционной системы, независимо от того, какая файловая/операционная система установлена на виртуальном сервере. Отсутствие потребления ресурсов со стороны агентов.

2. Отсутствие рабочей нагрузки во время обновлений.

3. Экономия бюджетных средств благодаря тому, что для резервного копирования приложений не требуются дополнительные лицензии.

4. Использование технологии Microsoft VSS, представленной на рынке в течение 10 лет, или предварительных и завершающих резервное копирование скриптов в Linux.

5. Соответствующая обработка файлов журнала баз данных.

6. Получение данных с помощью отслеживания измененных блоков (отслеживание измененных блоков возможно не только для VMware, но и для Microsoft Hyper-V). После создания первоначальной полной резервной копии резервному копированию подвергаются только блоки данных, измененные в системе хранения данных (vmdk-datastores/vRDM RAW LUN).

7.    Полная синтетическая и обратная инкрементная технология устраняют необходимость в дальнейшем получении полных резервных копий. Это существенно снижает нагрузку на VMware Host Disk и системные ресурсы.

Данные для резервных копий можно получить непосредственно из сети хранения данных (сравнимо с резервным копированием без использования LAN). Такая операция рекомендуется для дисковых систем сетей хранения данных и является наиболее быстрым способом резервного копирования виртуальных серверов. Для резервных копий, создаваемых с локальных дисков или посредством хранилищ данных на основе NFS, снимки ВМ сопоставляются непосредственно с сервером резервного копирования (подобно VMware HotAdd), и поэтому возможно их прямое резервное копирование. Дополнительный метод резервного копирования — посредством локальной сети (LAN) VMware. Эта функция также используется при переходе на аварийный режим в случае отказа двух других методов.

Другим направлением повышения эффективности резервного копирования и репликации является сокращение требований к хранилищу для резервных копий посредством интегрированной дедупликации и компрессии.

В течение 20 лет производители программного обеспечения для резервного копирования требовали от своих пользователей регулярно выполнять проверку возможности восстановления. Veeam автоматизирует этот процесс при помощи технологии SureBackup и проверяет каждую резервную копию в среде «песочницы» (виртуальной лаборатории). Задания проверки могут выполняться централизованно или распределяться между несколькими системами VMware ESX(i). Для проверки можно использовать выделенные системы VMware ESX(i) и системы VMware ESX(i) с производственными серверами. Это позволяет экономить средства на ежеквартальные или полугодовые проверки возможности восстановления, выполняемые вручную, включая необходимое оборудование и зарезервированное дисковое пространство.

Во время репликации сохраняются несколько точек восстановления, поэтому в случае ошибки не ограничены запуском с момента последней репликации. Это обеспечивает больший период восстановления, если произошла задержка с обнаружением ошибки в системе или ошибка уже была перенесена на другую площадку репликации.

В Veeam для репликации используются IP-подключения. Это обеспечивает большой потенциал экономии, поскольку не требуются выделенная сеть хранения данных (SAN) или «темные» волоконно-оптические кабели, маршрутизаторы SAN/IP или лицензии на репликацию и зеркальное отражение дискового пространства. Также возможно выполнение репликации между разными vCenter или кластерами VMware, у каждого из которых разный поставщик системы хранения данных.

Первоначальная репликация может быть выполнена посредством съемного носителя информации для минимизации первоначального объема передаваемых данных.

Как при резервном копировании, так и при репликации данные дедуплицируются, сжимаются и передаются по сети или через подключение WAN.

Различия между резервным копированием и репликацией

В Veeam используется одна и та же технология для получения данных из систем VMware как при резервном копировании, так и при репликации. Передача данных на целевую площадку также аналогична. Различие состоит в следующих функциях:

Репликация

Сервер реплицируется непосредственно на VMware хост, непосредственно в хранилище данных VMware на целевой площадке, таким образом, чтобы запуститься немедленно.

Независимо от исходного диска дисковое пространство на целевом сайте репликации можно настроить в качестве «толстого» диска (с выделением 100% пространства) или «тонкого» диска для экономии пространства (которое выделяется по мере необходимости). Дополнительное пространство остается доступным для дальнейших точек восстановления. Таким образом, только инкрементальные изменения подвергаются резервному копированию для сохранения дискового пространства.

Сервер в случае ошибки можно немедленно запустить из любой точки репликации, и ему будут предоставлены максимальные ресурсы.

Резервное копирование

Данные дедуплицируются и сжимаются перед архивацией в отдельные файлы резервных копий для экономии пространства. Целевой носитель: локальные жесткие диски, дисковые системы iSCSI или SAN, NAS/файловые серверы с общими ресурсами NFS или CIFS.

Весь сервер запускается из резервной копии в течение приблизительно 5 минут с помощью функции Instant Restore с уменьшенной производительностью на протяжении определенного промежутка времени.

Основные технологии восстановления (репликация)

В случае полного отказа исходной системы запускается реплика. Все точки восстановления реплики доступны для запуска из консоли Veeam (загрузка реплики). Также возможен запуск точек восстановления посредством Virtual Center. Автоматическая коррекция сетевых настроек и IP-адресов (Windows) для реплицированного сервера при запуске.

В случае полного отказа первой площадки возможно эффективное ее воссоздание с уменьшенным использованием пропускной способности каналов между площадками. С этой целью резервная копия виртуальных машин восстанавливается на первой площадке и привязывается к заданию репликации. Затем передается только дельта между текущим состоянием и состоянием, восстановленным из резервной копии по сети.

Восстановление файла из состояния репликации. Выбранная точка восстановления реплики привязывается к серверу резервного копирования, и можно восстанавливать отдельные файлы и целые папки или системные файлы виртуальных машин VMware.

Основные технологии восстановления (резервное копирование)

В процессе резервного копирования текущее состояние сохраняется только один раз. Все описанные здесь процессы восстановления можно выполнить из этого состояния резервной копии. Поэтому нет необходимости создавать дополнительные файлы резервных копий или задания для восстановления приложений, что экономит усилия при администрировании и затраты на дополнительное дисковое пространство.

Выводы

Таким образом, предложенные решения для резервного копирования и восстановления крупных IT-проектов на основе виртуальных машин, обеспечивающие гибкое управление, простую эксплуатацию, репликацию по IP-сетям, согласованные с приложениями, и виртуальная лаборатория по запросу способствуют получению существенного потенциала экономии, дополняя предложение услуг по виртуализации новыми функциями, выделяющимися на рынке. Интеграция в существующие системы аппаратного резервного копирования помогает сохранять инвестированные в них средства и одновременно получать дополнительные преимущества и потенциальную экономию.