Sichern mit HPE-Speicher-Schnappschüssen

Snapshots werden in der Regel zur Erstellung bildbasierter VM-Backups verwendet. Speicher-Snapshots stellen eine Alternative zu den üblicherweise verwendeten VM-Snapshots dar und bieten gewisse Vorteile hinsichtlich der Backup-Leistung und der Auswirkungen auf Produktionsumgebungen.

In diesem Blogbeitrag erläutern wir das VMware-Backup von Speicher-Snapshots, um in Umgebungen mit stark ausgelasteten Speichersystemen eine hohe Effizienz zu erzielen, einschließlich der Funktionsweise und der Grundlagen der Konfiguration.

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Was sind HPE-Speichersnapshots?

HPE-Speichersnapshots sind zeitpunktbezogene Abbilder auf Image-Ebene, die den Zustand eines Speichervolumes oder einer Gruppe von Volumes zu einem bestimmten Zeitpunkt erfassen. Bei VMs, deren Festplatten auf HPE-Speichersystemen gehostet werden, erstellen und verwalten diese Systeme Speichersnapshots dieser VMs.

Eine wesentliche Funktion von Speichersnapshots im Allgemeinen und von HPE-Speichersnapshots im Besonderen ist ihre minimale Auswirkung auf die Systemleistung. Mithilfe von Techniken wie „Copy-on-Write“ oder „Redirect-on-Write“ werden Schnappschüsse effizient erstellt und verwaltet, wobei Daten nur dann kopiert werden, wenn Änderungen auftreten. Dieser Ansatz reduziert den benötigten Speicher und die Zeit, die für die Erstellung von Schnappschüssen erforderlich ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von HPE-Speichersnapshots ist die Speichereffizienz. Ein Speichersnapshot lässt sich schnell (innerhalb von Sekunden) erstellen und beansprucht nur wenig Speicherplatz. HPE-Speichersysteme bieten zudem Tools zur Automatisierung der Erstellung, Verwaltung und Löschung von Snapshots. Anwender können regelmäßige Snapshots planen, um eine konsistente Datensicherheit ohne manuellen Eingriff zu gewährleisten, und Snapshots in Backups und Disaster Recovery integrieren, um die Resilienz der Daten zu verbessern.

Die Integration mit Anwendungen und Datenbanken ist ein weiterer Aspekt der HPE-Speichersnapshots. Dadurch wird sichergestellt, dass Snapshots den Zustand der Anwendung berücksichtigen und so die Datenkonsistenz gewährleisten. Diese Funktion ist besonders wichtig für transaktionale Systeme wie Datenbanken, bei denen Datenkonsistenz von entscheidender Bedeutung ist. Anwendungskonsistente Snapshots werden mit den Anwendungen koordiniert, um die Daten in einen ruhenden Zustand zu versetzen, wodurch sichergestellt wird, dass der Snapshot einen stabilen und konsistenten Zustand widerspiegelt.

Beachten Sie, dass Schnappschüsse sind keine Backups, aber zur Erstellung von Backups genutzt werden können.

Wie Speicher-Snapshots bei der Sicherung von VMs helfen

Sehen wir uns an, wie die VM-Sicherung mit herkömmlichen VM-Snapshots funktioniert und worin der Unterschied zwischen der Verwendung von VM-Snapshots und Speicher-Snapshots im VM-Sicherungsprozess besteht.

Sicherung mithilfe von VM-Snapshots

Der VM-Sicherungsprozess umfasst drei Hauptschritte:

1. Die VM-Sicherungssoftware löst die Erstellung eines Snapshots für die Quelle-VM aus:
   • Die VM-Festplatten werden in den schreibgeschützten Modus versetzt.
   • Jede VM-Festplatte muss über eine Delta-Datei verfügen. Änderungen, die ab diesem Zeitpunkt an den VM-Festplatten vorgenommen werden, werden in diese Delta-Datei geschrieben und nicht auf die VM-Festplatten.
2. Die VM-Sicherungssoftware kopiert Daten von den VM-Festplatten, um ein Backup für die VM zu erstellen.
3. Nach dem Erstellen des Backups für die Quelle wird die Delta-Datei in die VM-Festplatten zusammengeführt.
   • VM-Festplatten müssen in den normalen Betriebsmodus wechseln, in dem Änderungen geschrieben werden können.
   • Delta-Dateien werden gelöscht.

