Test: Falconstor VTL-S SA304

Virtual Tape Library unter der Lupe

13. November 2012, 07:00 Uhr   |  Christoph Lange/pf

Virtual Tape Library unter der Lupe

Falconstor bietet für seine Virtual Tape Libraries (VTLs) nun auch eine Inline-Deduplizierung an, die die bisherigen Verfahren in diesem Bereich ergänzt. LANline testete die aktuelle Lösung auf der Hardware-Appliance VTL-S SA304 des Herstellers. Mit der zusätzlichen virtuellen Variante der VTL-Appliance lässt sich dabei auch eine Replikation der Backup-Daten auf einfache Weise einrichten.Für eine schnelle Sicherung und Wiederherstellung von großen Datenmengen haben sich bereits seit einiger Zeit Virtual Tape Libraries etabliert. Gegenüber Backup-Servern verhalten sich die festplattenbasierenden VTL-Systeme wie eine klassische Bandbibliothek. Falconstor vermarktet inzwischen nicht mehr nur die VTL-Software, sondern bietet auch eigene vorkonfigurierte Hardware-Appliances an. Diese "VTL-S"-Hardware-Appliances vereinen die VTL-Funktionen und die Deduplizierung, die bei Falconstor "Single Instance Repository (SIR)" heißt, in einem System. In der aktuellen VTL-S-Version unterstützt Falconstor zudem auch eine Inline-Deduplizierung. Die VTL-S-Appliances sind in zwei Größen erhältlich. Die SA300-Modelle eignen sich mit einer Kapazität von bis zu 32 TByte für die Datensicherung in kleineren Unternehmen und in Zweigstellen. Für größere Unternehmen sind die SA600-Systeme gedacht, die bis zu 68 TByte Festplattenkapazität bieten. Die VTL-S-Appliances mit integrierter Deduplizierung sind allerdings nicht Cluster-fähig. Für Unternehmen, die ihre Backup-Systeme in einem hochverfügbaren Cluster-Verbund betreiben wollen, bietet Falconstor kombinierte VTL/SIR-Cluster-Gateways an. Mit dieser Lösung ist es möglich, bis zu 1 PByte Daten per VTL zu sichern.

Mehrere Deduplizierungsverfahren
Mit der aktuellen Version 7.5 unterstützen die VTL-S-Systeme von Falconstor zusätzlich zu anderen Varianten nun auch eine Inline-Deduplizierung. Dabei werden die Daten bei der Übertragung vom Backup-Server auf die virtuelle Bandbibliothek sofort dedupliziert. Bei der Variante "Post Processing" hingegen erfolgt die Deduplizierung erst, nachdem die Daten auf dem VTL-Plattensystem gesichert sind. Die "Concurrent Deduplication" wiederum beginnt mit der Deduplizierung, sobald das erste virtuelle Band vollgeschrieben ist. Dadurch ist die Deduplizierung kurz nach dem Backup fertig, weil sie nur ein Band hinterherhinkt. Bei der weiteren Variante "Turbo-Deduplizierung" werden die Hashes für die Identifizierung der "Dedup"-Blöcke vorab auf der VTL erstellt, um den Deduplizierungsvorgang zu beschleunigen. Diese "Turbo"-Variante bringt jedoch nur dann einen Zeitvorteil, wenn die VTL und die SIR-Engine auf getrennten Servern laufen und dadurch die CPUs parallel nutzen können.

Zusammenspiel von virtuellen und physischen Bandbibliotheken
Die VTL-S-Appliances von Falconstor lassen sich in mehreren Betriebsarten einsetzen. In der Standardkonfiguration steuert ein Backup-Server sowohl die VTLs als auch die physischen Libraries. Die VTL lässt sich aber auch zwischen Backup-Server und Bandbibliothek einsetzen. In diesem Fall steuert die Backup-Software ausschließlich die Datensicherung auf die virtuellen Bänder der VTL. Die VTL dagegen kontrolliert den physischen Bandroboter.
Bei der Methode "Automated Tape Caching" steuert die VTL ebenfalls die physische Bandbibliothek. Die Backup-Anwendung kommuniziert nur mit der VTL. Die VTL agiert für die physische Library als transparenter Cache und schreibt die gesicherten Daten im Hintergrund auf die physischen Tapes.

