HYCU schützt Nutanix-Dateien

Über DeepStorage

DeepStorage, LLC. hat es sich zur Aufgabe gemacht, die tieferen Zusammenhänge rund um Speicher, Netzwerke und damit verbundene Rechenzentrumstechnologien aufzudecken, um IT-Fachleuten dabei zu helfen, ihren Anwendern erstklassige Dienstleistungen zu bieten und dennoch zu einer angemessenen Uhrzeit nach Hause zu kommen.

Die DeepStorage-Berichte basieren auf unseren praktischen Tests und über 30 Jahren Erfahrung darin, Technologien in der Praxis zum Laufen zu bringen.

Unsere Philosophie der praxisnahen Tests bedeutet, dass wir Systeme so konfigurieren, wie wir erwarten, dass die meisten Kunden sie nutzen werden, und somit „Lab Queen“-Konfigurationen vermeiden, die darauf ausgelegt sind, die Benchmark-Leistung zu maximieren.

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

Einleitung

Wann immer der IT-Markt eine neue Plattform einführt, müssen die Teams, die diese am Laufen halten, herausfinden, wie sie gesichert werden kann.

Sie könnten die neue Plattform in ihre Unternehmens-Backup-Lösung integrieren, doch Unternehmenslösungen sind nur langsam in der Lage, plattformspezifische APIs zu nutzen und sich für die neue Plattform zu optimieren. Diese mangelnde Optimierung bedeutet, dass Backups langsam sein können und erhebliche Auswirkungen auf die Systemleistung haben.

Zu Beginn einer neuen Technologiewelle ist der Markt noch nicht groß genug, als dass die damaligen großen Unternehmen darauf reagieren könnten, was den Weg für flexiblere Start-ups ebnet. Die RISC/UNIX/Open-Systeme der 1990er Jahre brachten uns NetBackup, NetWorker und TSM – die heutigen „Big 3“ im Unternehmensbereich. ArcServ und Backup Exec begannen mit der Sicherung von NetWare-Servern, erlebten ihren Durchbruch jedoch erst in der Windows-Ära.

In jüngster Zeit brachte der Umstieg auf vSphere vRanger, PHD Virtual und natürlich Veeam hervor.

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

Die erste Generation von AHV-Anwendern musste in die „dunklen Zeiten“ der Datensicherung zurückkehren und VMs durch die Installation von Agenten sichern. Die Mitarbeiter von Comtrade Software sahen darin eine Chance; sie entwickelten und gründeten anschließend HYCU, die erste Backup-Anwendung, die speziell zum Schutz von AHV-Systemen konzipiert und in die Snapshots von AHV integriert ist.

In den vergangenen Monaten haben andere Backup-Anbieter eine grundlegende Unterstützung für AHV hinzugefügt, doch dank des Engagements von HYCU für diese Plattform unterstützt HYCU ein breiteres Spektrum an Nutanix-Funktionen schneller als die anderen Anbieter.

Für diesen Technologie-Validierungsbericht haben wir die Unterstützung von HYCU für „Nutanix Files“, die Dateidienstfunktion der Nutanix-Plattform, untersucht.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Technologie-Validierungsberichts im Februar 2019 ist HYCU die einzige Backup-Anwendung, die die „Changed File Tracking“-API von Nutanix unterstützt.

Fazit

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

Zwar bieten Backup-Anwendungen für Unternehmen eine gewisse Unterstützung für den AHV-Hypervisor und den Prism-Managementserver von Nutanix, doch waren plattformspezifische Lösungen wie HYCU in der Vergangenheit einfacher zu bedienen und bieten eine engere Integration mit den jeweiligen Plattformen.

Bei HYCU führt diese engere Integration zu folgenden Vorteilen:

• Von HYCU verwaltete Nutanix-Snapshots als Wiederherstellungspunkte
• Automatischer Schutz neu erstellter VMs durch die Standardrichtlinie
• Unterstützung für die Nachverfolgung geänderter Dateien
• Eliminiert den Overhead von Dateisystem-Scans
• Deutliche Beschleunigung inkrementeller Sicherungen

Tests mit HYCU zum Schutz eines Dateisystems mit 3,8 Millionen Dateien und einer Größe von 587 GiB großen Dateisystem:

• Richtliniendefinitionen, die auf geschäftsrelevante RPO/RTO abgestimmt sind
• Die Einhaltung der Richtlinien umfasst die geschätzte Wiederherstellungszeit
• Auflistung der inkrementellen Sicherungsdateien in weniger als 10 Sekunden
• Keine spürbaren Auswirkungen auf die Leistung

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

Dateidienste: Das fehlende Glied in der HCI-Kette

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

Ihr VSAN-Cluster bietet reichlich Speicherplatz für virtuelle Maschinen, doch wenn Sie Dateifreigaben benötigen, brauchen Sie eine weitere Lösung – und Dateifreigaben benötigen Sie immer. Selbst VDI, die prototypische HCI-Anwendung, benötigt zuverlässige, leistungsstarke Dateidienste, um alle Benutzerprofile und Datendateien der Nutzer zu speichern.

