Fazendo Backup usando Snapshots de Armazenamento HPE

Fazendo snapshot de imagens é normalmente usado para criar backup de máquinas virtuais baseadas em imagens. As snapshot de armazenamento são uma alternativa às snapshot de máquinas virtuais normais usadas e têm certas vantagens em termos de desempenho de backup e impacto em ambientes de produção.

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

O que são Snapshots de Armazenamento HPE?

Snapshots de armazenamento HPE são visualizações de nível de imagem em um ponto no tempo que capturam o estado de um volume de armazenamento ou um conjunto de volumes em um determinado ponto no tempo. Para VMs cujos discos estão hospedados em sistemas de armazenamento HPE, esses sistemas criam e gerenciam snapshot de armazenamento desses VMs.

Uma das funcionalidades chave de snapshot de armazenamento em geral e de snapshot de armazenamento HPE em particular é o seu impacto mínimo no desempenho do sistema. Utilizando técnicas como copy-on-write ou redirect-on-write, snapshot 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 snapshot.

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

A integração com aplicações e bases de dados é outro aspecto das capturas de imagem de armazenamento da HPE. Isso garante que as capturas de imagem sejam conscientes do estado das aplicações, permitindo assim consistência de dados. Esta funcionalidade é particularmente importante para sistemas transacionais como bancos de dados, onde a consistência de dados é crítica. As capturas de imagem consistentes com as aplicações são coordenadas com as aplicações para enfimar o estado dos dados, garantindo que a captura reflete um estado estável e consistente.

Lembre-se que as capturas de imagem não são backups, mas podem ser aproveitadas para criar backups.

Como as Capturas de Imagem de Armazenamento Ajudam a Fazer Backup de VMs

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

Backup com capturas de VM

O processo de backup de VM envolve três passos principais:

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

Este método pode ser muito exigente em ambientes onde as VMs processam grandes quantidades de dados enquanto os backups são criados, pois os arquivos de diferença podem crescer para um tamanho muito grande. Grandes arquivos de diferença podem tornar o trabalho de armazenamento de produção mais difícil e levar 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 ao criar e excluir uma captura de VM usando a abordagem de captura de VM regular.

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

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

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

Este é um exemplo prático de uma configuração em que é difícil fornecer uma cópia de backup baseada em instantâneos de VM confiável e eficiente, se a instantânea de VM puder ser excluída apenas após 11 minutos. Neste exemplo, leva pelo menos 11 minutos para ler os blocos alterados dos discos virtuais e gravar essas mudanças para 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, em seguida 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 todo o necessário para realizar um backup de uma VM (diferença de arquivos e dados de Seguimento 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 todas as outras VMs. Isto faz com que a duração da instantânea de VM deste VM seja maior do que fazer backup de uma VM simples e o tamanho dos arquivos de diferença pode crescer muito rapidamente. O processo de backup a partir de instantâneos de armazenamento pode reduzir a duração da instantânea de VM processando apenas um número limitado de VMs ao mesmo tempo. Portanto, a duração da instantânea de VM do primeiro VM pode ser reduzida significativamente.

Vantagens de usar instantâneos da 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 base é criado muito mais rápido. Não há necessidade de usar operações de leitura e gravação demoradas de todos os dados necessários para fazer backup de máquinas virtuais com alta taxa de gravação em hosts ESXi.
• A duração do snapshot da VM é极端mente curta – eles são mantidos por alguns segundos até que um snapshot de armazenamento seja criado, e então são excluídos. Os arquivos de delta do disco virtual acumulam apenas uma pequena quantidade de dados durante esta curta duração do snapshot da VM.
• Snapshots são criados usando técnicas como copy-on-write ou redirect-on-write, que copiam dados apenas quando houver mudanças. Isto minimiza o impacto na performance das VM em execução e garante que os workloads de produção continuerem fluído.
• A consolidação de snapshot de VM é muito mais rápida porque os snapshot (arquivos de delta do disco virtual) contêm pequenas quantidades de dados que podem ser escritos nele durante alguns segundos de sua duração. Como resultado, o impacto em um host ESXi e na performance do sistema de armazenamento é baixo.
• Você pode aproveitar todos os benefícios de snapshot de armazenamento sem penalidades de performance para as VM backups e outras VM em execução em um host ESXi e o mesmo sistema de armazenamento. Isso é crítico para ambientes de produção com altas taxas de gravação.
• As cópias de snapshot de armazenamento HPE se integram sem problemas com o VMware vSphere, aproveitando as APIs de Proteção de Dados do VMware (VADP). Esta integração garante que as cópias de snapshot são feitas de uma maneira consistente com as melhores práticas do VMware, melhorando a confiabilidade das cópias de backup. As cópias de snapshot de armazenamento HPE podem integrar-se com o VMware vSphere para garantir cópias de snapshot consistentes com a aplicação. Isso significa que as VM e as aplicações estão em um estado estável quando a cópia de snapshot é feita, reduzindo o risco de corrupção de dados.

