Fazendo backup usando instantâneos de armazenamento HPE

As frentes de snapshots são normalmente usadas para criar backups de máquinas virtuais baseadas em imagens. As snapshots de armazenamento são uma alternativa aos snapshots de máquinas virtuais padrão usados e têm certas vantagens em termos de desempenho de backup e impacto em ambientes de produção.

Neste post do blog, explicaremos o backup de máquinas virtuais do VMware a partir de snapshots da HPE para alcançar alta eficiência em ambientes com armazenamento altamente carregado, incluindo o funcionamento princípio e as bases de configuração.

O que são Snapshots de Armazenamento HPE?

Snapshots de armazenamento HPE são visualizações de nível de imagem em ponto de tempo que capturam o estado de um volume de armazenamento ou um conjunto de volumes em um ponto de tempo específico. Para VMs cujos discos estão hospedados em sistemas de armazenamento HPE, esses sistemas criam e gerenciam snapshots de armazenamento desses VMs.

Uma das funcionalidades chave de snapshots de armazenamento em geral e de snapshots de armazenamento HPE, em particular, é o seu impacto mínimo no desempenho do sistema. Utilizando técnicas como copiar-para-escrever ou redirecionar-para-escrever, snapshots são criados e mantidos eficientemente, copiando dados apenas quando ocorrem mudanças. Este método reduz a quantidade de armazenamento necessário e o tempo necessário para criar snapshots.

Outra vantagem significativa de snapshots de armazenamento HPE é a eficiência de espaço de armazenamento. Uma snapshot de armazenamento pode ser criada rapidamente (em poucos segundos) e consome pouco espaço. Os sistemas de armazenamento HPE também oferecem ferramentas para automatizar a criação, gerenciamento e exclusão de snapshots. Usuários podem agendar snapshots regulares para garantir proteção de dados consistentes sem intervenção manual, integrando snapshots com soluções de backup e recuperação de desastres para melhorar a resiliência de dados.

Integração com aplicações e bases de dados é outro aspecto das cópias de snapshot de armazenamento HPE. Isso garante que as cópias de snapshot sejam conscientes do estado das aplicações, permitindo assim consistência de dados. Essa funcionalidade é particularmente importante para sistemas transacionais, como bases de dados, onde a consistência de dados é crítica. As cópias de snapshot consistentes com aplicações são coordenadas com as aplicações para colocar os dados em estado de repouso, garantindo que a cópia de snapshot reflete um estado estável e consistente.

Lembre-se que as cópias de snapshot não são backups, mas podem ser aproveitados para criar backups.

Como as Cópias de Snapshot de Armazenamento Ajudam a Fazer Backup de VMs

Vamos explorar como o processo de backup de VM com snapshots tradicionais funciona e a diferença entre usar snapshots de VM e snapshots de armazenamento no processo de backup de VM.

Backup com snapshots de VM

O processo de backup de VM envolve três passos principais:

1. O software de backup de VM dispara a criação de snapshot para a VM de origem:
   • Os discos da VM são alternados para modo somente leitura.
   • Cada disco da VM deve ter um arquivo de delta. As mudanças feitas em discos de VM a partir de agora são gravadas neste arquivo de delta em vez de nos discos da VM.
2. O software de backup de VM copia dados dos discos da VM para criar um backup da VM.
3. Após a criação de backup para a VM de origem, os arquivos delta são mesclados com os discos da VM.
   • Os discos da VM devem mudar para o modo de operação normal, que permite que as mudanças sejam gravadas.
   • Os arquivos delta são excluídos.

Este método pode ser muito exigente em recursos em ambientes onde as VMs processam grandes quantidades de dados enquanto os backups são criados, pois os arquivos delta podem crescer para um tamanho muito grande. Grandes arquivos delta podem fazer com que o armazenamento de produção trabalhe mais difícil e leve muito tempo para mesclar com os discos da VM. Portanto, este processo afeta o ambiente de produção.

Para ilustrar este processo em detalhe, vamos considerar um exemplo e analisar quanto dado deve ser lido e gravado quando criando e excluindo uma instantânea de VM usando a abordagem de instantânea de VM regular.

1. Suponha que uma VM realiza novas gravações a 50 MB por segundo.

   Se uma instantânea de VM tiver uma duração de vida de 10 minutos, o tamanho do arquivo de disco delta será de 30000 MB ou 29,3 GB.