Einige Unternehmen betreiben virtuelle Windows-Dateiserver oder Dateiserver-Cluster. Windows-Server sind robuster, als man ihnen oft zutraut, und gelten als Goldstandard für die Integration von SMB und Active Directory. Andererseits bedeutet die Bereitstellung von Speicherdiensten in einer oder mehreren virtuellen Maschinen, dass mehr virtuelle Maschinen verwaltet und mit Patches versorgt werden müssen, was den Start des Clusters erschwert. Andere Unternehmen nutzen Enterprise-NAS-Speichersysteme und verpassen damit das Versprechen von HCI, teure, dedizierte Speicherhardware überflüssig zu machen.

Hier kommt Nutanix Files ins Spiel

Nutanix Files, früher bekannt als Acropolis File Services, bietet SMB- (2.0, 2.1 und 3.0) und NFS- (v4) Dienste an, wobei drei oder mehr virtuelle Maschinen zum Aufbau eines Scale-out-Dateiservers genutzt werden. Nutanix Files unterstützt Windows-Clients besser als die meisten Linux-basierten NAS-Systeme. Nutanix Files verwendet korrekte NTFS-ACLs und unterstützt sogar die Funktion „Vorherige Versionen“ des Windows-Datei-Explorers, sodass Benutzer Snapshots selbst wiederherstellen können.

Dateiserver und Freigaben werden über die Prism-Benutzeroberfläche erstellt und verwaltet, wodurch sich Nutanix Files deutlich einfacher verwalten lässt als ein Windows-Dateiserver-Cluster, der als VMs ausgeführt wird. Um einen neuen Dateiserver zu erstellen, geben Sie lediglich die IP-Adressen und die Größe der VMs in einen Assistenten ein und warten, bis Prism die gesamte Arbeit erledigt hat.

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

Vorstellung von 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 Administratoren die mühsame Arbeit, eine VM zu erstellen, Patches und Voraussetzungen wie Laufzeitumgebungen anzuwenden sowie die Backup-Anwendung zu installieren – und stellt gleichzeitig sicher, dass die VM alle Bibliotheken und Pakete enthält, auf die HYCU angewiesen ist.

Sobald die Image-Datei bereitgestellt und ihr eine IP-Adresse zugewiesen wurde, ermöglicht die HTTP-Schnittstelle von HYCU eine einfache Konfiguration, einschließlich der Verbindung des Backup-Controllers mit Prism oder vCenter sowie des Betriebs von HYCU.

Image

Um mit dem Schutz Ihrer Daten zu beginnen, richten Sie einfach ein Backup-Ziel auf einer SMB- oder NFS-Freigabe ein, beispielsweise auf einem anderen Nutanix Files-Cluster, bei Azure, in einem S3-kompatiblen Objektspeicher oder auf einer iSCSI-LUN. (Derzeit können Sie keine Band- oder virtuellen Bandbibliotheken verwenden, was wahrscheinlich auch gut so ist.) Anschließend müssen Sie lediglich den virtuellen Maschinen, Dateifreigaben und Anwendungen, die HYCU in Prism oder vCenter erkannt hat, Sicherungsrichtlinien zuweisen und diese einem Ziel zuordnen.

Modernes Backup: Richtlinien statt Jobs

Herkömmliche Backup-Anwendungen drehen sich um Backup-Jobs. Administratoren müssen entscheiden, wie oft vollständige und inkrementelle Backups durchgeführt werden sollen, und dann jedem Typ einen Zeitplan zuweisen. Schon bald verwandelt sich die Konsole der Backup-Anwendung in einen Zeitplan mit Hunderten von Jobs, wobei etwaige Abhängigkeiten zwischen ihnen in Notizen und im institutionellen Gedächtnis verborgen bleiben.

Modernere Backup-Lösungen wie HYCU nutzen Richtlinien.

Administratoren legen die Häufigkeit, die Aufbewahrungsdauer und den Speicherort der Sicherungskopien für die zu schützenden Ressourcen fest. Zur Definition einer Richtlinie muss lediglich die Sicherungshäufigkeit angegeben werden, die mit dem RPO (Recovery Point Objective) – einem Wiederherstellungszeitziel – oder mit dem RPO und einer Aufbewahrungsfrist korreliert.

