HYCU schützt Nutanix-Dateien

Über DeepStorage

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Die DeepStorage-Berichte basieren auf unseren praktischen Tests und unserer mehr als 30-jährigen Erfahrung in der Anwendung von Technologien in der realen Welt.

Unsere Philosophie des Testens unter realen Bedingungen bedeutet, dass wir die Systeme so konfigurieren, wie wir erwarten, dass die meisten Kunden sie benutzen werden, und so "Lab Queen"-Konfigurationen vermeiden, die darauf ausgelegt sind, die Benchmark-Leistung zu maximieren.

Dieser Bericht wurde von unserem Kunden gesponsert. DeepStorage behält jedoch immer die endgültige redaktionelle Kontrolle über unsere Veröffentlichungen.

Einführung

Wann immer der IT-Markt eine neue Plattform einführt, müssen die Betriebsteams, die sie am Laufen halten, herausfinden, wie sie diese sichern können.

Sie könnten die neue Plattform zu ihrer Unternehmens-Backup-Lösung hinzufügen, aber die Unternehmenslösungen sind nur langsam in der Lage, plattformspezifische APIs zu verwenden und für die neue Plattform zu optimieren. Dieser Mangel an Optimierung bedeutet, dass Backups langsam sein können und die Systemleistung erheblich beeinträchtigen.

Zu Beginn einer neuen Technologiewelle ist der Markt noch nicht groß genug, um von den damaligen Unternehmensakteuren adressiert zu werden, was die Tür für wendigere Startups öffnet. Die RISC/UNIX/offenen Systeme der 1990er Jahre brachten uns NetBackup, NetWorker und TSM - die heutigen großen 3 für Unternehmen. ArcServ und Backup Exec begannen mit der Sicherung von NetWare-Servern, kamen aber erst in der Windows-Ära richtig in Fahrt.

In jüngster Zeit hat der Wechsel zu vSphere vRanger, PHD Virtual und natürlich Veeam hervorgebracht.

Dieses Muster wiederholt sich nun, da Nutanix seinen selbst entwickelten AHV-Hypervisor bewirbt.

Die erste Generation der AHV-Benutzer musste in das dunkle Zeitalter der Datensicherung zurückkehren und VMs durch die Installation von Agenten sichern. Die Mitarbeiter von Comtrade Software sahen darin eine Chance. Sie entwickelten HCYU, die erste Backup-Anwendung, die für den Schutz von AHV-Systemen entwickelt und in die AHV-Snapshots integriert wurde.

In den letzten Monaten haben andere Backup-Anbieter grundlegende Unterstützung für AHV hinzugefügt, aber HYCUs Engagement für diese Plattform bedeutet, dass HYCU ein breiteres Set von Nutanix-Funktionen schneller als die anderen unterstützt.

In diesem Technology Validation Brief haben wir die Unterstützung von HYCU für Nutanix Files, die Dateiservicefunktion der Nutanix-Plattform, untersucht.

Im Februar 2019, als dieser Technology Validation Brief geschrieben wurde, ist HYCU die einzige Backup-Anwendung, die Nutanix' Changed File Tracking API unterstützt.

Die Quintessenz

HYCU Data Protection for Nutanix (HYCU) ist die erste plattformspezifische Backup-Lösung für die schnell wachsende HCI-Infrastruktur von Nutanix.

Während Backup-Anwendungen für Unternehmen eine gewisse Unterstützung für den AHV-Hypervisor und den Prism-Management-Server von Nutanix bieten, sind plattformspezifische Lösungen wie HYCU in der Vergangenheit einfacher zu verwenden gewesen und bieten eine engere Integration mit den ausgewählten Plattformen.

Bei HYCU führt diese engere Integration zu einer Verbesserung:

• HYCU-verwaltete Nutanix-Snapshots als Wiederherstellungspunkte
• Automatischer Schutz von neu erstellten VMs mit Standardrichtlinien
• Unterstützung für die Verfolgung von geänderten Dateien
• Eliminiert den Overhead von Dateisystem-Scans
• Erhebliche Beschleunigung inkrementeller Backups

Der Test von HYCU zum Schutz einer 3,8 Millionen Dateien, 587GiB ergab:

• Richtlinien-Definitionen, die auf geschäftsmäßige RPO/RTO abgestimmt sind
• Die Einhaltung der Richtlinie umfasst die geschätzte Wiederherstellungszeit
• Incremental backup file enumeration <10 sec
• Keine spürbaren Auswirkungen auf die Leistung

Unternehmen, die Investitionen in Nutanix-Infrastrukturen planen, sollten sich HYCU genau ansehen, um den vollen Nutzen aus dieser Investition zu ziehen.

