Системы резервного копирования данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 004.6

СИСТЕМЫ РЕЗЕРВНОГО КОПИРОВАНИЯ ДАННЫХ

Маслеников К.Ю., Сатова М.В.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

E-mail: kmaslenikov@yandex.ru, satovamv@mail.ru

В данной статье рассмотрены основные принципы резервного копирования и аварийного восстановления данных. Акцент статьи направлен на анализ специализированных автоматизированных дисковых систем резервного копирования. Приведены основные достоинства применения дедупликации данных, проанализирована типовая архитектура, применяемая для резервного копирования на предприятиях, на основе примера Hewlett Packard Enterprise StoreOnce.

Ключевые слова: резервное копирование, восстановление, данные, система, дедупликация.

резервный копирование аварийный автоматизированный

DATA BACKUP SYSTEMS

Maslenikov K.Yu., Satova M.V.

This article discusses the basic principles of backup and disaster recovery. The article focuses on the analysis of specialized automated disk backup systems. The main advantages of using data deduplication and the typical architecture used for enterprise backup, based on the Hewlett-Packard Enterprise StoreOnce example, are discussed in the article.

Keywords: backup, recovery, data, system, deduplication.

В современном, меняющемся каждый год мире человек не обходится без хранения информации в том или ином виде. Объемы необходимых и полезных данных растут большими темпами ежедневно. Для обеспечения их сохранности применяют резервное копирование, цель данного действия заключается в том, чтобы восстановить данные при потере или некоторой нештатной ситуации.

Актуальность темы: процесс резервного копирования является одним из важных вопросов информационной политики предприятий и компаний. Хорошую защиту данных гарантируют автоматизированные системы резервного копирования и их восстановления, которые обеспечивают автоматическое ведение данных процессов.

Цель работы: рассмотреть основные принципы работы автоматизированной системы резервного копирования данных на примере системы Hewlett Packard Enterprise StoreOnce (HPE SO).

Понятие резервного копирования. Рассмотрим понятие резервного копирования, а также требования, предъявляемые к данной процедуре.

Резервное копирование информации - это методика дублирования данных или программ для того, чтобы увеличить надежность сохранности данных [3]. Копия помещается на магнитные диски, магнитные ленты или оптические диски.

К современной системе резервного копирования предъявляются следующие требования:

надежность хранения, которая достигается путем использования отказоустойчивого оборудования систем хранения, а также дублированием или заменой утерянной копии на другую;

простота, которая возможна при использовании автоматизированных средств, задействующих меньше человеческих ресурсов в своей работе;

быстрота внедрения, которая заключается в простой установке и настройке программ.

Предположим, что мы имеем 1 Тб полезных и важных данных для пользователя. Попытаемся определить объем необходимой резервной копии этих данных при следующей стратегии резервного копирования:

выполняем полное резервное копирование каждый день и храним их в течение недели (получаем 5 резервных копий по 1 Тб. Итого: 5 Тб);

выполняем недельное резервное копирование и храним 4 недели (получаем 4 резервные копии по 1Тб. Итого: 4 Тб);

выполняем месячное резервное копирование и храним 1 год (получаем 12 резервных копий по 1 Тб. Итого: 12 Тб);

для того чтобы дополнительно защитить данные выполняем репликацию резервных копий на удаленный диск (получаем 21 Тб).

Таким образом, получаем, что для хранения резервных копий основных и полезных данных необходимо 42 Тб свободного места.

Можно прийти к выводу о том, что наибольший объем, в разы превышающий полезные данные, будут занимать их резервные копии. Можно задаться риторическим вопросом: Так как же можно защитить необходимые нам полезные данные от потери и порчи?

Из проанализированной литературы [2, 3, 4] можно выделить следующие способы. Первый способ - это хранение копий информации на лентах, но необходимо очень часто проверять состояния записанных данных, а время восстановления мало, т.к. оно зависит от скорости ленточных приводов.

Второй способ - это хранение копий с помощью снимков на самой современной системе хранения данных, но возможна такая ситуация, при которой возможно потерять не только саму полезную информацию, но и снимки, например, при отказе или отключении питания.

Большинство заказчиков стараются выбирать массивы типа all-flash для обслуживания бизнес-приложений, которые требуют повышенный уровень производительности.

Исходя из вышесказанного, можно прийти к выводу о том, что толчок в своем развитии получили специализированные дисковые системы резервного копирования и восстановления полезных данных. Одним из таких примеров является - Hewlett Packard Enterprise StoreOnce (HPE SO), на котором остановимся более подробно далее.

Специализированные дисковые системы резервного копирования на примере HPE StoreOnce. HPE StoreOnce является готовым решением, представляющее собой виртуальные ленточные приводы, библиотеки и картриджи. Более того, HPE SO также может быть файловой папкой (NAS) и новым типом дискового устройства (хранилище типа Catalyst). [1]

Таким образом, HPE SO создает резервную копию по такому типу и образу, что и VMware для физических серверов, а именно виртуализирует физический уровень.

С физической точки зрения HPE SO это черный ящик, состоящий из процессора, памяти, дисков, операционной системы и специального программного обеспечения (firmware) - решение разработано специально для сохранения резервных копий в большом количестве, не занимая много места.

Рисунок 1 - Дедупликация данных

Изучим более подробно преимущества данной системы резервного копирования данных.

Система HPE SO поддерживает дедупликацию блоками переменной длины.

