K dnešním firemním strategiím v oblasti IT již neodmyslitelně patří systém zálohování. Firmy, které postupně expandují z entry-level úrovně, zpravidla reprezentované několika málo servery se stejným operačním systémem, do multiplatformní úrovně, obvykle mají vybudováno zálohování každého serveru zvlášť na lokální zařízení. To je pochopitelně náročné v rámci administrativní stránky a chybí uživatelský komfort, bezpečnost a v neposlední řadě také spolehlivost.


V té chvíli kdesi v hlavách zodpovědných za tuto problematiku začíná pomalu vznikat myšlenka na centralizaci, která odstraní neduh separovaného zálohování. V současné době již není vytvoření komplexního zálohování jednoduchý proces, který by jednoznačně určil způsob a metodu způsobu zálohování. Hlavní, od nejvyšší logické úrovně, způsoby zálohování jsou založeny na principu LAN, SAN nebo NAS, popřípadě jejich vhodná kombinace.

LAN backup
Ještě zhruba před dvěmi lety byla prakticky jediná volba - LAN backup. Tento systém je založen na jednom zálohovacím serveru, obvykle dedikovaném, a ostatních serverech, které se k zálohovacímu procesu tváří jako klienti. Způsob komunikace je znázorněn na následujícím obrázku (obr. 1).
 

Obr. 1: LAN Backup - jednoduchý a osvědčený koncept zálohování

Tento jednoduchý a dlužno říci osvědčený koncept funguje tak, že zálohovací server s lokálně připojeným páskovým zařízením (single jednotka nebo knihovní systém) při startu zálohovacích procedur "osloví" klienty, kteří postupně nebo najednou začnou posílat svá data na zálohovací server. Funkci současného zálohování několika serverů nazýváme multiplexing, v jiné terminologii se můžete setkat také s pojmenováním file-interleaving, dochází při ní k ukládání několika datových toků na jedno až n zařízení (touto funkcionalitou převážně nedisponují zálohovací programy entry-level úrovně).

Výhody této varianty jsou její jednoduchost na instalaci a konfiguraci, kde v podstatě stačí nainstalovat požadované souborové a aplikační agenty pro on-line zálohování databázových/poštovních systémů. Navíc je to ve srovnání s dalšími variantami "levné řešení".

Avšak tento způsob má i své limity. Tak nejpravděpodobnější bottleneck bývá na úrovní síťového rozhraní. Pokud disponujete 100Mb (Fast Ethernet) technologií, maximální šíře přenosového pásma je okolo 8 MB/s. Tím pádem je možné "protlačit" přes síť zhruba 29 GB za hodinu. A to může být někdy v závislosti na okně určeném pro zálohování problém. Řešení, které navíc nezbývá víc než doporučit je povýšení síťové technologie na 1000Mb (Gigabit Ethernet). Tím je možné znásobit přenosové pásmo osm až desetkrát, což je pro drtivou většinu zákazníku dostačující.

Důležité si je uvědomit, že při tomto způsobu zálohování je společně se síťovým adaptérem zatíženo také samotné CPU, které řídí čtení dat z lokálního diskového subsystému a transport na síťový adaptér. Tento způsob zálohování využívá zhruba 95 % zákazníků. Je to dáno díky funkčnosti a zvyšování výkonu bez dramaticky vysokých nákladů. Trochu s nadsázkou by se dalo říci, že se jedná o metodu, která je blízká páskové technologii DLT (Digital Linear Tape), jež za svou dobu působnosti na trhu dokázala, že je vyzrálá a velmi spolehlivá.

SAN backup
Zhruba v roce 1999 se do našich zeměpisných šířek dostaly informace společně s v té době jednoduchým technickým řešením nazvané SAN (Storage Area Network). Vize tohoto projektu spočívala v konsolidaci diskových subsystémů do jednoho fyzického celku, který může být následně jednoduše logicky rozdělen a sdílen několika servery různých platforem. Další nezanedbatelná hodnota byla v rámci délky propojovací kabeláže, jenž u Differential SCSI do té doby byla maximálně 25 metrů. Fibre Channel (FC) technologie umožňovala propojení na vzdálenost až 10 kilometrů společně s vyšším přenosovým pásmem (100 MB/s).

