Test: VTL-System Quantum DXi8500

Backup to Disk für Highend-Umgebungen

26. Mai 2011, 10:03 Uhr   |  Christoph Lange/pf

Backup to Disk für Highend-Umgebungen

Virtual Tape Library (VTL) DXi8500 ist das Flaggschiffprodukt von Quantum für Backup to Disk mit integrierter Deduplizierung. Das System lässt sich flexibel einsetzen und unterstützt einen Mischbetrieb von VTL, NAS Shares, OST (Open Storage Technology), Path to Tape sowie die Replikation auf andere DXi-Systeme.Mit der Virtual Tape Library DXi8500 hat Quantum eine Backup-to-Disk-Lösung entwickelt, die laut Hersteller Sicherungsgeschwindigkeiten von bis zu 6,4 TByte pro Stunde erreichen soll. Die integrierte Deduplizierung sorgt dafür, dass die Backup-Daten deutlich weniger Speicherkapazität benötigen als die Originaldaten auf dem primären Storage-System.

Die DXi8500 lässt sich von 10 TByte bis 200 TByte nutzbarer Backup-Kapazität skalieren. Im Maximalausbau umfasst das System zwei Racks, die fast vollständig belegt sind. Gegenüber der Vorgängergeneration haben die Quantum-Entwickler die Hardwarearchitektur grundlegend überarbeitet. Das System setzt sich nun aus bis zu vier unterschiedlichen Modulen zusammen.

Die Steuerungseinheit enthält das Linux-basierende Betriebssystem mit der DXi-Software, das auch die Metadaten für das Journaling File-System "Stornext" verwaltet. Der Ausbau der Speicherkapazität erfolgt über so genannte "Data Array"-Module, die mit redundanten RAID Controllern ausgestattet sind, sowie über "Data Expansion"-Module, deren Festplatten die RAID Controller des Data Arrays mitverwalten. Für besonders hohe Performance-Anforderungen hat Quantum ein spezielles Metadatenmodul entwickelt, das optional erhältlich ist. Dieses speichert zu allen deduplizierten Datenblöcken die Metadaten und die Indexinformationen. Die Festplatten der Datenmodule sind als RAID 6 konfiguriert. Das Metadatenmodul verwendet aus Performance-Gründen ein schnelleres RAID 1. Jedes Array verfügt über mindestens eine Hot-Spare Disk.

Für die zweite Jahreshälfte 2011 steht bei der DXi8500 eine weitere Neuerung an. Die aktuelle DXi-Softwareversion 1.4 führt lediglich eine adaptive Deduplizierung durch. Dabei werden die zu sichernden Daten zunächst in einem Disk Cache zwischengespeichert. Anschließend verarbeitet die Deduplizierungs-Engine die Daten und schreibt sie auf das Backup-to-Disk-Ziel. Die neue Version 2.0 wird künftig eine Inline-Deduplizierung durchführen. Diese dedupliziert die Daten gleich beim Einlesen und schreibt sie direkt auf das Backup-to-Disk-Ziel. Laut Quantum soll die Inline-Deduplizierung die Performance deutlich steigern.

Flexibel einsetzbares Backup-to-Disk-System

Die DXi8500 lässt sich nicht nur als Virtual Tape Library einsetzen, sondern sie unterstützt auch ein Backup to Disk auf NAS Shares. Zudem kann das System mit der von Symantec entwickelten OST-Lösung (Open Storage Technology) zusammenarbeiten. OST umfasst auch die Funktion "Direct Path to Tape". Damit ist es möglich, virtuelle VTL-Tapes der DXi8500 direkt auf die Bänder einer physischen Bandbibliothek zu kopieren. Die genannten Funktionen lassen sich auch im Mischbetrieb einsetzen.

Der Zugriff von Backup-Servern auf die VTL-Partitionen erfolgt über vier 8-GBit/s-FC-Ports. Zwei zusätzliche 8-GBit/s-FC-Ports lassen sich für Direct Path to Tape nutzen. Für den Zugriff auf NAS Shares und OST stehen wahlweise zwei 10-GBit/s-Ethernet-Ports oder vier 1-GBit/s-Ethernet-Ports zur Verfügung. iSCSI unterstützt die DXi8500 nicht. Im Lieferumfang für das DXi8500-System sind bereits alle Lizenzen für VTL, Deduplizierung, NAS Shares, Replikation, OST und direkte Tape-Erstellung enthalten.

