Backup e ripristino per ambienti VMware con Avamar 6.0

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1 White paper Backup e ripristino per ambienti VMware con Avamar 6.0 Analisi dettagliata Abstract Con l aumento incalzante degli ambienti virtuali implementati nel cloud delle aziende, è facile notare come i requisiti per proteggere tali ambienti rappresentino un collo di bottiglia per l espansione delle implementazioni. Nel presente white paper vengono illustrate diverse nuove funzionalità di EMC Avamar 6.0, specificamente pensate per migliorare notevolmente le capacità e le prestazioni della protezione dati di ambienti VMware. Grazie a tali funzionalità, EMC Avamar rende possibile l espansione rapida e continua degli ambienti cloud, resa necessaria dall esigenza di concepire l IT come servizio (ITaaS, IT-as-a-Service) Ottobre 2011

2 Copyright 2011 EMC Corporation. Tutti i diritti riservati. EMC ritiene che le informazioni contenute in questo documento siano accurate al momento della sua data di pubblicazione. Le informazioni sono soggette a modifiche senza preavviso. Le informazioni contenute nella presente documentazione sono fornite come sono. EMC Corporation non riconosce alcuna garanzia di nessun genere inerente le informazioni riportate nella presente pubblicazione, tra cui garanzie implicite di commerciabilità o idoneità ad un determinato scopo. L utilizzo, la copia e la distribuzione dei prodotti software di EMC descritti in questo documento richiedono una licenza d uso valida per ciascun software. Per un elenco aggiornato dei nomi dei prodotti EMC, vedere i marchi di EMC Corporation sul sito web di EMC. VMware è un marchio registrato di VMware Inc. Tutti gli altri marchi citati in questo documento appartengono ai rispettivi proprietari. P/N h8945 2

3 Sommario Executive summary... 4 Destinatari... 4 Introduzione... 5 Avamar: protezione dei dati efficiente per ambienti VMware Backup e restore a livello di guest... 6 Backup e restore a livello di immagine... 7 Gestione della protezione dati di macchine virtuali: integrazione di Avamar con vcenter. 10 Conclusioni Riferimenti

4 Executive summary La crescita esponenziale degli ambienti cloud virtuali pone i Backup Administrator IT di fronte a numerose problematiche, la più complessa delle quali interessa l area del backup e del ripristino. Se da una parte la tecnologia di virtualizzazione ottimizza l uso delle risorse fisiche su una base server fisica, dal punto di vista della gestibilità della protezione dati, le risorse e le applicazioni sottostanti disponibili per proteggere in modo efficace tali ambienti possono in definitiva limitare l espansione prevista. Gli odierni ambienti virtuali contengono generalmente centinaia se non migliaia di macchine virtuali (VM). Dato il numero ridotto di macchine virtuali visto in passato, si potrebbe pensare che lo scenario della protezione dati sia alquanto gestibile, ma alla luce del più alto numero di macchine virtuali cui assistiamo oggi, la protezione dei dati non è affatto uno scherzo. Creare un equilibrio tra i limiti all aumento delle macchine virtuali dovuti ai requisiti della protezione dati e le esigenze di espansione poste dalle business unit ai Cloud Administrator è una sfida che può scoraggiare. Spesse volte l ambiente continua a crescere ma alcune parti di esso vengono lasciate senza protezione o protette adottando processi al di sotto dell optimum. Il software e i sistemi di backup con deduplica EMC Avamar, con l utilizzo di VMware vstorage API for Data Protection (VADP), prendono in considerazione ed eliminano tali vincoli per gli ambienti VMware. La tecnologia di deduplica dei dati Avamar si integra perfettamente negli ambienti virtuali, offrendo prestazioni di backup rapido attraverso la funzionalità Changed Block Tracking (CBT) interna all API. Introdotto per la prima volta in Avamar 6.0, il processo CBT viene ora sfruttato per velocizzare anche il restore. In alcuni ambienti cloud VMware, gli amministratori hanno fatto ricorso a sistemi più economici basati su NAS o iscsi come possibile soluzione allo storage di VMDK. Con questa nuova release, Avamar amplia la propria gamma di funzionalità di backup e restore anche ai datastore residenti su piattaforme NAS o iscsi. Il comprovato processo di deduplica di Avamar, unito a questi ultimi miglioramenti, dà come risultato la notevole riduzione dei dati che attraversano la rete fisica e virtuale, nonché l importante riduzione del volume di dati che vengono fisicamente archiviati, traducendosi in concreti risparmi di capitale e vantaggi operativi per la protezione degli ambienti virtualizzati e dei loro dati. Destinatari Il presente white paper presuppone una conoscenza generica dei concetti e delle tecnologie fondamentali alla base di EMC Avamar e VMware e si rivolge principalmente a tecnici, Technical Architect, specialisti di implementazione, consulenti tecnici e professionisti interessati all integrazione dei prodotti attualmente disponibili e delle tecnologie emergenti. 4