Aufbau der Testumgebung
Für den LANline-Test stellte Falconstor eine VTL-S SA304 zur Verfügung. Das Zwei-Wege-System (LAN/SAN) war mit einer Intel-Xeon-E5620-CPU und 24 GByte RAM ausgestattet. Um es mit dem LAN zu verbinden, standen vier Gigabit-Ethernet-NICs zur Verfügung. Die NIC-Ports lassen sich zu einem logischen Link zusammenschalten. Optional kann der Anwender die VTL auch mit 10GbE-NICs bestücken. Für die Anbindung an ein Fibre-Channel-(FC)-SAN verfügte das Testsystem über einen 8-GBit/s-FC-Dual-Port-HBA (Host Bus Adapter). Das SA304-System lässt sich mit maximal sechs Festplatten bestücken und bietet damit eine Speicherkapazität von 4 TByte. Über Erweiterungseinheiten ist die VTL-SA304 auf bis zu 32 TByte ausbaubar.
Um die VTL-Funktionen zu testen, installierten wir auf einem virtuellen Windows-2008-Server die Software Backup Exec 2012 von Symantec. Dieser Test-Server griff per iSCSI auf die VTL zu. Zusätzlich spielten wir auf einem physischen Windows-2008-Server, der mit dem FC-SAN des Testnetzes verbunden war, die Backup-Software Symantec Netbackup auf. Falconstor unterstützt auch ein Hosted Backup, bei dem die Backup-Software direkt auf der VTL installiert wird. Für die Sicherung von NAS-Filern unterstützt die Lösung zudem NDMP (Network Data Management Protocol). Eine physische Bandbibliothek stand in der Testumgebung nicht zur Verfügung.

Inbetriebnahme und Konfiguration
Das VTL-System kann sich die IP-Adresse automatisch von einem DHCP-Server holen. Im LANline-Test haben wir die IP-Adresse fest zugewiesen. Die Verwaltung der VTL erfolgt über eine grafische Management-Konsole. Nach der dortigen Anmeldung startete ein Assistent für die Erstkonfiguration. Damit wir mit unserem Backup-Exec-Server auf die VTL zugreifen konnten, mussten wir zunächst in der VTL-Konsole das iSCSI-Protokoll aktivieren und für den iSCSI-Client ein Target einrichten. Dann erstellten wir eine neue VTL und wiesen sie dem iSCSI-Client zu. Falconstor unterstützt zahlreiche Bandbibliotheken, darunter auch viele ältere Modelle. Wir wählten eine "Adic Scalar i500" von Quantum mit fünf LTO-Laufwerken. Bei der Erstellung der virtuellen Tapes legt der Administrator unter anderem fest, ob die VTL die Daten komprimieren und verschlüsseln soll.
Über die Option "Custom" kann der Administrator vorgeben, auf welchen Festplatten die virtuellen Bänder zu erstellen sind. Die Option "Tape Capacity on Demand" wiederum allokiert die Festplattenkapazität für das virtuelle Band - ähnlich wie beim Thin Provisioning - erst dann, wenn Daten geschrieben werden. Aktiviert der Administrator die Funktion "Tape Duplication", dann schreibt die VTL die Daten auf zwei Medien.

Deduplizierungs-Policy wählen
Im Menü zur "Deduplication Policy" erstellten wir für den ersten Test eine Regel für "Inline Deduplication" und wiesen ihr mehrere virtuelle Tapes zu. Der Administrator kann die Deduplizierung auch zeitgesteuert ausführen lassen, zum Beispiel stündlich, täglich oder wöchentlich. Als weitere Möglichkeit lassen sich die Daten deduplizieren, sobald die VTL das virtuelle Tape in einen "Library Slot" ausgeworfen hat. Die meisten Funktionen der VTL kann der Anwender per Skript über die Kommandozeile automatisieren.
Um die Datensicherung mit Inline-Deduplizierung zu testen, fügten wir auf dem Backup-Exec-Server die virtuelle Scalar-i500-Bibliothek als Sicherungsziel hinzu. Anschließend konfigurierten wir für einen virtuellen Windows-2008-Test-Server einen Backup-Job, der die Daten alle vier Stunden auf die VTL sicherte.
Wie stark sich die Daten durch eine Deduplizierung verringern lassen, hängt von der Struktur der zu sichernden Daten ab. Je mehr identische Blöcke vorhanden sind, desto höher fällt die Deduplizierungsrate aus. Da Falconstor diese Technik auf Blockbasis durchführt, reduzieren auch identische Sequenzen innerhalb einer Datei das Volumen - wie zum Beispiel Kopf- und Fußzeilen in Word oder gleiche Frames innerhalb einer Datenbank. In den meisten Fällen sollten sich Deduplizierungsraten von 20:1 erreichen lassen.
Nachdem wir die Sicherungen mit der Inline-Deduplizierung erfolgreich durchgeführt hatten, konfigurierten wir zwei weitere Policies für eine stündliche Deduplizierung sowie für eine Deduplizierung nach Bandauswurf und wiesen jeder Regel fünf Tapes zu. Dann richteten wir zwei Backup-Jobs ein, die die Daten mit diesen beiden Policies auf die VTL sicherten. Die VTL deduplizierte anschließend die Daten nach den von uns definierten Vorgaben. Die im Test durchgeführten Rücksicherungen verliefen ebenfalls reibungslos.
Auf Performance-Messungen der Schreib- und Lesegeschwindigkeiten haben wir bei diesem Test verzichtet, weil das "Dedup Repository" der VTL nur aus einem RAID-5 mit drei Festplatten bestand. Damit lassen sich keine hohen Übertragungsraten erzielen. Falconstor gibt an, dass die Inline-Deduplizierung mit einem 4-Node-Cluster Datenraten von bis zu 28 TByte pro Stunde erreicht. Bei der Variante "Post Processing" sollen bis zu 43 TByte pro Stunde realisierbar sein.

