LANfree Backup in heterogenen und virtuellen Umgebungen

Die Anforderungen an die moderne Datensicherung von vielen Servern, speziell in heterogenen Umgebungen, sind eine zentral automatisierte und überwachte Abläufe. Dies spart Kosten und erhöht die Sicherheit. Diese zentralisierte Sicherung bedeutete ohne "LAN-free" immer den Transport aller Daten über das LAN zum Backup-Server. Dieser schreibt die Daten auf die Tapes oder Festplatten, verwaltet die Sicherungen und steuert die Library.

Eine Zentralisierung vom Ablauf und der Überwachung ist hiermit erreicht, jedoch wird das LAN während eines Backup- oder Recovery-Vorganges stark belastet.

Bei gleichzeitiger Produktion verlängern sich die Antwortzeiten der Online-Anwendungen im Netz, bei starken Belastungen kann es zum Abbruch von Transaktionen kommen.

Viele Unternehmen reagieren darauf mit dem Aufbau eines eigenen Backup- und Recovery-Netzes (Backup LAN). Also die strikte Trennung von Client-Daten und Backup-Daten. Trotzdem ist in jedem Fall die Übertragungsgeschwindigkeit durch das Netzwerk begrenzt. Bei Gigabit Ethernet sind dies nur bis zu 80 MB/s. Moderne Bandtechnologien nutzen Transfergeschwindigkeiten von über 400 MB/s, selbst LTO-6 liegt schon bei 150 MB/s. Neben dem reinen Flaschenhals Netzwerk kommt noch die Start-Stop-Problematik der Bandlaufwerke hinzu.

Reicht der Datenstrom nicht aus, so muss das Bandlaufwerk abbremsen, rückspulen und wieder starten. Dies ist eine sehr starke Belastung für Laufwerk und Bandmaterial und das unter Umständen mehrfach in der Minute. Die Laufzeit der Sicherung explodiert, obwohl eigentlich das reine Backup schneller gehen müsste. Unrealistisch lange Backup-Laufzeiten deuten also meist auf die Start-Stop-Problematik hin. Dies sollte schnell behoben werden, da es eine große Belastung für das Laufwerk und die Bänder ist.
10 GBit/s Ethernet (oder mehr) ist da meist die einzige Lösung.

In virtualisierten Umgebungen können auch Technologien wie die LANfree Sicherung eingesetzt werden. Der Backup-Server bekommt direkten Zugriff auf den Speicherbereich der virtuellen Maschinen. Dies ist eigentlich eine Serverless-Sicherung. Der Hypervisor (VMware ESXi oder Microsoft Hyper-V) ist nicht am Transport der Backup-Daten beteiligt.

Backup über Fibre Channel oder iSCSI

Die Theorie der Verbesserung ist sehr einfach, die Tape-Library wird mit allen Servern verbunden. Dies lässt sich sehr einfach über Fibre Channel oder iSCSI lösen, alle Server und die Library werden über einen FC- oder LAN-Switch verbunden. Jetzt können die Server direkt über Fibre Channel oder iSCSI auf das Bandlaufwerk zugreifen (das funktioniert natürlich auch mit mehreren Laufwerken). Wichtig ist die Koordinierung, es könnten ja sonst alle Server zur gleichen Zeit auf das gleiche Band schreiben. Dies muss die Backup-Software übernehmen. Einer dieser Server wird zum Backup-Server bestimmt und steuert die Library und übernimmt die Verwaltung der Sicherungen für alle andere. Natürlich kann der Backup-Server weiterhin andere Server, die nicht in das SAN integriert sind, über das LAN sichern.

Die Voraussetzung für LAN-free Backup ist also ein SAN aus Fibre Channel oder iSCSI (möglich wäre auch SAS, mit einem SAS-Switch). Zusätzlich werden bestimmte Versionen beziehungsweise Features der Backup-Software benötigt. Diese stellen den reibungslosen Betrieb sicher (Koordinierung der Sicherungen). Diese Lizenzen sind meist wesentlich teurer als Netzwerk-Clients, sie können ja auch viel mehr und bieten einen zusätzlichen Mehrwert, die deutlich schnellere Sicherung.