2. Para excluir esta instantânea, o sistema deve realizar 29,3 GB de leituras + 29,3 GB de gravações.
3. Se um servidor ESXi for capaz de realizar essas duas operações a 90 MB por segundo (leitura + gravação), então:
   • O tempo para excluir uma instantânea é de 667 segundos ou ~11 minutos.
   • No entanto, a VM continua a gravar dados a 50 MB por segundo durante a exclusão da instantânea, e essas gravações são salvas em outro arquivo delta.

Este é um exemplo prático de uma configuração em que é difícil fornecer um backup de VM baseado em instantâneos de VM confiável e eficiente, se a instantânea de VM puder ser excluída apenas depois de 11 minutos. Neste exemplo, leva pelo menos 11 minutos para ler os blocos alterados dos discos virtuais e gravar essas mudanças em um backup (backup incremental neste caso).

Backup usando instantâneos de armazenamento

No processo de backup a partir de instantâneos de armazenamento, primeiro é criada uma instantânea de VM, depois é criado um instantâneo de armazenamento e a instantânea de VM é removida. Dessa forma, uma instantânea de VM existe apenas por um curto período de tempo, pois um instantâneo de armazenamento leva apenas pouco tempo para ser criado e contém todos os dados necessários para executar um backup de VM (dados de delta eRastreamento de Blocos Alterados).

Por exemplo, se os usuários quiserem fazer backup de 50 VMs no mesmo volume ao mesmo tempo, a instantânea de VM do primeiro VM só pode ser comprometida juntamente com todos os outros VMs. Isto faz com que a duração da vida útil da instantânea de VM deste VM seja maior do que fazer backup de um VM simples e o tamanho dos arquivos de delta pode crescer muito rapidamente. O processo de backup a partir de instantâneos de armazenamento pode reduzir a duração da vida útil da instantânea de VM processando apenas um número limitado de VMs ao mesmo tempo. Portanto, a duração da vida útil da primeira VM pode ser reduzida significativamente.

Benefícios de usar instantâneos HPE para criar backups

Usar snapshots de armazenamento HPE para backup de máquinas virtuais (VM) do vSphere VM oferece vários benefícios que melhoram a proteção de dados, eficiência e gerenciamento. Os principais benefícios de usar snapshots de armazenamento HPE para backups de VMware VM são:

• O backup de baseline é criado muito mais rápido. Não há necessidade de usar operações de leitura e gravação demoradas de todos os dados necessários para backups de máquinas virtuais com alto gravar de dados em hosts ESXi.
• A duração de snapshots de VM é muito curta – eles são mantidos por alguns segundos até que um snapshot de armazenamento seja criado, e depois são excluidos. Arquivos de delta de disco virtual acumulam apenas uma pequena quantidade de dados durante esta curta duração de existência de snapshot de VM.
• Snapshots são criados usando técnicas como copy-on-write ou redirect-on-write, que copiam dados apenas quando ocorrem mudanças. Isto minimiza o impacto na performance das VMs em execução e garante que os workloads de produção continue rodando smooth.
• A consolidação de snapshots de VM é muito mais rápida porque os snapshot (arquivos de delta de disco virtual) contêm pequenas quantidades de dados que podem ser gravados nele durante alguns segundos de sua duração de vida. Como resultado, o impacto em um host ESXi e na performance do sistema de armazenamento é baixo.
• Você pode aproveitar todos os benefícios de snapshots de armazenamento sem penalidades de desempenho para VMs backups e outros VMs em execução em um host ESXi e no mesmo sistema de armazenamento. Isso é crítico para ambientes de produção com altos níveis de gravação.
• HPE storage snapshots integram-se sem problemas com o VMware vSphere, aproveitando as APIs de Proteção de Dados do VMware (VADP). Esta integração garante que as fotos de estado são feitas de forma consistente com as melhores práticas do VMware, melhorando a confiabilidade dos backups. As fotos de estado de armazenamento HPE podem integrar-se com o VMware vSphere para garantir fotos de estado consistentes com as aplicações. Isso significa que as VMs e as aplicações estão em um estado estável quando a foto de estado é tirada, reduzindo o risco de corrupção de dados.

Fotos de Estado de Armazenamento e vVols

Ao usar VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) em vez de discos virtuais VMDK tradicionais, a abordagem de cópia de segurança de VMs do VMware vSphere com fotos de estado de armazenamento HPE muda significativamente, oferecendo vantagens adicionais.