Dieser Ansatz kann in Umgebungen, in denen VMs während der Erstellung von Backups große Datenmengen verarbeiten, zu ressourcenintensiv sein, da Delta-Dateien sehr groß werden können. Große Delta-Dateien können den Produktionsspeicher stärker belasten und es dauert lange, sie in die VM-Festplatten zu integrieren. Daher wirkt sich dieser Prozess auf die Produktionsumgebung aus.

Um diesen Prozess im Detail zu veranschaulichen, betrachten wir ein Beispiel und analysieren, wie viele Daten beim Erstellen und Löschen eines VM-Schnappschusses unter Verwendung des regulären VM-Schnappschuss-Ansatzes gelesen und geschrieben werden müssen.

1. Nehmen wir an, dass eine VM neue Schreibvorgänge mit einer Geschwindigkeit von 50 MB pro Sekunde durchführt.

   Wenn ein VM-Schnappschuss eine Lebensdauer von 10 Minuten hat, beträgt die Größe der Delta-Festplattendatei 30.000 MB bzw. 29,3 GB.

2. Um diesen Schnappschuss zu löschen, muss das System 29,3 GB Lese- und 29,3 GB Schreibvorgänge durchführen.
3. Wenn ein ESXi-Server diese beiden Vorgänge mit einer Geschwindigkeit von 90 MB pro Sekunde (Lesen + Schreiben) ausführen kann, dann:
   • Die Zeit zum Löschen eines Schnappschusses beträgt 667 Sekunden oder ~11 Minuten.
   • Die VM schreibt jedoch während des Löschvorgangs des Schnappschusses weiterhin Daten mit einer Geschwindigkeit von 50 MB pro Sekunde, und diese Schreibvorgänge werden in einer weiteren Delta-Datei gespeichert.

Dies ist ein praktisches Beispiel für eine Konfiguration, bei der es schwierig ist, ein zuverlässiges und effizientes VM-Schnappschuss-Backup bereitzustellen, wenn der VM-Schnappschuss erst nach 11 Minuten gelöscht werden kann. In diesem Beispiel dauert es mindestens 11 Minuten, um die geänderten Blöcke der virtuellen Festplatten zu lesen und diese Änderungen in ein Backup zu schreiben (in diesem Fall ein inkrementelles Backup).

Backup von Speicher-Snapshots

Beim Backup von Speicher-Snapshots wird zunächst ein VM-Snapshot erstellt, anschließend ein Speicher-Snapshot, und schließlich wird der VM-Snapshot entfernt. Auf diese Weise existiert ein VM-Snapshot nur für kurze Zeit, da die Erstellung eines Speicher-Snapshots nur wenig Zeit in Anspruch nimmt und dieser alle für die Durchführung eines VM-Backups erforderlichen Daten enthält (Delta- und Verfolgung geänderter Blöcke Daten).

Wenn Benutzer beispielsweise 50 VMs auf demselben Volume gleichzeitig sichern möchten, kann ein VM-Schnappschuss der ersten VM erst zusammen mit allen anderen VMs festgeschrieben werden. Dadurch ist die Lebensdauer des VM-Schnappschusses dieser VM länger als bei der Sicherung einer einzelnen VM, und die Größe der Delta-Dateien kann sehr schnell ansteigen. Der Backup-Prozess im Rahmen des Speicher-Snapshot-Prozesses kann die Lebensdauer des VM-Snapshots verkürzen, da jeweils nur eine begrenzte Anzahl von VMs gleichzeitig verarbeitet wird. Daher kann sich die Lebensdauer des VM-Snapshots der ersten VM erheblich verkürzen.

Vorteile der Verwendung von HPE-Snapshots zur Erstellung von Backups

Die Verwendung von HPE-Speicher-Snapshots für die Sicherung virtueller Maschinen (VMs) unter VMware vSphere bietet mehrere Vorteile, die die Datensicherheit, die Effizienz und das Management verbessern. Die wesentlichen Vorteile der Verwendung von HPE-Speichersnapshots für Backups von VMware-Virtuellen Maschinen sind:

• Das Basis-Backup wird wesentlich schneller erstellt. Bei schreibintensiven Virtuellen Maschinen auf VMware ESXi-Hosts entfallen zeitaufwändige Lese- und Schreibvorgänge für alle zu sichernden Daten.
• Die Lebensdauer von VM-Snapshots ist extrem kurz – sie werden nur wenige Sekunden lang aufbewahrt, bis ein Speichersnapshot erstellt ist, und anschließend gelöscht. Delta-Dateien virtueller Festplatten sammeln während dieser kurzen Existenzzeit des VM-Schnappschusses nur eine geringe Datenmenge an.
• Schnappschüsse werden mithilfe von Techniken wie „Copy-on-Write“ oder „Redirect-on-Write“ erstellt, bei denen Daten nur kopiert werden, wenn Änderungen auftreten. Dies minimiert die Auswirkungen auf die Leistung der laufenden VMs und stellt sicher, dass Produktions-Workloads weiterhin reibungslos ausgeführt werden.
• Die Konsolidierung von VM-Schnappschüssen erfolgt wesentlich schneller, da die Schnappschüsse (Delta-Dateien virtueller Festplatten) nur geringe Datenmengen enthalten, die innerhalb weniger Sekunden ihrer Lebensdauer in sie geschrieben werden können. Dadurch sind die Auswirkungen auf die Leistung des ESXi-Hosts und des Speichersystems gering.
• Sie können alle Vorteile von Speicher-Schnappschüssen nutzen, ohne dass es zu Leistungseinbußen bei gesicherten VMs und anderen VMs kommt, die auf einem ESXi-Host und demselben Speichersystem laufen. Dies ist für große, schreibintensive Produktionsumgebungen von entscheidender Bedeutung.
• HPE-Speichersnapshots lassen sich nahtlos in VMware vSphere integrieren und nutzen dabei die VMware APIs for Data Protection (VADP). Diese Integration stellt sicher, dass Snapshots gemäß den Best Practices von VMware erstellt werden, was die Zuverlässigkeit der Backups verbessert. HPE-Speichersnapshots lassen sich in VMware vSphere integrieren, um anwendungskonsistente Snapshots zu gewährleisten. Das bedeutet, dass sich VMs und Anwendungen zum Zeitpunkt der Erstellung des Schnappschusses in einem stabilen Zustand befinden, wodurch das Risiko einer Datenbeschädigung verringert wird.

Speicherschnappschüsse und vVols

Bei der Verwendung von VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) anstelle herkömmlicher virtueller VMDK-Festplatten ändert sich der Ansatz zum Sichern von VMware vSphere-VMs mit HPE-Speicherschnappschüssen erheblich und bietet zusätzliche Vorteile.

Bei herkömmlichen VMDK-basierten Backups werden Schnappschüsse auf Hypervisor-Ebene erstellt und verwaltet, was bedeutet, dass der VMware-Hypervisor die Snapshot-Vorgänge übernimmt. Dieser Prozess kann, wie oben erwähnt, zu einem Leistungsaufwand und einer möglichen Beeinträchtigung der VM-Leistung während der Erstellung, Konsolidierung und Löschung von Schnappschüssen führen. Die Backup-Software greift über die VMware vSphere-APIs auf diese Snapshots zu, was bedeutet, dass die gesamte VMDK-Datei in die Snapshot-Vorgänge einbezogen wird. Dies erschwert es, die Anwendungskonsistenz sicherzustellen und die Auswirkungen auf die Leistung zu minimieren.

Bei vVols besteht jede VM aus einer Reihe von Speicherobjekten, die direkt vom HPE-Speicherarray über die VMware vSphere API for Storage Awareness (VASA) verwaltet werden. Dies ermöglicht eine feinere und effizientere Integration zwischen VMware und den HPE-Speicherarrays. Snapshots werden auf das Speicher-Array ausgelagert, wodurch der Leistungsaufwand reduziert und Snapshot-Vorgänge beschleunigt werden. Das Speicher-Array kann Snapshots auf einer feineren Ebene verwalten, was zu schnelleren und effizienteren Backups und Wiederherstellungsvorgängen führt. Das Speicher-Array verarbeitet Snapshots nativ und nutzt dabei erweiterte Datendienste wie Deduplizierung, Komprimierung und Replikation effektiver.

Unterstützte HPE-Geräte

Es gibt mehrere HPE-Speichergeräte, die die Integration mit VMware vSphere unterstützen und Speichersnapshots für VM-Backups erstellen können: HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Primera und HPE Alletra.

HPE 3PAR

HPE 3PAR ist eine skalierbare High-End-Speicherlösung, die für Enterprise-Umgebungen entwickelt wurde, die hohe Leistung und erweiterte Funktionen erfordern. Sie bietet robuste Leistung, hohe Verfügbarkeit und umfangreiche Datendienste. Die Konfiguration von HPE 3PAR kann komplex sein, da diese Lösung fortschrittliche Funktionen und einen umfangreichen Funktionsumfang bietet. Dieses Gerät nutzt die HPE SSMC (StoreServ Management Console) für das Management und die Konfiguration.