Что такое дедупликация данных? Это процесс сравнения блоков данных, записываемых на устройство резервного копирования, с блоками, уже находящимися на этом устройстве.

Если произошло обнаружение повторяющихся данных, то вместо хранения копии того же набора данных устанавливается ссылка на оригинальные данные. Данным методом устраняются дублирующиеся блоки. Дедупликация данных происходит на уровне блоков, а не на уровне файлов, что в большей степени уменьшает объем хранящихся данных.

На рисунке 1 представлен пример дедупликации данных, при их изменении пользователем.

Главным преимуществом является то, что становится возможным хранение большего объема данных, а также их более продолжительное хранение на каждом устройстве.

Дедупликация обеспечивает [1]:

эффективное использование емкости хранения, т.к. происходит удаление дублирующихся данных;

снижение расходов на диски из-за сокращения требуемого пространства хранения, что позволяет содержать большее количество резервных копий при сохранении первоначальной емкости (устройство HP StoreOnce);

увеличение периода хранения данных на дисковой подсистеме;

снижение объема данных, которые требуется передавать по глобальной сети для создания удаленного бэкапа, репликации и восстановления, что снижает риски расходы на эксплуатацию.

В табл. 1 показано уменьшение объема хранящихся данных в соотношении приблизительно 11:1. На практике это означает следующее: предположим, что для резервных копий в библиотеке доступно 1,25 ТБ, тогда без дедупликации данных возможны всего две недели сохранения данных до того момента, как необходимо будет провести архивацию данных вне сети, а с дедупликацией - всего лишь после шести месяцев работы используется менее 1,25 ТБ места на дисковой подсистеме. В табл. 1, рис.2 показано, как это влияет на требуемое для хранения данных пространство в течение 25 недель.

Таблица 1 - Пример для сравнения хранения данных

Вернемся к достоинствам приведенной системы для создания резервной копии. Кроме аппаратных средств, допустимо применять виртуальную систему (например, SO VSA), расположенную на каком-нибудь сервере, на котором возможно применить виртуализацию.

Системы старшего поколения поддерживают конфигурацию, состоящую из 8 контроллеров, что позволяет обеспечить полное резервирование на аппаратном уровне. HPE SO контролирует целостность информации на каждом этапе ее хранения. Рассматриваемая система заработала высокие баллы от аналитических компаний по сравнению с альтернативными предложениями.

Систему HPE SO возможно объединить с такими системами хранения данных, как HPE 3PAR, т.е. получается механизм плоского бэкапа (Flat Backup) благодаря применению HPE SO Recovery Manager (RMC) [1].

Программное обеспечение HPE SO RMC намеренно создано для того, чтобы облегчить процесс резервного копирования полезных с точки зрения пользователя данных с массивов HPE 3PAR на системы HPE SO (см. рис. 2)

Рисунок 2 - Резервное копирование с применением HPE SO

Методики HPE 3PAR StoreServ помогают осуществить резервное копирование информации легким методом, а именно копированием моментальных снимков на отдельное устройство HPE SO с применением дедупликации данных.

Администраторы дисковой подсистемы хранения данных или виртуальной среды могут совершать запуск и выполнение этого задания, совершенно не зная и не быть связанными со стандартными процедурами традиционного резервного копирования данных.

Заключение. Высокая скорость, а также выполнимость восстановления даже до единичных файлов виртуальных машин приводят к созданию высоко оптимизированных решений и методов по защите полезной информации сверхтребовательных к производительности транзакционных систем.

В заключении хотелось бы привести оптимальную схему организации резервного копирования виртуальных машин на сервере, основанную на таком понятии, как дедупликация данных, а также виртуализация. Общая схема приведена на рис. 3, где данные с сервера поступают в сеть хранения данных (SAN), откуда снимки передаются в устройство копирования и дисковую систему резервного копирования.

Рисунок 3 - Общая схема резервного копирования

Список литературы

1. HP StoreOnce Руководство по концепциям системы резервного копирования [Электронный ресурс]. URL: http://h20564.www2.hpe.com/hpsc/doc/public/display?docId=emr_nac03200699&DocLang=ru&docLocale=ru_RU (дата обращения: 01.09.2017).

2. Бережной А. Сохранение данных. Теория и практика. М.: ДМК Пресс, 2016. 318 с.

3. Дадян Э., Зеленков Ю. Методы, модели средства хранения и обработки данных. М.:Вузовский учебник, Инфра-М. 2017. 168 с.

4. Казаков В.Г., Федосин С.А. Анализ алгоритмов резервного копирования для получения оценок объема репозитория. Кибернетика и высокие технологии XXI века. IX международная научно-техническая конференция. -Воронеж.: НПФ «Саквоее» ООО, 2008. - С. 697-709 с.

5. Лэнгоун Дж., Лейбовичи А. Виртуализация настольных компьютеров с помощью VMware View 5. Полное руководство по планированию и проектированию решений на базе VMware View 5. Пер. с англ. Слинкин А.А. М.: ДМК Пресс. 2013. 280 с.

6. Риз Дж. Облачные вычисления: Пер с англ. Спб.: БХВ-Петербург. 2011. 288 с.

7. Сомасундарам Г, Шривастава А. От хранения данных к управлению информацией. Пер. с англ. Вильчинский Н. М.: Питер. 2016. 544 с.

Размещено на Allbest.ru