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

Anstatt vollständige und inkrementelle Sicherungen nach einem statischen Zeitplan zu planen, legen HYCU-Richtlinien einen Änderungsschwellenwert fest. Im Standardprofil führt HYCU eine vollständige Sicherung durch, wenn die Änderungen 25 % überschreiten. Allein dadurch dürfte sich der Sicherungsverkehr bei den großen Mengen an „Cold Data“ in den meisten Unternehmensrechenzentren erheblich reduzieren.

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

Snapshots und Changed File Tracking
– Die moderne Art der Dateisicherung

Sicherungsanwendungen haben ihre inkrementellen Sicherungen traditionell dadurch eingeleitet, dass sie die Metadaten des Dateisystems durchlaufen haben. Sie prüfen das Datum der letzten Änderung oder das Archivierungsbit, um eine Liste der Dateien zu erstellen, die sich geändert haben und daher gesichert werden müssen. Das Durchlaufen eines Dateisystems ist jedoch sehr aufwendig, was den Zugriff der Benutzer auf Dateien verlangsamen und viel Zeit in Anspruch nehmen kann.

Bei großen Dateisystemen kommt es nicht selten vor, dass der Dateisystem-Scan zu Beginn jedes Sicherungsauftrags tatsächlich länger dauert als das Kopieren der relativ geringen Anzahl geänderter Dateien in das Sicherungsrepository. Wir haben mehrere Fälle beobachtet, in denen Benutzer ihr SLA für die tägliche inkrementelle Sicherung nicht einhalten konnten, da 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 durchlaufen und geänderte Dateien über SMB oder NDMP zu kopieren, nutzt HYCU diese APIs, um eine wesentlich effizientere Sicherung durchzuführen.

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

Herkömmliche Dateiscans können die NAS-Leistung über viele Stunden hinweg bei jeder inkrementellen Sicherung erheblich beeinträchtigen.

Der Snapshot liefert eine konsistente, zeitpunktbezogene Version des Dateisystems, wodurch zwei weitere Probleme herkömmlicher Sicherungen vermieden werden: geöffnete 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 beispielsweise Outlook-PST-Dateien, bleiben jedoch geöffnet – und sind somit gesperrt –, solange die zugehörigen Anwendungen geöffnet sind. Wenn ein Senior Executive Vice President Outlook niemals schließt, werden seine äußerst wichtigen PST-Dateien niemals gesichert.

Noch heimtückischer sind inkonsistente Backups. Ein herkömmliches Backup kann vom Zeitpunkt der Sicherung der ersten Datei bis zum Abschluss des Vorgangs Minuten oder Stunden dauern. Wenn eine Anwendung während der laufenden Sicherung Änderungen an zwei oder mehr Dateien vornimmt, kann es vorkommen, dass das Sicherungssystem eine Datei vor der Änderung der Gruppe und andere Dateien erst nach der Änderung sichert. Dadurch wird die Gruppe inkonsistent. Da Nutanix Files zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Snapshot des gesamten Dateisystems erstellt, sind alle Dateien sowohl verfügbar als auch konsistent.

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

Derzeit ist HYCU die einzige Backup-Anwendung, die diese Nutanix-APIs voll ausschöpft, um den Overhead eines Dateisystem-Scans zu eliminieren, vollständige und konsistente Backups zu erstellen und Daten parallel zu übertragen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen sollten HYCU-Backups schneller ablaufen und die Auswirkungen auf andere Anwendungen verringern.

So haben wir getestet – Wie HYCU „Nutanix Files“ schützt

Die Integration von HYCU in das Nutanix-Ökosystem minimiert den Aufwand für den Schutz von AHV-VMs und erleichtert die Aufrechterhaltung eines Snapshot-Verlaufs von etwa zwei Tagen auf dem Nutanix-Cluster, um eine schnelle Wiederherstellung kompletter VMs oder einzelner Dateien zu ermöglichen. Doch die VM-Sicherung ist nur der erste Schritt zur Unterstützung des gesamten Nutanix-Ökosystems.

Wir wollten untersuchen, wie HYCU „Nutanix Files“ schützt.

Unsere Erfahrung zeigt, dass es zwar einfach ist, einen grundlegenden Schutz für eine SMB-Freigabe bereitzustellen, die korrekte Durchführung von Dateisystem-Backups jedoch eine stärkere Integration zwischen dem Dateisystem und der Backup-Anwendung erfordert.

Zunächst haben wir einen zu schützenden Datensatz erstellt. Die Mitarbeiter von HYCU gewährten uns Fernzugriff auf einen Nutanix-AHV-Cluster mit drei Knoten in ihrer Zentrale in Boston, der mit einem Nutanix-Files-Server und einer HYCU-Instanz ausgestattet war. Außerdem erhielten wir Zugriff auf ein Backup-Ziel innerhalb der HYCU-Umgebung.