S postupně vznikajícími SAN infrastrukturami vznikl nápad zařadit do této infrastruktury také zálohování, které mělo hlavní benefit v tom, že přenos dat byl výhradně realizován právě přes SAN a tím pádem s nulovým zatížením síťového pásma, které je následně plně k dispozici klientským aplikacím. Tento způsob je nazýván LAN-Free backup a jeho řešení je vidět na obrázku (obr. 2).
  

Obr. 2: SAN backup (pro připojení knihovny do SAN infrastruktury, která je vybavena pouze SCSI rozhraním se používají tzv. FC/SCSI konvertory)

Základem této varianty je opět zálohovací server (podle obrázku na platformě AIX), který může být realizován v podstatě na libovolné platformě. Změna nastává v definici klientů. V tomto případě je klient povýšen na tzv. "SAN Storage Node" (opět existuje více výrazů rozdílných u výrobců zálohovacích programů), jenž má možnost přímo přistoupit na zálohovací jednotku v knihovním systému. Pokud je spuštěn zálohovací proces, klient účastnící se tohoto procesu si vyžádá přidělení zálohovací mechaniky a následně provádí zálohu přes SAN bez účasti zálohovacího serveru. Po skončení zálohování dojde k uvolnění páskového zařízení a to je dále poskytnuto dalším klientům, kteří provádějí zálohování skrze SAN. Funkcionalita sdílení zálohovacích mechanik mezi servery se nazývá Dynamic Drive Sharing (DDS). Po síti jsou následně posílány tzv. metadata, které vznikají u klienta provádějící zálohování a jedná se v podstatě o údaje o aktuálně zálohovaných souborech. Při následné obnově přistupuje administrátor právě do databází, které jsou vytvářeny zálohovacím serverem z metadat.

Výhodou je bezesporu vyloučení síťové vrstvy v tomto procesu. Při LAN záloze může totiž být celý proces nestabilní díky RPC chybám. V rámci SAN může běžet zálohovací proces maximální možnou rychlostí (TCPIP vrstva má velikou režii), která je zpravidla dána propustnosti konsolidovaného diskového subsystému a rychlostí zálohovacích mechanik. Ze schématu je patrné, že data putují přes SAN dvakrát. Jednou je aplikační server čte z diskového subsystému (1), následně zpracuje a ihned posílá na přidělené zálohovací zařízení (2).

Cenově je tato varianta odlišná od předchozí, neboť je nutné pořídit licence pro klienty s přímým přístupem do knihovního subsystému, DDS a případně FC/SCSI konvertor(y).

Pozor! Toto řešení vypadá na první pohled ideálně, co se týče rychlosti zálohování, protože nehrozí síťový bottleneck, ale paradoxně může být toto řešení pomalejší než klasický LAN backup!

Vtip je totiž v tom, že v daný okamžik může přistupovat na jedno zálohovací zařízení pouze jeden server (SAN Storage Node). Pokud bude tok dat z diskového subsystému relativně malý, nebude docházet k plnému zatížení páskové mechaniky. Příkladem může být pásková jednotka na bázi LTO (Linear Tape Open) technologie se zápisovou rychlostí až 30 MB/s. Pokud bude datový tok například pouze 6 MB/s (obvykle se to stává při zálohování velkého množství malých souborů), bude zálohovací jednotka zatížena pouze z jedné pětiny a to není pochopitelně ideální stav. Návrh SCSI(FC) technologie neumožňuje současný přístup několika serverů na jedno zařízení.

Tento limit odpadá, možná překvapivě, u LAN zálohování. Tam dochází k zálohování několika serverů na jednu mechaniku, což je docíleno již zmíněným multiplexingem, kde backup server přijímá data od několika serverů, interní procesy vytvářejí datový tok (datové toky - závisí na počtu zálohovacích zařízení) a ten je následně transportován na pásku. Pokud tedy zálohovací server přijímá od 5 serverů datové toky, z nichž má každý objem 6 MB/s, výsledná zápisová rychlost na LTO mechaniku je právě oněch kýžených 30 MB/s. Právě tato modelová situace rychlostně převyšuje LAN zálohování nad SAN.