Snapshots de Armazenamento e vVols

Quando se usam VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) em vez de discos virtuais VMDK tradicionais, a abordagem de cópia de backup de VMs do VMware vSphere com snapshot de armazenamento HPE muda significativamente, oferecendo vantagens adicionais.

Com as cópias de backup baseadas em VMDK tradicionais, as cópias de snapshot são criadas e gerenciadas no nível do hipervisor, o que envolve o hipervisor do VMware gerenciando as operações de snapshot. Este processo pode introduzir sobrecarga de desempenho e potencial de degradação do desempenho das VM durante a criação, consolidação e exclusão de snapshot, como mencionado acima. O software de backup interfaceia com as APIs do VMware vSphere para gerenciar essas cópias de snapshot, o que significa que todo o arquivo VMDK está envolvido nas operações de snapshot, fazendo com que seja mais difícil garantir a consistência de aplicações e minimizar o impacto no desempenho.

Com vVols, cada VM é composto por um conjunto de objetos de armazenamento gerenciados diretamente pela阵列 de armazenamento HPE através da API VMware vSphere para Storage Awareness (VASA). Isto permite uma integração mais granular e eficiente entre VMware e as阵列 de armazenamento HPE. As snapshots são desacopladas da阵列, reduzindo a sobrecarga de desempenho e acelerando as operações de snapshot. A阵列 pode gerenciar snapshots a um nível mais granular, levando a backups e operações de recuperação mais rápidas e eficientes. A阵列 gerencia snapshots de forma nativa, usando serviços de dados avançados como deduplicação, compressão 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 desempenho robusto, alta disponibilidade e extensos serviços de dados. A configuração do HPE 3PAR pode ser complexa, pois esta solução fornece capacidades avançadas e um conjunto de funcionalidades 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 gama média com foco na simplicidade, facilidade de uso e análise preditiva. É projetado para ambos os casos de uso de armazenamento primário e backup/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 desempenho e crítico de missão projetada para maximizar a performance e a disponibilidade. Ela oferece funcionalidades avançadas com foco na simplicidade e na confiabilidade. Essa solução é projetada para alto desempenho e baixa latência, que permite aos administradores garantir o impacto mínimo nas operações de VM durante as atividades de cópia 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 Console de Gerenciamento HPE Primera e integra-se com o HPE InfoSight para análise preditiva e gerenciamento.

HPE Alletra

A HPE Alletra é a plataforma de armazenamento mais recente da HPE, projetada para fornecer infraestruturas de dados nativas da nuvem com foco na simplicidade, escalabilidade e desempenho. 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 ao armazenamento empresarial. A HPE Alletra é gerenciada através da Console de Serviços de Dados HPE Cloud, fornecendo uma interface de gerenciamento baseada na nuvem única.

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

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

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 de snapshot de armazenamento da HPE usando NAKIVO

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

Adicionando dispositivos HPE à lista

Execute os seguintes passos para adicionar o dispositivo de armazenamento HPE necessário à lista 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 Próximo para continuar.

   

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

   Note que NAKIVO também suporta cópias de segurança a partir de instantâneos de armazenamento NetApp para VMware.

   

4. Defina os parâmetros necessários no passo Opções:
   • Nome de exibição: Insira um nome a ser exibido no inventário NAKIVO
   • Tipo: Selecione o tipo do seu sistema de armazenamento HPE, por exemplo, nós selecionamos HPE Nimble.
   • Hostname ou IP: Insira o endereço IP do seu 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 da API REST: Selecione a porta correta, por exemplo, 5392 (por padrão para HPE Nimble)

   Clique em Concluir para aplicar as configurações e adicionar seu dispositivo de armazenamento HPE ao inventário NAKIVO para habilitar a cópia de segurança de VM a partir de instantâneos 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 tenha sido adicionado, vá para Configurações> Inventário para verificar se 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 VMware VMs que queremos backupar 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 a partir de Dispositivos HPE

Agora, após todos os itens necessários terem sido adicionados ao inventário, você pode criar um novo trabalho de backup de VMware usando os benefícios de instantâneos HPE.

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

   

2. Na etapa de Opções de 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 Concluir ou Concluir & Executar para salvar as configurações do trabalho e executar o trabalho.

   

3. Aguarde até o trabalho de backup ser concluído.

Conclusão

As Snapshots de Armazenamento HPE podem ser usadas para criar backups eficientes de VMs do VMware com o mínimo de impacto em seu ambiente. O NAKIVO Backup & Replication pode integrar com soluções de armazenamento HPE como 3PAR, Primera, Nimble e Alletra para simplificar o processo de backup e garantir proteção de dados confiável com desempenho ótimo.