HPE Nimble

HPE Nimble Storage ist eine Speicherlösung der Mittelklasse, deren Schwerpunkt auf Einfachheit, Benutzerfreundlichkeit und prädiktiver Analytik liegt. Sie ist sowohl für Primärspeicher- als auch für Verwendungsfälle zum Backup und für DR konzipiert. Dieses Speichergerät lässt sich im Vergleich zu HPE 3PAR einfacher konfigurieren, wobei der Schwerpunkt auf Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit liegt. HPE Nimble nutzt NimbleOS und HPE InfoSight für das Management und die Überwachung.

HPE Primera

HPE Primera ist eine High-End-Speicherlösung für geschäftskritische Anwendungen, die auf maximale Leistung und Verfügbarkeit ausgelegt ist. Sie bietet erweiterte Funktionen mit Schwerpunkt auf Einfachheit und Zuverlässigkeit. Diese Lösung ist auf hohe Leistung und geringe Latenz ausgelegt, sodass Administratoren sicherstellen können, dass der Betrieb von virtuellen Maschinen während der Erstellung von Schnappschüssen nur minimal beeinträchtigt wird. Im Vergleich zu HPE 3PAR bietet sie eine vereinfachte Konfiguration, wobei der Schwerpunkt auf einfacher Bereitstellung und Verwaltung liegt. Das Gerät nutzt die HPE Primera Management Console und lässt sich für prädiktive Analysen und Management in HPE InfoSight integrieren.

HPE Alletra

HPE Alletra ist die neueste Speicherplattform von HPE, die darauf ausgelegt ist, eine cloudnative Dateninfrastruktur bereitzustellen, wobei der Schwerpunkt auf Einfachheit, Skalierbarkeit und Leistung liegt. Sie steht für die Weiterentwicklung des Speichers hin zu einem stärker cloudähnlichen Betriebsmodell. Der stark vereinfachte Konfigurationsprozess ist intuitiv und benutzerfreundlich gestaltet und reduziert die Komplexität, die typischerweise mit Enterprise-Speicherlösungen verbunden ist. HPE Alletra wird über die HPE Data Services Cloud Console verwaltet, die eine einheitliche, cloudbasierte Verwaltungsoberfläche bietet.

Alle Plattformen unterstützen die Integration mit VMware vSphere, doch HPE Alletra bietet den modernsten Ansatz, der auf hybride und cloudnative Umgebungen abgestimmt ist. HPE 3PAR nutzt SSMC, HPE Nimble nutzt NimbleOS und InfoSight, HPE Primera nutzt die Primera Management Console und InfoSight, und HPE Alletra nutzt die HPE Data Services Cloud Console für ein einheitliches, cloudbasiertes Management.

HPE 3PAR ist aufgrund seines umfangreichen Funktionsumfangs und seiner Enterprise-Fähigkeiten am komplexesten zu konfigurieren. HPE Primera bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen fortschrittlichen Funktionen und einer vereinfachten Konfiguration. HPE Nimble legt den Schwerpunkt auf Benutzerfreundlichkeit und Einfachheit, wodurch sich das System leichter konfigurieren und verwalten lässt. HPE Alletra bietet die benutzerfreundlichste und intuitivste Konfigurationserfahrung und ist für ein cloud-natives Betriebsmodell ausgelegt.

VM-Backup mithilfe von Speicher-Snapshots mit NAKIVO

NAKIVO Backup & Replication ist eine professionelle Lösung für die Datensicherheit, die das Backup von VMware vSphere-VMs aus HPE-Speicher-Snapshots unterstützt, um die Leistung und Zuverlässigkeit für virtuelle Umgebungen mit hohen Ein-/Ausgabe-Workloads (I/O) zu optimieren. Die Lösung unterstützt HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Primera und HPE Alletra, um VM-Daten sichern direkt aus Speicher-Snapshots zu sichern. Inkrementelle, imagebasierte agentenlose Backups werden unterstützt.

Schritte für das Backup aus HPE-Speicher-Snapshots mit NAKIVO

Sehen wir uns an, wie Sie virtuelle VMware-Maschinen mit NAKIVO Backup & Replication aus HPE-Speicher-Snapshots sichern können. Der VMware-ESXi-Host oder vCenter Server mit den VMs, die Sie sichern möchten, muss zuerst zum NAKIVO-Inventar hinzugefügt werden. Außerdem müssen Sie Ihr HPE-Speichergerät zum NAKIVO-Inventar hinzufügen.

