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保護軟件定義數(shù)據(jù)中心

隨著越來越多的數(shù)據(jù)和應(yīng)用被轉(zhuǎn)移到由虛擬化軟件定義的IT環(huán)境中，數(shù)據(jù)中心的管理難度越來越大。而CIO們現(xiàn)在還要考慮如何根據(jù)公司的要求，建立一個可以滿足不確定需求水平擴展的需求和為不能精確規(guī)劃的浮動條件提供服務(wù)保證的IT架構(gòu)，這無疑是火上澆油。不過EMC Avamar似乎在這一方面表現(xiàn)不錯，為了進一步了解EMC Avamar如何在統(tǒng)一數(shù)據(jù)保護解決方案中，為物理系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)提供高效率，高性能的服務(wù)，我們將在VMware vSphere 5.1的環(huán)境中進行一系列備份和恢復(fù)測試。我們將采用EMC系統(tǒng)和Avamar 6.1，并將測試結(jié)果和CommVault Simpana 9及賽門鐵克NetBackup 7.5.0.4表現(xiàn)做比較。

對于CIO們來說，公司各部門之間有一種趨勢，就是把存儲“復(fù)制數(shù)據(jù)”當(dāng)作一種內(nèi)部方式來滿足本地數(shù)據(jù)備份和保護的需求，這樣，數(shù)據(jù)保護就變得更加復(fù)雜。“復(fù)制數(shù)據(jù)”問題不斷發(fā)展，會讓那些考慮企業(yè)如何運營的政府監(jiān)管機構(gòu)和企業(yè)管理者們感到擔(dān)憂，而且也不會讓那些提供快速恢復(fù)服務(wù)，但是絕不會從線下本地磁帶庫中恢復(fù)數(shù)據(jù)的工程師們信服。最后將導(dǎo)致的結(jié)果是：公司內(nèi)部的數(shù)據(jù)被過分保護，大量二級副本被廣泛存儲。

最近一份關(guān)于數(shù)據(jù)復(fù)制市場情況的IDC研究報告使人們開始意識到這個問題的嚴(yán)重性。報告指出，企業(yè)數(shù)據(jù)增長有很大一部分原因是數(shù)據(jù)被過度復(fù)制，在企業(yè)新增的數(shù)據(jù)中，來自于文件數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)只有25%是新的，而塊數(shù)據(jù)中的新數(shù)據(jù)還不到5%。不僅如此，雖然IDC發(fā)現(xiàn)大部分文件只有幾個副本，但是仍然有一些文件有最高達100個副本，而且這樣的現(xiàn)象并不少見。

對于CIO們而言，目前面臨的直接挑戰(zhàn)是如何應(yīng)對這種混亂的環(huán)境，以最優(yōu)的方式處理爆炸式增長的數(shù)據(jù)量。他們最終要達到的目的是，減少“復(fù)制數(shù)據(jù)”的增長，同時又要提供一種集中式數(shù)據(jù)保護方式，以便公司的所有部門都能接受并作為它們自己的內(nèi)部模式。CIO們也希望能為公司管理者提供高度可視化服務(wù)水平協(xié)議（SLAs）以保證公司業(yè)務(wù)連續(xù)性。更重要的是，如果企業(yè)不再為業(yè)務(wù)連續(xù)性擔(dān)心，那IT部門和公司其它部門在處理“數(shù)據(jù)復(fù)制”的問題上合作起來會更容易，效果也更好。

越來越多的CIO們想找到應(yīng)對這種問題的解決方案，想找到向以軟件定義，以基于監(jiān)管程序的虛擬化架構(gòu)為特征的私有云過渡的范例。雖然虛擬架構(gòu)可以提供技術(shù)來優(yōu)化物理服務(wù)器資源，但是它的數(shù)據(jù)保護方式卻是非常復(fù)雜，在虛擬機和物理機需要單獨備份數(shù)據(jù)和應(yīng)用時，工作的效率很低。為了解決CIO們虛擬架構(gòu)數(shù)據(jù)保護難題，EMC Avamar為IT管理者提供了一個智能統(tǒng)一的解決方案，用于解決物理機和虛擬機上爆炸式數(shù)據(jù)復(fù)制的問題。

