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NetApp 集成数据保护:
作出正确的数据保护选择

NetApp® 存储有很多出色之处,其中之一就是所有保护关键数据的功能均与 NetApp 硬件和 Data ONTAP® 紧密集成。通常,您所需的只是一个许可密钥。您根本无需购买专门的设备或执行复杂的软件安装来增加功能,我们的所有数据保护解决方案均利用内置的数据管理功能。

传统数据保护方法会增加复杂性和成本

图 1) 传统数据保护方法增加复杂性和成本。

NetApp 集成数据保护的基本原理已在之前的 Tech OnTap 文章中介绍过。在本文中,我想深入了解我们的复制技术的一些细节。NetApp 数据保护的大部分重要要素(例如卷 SnapMirror®、配额树 SnapMirror、SnapVault® 和 MetroCluster™)均使用镜像或复制。了解这些技术的工作原理以及它们之间的区别,更易于选择最佳数据保护策略。首先,我将介绍这几种不同的技术,然后就如何选择适合您要求的正确产品提供一些指导。

NetApp 复制产品

这几年来,Tech OnTap 发表了很多关于 SnapMirror、SnapVault 和 MetroCluster 的文章。但是,据我所知,目前还没有哪一篇文章完整介绍过这些产品的几个关键功能以及各产品之间的一些重要区别。我先从 SnapMirror 开始,然后再介绍与之有关的另外两个产品。(如果您觉得 SnapMirror 的说明过于冗长,请不要太过吃惊。要了解 SnapVault 和 MetroCluster,不一定非得阅读如此冗长的说明。)文章中还包含几个比较表格,可帮助回答您想了解的任何其他问题。

SnapMirror
可能所有人都知道,SnapMirror 主要用于在远程位置创建镜像,以便进行灾难恢复。而只有少数人知道 SnapMirror 实际上有两种运行模式。

卷 SnapMirror 在物理块级运行。它可将整个卷的内容及所有卷属性从源(主)卷原原本本地复制到目标(二级)卷。因此,目标存储系统必须运行与源存储系统上的 Data ONTAP 版本相同或更高版本的 Data ONTAP。如果主系统上正在运行重复数据删除或 NetApp 数据压缩(Data ONTAP 8.0.1 中新增),目标卷上也会继承这些节省,因为卷是相同的,WAN 上也会实现节省。

配额树 SnapMirror 可复制各个配额树。因为配额树是卷的子集,所以配额树 SnapMirror 在逻辑级运行。您不能原原本本地复制配额树,因为在目标系统上,配额树的某些必要卷级记录保存信息会丢失。

由于复制在逻辑级进行,因此与卷 SnapMirror 存在一些重要区别。首先,配额树 SnapMirror 不会继承重复数据删除实现的节省。再则,如果您从源系统和目标系统背景的角度考虑,这就容易理解了。在源系统上,配额树可以包含经过重复数据删除的块,该块只是指向位于该配额树外的某个块的指针。指针块显然不会存在于目标上,因此必须使用配额树,而不是只使用该指针复制所指向的块。在这种情况下,在网络和容量效率方面,配额树 SnapMirror 不如卷 SnapMirror 高效。

默认情况下,配额树 SnapMirror 只复制最后创建的 Snapshot 副本,因此,它在源位置和目标位置保留的 Snapshot 副本数量不对等。(根据定义,卷 SnapMirror 在源位置和目标位置保留相同的 Snapshot 副本。)配额树 SnapMirror 只保留执行复制更新所需的一对公用 Snapshot 副本。换句话说,配额树 SnapMirror 不具有 Snapshot 保留功能。

两种 SnapMirror 都从基本副本开始,卷或配额树中的所有数据均从源位置复制到目标位置。完成基本副本复制之后,以后的复制会定期进行。卷 SnapMirror 支持异步、半同步和同步复制,而配额树 SnapMirror 只支持异步复制。

异步模式下,会在源位置定期创建卷或配额树的 Snapshot 副本。只会将上次复制周期后更改或新创建的块传输到目标位置,因而此方法在存储系统开销和网络带宽方面非常高效。

同步模式会在发生更新时就将其从源位置发送到目标位置,而不是根据预定计划发送。这有助于在目标系统上实现对源系统中写入的数据的保护,即使整个源系统发生故障,数据也不会受影响。NVLOG 和一致点 (CP) 发送用于保持目标完全是最新的。通过 NVLOG 发送,可以将写入日志(通常缓存在 NetApp 存储器上的 NVRAM 中)中的数据与目标系统保持同步。通过一致点发送,可以使磁盘上的文件系统映像保持同步。

半同步模式与同步模式在以下两个方面不同。对源系统的写入无需等待目标系统的确认即可执行并确认;不使用 NVLOG 发送。这两项变化加快了应用响应速度,对可实现的恢复点目标 (RPO) 的影响也很小。

您可以参考 TR-3446:《SnapMirror 异步概述和最佳实践指南》以及 TR-3326:《SnapMirror 同步和 SnapMirror 半同步概述及设计注意事项》,了解关于上述所有模式的更多信息。