5 Introduzione Questo white paper fornisce una panoramica delle funzionalità integrate in Avamar per backup rapidi, efficienti e sicuri di ambienti virtuali VMware. Particolare enfasi viene data alle nuove funzionalità per la protezione dati di ambienti virtuali introdotte per la prima volta in Avamar 6.0. Fondamentalmente, esistono due metodi per implementare Avamar per il backup di macchine virtuali: Backup a livello di guest Backup a livello di immagine tramite VMware vstorage API for Data Protection (VDAP) Se da una parte il backup a livello di guest potrebbe offrire le soluzioni necessarie per alcuni ambienti cloud virtuali, il backup a livello di immagine, sfruttando le funzionalità VADP di VMware, è quello che offre il massimo dei vantaggi ottenibili quando si utilizza Avamar. Ciò vale soprattutto in ambienti cloud virtuali di maggiori dimensioni, dove l attenzione si concentra principalmente su scalabilità e finestre di backup. Avamar consente di eseguire simultaneamente backup a livello di guest e di immagine, offrendo agli amministratori maggiore flessibilità ed efficienza di implementazione per gli use case dei loro ambienti specifici. Nell ambito del presente documento si insisterà soprattutto sulle funzionalità implementate tramite VADP per eseguire backup e restore di macchine virtuali a livello di immagine. Il lettore dovrà prendere confidenza con i seguenti termini utilizzati nel presente documento nel contesto del backup e del ripristino. Una macchina virtuale (VM) contiene i dati di produzione nel proprio ambiente virtuale. Questa soluzione è stata testata in ambiente enterprise, di conseguenza ESX Server è stato utilizzato come piattaforma VMware. La virtualizzazione consente ai clienti di ridurre i costi IT e di aumentare al contempo efficienza, availability, flessibilità e gestibilità dell ambiente in uso. Datastore è un termine specifico di VMware, che indica lo storage aggiunto per contenere i VMware File System (VMFS). Nei VMFS si trovano tutti i file necessari per utilizzare al meglio le macchine virtuali. Un file VMDK è un file immagine VMware in cui si trovano i dati a cui accedono le macchine virtuali. È in questo file che sono installati il sistema operativo e l applicazione insieme ai dati di quest ultima. Changed Block Tracking (CBT) è una nuova funzionalità VMkernel, che consente di tenere traccia dei blocchi di storage delle macchine virtuali e delle loro modifiche nel tempo. VMkernel tiene traccia delle modifiche apportate ai blocchi sulle macchine virtuali, consentendo di migliorare il processo di 5

