Резервное копирование с использованием SAN

Применение SAN позволяет полностью перенести трафик резервного копирования с локальной сети на сеть хранения. Существует два варианта реализации: без загрузки локальной сети, или внесетевое копирование (LAN-free backup), и без участия сервера, или внесерверное копирование (Server-free backup).

Внесетевое копирование

При внесетевом копировании данные с диска на ленту и обратно передаются внутри SAN. Исключение сетевого сегмента из пути резервного копирования данных позволяет избежать излишних задержек на передачу трафика через сеть IP и платы ввода-вывода. Нагрузка локальной сети падает, и резервное копирование можно проводить практически в любое время суток. Однако пересылку данных выполняет сервер, подключенный к SAN, что увеличивает нагрузку на него. Благодаря протоколу Fibre Channel с помощью одного оптического кабеля может быть организовано несколько каналов передачи данных. При этом весь объем резервируемых данных с backup-серверов хранения направляется на ленточное устройство, минуя локальную сеть. В этом случае локальная сеть необходима лишь для контроля работы самих backup-серверов со стороны главных серверов. Таким образом, только небольшой объем метаданных, которые содержат информацию о резервируемых данных, передается по локальной сети. Главные серверы отвечают в целом за политику резервного копирования данных в своем сегменте или зоне ответственности. Все backup-серверы по отношению к главному серверу являются клиентами. Считается, что рассматриваемый метод резервного копирования может максимально задействовать пиковую полосу пропускания Fibre Channel.

В качестве протокола, применяемого для передачи данных между серверами и библиотеками, могут использоваться как SCSI поверх Fibre Channel, так и IP поверх Fibre Channel, тем более что большинство FC-адаптеров и FC-концентраторов работают одновременно с обоими протоколами (IP и SCSI) на одном Fibre Channel-канале.

Внесерверное копирование

Вообще говоря, данный тип резервного копирования представляет собой дальнейшее развитие метода внесетевого копирования (LAN-free), поскольку уменьшает количество процессоров, памяти, устройств ввода-вывода, задействованных в этом процессе. Данный процесс архивирует разделы целиком, в отличие от пофайлового архивирования, но при этом позволяет восстанавливать отдельные файлы. По определению, при вне-серверном копировании данные копируются с диска на ленту и обратно без прямого участия сервера. Поскольку для резервного копирования требуется наличие некоторого дополнительного третьего узла, полностью отвечающего за процесс копирования, то отсюда происходит и другое название этого подхода — копирование с участием третьей стороны (Third_-Party Copy, 3PC). Так, в качестве подобного оборудования может использоваться маршрутизатор хранилищ данных, который берет на себя функции, ранее выполнявшиеся сервером.

Одно из преимуществ архитектуры SAN — отсутствие жесткой привязки составляющих ее систем к каким-либо устройствам хранения данных. Это свойство и заложено в основу технологии резервного копирования без участия сервера. В данном случае к дисковому массиву может иметь прямой доступ как сервер данных, так и устройства, принимающие участие в копировании с дисковых массивов. Резервному копированию блоков данных, относящихся к какому-либо файлу, предшествует создание некоего индекса или списка номеров принадлежащих ему блоков. Это и позволяет в дальнейшем привлечь внешние устройства для резервного копирования.

Таким образом, внесерверное копирование позволяет напрямую перемещать данные между подключенными к сети SAN дисковыми массивами и библиотеками. При этом данные перемещаются по сети SAN и не загружают ни локальную сеть, ни серверы. Такое копирование считается идеальным для корпоративных сетей, которые должны функционировать в непрерывном режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Особенно для тех, для которых временной период, в течение которого можно выполнять резервное копирование без существенного влияния на работу пользователей и приложений, становится недопустимо малым.

Репликация данных

Современные дисковые массивы обладают средствами создания копий данных внутри самого массива. Данные, созданные этими средствами, носят название Point-In-Time (PIT)-копий, т. е. фиксированных на определенный момент времени. Существует две разновидности средств создания PIT-копий: клонирование и «моментальный снимок» (snapshot). Под клонированием обычно понимают полное копирование данных. Для него требуется столько же дискового пространства, как и для исходных данных, и некоторое время. При использовании такой копии нет нагрузки на дисковые тома, содержащие исходные данные. Иными словами, нет дополнительной нагрузки на дисковую подсистему продуктивного сервера.

Механизм работы «моментальных снимков» иной и может быть реализован как программно на продуктивном сервере, так и аппаратно внутри массива. В момент, когда необходимо начать резервное копирование, программа-агент дает команду приложению завершить все транзакции и сохранить кэш-память на диск. Затем создается виртуальная структура — snapshot, представляющая собой карту расположения блоков данных, которую ОС и другое ПО воспринимает как логический том. Приложение прерывает стандартный режим работы на короткое время, необходимое для сохранения данных. После этого приложение продолжает работать в стандартном режиме и изменять блоки данных, при этом перед изменением старые данные блока с помощью драйвера snapshot копируются в область кэш-памяти snapshot и в карте расположения блоков данных указывается ссылка на новое местоположение блока. Таким образом, карта snapshot всегда указывает на блоки данных, полученные на момент завершения транзакций приложением. Блоки данных, которые не были изменены, хранятся на прежнем месте, а старые данные измененных блоков — в области кэш-памяти snapshot. Программа-агент копирует непротиворечивые данные, полученные на момент завершения транзакций приложением, осуществляя доступ к ним через драйвер snapshot, т. е. используя карту расположения блоков. Создание копий с помощью «моментальных снимков» экономит дисковое пространство, но создает дополнительную нагрузку на дисковую подсистему продуктивного сервера. Какой из методов создания PIT-копий выбрать, решается на этапе проектирования системы резервного копирования, исходя из бизнес-требований, предъявляемых к системе.