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Back to Basics: SnapMirror

Dieser Artikel ist der vierte in der Reihe „Back to Basics“, in der es um die Grundlagen beliebter NetApp Technologien geht.

NetApp SnapMirror ist in zahlreichen NetApp Storage-Umgebungen aufgrund der nachweislichen Effizienz, Einfachheit und geringen Kosten im Vergleich zu anderen DR-Lösungen seit vielen Jahren die bevorzugte Technologie für Replizierung und Disaster Recovery. Im Laufe der Jahre hat NetApp SnapMirror kontinuierlich mit neuen Funktionen und Fähigkeiten verbessert, damit die Software auch umfangreicheren Anforderungen gerecht wird und die Netzwerkbandbreite effizienter genutzt wird.

NetApp SnapMirror.

Abbildung 1) NetApp SnapMirror

Durch den Einsatz von SnapMirror lassen sich entscheidende Vorteile erzielen:

  • Effizient. Durch Updates auf Blockebene werden die Netzwerkbandbreiten- und Zeitanforderungen verringert. Mit Data ONTAP 7.3.2 bietet Volume SnapMirror auch die native Netzwerkkomprimierung, mit der die Bandbreitenkosten weiter gesenkt werden.
  • Flexibel. Daten können zwischen unterschiedlichen NetApp Storage-Systemen repliziert werden. Mithilfe des asynchronen Modus werden 1:1-, 1:n-, n:1- oder n:n-Replizierungstopologien unterstützt.
  • Produktiver. Wenn Sie SnapMirror und NetApp FlexClone zusammen einsetzen, können Sie die in Ihrer DR-Umgebung gespeicherten Dateien für Entwicklung/Tests, für Data Mining und für andere Zwecke verwenden.
  • Konsistent. Durch Integration der NetApp SnapManager Suite replizieren Sie Applikationsdaten und sorgen gleichzeitig durch vollständige Konsistenz für schnelle Recoverys.
  • Sicher. Ihr DR-Plan kann getestet werden, ohne dass die Produktionsvorgänge und die fortlaufende Replizierung beeinträchtigt werden. Sie erhalten somit die Möglichkeit mehr Tests durchzuführen, um sicherzustellen, dass bei einem Ausfall keine Überraschungen auftreten. Zur Sicherung gegen Beschädigung von Daten hält Ihr DR-Standort mehrere Snapshot Kopien bereit und ermöglicht dadurch schnelle und einfache Restores zu einem Zeitpunkt vor der Beschädigung.

SnapMirror bietet zwei Betriebsarten: Volume und qtree. Volume SnapMirror ist in der Regel der bevorzugte Modus. Aufgrund der Beliebtheit von Volume SnapMirror haben wir unsere Entwicklungsaktivitäten, einschließlich der Integration in Produkte der SnapManager Suite, vorrangig auf dieses Produkt konzentriert. Infolgedessen bietet Volume SnapMirror mehr Flexibilität und Effizienz. Dieser Beitrag von „Back to Basics“ erläutert, wie Sie Volume SnapMirror installieren. Er stellt die gängigsten Anwendungsfälle vor und liefert Beispiele und Best Practices für die Implementierung.

Implementierung von Volume SnapMirror in Data ONTAP

Volume SnapMirror wird auf der physischen Blockebene ausgeführt. Mithilfe dieser Technologie wird der gesamte Inhalt eines Volumes, darunter alle Snapshot Kopien und alle Volume-Attribute des Quell-Volumes (primäres Volume), exakt auf dem Ziel-Volume (sekundäres Volume) repliziert. Infolgedessen muss auf dem Ziel-Storage-System dieselbe Version von Data ONTAP wie auf dem Quellsystem oder eine höhere Version ausgeführt werden. Wenn Deduplizierung oder NetApp Datenkomprimierung (hinzugefügt in Data ONTAP 8.0.1) auf dem Primärsystem ausgeführt wird, übernimmt das Ziel-Volume diese Einsparungen, da das Volume identisch ist. Außerdem wirken sich die Einsparungen auch auf das WAN aus.

Volume SnapMirror beginnt mit einer Basiskopie, in der alle Daten des Volumes vom Quellspeicherort am Zielspeicherort repliziert werden. Wenn die Basiskopie abgeschlossen ist, wird eine regelmäßige Replizierung durchgeführt. Bei Bedarf kann der Zielspeicherort auch beschrieben werden. In anderen Worten bedeutet das, dass Sie bei einem Ausfall der Quell- bzw. Primärsysteme ein Failover der Operationen durchführen und das Zielsystem beschreiben können. Wenn der Ausfall behoben ist, können Sie eine Failback-Resynchronisierung durchführen, um Deltawertveränderungen zurück auf das Quellsystem zu kopieren, und den normalen Betrieb wieder aufnehmen. Diese Fähigkeit ist ein zentrales Unterscheidungsmerkmal gegenüber NetApp SnapVault, das hauptsächlich dem Disk-to-Disk Backup dient.