Dateidienste: Das fehlende Glied der HCI

HCI-Lösungen verwenden Software, um die in Hypervisor-Hosts installierten Speichermedien in einen belastbaren Speicherpool zu verwandeln, den die auf diesen Hosts laufenden VMs nutzen können. Der Teil, der bei den meisten HCI-Lösungen fehlt, sind Dateidienste.

Ihr VSAN-Cluster bietet viel Platz für VMs, aber wenn Sie Dateifreigaben benötigen, brauchen Sie eine andere Lösung - und Dateifreigaben brauchen Sie immer. Sogar VDI, die prototypische HCI-Anwendung, benötigt zuverlässige, hochleistungsfähige Dateidienste, um alle Persona-Informationen und Datendateien der Anwender zu speichern.

Einige Unternehmen betreiben virtuelle Windows-Dateiserver oder Dateiserver-Cluster. Windows-Server sind robuster, als man ihnen zugesteht, und sind der Goldstandard für SMB- und Active Directory-Integration. Andererseits bedeutet die Bereitstellung von Speicherdiensten in einer oder mehreren VMs, dass mehr VMs verwaltet und gepatcht werden müssen, was den Start des Clusters erschwert. Andere Unternehmen setzen NAS-Filer ein und verpassen damit das Versprechen von HCI, teure, dedizierte Speicherhardware zu eliminieren.

Nutanix-Dateien eingeben

Nutanix Files, früher bekannt als Acropolis File Services, bietet SMB- (2.0, 2.1 und 3.0) und NFS- (v4) Dienste unter Verwendung von drei oder mehr virtuellen Maschinen, um einen Scaleout-Dateiserver zu erstellen. Nutanix Files bietet eine bessere Unterstützung von Windows-Clients als die meisten Linux-basierten NAS-Systeme. Nutanix Files verwendet korrekte NTFS-ACLs und unterstützt sogar die Funktion für frühere Versionen des Windows-Dateiexplorers, die es den Benutzern ermöglicht, Snapshots selbst wiederherzustellen.

Dateiserver und Freigaben werden über die Prism-Benutzeroberfläche erstellt und verwaltet, wodurch Nutanix Files wesentlich einfacher zu verwalten ist als ein Windows-Dateiserver-Cluster, der als VMs läuft. Um einen neuen Dateiserver zu erstellen, geben Sie einfach die IP-Adressen und die Größe der VM in einen Assistenten ein und warten darauf, dass Prism die ganze Arbeit übernimmt.

Durch die Bereitstellung des SMB/NFS-Zugriffs auf den verteilten Datenspeicher des Nutanix-Clusters füllt Nutanix Files eine offensichtliche Lücke im Funktionsumfang der HCI.

Einführung in HYCU

Wie es sich für eine Backup-Anwendung gehört, die die Ressourcen eines Hypervisors schützt, wird HYCU als Image einer virtuellen Maschine bereitgestellt. Dies erspart den Administratoren die mühsame Erstellung einer VM, die Anwendung von Patches und Voraussetzungen wie Laufzeiten und die Installation der Backup-Anwendung, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die VM alle Bibliotheken und Pakete enthält, von denen HYCU abhängig ist.

Sobald die Image-Datei bereitgestellt und ihr eine IP-Adresse zugewiesen wurde, kann die Konfiguration über die HTTP-Schnittstelle von HYCU einfach abgeschlossen werden, einschließlich der Verbindung des Backup-Controllers mit Prism oder vCenter und der Bedienung von HYCU.

Um mit dem Schutz der Daten zu beginnen, richten Sie einfach ein Backup-Ziel auf einer SMB- oder NFS-Freigabe ein, z. B. auf einem anderen Nutanix Files-Cluster, Azure, einem S3-kompatiblen Objektspeicher oder einem iSCSI-LUN. (Derzeit können Sie keine Bänder oder virtuellen Bandbibliotheken verwenden, was wahrscheinlich gut so ist.) Dann müssen Sie nur noch den VMs, Dateifreigaben und Anwendungen, die HYCU in Prism oder vCenter entdeckt hat, Sicherungsrichtlinien zuweisen und sie an ein Ziel leiten.