Es können auch Libraries mit SAS-Anschluss in das SAN integriert werden. Eine SAS-to-Fibre Channel-Bridge oder SAS-to-iSCSI-Bridge sorgt für die Signalumsetzung.

Sind die Backup-Fenster nicht mehr ausreichend groß genug, so kann es durchaus sinnvoll sein, auch alleine für das Backup ein SAN anzuschaffen. Um das Ganze jedoch finanziell besser tragbar zu machen, sollte dann auch über einen zentralisierten Speicherplatz im SAN nachgedacht werden.

Disk-to-Disk - LANfree

Eine Datensicherung auf Festplattensysteme wird immer häufiger eingesetzt. Sie erhöht die Performance (gerade bei langsamen Clients) und stellt viele logische Bandlaufwerke zur Verfügung. Diese Systeme werden auch für das LANfree Backup angeboten. Es sind RAID-Systeme mit einem integrierten Rechner, der Laufwerke und Bänder emuliert. Meist sind diese Systeme zu bekannten Libraries kompatibel, so dass sie ohne Probleme in bestehende Backup-Umgebungen integriert werden können.

Die reine Disk-to-Disk Sicherung auf Festplatten ist im LANfree-Bereich in nicht virtualisierten Umgebungen nicht so einfach möglich, da in diesem Fall mehrere Server auf einen Speicherbereich schreibend zugreifen müssen. Dafür wird dann ein SAN-Filesystem benötigt, welches die konkurrierenden Schreibzugriffe regelt. Aber auch dafür haben einige Backup-Software-Hersteller Lösungen entwickelt. In virtualisierten Umgebungen greift der Backup-Server direkt auf die Datenbereiche zu und schreibt dann auf seine eigenen Platten, bzw. auf Platten die nur er im Zugriff hat.

Ist das Backup-Ziel ein Fileserver, dann hört sich das ja fast wie LANfree an. Wenn man ein eigenes LAN für die Datensicherung aufbaut, dann ist dies auch so etwas. Klar der Durchsatz ist dann typisch 10 Gbit/s Ethernet mit SMB oder NFS. Aber immerhin wird das produktive LAN nicht belastet und ein gemeinsamer Schreibzugriff ist relativ einfach möglich. Aber die gewünscht Backup-Software muss das auch unterstützen und dies ist keine normale LANfree Option.

LANfree über iSCSI

Die Anbindung über Fibre Channel ist nicht die einzige Möglichkeit zur LANfree-Sicherung. Da LTO-Laufwerke der neueren Generation eine sehr hohe Übertragungsrate benötigen (Stichwort Start-Stop-Modus), ist iSCSI erst ab 10 Gbit/s sinnvoll nutzbar. Mit 1 Gbit/s oder einem Trunking von mehreren 1 Gbit/s Verbindungen kommt es häufig zu Störungen in den Bandlaufwerken. Ist die Übertragungsrate nicht ausreichend, so muss das Laufwerk stoppen, kurz warten, zurückspulen und kann dann weiterlaufen. Wenn dies jetzt mehrere hundertmal pro Nacht passiert, wird ein Laufwerk nicht lange halten.
Wichtig ist es auch bei iSCSI (das trifft natürlich auch bei Fibre Channel zu), dass die Daten sowohl über das SAN vom zentralen Storage gelesen, wie auch gleichzeitig auf das Bandlaufwerk geschrieben werden. Das sollte beim Sizing immer beachtet werden.

Warum bieten die meisten Library-Hersteller keine iSCSI Karten mehr für Libraries an? Eigentlich ganz einfach, ab LTO3 war die Geschwindigkeit für 1 Gbit/s Ethernet zu hoch. Die Hersteller hätten zu 10 Gbit/s wechseln müssen, diese Technologie passt aber nicht mehr auf eine einfache Erweiterungskarte in der Library. Es wird ein performanter Prozessor benötigt, ein vollständiger PCIe Bus und RAM als Puffer. Und Fibre Channel wird direkt über das Laufwerk abgewickelt, also eine einfache Entscheidung für die Hersteller. Über eine externe iSCSI Bridge aber einfach realisierbar. Diese Bridges sind aber nicht gerade kostengünstig, daher ist Fibre Channel meist die bessere Lösung.