Konfiguration des Testsystems

Der LANline-Test des DXi8500-Systems fand im Quantum-Testcenter in München statt. Um das Zusammenspiel mit einer physischen Tape Library zu testen, stand eine Quantum Scalar i6000 zur Verfügung. Zudem kam ein dedizierter physischer Server vom Typ Dell Poweredge 2950 zum Einsatz, auf dem Windows 2008 Server und Symantec Backup Exec installiert waren. Die Konfiguration der Systeme erfolgte über unser eigenes Notebook.

Die DXi8500 verfügte über eine nutzbare Speicherkapazität von 10 TByte. Es handelte sich um ein Basissystem ohne Metadaten-Array. Quantum liefert die DXi8500 standardmäßig in einem Rack aus, das bereits vollständig verkabelt ist. Damit lassen sich die Erweiterungseinheiten der ersten Ausbaustufe ohne zusätzlichen Verkabelungsaufwand schnell in Betrieb nehmen.

Die Browser-basierende grafische Verwaltungsoberfläche ist für alle DXi-Modelle die gleiche. Sie verwendet zum größten Teil HTML, für einige Funktionen kommt Java zum Einsatz. Nachdem unser Notebook in das Testnetz integriert war, ging es an die Konfiguration der DXi8500. Um die erforderlichen Schritte auszuführen, stellten wir eine RDP-Verbindung mit dem Windows-2008-Backup-Server her, von dem aus die Verwaltung erfolgte.

Für den Test der VTL-Funktionen legten wir eine neue VTL-Partition an und wiesen ihr zwei virtuelle LTO-4-Laufwerke und 24 Slots für die virtuellen Bandmedien zu. Die DXi8500 kann dabei verschiedene Bandbibliothekstypen emulieren. Anschließend erstellten wir die virtuellen Medien, die sich entweder im "Library Slot" oder im "IE Slot" der Import-/Export-(IE-)Station platzieren lassen. Der Administrator gibt einen Start-Barcode sowie die gewünschte Medienzahl an und wählt den Typ und die Größe der Bänder. LTO-4-Medien speichern standardmäßig bis zu 800 GByte (ohne Komprimierung).

Mithilfe der IE-Station kann der Administrator die Medien zwischen verschiedenen Partitionen hin und her bewegen. Innerhalb einer Partition lassen sich diese über den "Move"-Befehl zwischen den Library Slots verschieben. Im Test haben wir in jedes LTO-4-Laufwerk ein virtuelles Band geladen. Dazu muss der Administrator die VTL kurzzeitig offline schalten. Nachdem die beiden "Tapes" im Laufwerk lagen, haben wir die VTL wieder online genommen.

Host-Zugriffe für die Datensicherung einrichten

Anschließend mussten wir für den Backup-Server noch den Zugriff auf die VTL-Partition einrichten, damit er die Datensicherung durchführen konnte. Soll ein Host mehrere Bandlaufwerke gleichzeitig nutzen, richtet der Administrator eine "Host Access Group" ein und mappt die gewünschten Tape Drives. Hierbei gilt, dass pro VTL-Partition und HBA (Host Bus Adapter) eine eigene Host Access Group erforderlich ist. Verfügt zum Beispiel ein Host über zwei FC-HBAs (Fibre Channel) und soll auf zwei VTL-Partitionen zugreifen, muss der Systemverwalter vier Host Access Groups konfigurieren.

Damit der Backup-Exec-Test-Server auf die VTL zugreifen konnte, richteten wir eine Host Access Group ein und wiesen die VTL und die zwei LTO-4-Laufwerke dem Windows-2008-Server zu. Dann führten wir auf dem Windows-Server im Geräte-Manager einen Hardware-Scan durch. Anschließend waren die beiden Tape Drives und die VTL im Geräte-Manager zu sehen.