Integration in ein FC-SAN
Um die Falconstor-VTL im Zusammenspiel mit einem Backup-Server zu testen, der über ein Fibre-Channel-SAN angebunden ist, nutzten wir die auf einem physischen Windows-2008-Server installierte Backup-Software Symantec Netbackup. Zur Kommunikation mit einem Backup-Server über das SAN muss der betreffende FC-Port der VTL im Initiator-Modus laufen. Anschließend fügten wir in der VTL-Konsole unter SAN-Clients den FC-HBA unseres Backup-Servers hinzu und wiesen dem Server eine virtuelle Tape Library zu. Dann konfigurierten wir diese Library in Netbackup als Sicherungsziel und richteten dort zwei Backup-Jobs für unsere Test-Server ein. Damit ließen sich diese über das FC-SAN auf die Falconstor-VTL sichern.

Arbeiten mit der OST-Schnittstelle
Wenn Netbackup oder Backup Exec zum Einsatz kommen, lassen sich die Datensicherungen auch über die Open-Storage-Schnittstelle (OST) von Symantec durchführen. Die Falconstor-VTL verfügt hierfür über ein OST-Plug-in. OST-Sicherungen sind in der Regel schneller, weil die Backup-Anwendung die VTL nicht als Bandbibliothek behandelt, sondern als Disk-Speicherziel.
Um eine Erweiterung der VTL mit einem externen Speichersystem zu testen, banden wir ein Nexentastor-basierendes System von Transtec (siehe Test in LANline 10/2012) in das FC-SAN ein. Dort erstellten wir eine 1 TByte große LUN und mappten sie auf den FC-HBA der Falconstor-VTL. In der VTL-Konsole konnten wir diese LUN auswählen und der VTL als zusätzlichen Speicherplatz zur Verfügung stellen.

Replikation über virtuelle Appliance
Zum Abschluss testeten wir die Replikationsfunktionen der Falconstor-VTL. Vom Hersteller ist eine virtuelle Appliance im OVF-Format erhältlich, die wir in VMware Workstation importierten. Nachdem wir die IP-Adresse der Appliance angepasst hatten, konnten wir diese in der VTL-Konsole als neues VTL-System hinzufügen. Dann richteten wir für drei virtuelle Tapes eine Replikation ein. Der Administrator kann festlegen, zu welchem Zeitpunkt die Replikation durchzuführen ist. Wir wählten die Option, die Deduplizierung und anschließende Replikation zu starten, sobald das System das virtuelle Band aus dem Laufwerk wirft. Die Appliance kann bis zu 5 TByte Daten sichern oder replizieren.
Nachdem wir einen Backup-Job ausgeführt hatten, an dessen Ende die virtuellen Bänder wieder aus dem Bandlaufwerk entfernt wurden, startete automatisch die Replikation der Bänder auf die virtuelle VTL-Appliance. Dabei repliziert das System nur die Blöcke, die auf der Ziel-VTL noch nicht vorhanden sind. Falconstor unterstützt auch eine sternförmige Topologie, mit der sich mehrere Außenstellen auf ein zentrales Repository replizieren lassen.

Fazit: Großes Einsatzspektrum
Mit der aktuellen Softwareversion 7.5 beherrscht Falconstor neben der nachgelagerten nun auch eine Inline-Deduplizierung. Damit lassen sich die VTLs für unterschiedlichste Anforderungen anpassen. Im LANline-Test konnten wir die VTL-S-SA304 problemlos über iSCSI und über FC mit den Backup-Servern verbinden und für eine effiziente Datensicherung nutzen. Auch die Replikation war mithilfe der virtuellen Appliance schnell eingerichtet. Die Many-to-One-Replikation ermöglicht es, die Daten von Zweigstellen auf Block-Level in das zentrale Rechenzentrum zu sichern.
Dies hat allerdings seinen Preis, der für die "VTL-S SA304"-Appliances bei 16.575 Euro liegt. Die virtuelle Appliance mit 1-TByte-Linzenz ist für 850 Euro erhältlich.

Der Autor auf LANline.de: chjlange

Info: Falconstor Software
Tel.: 089/90405420
Web: www.falconstor.com

Mithilfe der virtuellen Appliance von Falconstor lässt sich eine Replikation zwischen zwei VTL-Systemen schnell einrichten.
Der Administrator legt beim Erstellen der virtuellen Tapes fest, ob das System die Backup-Daten sofort oder erst im Nachgang deduplizieren soll.
Die Verwaltung der VTL erfolgt über eine grafische Konsole, in der sich unter anderem die virtuellen Libraries anlegen und den Backup-Servern zuweisen lassen.
Die Virtual Tape Library SA304 von Falconstor unterstützt nun auch eine Inline-Deduplizierung.
LANline.

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