應(yīng)用程序特定插件

為了解決飽受復(fù)雜的備份和恢復(fù)操作的IT管理員的問題，EMC Avamar可以橫跨多個運行在客戶機上的操作系統(tǒng)，為一系列企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用推出了特定平臺代理。Avamar代理能和Avamar數(shù)據(jù)庫交流并利用多個軟件插件為文件系統(tǒng)和業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用提供特定功能。

通過這種以插件為中心的智能代理架構(gòu)，在任何客戶機上都能進行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，同時減少傳送到Avamar數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量和被存儲的數(shù)據(jù)量。更重要的是，這種高效率的客戶端重復(fù)數(shù)據(jù)刪除方式可以橫跨多個虛擬機和物理機在全球范圍內(nèi)部署。

在備份過程中，Avamar代理能打破客戶端系統(tǒng)文件，把它們分為可變長度的片段，從中識別冗余數(shù)據(jù)，用一個獨特的ID標(biāo)識一個單獨的實例數(shù)據(jù)。接下來，代理就會聯(lián)系A(chǔ)vamar數(shù)據(jù)庫確定這個單獨實例數(shù)據(jù)ID是否已經(jīng)被存儲。如果在Avamar數(shù)據(jù)庫中沒有發(fā)現(xiàn)這個ID，那代理就會壓縮傳送這個新片段，并用一個新的片段ID來給它歸類。否則的話，只會有一個現(xiàn)有ID的鏈接被傳送到片段中每個實例數(shù)據(jù)上。

與傳統(tǒng)方案相比，這種重復(fù)數(shù)據(jù)刪除方式單獨集中在本地系統(tǒng)上進行，把所有全備份中跟每個系統(tǒng)中含有的片段相同的獨特數(shù)據(jù)段去掉。在Avamar數(shù)據(jù)去重過程中，一個獨特的數(shù)據(jù)段只被送到服務(wù)器一次，不管多少個客戶端機中有這個片段。而且，Avamar服務(wù)器中有所有的片段元數(shù)據(jù)，能夠完全獨立于客戶端系統(tǒng)。

在VMware虛擬環(huán)境中，Avamar為虛擬機提供兩個備份選項，可以串聯(lián)使用。其中一個選項是利用Avamar進行虛擬機映像的備份和恢復(fù)，這樣利用一個基于Linux系統(tǒng)的設(shè)備作為代理的虛擬機客戶端，以便使用VMware vStorage API來進行數(shù)據(jù)保護（VADP）。另一個選項是直接在虛擬機客戶端操作系統(tǒng)上安裝Avamar代理。

代理虛擬機客戶端采用流行的VMware OVF設(shè)備進行映像的備份和恢復(fù)操作，借助SCSI熱拔插操作來增加任何可以用于ESX主機的數(shù)據(jù)存儲，通過塊修改跟蹤機制來進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和容量優(yōu)化。為了保證備份和恢復(fù)管理高效集中，代理虛擬機客戶端軟件直接和vCenter服務(wù)器通信。通過這種方式，Avamar為IT管理者提供恢復(fù)整個虛擬機，虛擬機的特定虛擬硬盤或者微軟Windows和Linux客戶端虛擬機的能力。

與其他企業(yè)級數(shù)據(jù)保護產(chǎn)品不同，Avamar架構(gòu)具有永久運行基于CBT備份的能力。每個Avamar備份都是全備份。相比之下，CommVault和賽門鐵克則需要每隔兩周運行一次不支持CBT的綜合全備份或全虛擬機備份。

雖然虛擬機密度在最大化虛擬機架構(gòu)的投資回報中起到關(guān)鍵的支持作用，但是對于CIO們來說，備份的可擴展性更為重要。如果想要一個虛擬架構(gòu)有較高的回報率，有兩個實質(zhì)因素非常重要，那就是最大化資源利用率，最小化IT管理成本，它們都和主機上的虛擬機密度有一定的關(guān)系。增加主機上運行虛擬機的數(shù)量能直接提高資源的利用率。但是，如果只增加虛擬機的數(shù)量，不增加虛擬機的監(jiān)控管理程序的數(shù)量，還是會影響到虛擬架構(gòu)應(yīng)對IT工作負(fù)載的效果。最終，無效率的備份擴展會直接為虛擬機密度帶來不利影響，降低資源利用率，提高IT管理成本。