Damit die Geräte von Backup Exec genutzt werden konnten, mussten wir noch die Backup-Exec-Dienste neu starten und anstelle der generischen Windows-Treiber die Symantec-Treiber für die LTO-4-Laufwerke installieren. Nach einem Reboot des Backup-Servers standen die neuen Geräte auch in Backup Exec ordnungsgemäß zur Verfügung. Vor dem Start der ersten Datensicherung mussten wir die in der VTL neu angelegten LTO-4-Bänder noch in Backup Exec inventarisieren. Anschließend ließen sich die Testdaten mit Backup Exec erfolgreich auf die VTL sichern.

Die grafische Management-Oberfläche der DXi8500 zeigt an, wie hoch die aktuelle Deduplizierungsrate ist. Dazu wird die ursprüngliche Datenmenge zu der Speicherkapazität in Beziehung gesetzt, die der Backup-Server tatsächlich benötigt. Wie hoch die Einsparungsrate ist, hängt von der Zusammensetzung der gesicherten Daten ab. Eine Reduktion der Backup-Datenmengen um 50 bis 90 Prozent ist durchaus realistisch. Im LANline-Test lag die Reduktionsrate aufgrund des begrenzten Testzeitraumes bei knapp 50 Prozent.

Backup to Disk auf NAS Shares

Die DXi8500 kann auch Netzwerkfreigaben bereitstellen, die sich von Backup-Anwendungen als Sicherungsziel nutzen lassen. Das System unterstützt hierfür die NAS-Protokolle CIFS (Common Internet File System) und NFS (Network File System). Ein DXi-System unterstützt bis zu 128 Freigaben. Für den LANline-Test richteten wir auf der DXi8500 die versteckte CIFS-Freigabe "LANlineShare" ein. Der Administrator kann die Freigaben auf Lesezugriff beschränken, wodurch sie sich zum Beispiel für die Archivierung nutzen lassen.

Der Zugriff auf die Freigaben wird entweder über LDAP-Verzeichnisdienste wie das Active Directory von Microsoft gesteuert, oder über Workgroup-Berechtigungen. Im LANline-Test verwendeten wir den Workgroup-Benutzer des Backup-Servers und fügten die DXi8500 in Backup-Exec als Backup-to-Disk-Ziel hinzu. Anschließend führten wir eine Datensicherung auf die versteckte Netzwerkfreigabe durch, was problemlos funktionierte.

OST und Direct Path to Tape

Quantum hat für die DXi-Familie ein Plug-in entwickelt, das die von Symantec entwickelte Open Storage Technology (OST) unterstützt. OST stellt ein Transportprotokoll dar, das unabhängig vom Übertragungsmedium ist. Quantum hat OST über Ethernet implementiert und kann auf diesem Weg mit Netbackup- und Backup-Exec-Media-Servern sowie OST-Storage-Servern kommunizieren. Die OST-Implementierung von Quantum unterstützt eine direkte Replikation zwischen zwei oder mehr DXi-Systemen sowie das Kopieren der Backup-Daten auf physische Medien (Direct Path to Tape). Bei Letzterem agiert die DXi8500 aus Sicht der Tape Library als NDMP-Host (Network Data Management Protocol).

Um OST nutzen zu können, muss auf dem Netbackup- oder Backup-Exec-Media-Server das OST-Plug-in von Quantum installiert sei. Auf dem DXi-System fügt der Administrator dann einen OST-Storage-Server hinzu, der als virtuelle Instanz läuft, und richtet mindestens eine Logical Storage Unit (LSU) ein. In Backup Exec wählt er anschließend OST als Sicherungsziel aus, gibt den Namen sowie die IP-Adresse des DXi-Storage-Servers an und startet dann die Backup-Exec-Dienste neu.