SnapMirror

图 2) SnapMirror。

最后,关于 SnapMirror,需要了解的关键一点是卷 SnapMirror 和配额树 SnapMirror 都会生成可写入的目标系统。换句话说,如果发生了影响源系统或主系统的故障,您可以对操作进行故障转移,开始向目标系统写入。故障得到解决后,您可以执行故障恢复重新同步操作,将新增的更改复制回源系统,恢复正常运行。此功能是 SnapMirror 与 SnapVault 的关键区别。

SnapVault
SnapVault 主要用于磁盘到磁盘备份。与异步 SnapMirror 一样,SnapVault 利用 NetApp Snapshot 技术在块级备份和恢复系统。同样,SnapVault 也只识别系统上更改的数据块(而非更改的文件),并将其复制到二级存储系统。这不仅能通过限制备份和恢复操作过程中传输的数据量来提高性能,还能限制存储备份的数据所需的容量,使您可以更频繁地执行备份(如果需要)。

在基本运作方面,SnapVault 与配额树 SnapMirror 非常类似,它在配额树级执行基于逻辑的复制。因此,与配额树 SnapMirror 一样,它也不是源卷的精确副本,不会从源卷继承重复数据删除或数据压缩状态。(您可以在目标卷上运行重复数据删除和/或 数据压缩,就像对任何其他 NetApp 卷操作一样。)

此外,您无法像对 SnapMirror 一样实现 SnapVault 卷可写(用于即时恢复);因此,如果您通过网络传输大量数据,使用 SnapVault 的恢复时间可能比使用 SnapMirror 长很多。如果您也拥有 SnapMirror,则可以将 SnapVault 卷设置为可写,但请记住,SnapVault 是单向的,它不具有故障恢复重新同步功能,无法将源系统恢复为最新状态。

SnapVault。使用开放系统 SnapVault(本文中不予介绍),可以将第三方存储系统集成到备份框架中。

图 3) SnapVault。使用 Open Systems SnapVault(本文中不予介绍),可以将第三方存储集成到备份框架中。

由于 SnapVault 在逻辑级运行,因此具有 Snapshot 保留和 Snapshot 合并这两个关键功能。您可以在 SnapVault 卷上保留任意多个 Snapshot 副本(每个卷的上限为 255 个),Snapshot 副本会按照您设置的时间表自动过期。使用合并功能,您可以从多个源系统向一个目标系统运行多个 SnapVault 进程,然后在目标上创建一个包含所有不同源的 Snapshot 副本。这样可以减少保存的 Snapshot 副本的数量;如果您在目标系统上运行重复数据删除,则可以对备份数据中的所有配额树的相同块进行重复数据删除。

您可以从《SnapVault 最佳实践指南》中了解关于 SnapVault 各个方面的更多信息。

表 1) SnapMirror 与 SnapVault 之比较。

功能

卷 SnapMirror

配额树 SnapMirror

SnapVault

复制类型

物理

逻辑

逻辑

复制网络

FC 或 IP

FC 或 IP

仅 IP

多个复制路径

是否有 Data ONTAP 版本要求

网络压缩

是(需得到批准)

RPO(我可以承受丢失多少数据?)

1 分钟1

1 分钟2

1 小时

故障转移功能

是(需与 SnapMirror 结合使用)

Snapshot 保留(用于备份)

可以,但时间很长

Snapshot 合并

不适用

故障恢复重新同步

重复数据删除

目标系统会继承重复数据删除实现的节省以及网络节省

目标系统不继承重复数据删除实现的节省

SnapVault 与重复数据删除集成;目标不继承重复数据删除实现的节省

 

1虽然可以进行 1 分钟更新,但 NetApp 不建议进行这种更新。请使用 SnapMirror 半同步以实现低 RPO(低于 3 分钟)。

2虽然可以进行 1 分钟更新,但 NetApp 不建议进行这种更新。无法将 SnapMirror 半同步用于独立的配额树。

MetroCluster
MetroCluster 是 NetApp 连续数据可用性解决方案。与 SnapMirror 和 SnapVault 相比,此解决方案可算是个“另类”,因为它的工作方式非常特殊,但在概念上却很容易理解。顾名思义,MetroCluster 可提供“延伸”集群功能。借助它,您可以选择一个标准 NetApp 高可用性对,将节点分开长达 100 公里的距离。MetroCluster 使用完全镜像的主动-主动式配置,该配置可保留所有镜像数据的两个完整副本,集群两端各一个。这些副本称为丛 (plex),每次 Data ONTAP 向磁盘写入数据时,它们都会持续同步更新。

每个控制器都在两个节点上拥有存储卷(丛)。这样不仅能在两个节点上进行重复数据删除,还可以将读取操作分在两个磁盘集上执行,从而将读取性能提升高达 80%。您可以阅读近期的 Tech OnTap 案例研究,了解关于 MetroCluster 的更多信息,也可以观看完整的视频说明

表 2) MetroCluster 与 SnapMirror 同步之比较。

 

SnapMirror 同步

MetroCluster

复制网络

IP 或 FC

FC

是否限制并发传输

无限制

最长距离

200 公里
(半同步超过 200 公里)

100 公里

是否在 HA 对之间复制

故障转移

CLI

CLI(单一命令),System Center

是否使用副本

 

是否支持主存储系统重复数据删除

 



我应该选择哪个选件?