NAS backup
NAS (Network Attached Storage) je ve své podstatě diskový subsystém, který je ovšem místo do SAN připojen na lokální síť. Diskové prostory jsou dostupné například přes NFS (Network File System) nebo CIFS (Common Internet File System) souborové systémy. Aby byl přenos dat dostatečně rychlý, podmínka pro připojení je 1Gb Ethernet. Toto zařízení je primárně určeno jako souborové úložiště, ale v dnešní době se můžeme setkat i s instalovanými databázovými systémy (Oracle, MSSQL,…).

Na první pohled by se mohlo zdát, že zálohování NAS zařízení bude probíhat obdobnou metodou jako klasický LAN backup, s tím rozdílem, že data budou transportovány přes síť hned dvakrát stylem NAS - aplikační server - zálohovací server. To by pochopitelně nebyl žádný přínos, ale naopak komplikace. Existuje ovšem jedna unikátní metoda, která umožňuje NAS zařízení zálohovat vysoce výkonným, ale hlavně sofistikovaným způsobem. Ta se nazývá NDMP (Network Data Management Protocol). NDMP konzorcium (více na www.ndmp.org) sdružuje na padesát výrobců hardware a software a bylo primárně založeno za účelem vytvoření standardu pro zálohování právě NAS systémů. Způsob zálohování pomocí NDMP znázorňuje následující obrázek (obr. 3).
 

Obr. 3: Způsob zálohování v architektuře NAS pomocí protokolu NDMP

Základem všeho je opět (jak jinak) zálohovací server, který musí podporovat NDMP protokol. V NDMP (verze 4) terminologii se nazývá DMA (Data Management Application). V našem ilustračním případě je hostitelská platforma SUN Solaris. NAS systém má přímo připojenou zálohovací jednotku nebo knihovní systém. Po spuštění zálohy DMA kontaktuje skrze NDMP protokol NDMP daemona, který je součástí NAS zařízení (NDMP označení pro NAS zařízeni je Data Service Provider - DSP). Ten následně zálohuje podle DMA instrukcí data na lokálně připojené zařízení (NDMP Tape Service). Tím pádem není zatížená lokální síť ani CPU hostitelských serverů, protože veškeré čtecí a zápisové operace provádí NAS zařízení. V tomto případě hovoříme jako o LAN-Free tak o Server-less záloze. To je takřka ideální stav, ale NDMP jde ještě dále. Čtecí operace totiž provádí DSP systémem block-level v úrovni plné zálohy (full) nebo diferenciální (1-9). Tím se dostáváme na maximální rychlost čtení, která bude pravděpodobně bržděna výkonem zálohovacích mechanik. NAS systémy podporují funkci snapshotů, díky kterým je možno zálohovat i on-line soubory, jenž bývají často modifikovány i v průběhu zálohovacího procesu. Při záloze jsou po síti transportovány pouze NDMP metadata. Zajímavá situace nastává při obnově jednotlivých souborů ze zálohy pouze blokového typu. Obnova jednotlivých souborů možná je, ale může mít určité limity. Pokud DSP a DMA podporují DAR (Direct Access Restore) je vše v pořádku, protože při obnově může NDMP Tape Service přesně umístit medium na místo, kde se požadovaný soubor nachází a provádět obnovu takřka okamžitě. Při non-DAR recovery je nutné pásku (dotyčnou zálohu) číst od začátku, než je nalezen požadovaný soubor.

Závěr
Volba vhodného typu zálohování je závislá na mnoha aspektech. Při volbě způsobu zálohování se neobejdete bez analýzy současného stavu společně s výhledem do budoucna. Po specifikaci požadavků na zálohování nezbývá než vybrat vhodný program, který bude schopen zálohovat požadované operační systémy a aplikace v rámci jednotlivých popisovaných metod. Jistě by se dalo k této problematice napsat více v podobě podrobnějšího rozepsání jednotlivých variant, ale to je nad rámec tohoto článku.

href="http://www.servodata.net">www.servodata.net