Modernes Backup: Policies statt Jobs

Herkömmliche Sicherungsanwendungen konzentrieren sich auf Sicherungsaufträge. Die Administratoren müssen entscheiden, wie oft vollständige und inkrementelle Backups durchgeführt werden sollen, und dann jedem Typ einen Zeitplan zuweisen. Schon bald wird die Konsole der Sicherungsanwendung zu einem Zeitplan mit Hunderten von Aufträgen, deren Abhängigkeiten in Notizen und im institutionellen Speicher vergraben sind.

Modernere Sicherungslösungen wie HYCU verwenden Richtlinien.

Administratoren legen die Häufigkeit, Aufbewahrung und Platzierung von Sicherungskopien für die zu schützenden Ressourcen fest. Die Definition einer Richtlinie erfordert nur die Angabe der Sicherungshäufigkeit, die mit dem RPO, einem Wiederherstellungszeitziel oder RPO und einer Aufbewahrungsfrist korreliert.

HYCU testet die Sicherungs- und Wiederherstellungsleistung bei jeder Kopie und meldet eine Ressource nicht nur dann als nicht richtlinienkonform, wenn ein Sicherungsauftrag fehlschlägt, sondern auch dann, wenn HYCU prognostiziert, dass eine Wiederherstellung dieser Ressource das RPO der Richtlinie überschreiten wird.

Anstatt vollständige und inkrementelle Backups nach einem statischen Zeitplan zu planen, legen HYCU-Richtlinien einen Schwellenwert für Änderungen fest. HYCU führt eine vollständige Sicherung durch, wenn die Änderungen im Standardprofil 25 % überschreiten. Dies allein sollte den Backup-Verkehr bei den großen Mengen an kalten Daten in den meisten Unternehmensrechenzentren erheblich reduzieren.

Einige der fortgeschrittenen Richtlinienoptionen verdeutlichen die enge Integration zwischen HYCU und der AHV-Infrastruktur. Die Option Fast Restore verwaltet beispielsweise, wie lange Nutanix-Snapshots aufbewahrt werden, während die Option Backup from replica Backups von replizierten Kopien von Remote-VMs erstellt.

Schnappschüsse und Verfolgung geänderter Dateien
- Die moderne Art, Dateien zu sichern

Backup-Anwendungen beginnen ihre inkrementellen Backups traditionell mit der Durchsicht der Metadaten des Dateisystems. Sie untersuchen das Datum der letzten Änderung oder das Archivbit, um eine Liste der Dateien zu erstellen, die sich geändert haben und daher gesichert werden müssen. Das Durchsuchen eines Dateisystems ist jedoch sehr aufwändig, was den tatsächlichen Benutzerzugriff auf Dateien verlangsamen kann und viel Zeit in Anspruch nimmt.

Bei großen Dateisystemen ist es nicht ungewöhnlich, dass der Dateisystem-Scan zu Beginn eines jeden Sicherungsauftrags länger dauert als das Kopieren der relativ wenigen geänderten Dateien in das Sicherungs-Repository. Wir haben mehrere Fälle erlebt, in denen Benutzer nicht in der Lage waren, ihr tägliches inkrementelles Backup-SLA einzuhalten, weil der anfängliche Dateisystem-Scan mehr als 24 Stunden dauerte.

Um dieses Problem zu vermeiden, hat Nutanix APIs zur Verfolgung geänderter Dateien in Nutanix Files integriert. Anstatt das Dateisystem zu durchsuchen und geänderte Dateien über SMB oder NDMP zu kopieren, nutzt HYCU diese APIs, um ein viel effizienteres Backup durchzuführen.

Wenn HYCU die Nutanix-Backup-APIs aufruft, erstellt Nutanix Files einen Snapshot des Dateisystems und bietet HYCU nicht nur Zugriff auf die Snapshot-Daten, sondern auch eine Liste der Dateien, die seit dem letzten Aufruf der Backup-API durch eine Anwendung geändert wurden.

Herkömmliche Dateiscans können bei jeder inkrementellen Sicherung über viele Stunden hinweg erhebliche Auswirkungen auf die NAS-Leistung haben.