Da die tatsächliche Backup-Leistung von so vielen Faktoren abhängt und wir auf einer gemeinsam genutzten Infrastruktur arbeiteten, sind wir der Ansicht, dass die im Test erzielte Backup-Rate von 15 MB/s durch eine geringfügige Optimierung von HYCU und/oder des generischen Backup-Ziels noch verbessert werden könnte.

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

Das resultierende Dateisystem enthielt:

Der anfängliche Datenbestand ist sowohl hinsichtlich der Anzahl der Dateien als auch der Gesamtgröße so umfangreich, dass sowohl das Durchsuchen des Dateisystems nach geänderten Dateien als auch häufige vollständige Sicherungen unpraktisch sind.

Wir haben eine Sicherungsrichtlinie erstellt, um unser Dateisystem alle zwei Stunden zu sichern. Anschließend starteten wir ein Skript, das neue Dateien erstellte, an bestehende Dateien anhängte, Dateien löschte und im Allgemeinen so tat, als wäre es eine Gruppe von Benutzern, die einen Tag lang nach demselben Zwei-Stunden-Zeitplan arbeiteten.

Nach einigen Tagen hatten wir eine recht gute Simulation von Benutzern, die einen Monat lang arbeiteten, und so untersuchten wir die Ergebnisse.

Unser Skript war so programmiert, dass es bei jedem Durchlauf etwa 5 % neue Daten erzeugte. Bei der Überprüfung stellten wir fest, dass jede fünfte oder sechste Sicherung eine vollständige Kopie war, was mit dem in unserer Richtlinie festgelegten Schwellenwert von 25 % übereinstimmte.

Wir waren zudem neugierig, wie schnell HYCU die Dateifreigabe katalogisieren würde – die Achillesferse herkömmlicher Backup-Lösungen. HYCU benötigte regelmäßig weniger als eine Minute vom Start des Auftrags bis zur tatsächlichen Übertragung der Daten auf das generische Backup-Ziel, wobei der Großteil dieser Zeit darauf entfiel, dass das Nutanix-System einen Snapshot erstellte.

Unabhängig davon, ob wir 100 oder 100.000 Dateien geändert hatten, benötigte HYCU nie mehr als 10 Sekunden, um die Freigabe zu katalogisieren und mit der Datenübertragung zu beginnen, sobald der Snapshot bereit war.

Wir sichern, um wiederherzustellen

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

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

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

Wählen Sie die gewünschten Dateien aus und legen Sie anschließend fest, ob die wiederhergestellten Dateien umgeleitet oder umbenannt werden sollen. Voilà! Der wichtige Vertrag, den Ihr Geschäftsführer „verlegt“ hatte, befindet sich nun genau dort, wo er hingehört.

Die Schaltfläche „Freigabe exportieren“, die wir nicht getestet haben, stellt die gesamte Freigabe auf einem anderen Dateiserver bzw. NAS wieder her.

Fazit

HYCU verdeutlicht die Vorteile einer modernen, richtlinienbasierten Backup-Anwendung, die eng in die von ihr geschützte Plattform integriert ist.

Administratoren können bei der Definition von Richtlinien anhand der für die geschäftlichen Anforderungen relevanten RPO/RTO-Kriterien vorgehen und überprüfen, ob das System diese Richtlinien einhält.

Dank der engen Nutanix-Integration kann HYCU Nutanix-Snapshots als Wiederherstellungspunkte verwalten, neu erstellte VMs automatisch einer Standardrichtlinie zuweisen und die „Changed File Tracking“-API von Nutanix nutzen, um „Nutanix Files“-Freigaben mit minimalen Auswirkungen zu sichern.

Unsere Tests mit HYCU zum Schutz von „Nutanix Files“ zeigten, dass die Lösung die geänderten Dateien für ein inkrementelles Backup innerhalb von zehn Sekunden identifizieren konnte – selbst wenn wir in einem Dateisystem mit über 3,8 Millionen Dateien lediglich 100 Dateien geändert hatten. Eine Herausforderung, für die eine herkömmliche Backup-Lösung Stunden benötigt hätte und die das Dateisystem beim Scannen der Metadaten erheblich belastet hätte.

Unternehmen, die in eine Nutanix-Infrastruktur investieren, sollten HYCU genauer unter die Lupe nehmen. Plattformspezifische Lösungen wie HYCU haben in der Vergangenheit Backups-fähige APIs wie CFT sechs bis achtzehn Monate schneller unterstützt als Anbieter von Unternehmens-Backup-Lösungen.