6 backup per le applicazioni che sono state sviluppate e sfruttare le nuove VMware vstorage API. VMware vstorage API for Data Protection (VADP) consente al software di backup di effettuare backup centralizzati delle macchine virtuali, senza le interruzioni e l overhead insiti nell esecuzione di attività di backup dall interno di ogni singola macchina virtuale. EMC Avamar è un software di backup e ripristino con deduplica e una soluzione di sistema. Fornisce la funzionalità di deduplica su client che elimina i dati dai flussi di backup prima dell immissione in rete. Il risparmio viene realizzato su larghezza di banda, storage e finestre di backup. EMC Avamar Data Store è una soluzione EMC in bundle che associa il software Avamar e l hardware EMC in una soluzione preconfigurata chiavi in mano, per cui l ordinazione, l installazione e l assistenza sono semplificate. Avamar Data Store è completamente scalabile: da soluzione a singolo nodo a soluzione a più nodi, per soddisfare le esigenze più varie, da quelle degli uffici remoti a quelle dei data center. Avamar: protezione dei dati efficiente per ambienti VMware. Backup e restore a livello di guest Con l opzione di backup a livello di guest, vengono implementati agent client nello stesso modo in cui si implementa una soluzione Avamar per il backup su server fisici. Il pacchetto client Avamar viene installato sulle singole macchine virtuali e i backup vengono inviati al server Avamar attraverso l interfaccia di rete virtuale delle VM. Proprio come con i server fisici, può essere necessario eseguire una configurazione specifica attraverso plug-in specifici delle applicazioni per supportare diversi backup coerenti con le applicazioni stesse e possibili grazie agli agent installati sui ciascun client. Come mostrato nella Figura 1 di seguito, si osservano gli stessi livelli di efficienza che caratterizzano il backup di server fisici con l utilizzo di Avamar; in questo use case, però, i risparmi interessano le risorse virtuali allocate sulla VM e non le risorse hardware di client fisici. 6

7 Figura 1: Utilizzo delle risorse client con backup tradizionali contro backup Avamar Alcuni vantaggi evidenziati dalle funzionalità del backup a livello di guest: Massimo livello di deduplica dei dati Supporto del backup di applicazioni all interno delle macchine virtuali Backup coerenti con le applicazioni Supporto di restore parziali o a livello di file Metodi di backup identici per sistemi fisici e macchine virtuali Script avanzati o conoscenza del software VMware non richiesti Procedure di backup giornaliere invariate Backup e restore a livello di immagine Con l opzione di backup a livello di immagine, EMC Avamar si integra con VMware vstorage API for Data Protection, un set di funzionalità interne al server vsphere che servono a trasferire il carico di elaborazione del backup dal client ad un server proxy di backup eseguito come macchina virtuale. Questo server proxy è in grado di comunicare con il server vcenter per effettuare il mount di una snapshot del file VMDK di una determinata macchina virtuale al fine di eseguire il backup a livello di immagine della macchina in questione. Con questo metodo, la deduplica avviene sia a livello di file che a livello di.vmdk. Eseguendo il backup di un VMDK a livello di immagine è inoltre possibile e supportata l esecuzione di un restore bare-metal per sostituire un istanza di una macchina virtuale o crearne una nuova. Le macchine virtuali protette a livello di immagine in Avamar 6.0 possono risiedere su storage NFS, iscsi o SAN. Considerate la scalabilità e la vera e propria esplosione delle dimensioni di alcuni ambienti VM, il carico di lavoro associato ad un singolo server proxy può aumentare rapidamente. In questo scenario, è altamente consigliabile eseguire il provisioning di 7

8 più proxy per poter gestire il carico di lavoro combinato e aumentare il parallelismo che si osserva durante l esecuzione di processi VADP. Con il provisioning di due server proxy, sarà possibile eseguire il processo VADP contemporaneamente su due macchine virtuali da sottoporre a backup con Avamar. Prima, le macchine virtuali venivano assegnate manualmente dall amministratore a server proxy specifici per garantire un adeguato bilanciamento del carico. Con gli ultimi miglioramenti introdotti in Avamar, invece, il bilanciamento avviene a livello nativo. Avamar utilizzerà infatti qualsiasi server proxy inattivo per bilanciare automaticamente il carico di lavoro e massimizzare il parallelismo del processo di backup. Se trasferire il carico dell elaborazione di backup dal client sottoposto a backup al server proxy offre grandi vantaggi, l utilizzo di un proxy da solo non apporta i livelli di efficienza ed intelligenza richiesti per ridurre la quantità dei blocchi di dati analizzati ed elaborati dal server proxy in questione. Per rendere maggiormente efficiente il processo di backup a livello di immagine VMware, Avamar sfrutta appieno il potenziale della funzionalità Changed Block Tracking (CBT) di VADP. Come illustrato nella Figura 3 di seguito, l utilizzo della funzionalità CBT permette a VM Image Proxy di interrogare l ambiente vsphere e ottenere un elenco intelligente dei blocchi modificati su una specifica macchina virtuale rispetto all ultimo backup. In questo modo, Avamar analizzerà ed elaborerà solo i blocchi inclusi nell elenco dei blocchi modificati fornito dal meccanismo CBT all interno di vsphere. Questo metodo riduce ampiamente i tempi di backup di una data immagine VM ed è alla base della capacità di Avamar di elaborare grandi numeri di macchine virtuali entro una determinata finestra di backup. Figura 2: Backup di immagini VM in Avamar con utilizzo di Changed-Block Tracking (CBT) Prima di Avamar 6.0, il restore era un implementazione del tipo o tutto o nulla, così come illustrato nella Figura 4. Per il restore dell immagine di una data VM da un backup di Avamar era infatti necessario inviare in rete e ripristinare l intero file VMDK... Ripristinare i soli blocchi modificati rispetto all ultimo backup all interno dell immagine in questione non era possibile. 8