Vorhandene Bandbibliotheken lassen sich dem DXi-System durch einen Library Scan zur Verfügung stellen. Damit ist es möglich, Direct Path to Tape zu nutzen und die VTL-Medien direkt auf physische Bänder zu kopieren. Im Testcenter von Quantum war diese OST-Funktion mit Backup Exec zum Zeitpunkt des LANline-Tests noch nicht implementiert. Deshalb testeten wir das Zusammenspiel der DXi8500 mit der Tape Library Scalar i6000, indem wir ein virtuelles Medium der VTL auf ein physisches Band der i6000 kopierten. Dazu erstellt der Administrator einen Auftrag zum Duplizieren eines vorhandenen DXi-Backups und wählt ein Tape der i6000-Library als Ziel aus. Daraufhin kopiert die DXi8500 die Daten auf ein physisches Tape.

Replikation zwischen mehreren DXi?Systemen

Die DXi-Systeme von Quantum verfügen über flexibel konfigurierbare Replikationsfunktionen. Eine Replikation ist sowohl mit VTL als auch mit NAS und OST möglich. Im LANline-Test haben wir die Replikation zwischen der DXi8500 und einer im Testcenter ebenfalls verfügbaren DXi4500 eingerichtet.

Hierfür macht der Administrator im ersten Schritt die beiden System miteinander bekannt und legt fest, welches die Quelle und welches das Ziel ist. Er kann auch eine bidirektionale Replikation aufsetzen. Für den Test wählten wir die DXi8500 als Quelle und das DXi4500-System als Ziel aus. Wenn der Systemverwalter für die Replikation die Verschlüsselung aktiviert, tauschen die beteiligten Systeme automatisch die Schlüssel miteinander aus und überprüfen, ob eine Kommunikation realisierbar ist.

Im zweiten Schritt legt der Administrator fest, welche Daten zu replizien sind. Wir wählten hierfür die bereits eingerichtete NAS-Freigabe "LANlineShare" aus und starteten die Replikation. Die Daten wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 GByte/min übertragen. Es ist auch möglich, nach jedem Backup to Disk die gespeicherten Daten automatisch auf das Replica-System zu übertragen.

Damit sich die Replikation durchführen lässt, muss Deduplizierung aktiviert sein. Das System überträgt den Block-Pool und die zugehörigen Metadaten an den Replikationspartner. Das Replikationsintervall lässt sich über einen Scheduler steuern. Der kürzeste Zeitabstand beträgt eine Stunde.

Über Fehlfunktionen informiert das DXi8500-System den Administrator per E?Mail oder per SNMP Trap. Eine CLI-Schnittstelle (Command Line Interface) ermöglicht es, Verwaltungsaufgaben per Skript zu automatisieren. Die Funktion "Advanced Reporting" bietet umfangreiche Berichtsfunktionen und liefert detaillierte Infos zu Parametern wie System-Performance oder Auslastung der Speicherkapazitäten. Die Daten lassen sich bis zu sechs Jahre aufzeichnen. Für eine zentrale Verwaltung aller in einem Unternehmen vorhandenen DXi-Modelle und "i"-Libraries bietet Quantum die Software "Vision" an.

Fazit

Mit der DXi8500 hat Quantum ein leistungsfähiges Backup-to-Disk-System mit beachtlichen Sicherungsgeschwindigkeiten entwickelt. Die im Lauf des Jahres zu erwartende neue DXi-Softwareversion 2.0 soll die Performance nochmals erhöhen.

Mit einem Listenpreis von knapp 350.000 Euro für ein 20-TByte-Einstiegssystem dürfte das Flaggschiffprodukt DXi8500 vor allem in größeren Unternehmen zum Einsatz kommen.

Der Autor auf LANline.de: chjlange

Durch Deduplizierung lässt sich die im Backup-to-Disk-System gespeicherte Datenmenge im Vergleich zu den Originaldaten sehr stark reduzieren.
Damit ein Backup-Server die DXi8500 als Backup-to-Disk-Ziel nutzen kann, muss der Administrator den Host für den Zugriff autorisieren.
Das VTL-System DXi8500 von Quantum unterstützt Speicherkapazitäten von bis zu 200 TByte.
Für den LANline-Test erstellten wir eine neue VTL-Partition mit zwei LTO-4-Laufwerken und 24 Stellplätzen für virtuelle Medien.
LANline.

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