Com backups baseados em VMDK tradicionais, as fotos de estado são criadas e gerenciadas no nível do hipervisor, o que envolve o hipervisor do VMware gerenciando as operações de foto de estado. Este processo pode introduzir sobrecarga de desempenho e potencial de degradação do desempenho das VMs durante a criação, consolidação e exclusão de fotos de estado, como mencionado anteriormente. O software de backup interage com as APIs do VMware vSphere para gerenciar essas fotos de estado, o que significa que todo o arquivo VMDK é envolvido em operações de foto de estado, fazendo com que seja mais difícil garantir a consistência das aplicações e minimizar o impacto no desempenho.

Com vVols, cada VM é composto por um conjunto de objetos de armazenamento gerenciados diretamente pelo array de armazenamento HPE através da API VMware vSphere para Consciência de Armazenamento (VASA). Isso permite uma integração mais granular e eficiente entre o VMware e os arrays de armazenamento HPE. As snapshots são deslocadas para o array de armazenamento, reduzindo a sobrecarga de desempenho e acelerando as operações de snapshot. O array de armazenamento pode gerenciar snapshots a um nível mais granular, levando a backups e operações de recuperação mais rápidas e eficientes. O array de armazenamento gerencia snapshots de forma nativa, usando serviços de dados avançados como deduplicação, comprimimento e replicação mais eficazmente.

Dispositivos HPE Compatíveis

Existem vários dispositivos de armazenamento HPE que oferecem integração com o VMware vSphere e podem criar snapshots de armazenamento para backups de VMs: HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Primera e HPE Alletra.

HPE 3PAR

O HPE 3PAR é uma solução de armazenamento escalável de alto final, projetada para ambientes empresariais que exigem alto desempenho e funcionalidades avançadas. Ele oferece performance robusta, alta disponibilidade e extensos serviços de dados. A configuração do HPE 3PAR pode ser complexa, pois esta solução fornece funcionalidades avançadas e um conjunto de recursos extensivo. Este dispositivo utiliza o HPE SSMC (StoreServ Management Console) para gerenciamento e configuração.

HPE Nimble

HPE Nimble Storage é uma solução de armazenamento de meio alcance com foco na simplicidade, na facilidade de uso e nas análises preditivas. É projetado para casos de uso tanto de armazenamento primário quanto de cópia de segurança/DR. Este dispositivo de armazenamento é mais fácil de configurar comparado com o HPE 3PAR, com foco na simplicidade e na facilidade de uso. O HPE Nimble usa o NimbleOS e o HPE InfoSight para gerenciamento e monitoramento.

HPE Primera

A HPE Primera é uma solução de armazenamento de alto final, crítico para missão, projetada para melhor performance e disponibilidade. Ela oferece funcionalidades avançadas com foco na simplicidade e na confiabilidade. Esta solução é projetada para alta performance e baixa latência, que permite aos administradores garantir o mínimo de impacto nas operações de VM durante atividades de snapshot. Ela fornece uma configuração simplificada em comparação com o HPE 3PAR, com foco na simplicidade de implantação e gerenciamento. O dispositivo usa a Consola de Gerenciamento HPE Primera e integra-se com o HPE InfoSight para análises preditivas e gerenciamento.

HPE Alletra

A HPE Alletra é a mais recente plataforma de armazenamento da HPE, projetada para fornecer infraestrutura de dados nativa para nuvem com foco na simplicidade, na escalabilidade e na performance. Ela representa a evolução do armazenamento em direção a um modelo de operação mais parecido com a nuvem. Um processo de configuração altamente simplificado, projetado para ser intuitivo e amigável ao usuário, reduzindo a complexidade típica associada a armazenamento empresarial. A HPE Alletra é gerenciada através da Consola de Serviços de Dados da Cloud HPE, fornecendo uma interface de gerenciamento baseada em nuvem unificada.

Todas as plataformas oferecem integração com VMware vSphere, mas a HPE Alletra oferece a abordagem mais moderna, alinhada com ambientes híbridos e cloud-native. O HPE 3PAR usa o SSMC, o HPE Nimble usa o NimbleOS e InfoSight, o HPE Primera usa o Console de Gerenciamento Primera e InfoSight, e a HPE Alletra usa a Consola de Serviços de Dados da HPE para gerenciamento unificado baseado em nuvem.

O HPE 3PAR é o mais complexo para configurar devido à sua extensa funcionalidade e capacidades de empresa. O HPE Primera oferece um equilíbrio entre recursos avançados e configuração simplificada. O HPE Nimble se concentra na facilidade de uso e simplicidade, tornando-o mais fácil de configurar e gerenciar. A HPE Alletra fornece a melhor experiência de configuração e é projetada para um modelo operacional cloud-native.