上一部分中的表 1 和表 2 旨在帮助您选择适合您特定需求的最佳复制选件。有一些考虑因素可以帮助您从上述众多技术中作出选择。第一个也是最显而易见的问题是,您需要的是备份还是灾难恢复。

备份
如果需要的是备份,那么大多数人会发现,要满足备份需求,只需对主存储系统执行定期快照计划(通常为每小时一次) — 可能还需要结合夜间向二级存储系统(本地或远程)上复制 SnapVault 副本。主存储系统上的 Snapshot 副本可以满足大多数文件恢复需求,而 SnapVault 能恢复到更早的时间,还能在发生更严重故障的情况下进行重大恢复。

请查看边栏,观看关于 NetApp Syncsort 集成备份的视频,它结合了 Syncsort 数据管理与 NetApp 复制技术,适用于各种重要的应用环境。

灾难恢复
要保护数据免受整个站点发生灾难的影响,并实现业务连续性,您可能要选择 MetroCluster 或 SnapMirror。目前,在部署数量方面最受欢迎的备选方案是具有异步复制功能的卷 SnapMirror。人们倾向于选择此方案,因为它简单经济,能高效地使用存储设备和网络资源。NetApp 对 SnapMirror 投入了大量开发力量,开发出了极其重要的功能,例如带宽限制、网络压缩以及与 SnapManager 产品套件集成(实现应用集成)。

配额树 SnapMirror 和卷 SnapMirror 均可实现从数秒到数分钟的恢复时间目标 (RTO),以及低至一分钟的恢复点目标 (RPO) — 这需要每分钟复制一次数据,尽管 NetApp 通常不建议每分钟进行一次异步复制。要实现一至三分钟范围内的恢复时间,半同步模式的 SnapMirror 是更好的选择。(如果您不了解 RPO 和 RTO,请查看边栏。)

如果您需要的 RPO 比异步 SnapMirror 可以实现的 RPO 更短,您可以选择 MetroCluster 或同步 SnapMirror。请记住,同步解决方案的实施通常需要使用大得多的网络带宽,以及专门的网络设备,因此费用明显更加高昂。

对于距离多达 100 公里的情况,MetroCluster 是首选解决方案,因为它可提供连续数据可用性以及自动故障转移和恢复。SnapMirror 同步将支持的距离扩大一倍,达到 200 公里;SnapMirror 半同步支持的距离可以超过 200 公里(如果您需要更长距离内尽可能低的 RPO)。

特例
虽然上述方法应能涵盖大多数情况,但总会有些特例。有些人使用 SnapMirror 进行备份,通常因为他们希望能快速轻松地将备份卷设置为可写(当必要时)。相反,另外有一些人使用 SnapVault 进行灾难恢复,因为 SnapVault 能让他们恢复到任意时间点。只有 SnapVault,无法将 SnapVault 卷设置为可写,但正如我提过的(虽然我未说明方法),使用 SnapVault 和 SnapMirror 却可将 SnapVault 卷设置为可写。

入门

当然,许多 NetApp 用户同时实施了本文中我介绍的几个解决方案,来满足备份和灾难恢复需求。比较常见的方案是将 SnapMirror 用于关键卷,以在远程站点上创建镜像,另外再在该远程站点执行定期 SnapVault 计划,以进行备份。某些站点甚至同时部署 MetroCluster、SnapMirror 和 SnapVault 来满足数据保护需求。

图 4) NetApp 集成数据保护产品组合(包含本文中未介绍的功能)。

您可以阅读《NetApp 数据保护手册》,了解关于高级配置、本文中我介绍的所有主题以及我未涉及的主题(例如数据保护规划)的更多信息。您还可以查看本文中我提到的其他资源,了解更多详细信息。NetApp 发展了大量专业技术,提供各种数据保护解决方案。如果您在做出正确决策方面需要帮助,可以立即登录 NetApp 社区或咨询 NetApp 团队。

NetApp 社群
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请在 NetApp 社区中在线提出问题、交流想法、分享看法。

Jason Blosil

Srinath Alapati
NetApp
技术营销工程师

Srinath 于 2004 年加入 NetApp,已在数据保护部门工作超过四年。他拥有 10 年以上的 IT 经验,从事服务器和存储基础架构的管理。Srinath 撰写、合著了多篇关于 SnapMirror、MetroCluster、VMware® 和 Exchange 的技术报告,并在各种技术会议上有过发言。他也是参与 NetApp IT 灾难恢复实施的核心团队成员。

 
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