Der Snapshot stellt eine konsistente, zeitpunktbezogene Version des Dateisystems zur Verfügung, die zwei weitere Probleme mit altmodischen Backups verhindert: offene und inkonsistente Dateien. Standard-Dateizugriffsprotokolle wie SMB erlauben es einer Anwendung nicht, auf Dateien zuzugreifen, die ein Benutzer zum Schreiben geöffnet hat. Einige Dateien, wie Outlook PSTs, bleiben jedoch offen und damit gesperrt, solange ihre Anwendungen geöffnet sind. Wenn ein Senior Executive VP Outlook nie schließt, werden seine sehr wichtigen PSTs nie gesichert.

Noch heimtückischer sind inkonsistente Backups. Eine herkömmliche Sicherung kann vom Zeitpunkt der Sicherung der ersten Datei bis zum Abschluss eines Auftrags Minuten oder Stunden dauern. Wenn eine Anwendung Änderungen an zwei oder mehr Dateien vornimmt, während die Sicherung läuft, kann es sein, dass das Sicherungssystem eine Datei sichert, bevor die Gruppe geändert wird, und andere Dateien nach der Änderung. Dadurch wird die Gruppe inkonsistent. Da Nutanix Files einen Snapshot des gesamten Dateisystems zu einem bestimmten Zeitpunkt erstellt, sind alle Dateien sowohl verfügbar als auch konsistent.

Sobald HYCU Zugriff auf die Liste der geänderten Dateien und den Snapshot hat, verwendet es diese Nutanix-Backup-APIs, um auf mehrere Dateien parallel zuzugreifen, so dass die Daten so schnell in die Sicherheit kopiert werden können, wie das Backup-Ziel sie annehmen kann.

HYCU ist heute die einzige Backup-Anwendung, die diese Nutanix-APIs vollständig nutzt, um den Overhead eines Dateisystemlaufs zu eliminieren, vollständige und konsistente Backups zu erstellen und Daten parallel zu verschieben. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen sollten HYCU-Backups schneller ablaufen und die Auswirkungen auf andere Anwendungen reduzieren.

Wie wir getestet haben - wie HYCU Nutanix-Dateien schützt

Die Integration von HYCU in das Nutanix-Ökosystem minimiert den Aufwand für die Sicherung von AHV-VMs und macht es einfach, eine etwa zweitägige Snapshot-Historie auf dem Nutanix-Cluster aufrechtzuerhalten, um eine schnelle Wiederherstellung ganzer VMs oder einzelner Dateien zu ermöglichen. Aber VM-Backup ist nur der erste Schritt zur Unterstützung des gesamten Nutanix-Ökosystems.

Wir wollten herausfinden, wie HYCU Nutanix-Dateien schützt.

Unsere Erfahrung hat uns gezeigt, dass es zwar einfach ist, eine SMB-Freigabe zu schützen, dass aber die richtige Sicherung des Dateisystems eine stärkere Integration zwischen dem Dateisystem und der Sicherungsanwendung erfordert.

Zunächst erstellten wir einen zu schützenden Datensatz. Die Mitarbeiter von HYCU gewährten uns Fernzugriff auf einen 3-Knoten-Nutanix-AHV-Cluster in ihrem Bostoner Hauptquartier, komplett mit einem Nutanix Files-Server und einer HYCU-Instanz. Sie gaben uns auch Zugriff auf ein Backup-Ziel innerhalb der HYCU-Umgebung.

Da die tatsächliche Backup-Leistung von so vielen Faktoren abhängt und wir mit einer gemeinsam genutzten Infrastruktur gearbeitet haben, glauben wir, dass die Backup-Rate von 15 MB/s, die wir in unseren Tests gesehen haben, mit ein wenig Tuning an HYCU und/oder dem generischen Backup-Ziel verbessert werden könnte.

Wir haben eine Freigabe auf dem AFS (Acropolis File Server) erstellt, sie von einer virtuellen Maschine mit Windows Server 2012 aus gemountet und ein Skript ausgeführt, um ein Testdateisystem zu erstellen.

Das resultierende Dateisystem enthielt:

• Dateien 3.831.596
• Mappen 91.438
• Gesamtgröße 237.3GiB oder sind es 586.23GiB

Der anfängliche Datensatz ist sowohl von der Anzahl der Dateien als auch von der Gesamtgröße her so groß, dass sowohl das Durchsuchen des Dateisystems nach geänderten Dateien als auch häufige vollständige Backups unpraktisch sind.