HPE-Geräte zum Inventar hinzufügen

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um das benötigte HPE-Speichergerät zum Inventar von NAKIVO Backup & Replication hinzuzufügen:

1. Gehen Sie in der Weboberfläche von NAKIVO Backup & Replication zu Settings > Inventory und klicken Sie auf die Schaltfläche + (Plus), um ein neues Element hinzuzufügen.

   

   Der Assistent Inventarelemente hinzufügen wird geöffnet.

2. Wählen Sie im ersten Schritt des Assistenten Storage Devices aus. Klicken Sie auf Next, um fortzufahren.

   

3. Wählen Sie Hewlett Packard Enterprise (HPE) als Typ aus.

   Beachten Sie, dass NAKIVO auch das Backup von NetApp-Speicher-Snapshots für VMware unterstützt.

   

4. Legen Sie die erforderlichen Parameter im Schritt Options fest:
   • Display name: Geben Sie einen Namen ein, der im NAKIVO-Inventar angezeigt werden soll
   • Type: Wählen Sie einen Typ Ihres HPE-Speichersystems aus, zum Beispiel wählen wir HPE Nimble aus.
   • Hostname or IP: Geben Sie die IP-Adresse Ihres HPE-Speichergeräts ein.
   • Username: Geben Sie den Benutzernamen eines Kontos mit Administratorrechten auf dem ausgewählten HPE-Speichergerät ein.
   • Password: Geben Sie das Passwort für den angegebenen Benutzer ein.
   • REST API port: Wählen Sie den richtigen Port aus, zum Beispiel 5392 (Standard für HPE Nimble)

   Klicken Sie auf Finish, um die Einstellungen zu übernehmen und Ihr HPE-Speichergerät zum NAKIVO-Inventar hinzuzufügen, damit ein VM-Backup aus HPE-Snapshots möglich ist.

   

Die in der Dropdown-Liste aufgeführten unterstützten Typen von HPE-Speichergeräten sind HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Alletra 5000/6000, HPE Alletra 9000 und HPE Primera.

Sobald ein HPE-Speichergerät hinzugefügt wurde, rufen Sie Settings > Inventory auf, um sicherzustellen, dass alle erforderlichen Elemente zum Inventar hinzugefügt wurden. In diesem Beispiel wurde der HPE-Nimble-Speicher erfolgreich hinzugefügt, und die NAKIVO-Lösung zeigt automatisch die Anzahl der Volumes und Snapshots auf dem Speichergerät an.

Die VMware-VMs, die wir sichern möchten, befinden sich auf dem Nimble-Speichergerät – im folgenden Screenshot sind es 259 VMs auf dem Host „VMware Nimble“ – andernfalls ist die Option für HPE-Speicher-Snapshots nicht verfügbar.

VM-Backup von HPE-Geräten

Sobald alle erforderlichen Elemente zum Inventar hinzugefügt wurden, können Sie einen neuen VMware-Backup Auftrag erstellen, der die Vorteile von HPE-Schnappschüssen nutzt.

1. Rufen Sie Data Protectionauf, klicken Sie auf + und wählen Sie Backup for VMware , um einen neuen VMware-VM-Backup-Auftrag zu erstellen. Folgen Sie den Anweisungen unter Assistent für Backupaufträge , bis Sie zu Schritt 4 mit den Auftragsoptionen gelangen (Wählen Sie VMs aus, planen Sie den Zeitplan und die Aufbewahrungsdauer usw.).

   

2. Suchen Sie im Schritt „Optionen“ am Ende der Seite die Option Backup from storage snapshot . Klicken Sie auf die Dropdown-Liste und wählen Sie die gewünschten Optionen aus, z. B. Enabled (proceed on error). Klicken Sie auf Finish oder Finish & Run , um die Auftragseinstellungen zu speichern und den Auftrag auszuführen.

   

3. Warten Sie, bis der Backupauftrag abgeschlossen ist.

Fazit

HPE-Speichersnapshots können verwendet werden, um effiziente Backups von VMware-VMs mit minimalen Auswirkungen auf Ihre Umgebung zu erstellen. NAKIVO Backup & Replication lässt sich in HPE-Speicherlösungen wie 3PAR, Primera, Nimble und Alletra integrieren, um den Backup-Prozess zu optimieren und zuverlässigen Datenschutz bei optimaler Leistung zu gewährleisten.

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