9 Figura 3: Scenario classico del restore di un immagine VM in Avamar (senza utilizzo di CBT) Con l introduzione di Avamar 6.0, il software Avamar utilizza ora la funzionalità CBT per rendere i restore più efficienti ed estremamente veloci. In questo scenario, illustrato nella Figura 5, Avamar interrogherà l interfaccia VADP per determinare quali blocchi sono stati modificati rispetto all ultimo backup, dopodiché ripristinerà o sostituirà tali blocchi all interno del file immagine della macchina virtuale. Questo metodo riduce il traffico del trasferimento dati all interno dell ambiente vsphere che attraversa la rete durante un operazione di restore, ma soprattutto riduce l RTO (Restore Time Objective) dell immagine di una macchina virtuale. In aggiunta ad un tale livello di intelligenza, il software Avamar valuterà automaticamente il carico di lavoro dei due metodi di restore (restore completo di immagini o ripristino con utilizzo di CBT) e applicherà quello in grado di garantire i tempi di restore più rapidi. Questo sistema è particolarmente utile nei casi in cui la percentuale delle modifiche intervenute rispetto all ultimo backup su una macchina virtuale sottoposta a restore è molto alta e l overhead di un analisi CBT risulterebbe più costoso di un ripristino completo a livello di immagine. Avamar deciderà in modo intelligente quale metodo di implementazione potrà garantire i tempi di ripristino più brevi dell immagine VM per il particolare scenario o ambiente interessato. Figura 4: Scenario Avamar VM Image Restore CBR (con utilizzo di CBT) Alcuni vantaggi evidenziati dalle funzionalità del backup VMware a livello di immagine: Backup completi delle immagini delle macchine virtuali in esecuzione Spostamento efficiente (hot-add SCSI), che evita di dover copiare l immagine dell intero vmdk in rete 9