在處理災(zāi)難恢復(fù)和業(yè)務(wù)連續(xù)性問題時，Avamar客戶端/服務(wù)器方案也有許多優(yōu)勢。業(yè)務(wù)連續(xù)性服務(wù)水平協(xié)議和以ISO 22301定義的恢復(fù)點目標(biāo)（RPO）和恢復(fù)時間目標(biāo)（RTO），限制了可能的數(shù)據(jù)損失的可接受量以及從宕機事件中恢復(fù)的時長，它們都是非常關(guān)鍵的因素。Avamar方案幫助IT管理者滿足它們的要求，積極實現(xiàn)這兩個關(guān)鍵因素所要達到的目標(biāo)。

Avamar用于VMware的代理虛擬機中，利用建立在Avamar客戶端和服務(wù)器之間的直接聯(lián)系，支持CBT和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，有效地最小化備份窗口。而且，它們之間的聯(lián)系還能實現(xiàn)真正的客戶端數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。借助支持CBT和全球范圍數(shù)據(jù)去重的Avamar代理虛擬機客戶端，傳送到Avamar備份中的數(shù)據(jù)量保證最少，而且能最小化備份時間，實現(xiàn)較短的恢復(fù)點目標(biāo)。

每個Avamar代理虛擬機客戶端備份都包含CBT元數(shù)據(jù)，它們也存儲在Avamar服務(wù)器中，每次復(fù)原都用得到。在復(fù)原過程中，通過在Avamar客戶端和服務(wù)器之間建立的聯(lián)系，客戶端和備份服務(wù)器能夠分析當(dāng)下的CBT數(shù)據(jù)，這樣客戶端在一個復(fù)原點進行CBT數(shù)據(jù)存儲時，就能明確確定哪個客戶端數(shù)據(jù)自復(fù)原點開始運行以來發(fā)生了改變。通過這種方式，Avamar就能只還原自復(fù)原點被保存以來發(fā)生過改變的數(shù)據(jù)。

在一種可被看作“增量恢復(fù)”的進程中，Avamar基于CBT的復(fù)原在恢復(fù)操作過程中就能減少上百GB到上百——如果不是上千——MB的數(shù)據(jù)。更重要的是，當(dāng)從復(fù)原點開始恢復(fù)的時候，恢復(fù)時間被最小化，恢復(fù)過程中轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)也最小化，這使得恢復(fù)操作非常有效率。這意味著借助Avamar實現(xiàn)的IT解決方案可以提供最優(yōu)的恢復(fù)點目標(biāo)，并能自動實現(xiàn)最優(yōu)的恢復(fù)時間目標(biāo)。

性能測試

為了測試Avamar在虛擬架構(gòu)中的效率和性能，我們建立了三個虛擬機服務(wù)器，運行Windows Server 2008 R2。有一個虛擬機服務(wù)器被當(dāng)作主域控制器來配置，運行Active Directory。剩下兩個則作為Exchange 2010高可用性群組來配置，使用Database Availability Group（數(shù)據(jù)庫可用性群組 DAG）而非服務(wù)器集群來構(gòu)建。

為了管理VMware虛擬架構(gòu)進行數(shù)據(jù)保護的測試，我們采用了兩個思科UCS C200服務(wù)器，運行ESXi管理程序。每個C200服務(wù)器都有兩個四核CPU。C200服務(wù)器的所有存儲都采用了EMC VNX系列5300陣列，采用的是單一磁盤控制器機箱。SAN光纖拓?fù)洳捎玫氖?0GbE光纖通道，部署在整合了以太網(wǎng)光纖通道的SAN中。更重要的是，所有的備份任務(wù)都是在硬件中立的方式下進行，不會用到VNX陣列任何先進的硬件能力來影響備份性能。