Wir erstellten eine Sicherungsrichtlinie, um unser Dateisystem alle zwei Stunden zu sichern. Dann starteten wir ein Skript, das neue Dateien erstellte, an bestehende Dateien anfügte, Dateien löschte und allgemein vorgab, eine Gruppe von Benutzern zu sein, die einen Tag lang nach demselben Zwei-Stunden-Zeitplan arbeiteten.

Nach ein paar Tagen hatten wir eine ziemlich gute Emulation von Nutzern, die einen Monat lang gearbeitet haben, und wir haben die Ergebnisse untersucht.

Unser Skript war so programmiert, dass bei jedem Durchlauf etwa 5 % neue Daten erstellt wurden. Als wir nachschauten, sahen wir, dass jede 5. oder 6. Sicherung eine vollständige Kopie war, was dem in unserer Richtlinie festgelegten Schwellenwert von 25 % entsprach.

Wir waren auch neugierig, wie schnell HYCU die Dateifreigabe katalogisieren würde, die Achillesferse herkömmlicher Backup-Lösungen. HCYU benötigte regelmäßig weniger als eine Minute vom Start des Auftrags bis zur tatsächlichen Übertragung der Daten auf das generische Backup-Ziel, wobei die meiste Zeit vom Nutanix-System zur Erstellung eines Snapshots benötigt wurde.

Unabhängig davon, ob wir 100 oder 100.000 Dateien änderten, brauchte HYCU nie mehr als 10 Sekunden, um die Freigabe zu katalogisieren und die Daten zu verschieben, sobald der Snapshot fertig war.

Wir sichern zur Wiederherstellung

Genauer gesagt, wir sichern Dateifreigaben, um die Dateien wiederherstellen zu können, die unsere Benutzer und ihre Anwendungen überschrieben, umbenannt oder anderweitig gelöscht haben. Die Wiederherstellung von Dateien mit HYCU ist einfach.

Wählen Sie zunächst die Freigabe, um die verschiedenen verfügbaren Wiederherstellungspunkte anzuzeigen.

Wählen Sie einen Wiederherstellungspunkt aus und klicken Sie auf die Schaltfläche "Durchsuchen und wiederherstellen", um eine Strukturansicht der Freigabe zum Zeitpunkt der ausgewählten Sicherung zu öffnen.

Wählen Sie die gewünschte(n) Datei(en) aus und entscheiden Sie dann, ob die wiederhergestellten Dateien umgeleitet oder umbenannt werden sollen. Voilà! Der wichtige Vertrag, den Ihr CEO "verlegt" hat, ist wieder da, wo er sein sollte.

Mit der Schaltfläche "Freigabe exportieren", die wir nicht getestet haben, wird die gesamte Freigabe auf einem anderen Dateiserver/NAS wiederhergestellt.

Schlussfolgerungen

HYCU zeigt deutlich die Vorteile einer modernen, richtlinienbasierten Backup-Anwendung, die eng mit der zu schützenden Plattform integriert ist.

Administratoren können in RPO/RTO-Begriffen denken, die für die Geschäftsanforderungen relevant sind, um Richtlinien zu definieren und zu sehen, ob das System diese Richtlinien einhält.

Die enge Nutanix-Integration ermöglicht es HYCU, Nutanix-Snapshots als Wiederherstellungspunkte zu verwalten, neu erstellte VMs automatisch einer Standardrichtlinie zuzuweisen und Nutanix' Changed File Tracking API zu nutzen, um Nutanix Files Shares mit minimalen Auswirkungen zu sichern.

Unsere Tests von HYCU zum Schutz von Nutanix-Dateien zeigten, dass es die geänderten Dateien für ein inkrementelles Backup in zehn Sekunden identifizieren konnte, selbst wenn wir nur 100 Dateien in einem Dateisystem mit über 3,8 Millionen Dateien geändert hatten. Eine Herausforderung, für die eine herkömmliche Backup-Lösung Stunden gebraucht hätte und die gleichzeitig eine erhebliche Belastung für das Dateisystem beim Scannen der Metadaten bedeutet hätte.

Unternehmen, die in Nutanix-Infrastrukturen investieren, sollten sich HYCU genau ansehen. Plattformspezifische Lösungen wie HYCU haben in der Vergangenheit Backup-aktivierende APIs wie CFT sechs bis achtzehn Monate schneller unterstützt als Anbieter von Unternehmenssicherungen.