10 Restore di singoli file da backup a livello di immagine su sistemi operativi Windows Deduplica dei dati all interno di tutti i file vmdk protetti da Avamar e tra gli stessi Tracciatura dei blocchi modificati (CBT) per backup e restore più veloci Deduplica e compressione dei dati per ridurre al minimo il traffico di rete Nella maggior parte dei casi, eliminazione della necessità di gestire agent di backup in ogni macchina virtuale Utilizzo del bilanciamento del carico dei server proxy per favorire il parallelismo e ottenere un throughput di backup elevato Gestione della protezione dati di macchine virtuali: integrazione di Avamar con vcenter Avamar 6.0 fornisce esclusive funzionalità di integrazione con l utility di gestione VMware vcenter. L integrazione con vcenter API consente ad Avamar Management Console di eseguire regolarmente query di singole istanze o gruppi di istanze di vcenter, oltre che di fornire importanti informazioni sulla protezione dei dati per semplificare la gestione delle operazioni di backup e ripristino. Come mostrato nella Figura 6 di seguito, una delle importanti funzioni disponibili grazie a questa integrazione della gestione con vcenter è la possibilità di visualizzare rapidamente da un interfaccia utente lo stato di protezione corrente di ogni macchina virtuale su un server vcenter, che viene importato nell ambiente Avamar. Ciò evita al Backup Administrator il fastidio di dover associare policy di backup alle macchine virtuali di nuova creazione che gli Application Administrator stanno implementando. Verosimilmente, ciò avverrebbe associando reciprocamente l UI di gestione delle policy di backup con l UI client di VMware vcenter. Ora invece il Backup Administrator, o perfino l Application Administrator (a condizione di disporre delle opportune autorizzazioni per la gestione di Avamar), può ottenere accesso all UI di amministrazione Avamar e assicurarsi velocemente che le macchine virtuali di nuova implementazione siano protette da policy e conoscere esattamente quale policy le protegge. Per quanto riguarda il ripristino, l integrazione di Avamar con vcenter offre al Backup Administrator la flessibilità di varie opzioni di ripristino per le macchine virtuali. Il backup di una macchina virtuale può essere ripristinato nella stessa istanza VM da cui era stato tratto il backup oppure è possibile eseguire un restore reindirizzato e creare un istanza VM completamente nuova all interno di vcenter. Grazie all integrazione con Avamar, tutti i passaggi necessari per creare la voce della macchina virtuale in vcenter sono già stati completati automaticamente. Una volta terminato il ripristino, l unico passaggio restante è mettere in funzione la macchina virtuale creata con il processo di ripristino. Come mostrato nella Figura 7, Avamar offre addirittura la flessibilità di implementare il restore reindirizzato di una macchina virtuale nel datastore di una macchina 10

11 virtuale diversa. Grazie a queste caratteristiche, l integrazione di Avamar con vcenter offre all amministratore il massimo grado di flessibilità per affrontare al meglio qualsiasi scenario di ripristino. Tra i vantaggi e le caratteristiche principali dell integrazione di Avamar con vcenter sono da includere: Discovery delle macchine virtuali e dei relativi gruppi associati nell interfaccia utente Avamar Possibilità di aggiungere singole VM o gruppi di VM e di definire policy per il backup a livello di immagine e/o di guest Possibilità di definire più proxy di immagini di VMware Possibilità di avviare il backup/restore delle VM a livello di guest o immagine Possibilità di monitorare le operazioni di backup/restore in Activity Monitor Possibilità di visualizzare lo stato di protezione delle VM (guest/immagine/nessuno) Possibilità di visualizzare se le VM sono state sottoposte a backup o no, con la possibilità di rimediare aggiungendo rapidamente le VM non protette ad un gruppo di policy di backup. Impostazione automatica di policy di backup sulle macchine virtuali al momento della loro aggiunta Figura 5: Definizione dell approccio di protezione dei dati per macchina virtuale 11

12 Figura 6: Possibilità di ripristinare i file.vmdk in un percorso di storage diverso 12

13 Conclusioni Con le sempre maggiori esigenze poste alle infrastrutture cloud virtuali attraverso le nuove implementazioni dell IT come servizio, permane la necessità di proteggere gli ambienti con un qualche schema di protezione dati. I metodi di backup tradizionale possono essere sufficienti nelle fasi iniziali di creazione dell ambiente virtuale, ma con la rapida crescita delle dimensioni di quest ultimo, le finestre di backup diventano praticamente ingestibili. Avamar ha implementato le funzionalità VMware descritte nel presente documento e oggi sta già fornendo alle aziende una soluzione di backup e ripristino VMware più efficiente. Avamar 6.0 amplia il miglioramento dell efficienza dei backup delle macchine virtuali e continua ad arricchire la propria gamma di caratteristiche con una più stretta integrazione e con opzioni di backup per l amministratore. Con le funzionalità descritte in dettaglio nel presente white paper, EMC Avamar si conferma leader nello sviluppo di soluzioni di backup e restore più efficienti e rapide per gli ambienti virtuali che favoriscono un espansione senza problemi e a costi contenuti. Riferimenti White paper: Protezione dei dati per ambienti VMware e Vblock di grandi dimensioni con EMC Avamar - Tecnologia applicata Pagine del sito VMware.com dedicate ai prodotti VMware Pagina del sito dedicata ai prodotti Avamar Powerlink, la extranet riservata a clienti e dipendenti EMC (solo per utenti registrati) 13