Backup de VM Utilizando Snapshots de Armazenamento com NAKIVO

NAKIVO Backup & Replication é uma solução profissional de proteção de dados que suporta o backup de VM do VMware vSphere a partir de snapshots de armazenamento da HPE, para otimizar o desempenho e a confiabilidade em ambientes virtuais com cargas de I/O altas. A solução suporta HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Primera e HPE Alletra para fazer backup de dados de VM diretamente a partir de snapshot de armazenamento. Backups incrementais e baseados em imagem sem agente são suportados.

Passos para fazer backup a partir de snapshots de armazenamento HPE usando NAKIVO

Vamos ver como fazer backup de máquinas virtuais VMware a partir de snapshots de armazenamento HPE com o NAKIVO Backup & Replication. O host ESXi VMware ou o servidor vCenter com as VM que você deseja salvar deve ser adicionado ao inventário NAKIVO primeiro. Você deve também adicionar seu dispositivo de armazenamento HPE ao inventário do NAKIVO.

Adicionando dispositivos HPE ao inventário

Execute os seguintes passos para adicionar o dispositivo de armazenamento HPE necessário ao inventário do NAKIVO Backup & Replication:

1. Na interface web do NAKIVO Backup & Replication, vá para Configurações > Inventário e clique no botão + (mais) para adicionar um novo item.

   

   A Assistente de Adicionar Item de Inventário abre.

2. No primeiro passo do assistente, selecione Dispositivos de Armazenamento. Aperte Avançar para continuar.

   

3. Selecione Hewlett Packard Enterprise (HPE) como o tipo.

   Observe que NAKIVO também suporta backup de snapshots de armazenamento NetApp para VMware.

   

4. Defina os parâmetros necessários no passo Opções:
   • Nome exibido: Insira um nome a ser exibido no inventário NAKIVO
   • Tipo: Selecione o tipo do sistema de armazenamento HPE, por exemplo, nós selecionamos HPE Nimble.
   • Hostname ou IP: Insira o endereço IP do dispositivo de armazenamento HPE.
   • Usuário: Insira o nome de usuário da conta com permissões de administrador no dispositivo de armazenamento HPE selecionado.
   • Senha: Insira a senha para o usuário definido.
   • Porta REST API: Selecione a porta correta, por exemplo, 5392 (padrão para HPE Nimble)

   Clique em Concluir para aplicar as configurações e adicionar seu dispositivo de armazenamento HPE ao inventário NAKIVO para habilitar o backup de VM a partir de snapshots HPE.

   

Os tipos de dispositivos de armazenamento HPE suportados listados na lista suspensa são HPE 3PAR, HPE Nimble, HPE Alletra 5000/6000, HPE Alletra 9000 e HPE Primera.

Uma vez que um dispositivo de armazenamento HPE for adicionado, vá para Configurações>Inventário para certificar-se que todos os itens necessários foram adicionados ao inventário. Neste exemplo, o armazenamento HPE Nimble foi adicionado com sucesso e a solução NAKIVO exibe automaticamente o número de volumes e instantâneos no dispositivo de armazenamento.

As VMs que queremos proteger estão localizadas no dispositivo de armazenamento Nimble – 259 VMs estão no host chamado VMware Nimble na imagem abaixo – caso contrário, a opção de instantâneos de armazenamento HPE estará indisponível.

Backup de VM de Dispositivos HPE

Agora, uma vez que todos os itens necessários foram adicionados ao inventário, você pode criar um novo trabalho de backup de VMware usando as vantagens de instantâneos HPE.

1. Vá para Proteção de Dados, clique em + e escolha Backup para VMware para criar um novo trabalho de backup de VMware. Siga com o assistente de backup de trabalho até chegar à quarta etapa com as opções do trabalho (selecione VMs, configure agenda, retenção, etc.).

   

2. Na etapa de Opções do Trabalho, encontre a opção Backup a partir de snapshot de armazenamento no final da página. Clique na lista suspensa e selecione as opções necessárias, como Habilitado (continuar em caso de erro). Clique em Finalizar ou Finalizar & Executar para salvar as configurações do trabalho e executar o trabalho.

   

3. Aguarde até que o trabalho de backup seja concluído.

Conclusão

Os snapshots de armazenamento HPE podem ser usados para criar backups eficientes de VMs do VMware com o mínimo de impacto em seu ambiente. O NAKIVO Backup & Replication pode integrar-se com soluções de armazenamento HPE como 3PAR, Primera, Nimble e Alletra para simplificar o processo de backup e garantir proteção de dados confiáveis com performance ótima.