Tabelle 1) Zentrale Unterschiede zwischen dem asynchronen Volume und qtree SnapMirror.

Unterschiede zwischen dem asynchronen Volume und qtree SnapMirror
  • Volume SnapMirror bewahrt auf dem Quell- und Zielsystem dieselbe Anzahl an Snapshot Kopien auf.
  • Volume SnapMirror lässt sich in die NetApp SnapManager Suite und SnapDrive integrieren.
  • Die Ziel-Volumes übernehmen die Einsparungen durch Deduplizierung von den Quell-Volumes. Durch Deduplizierung auf dem Quell-Volume werden die Anforderungen an die Bandbreite verringert.
  • Volume SnapMirror ist unabhängig von Datenset-Charakteristiken wie der Anzahl von Dateien und Verzeichnissen.
  • Volume SnapMirror unterstützt Multihop- oder Kaskadenkonfigurationen.
  • Die Netzwerkkomprimierung wird in der Regel nur von Volume SnapMirror unterstützt.

Volume SnapMirror unterstützt die asynchrone, halbsynchrone und synchrone Replizierung. Die asynchrone Replizierung ist dabei am verbreitetsten.

Im asynchronen Modus werden regelmäßig Snapshot Kopien des Volumes am Quellspeicherort erstellt. Diese Methode ist im Hinblick auf den Overhead des Storage-Systems und die Netzwerkbandbreite sehr effizient, da nur Datenblöcke an den Zielspeicherort übertragen werden, die seit der letzten Replizierung geändert oder neu erstellt wurden.

Im synchronen Modus werden Updates nicht anhand eines vorab festgelegten Zeitplans vom Quell- zum Zielspeicherort gesendet, sondern sobald sie auftreten. Dadurch werden Daten, die auf das Quellsystem geschrieben werden, auf dem Zielsystem geschützt, selbst wenn das gesamte Quellsystem ausfällt. Dank der NVLOG- und Konsistenzpunkt-Weiterleitung (Consistency Point, CP) wird das Zielsystem stets auf dem neuesten Stand gehalten. Mithilfe der NVLOG-Weiterleitung werden Daten des Protokolls für Schreibvorgänge, das normalerweise im Cache des NVRAM des NetApp Storage gespeichert wird, mit dem Zielsystem synchronisiert. Mithilfe der Konsistenzpunktweiterleitung werden Images des Filesystems auf der Festplatte synchronisiert.

Der halbsynchrone Modus unterscheidet sich in zweifacher Weise vom synchronen Modus. Schreibvorgänge auf dem Quellsystem müssen nicht mehr auf die Bestätigung des Zielsystems warten, bevor sie durchgeführt und bestätigt werden. Darüber hinaus wird keine NVLOG-Weiterleitung verwendet. Durch diese beiden Unterscheidungen werden die Reaktionszeiten von Applikationen verkürzt und der Recovery-Zeitpunkt (RPO) wird nur minimal beeinträchtigt.

Die SnapMirror Netzwerkkomprimierung ist ab Data ONTAP 7.3.2 verfügbar. Durch die SnapMirror Netzwerkkomprimierung werden Daten komprimiert, während sie das Netzwerk durchqueren. Die Daten auf den Quell- und Zielsystemen werden nicht komprimiert. Durch die Komprimierung werden zwei weitere Schritte hinzugefügt:

  • Komprimierung auf dem Quellsystem
  • Dekomprimierung auf dem Zielsystem

Datenblöcke auf dem Quellsystem, die komprimiert werden müssen, werden an eine Komprimierungs-Engine übergeben. Die Komprimierungs-Engine erstellt mehrere Threads, die der Anzahl der CPUs des Storage-Systems entsprechen. Die Komprimierungs-Threads komprimieren die Daten parallel. Die komprimierten Blöcke werden dann an das Netzwerk übertragen. Sie werden vom Zielsystem empfangen und mithilfe eines ähnlichen Multithreading-Vorgangs dekomprimiert. Die dekomprimierten Daten werden dann auf das entsprechende Volume geschrieben.

SnapMirror Netzwerkkomprimierung

Abbildung 2) SnapMirror Netzwerkkomprimierung.

Die Komprimierungs- und Dekomprimierungs-Engines können je nach Benutzerpräferenz so konfiguriert werden, dass sie entweder weniger Netzwerkbandbreite in Anspruch nehmen oder die Übertragung so schnell wie möglich durchführen.

Die SnapMirror Netzwerkkomprimierung wird nur im asynchronen Betriebsmodus auf allen NetApp Storage-Plattformen unterstützt (einschließlich V-Series Virtualisierungssysteme und IBM N-Series). Der halbsynchrone und der synchrone Modus von SnapMirror werden derzeit nicht bei aktivierter Netzwerkkomprimierung unterstützt.

Weitere Informationen zu sämtlichen Funktionen von Volume SnapMirror finden Sie in TR-3446: SnapMirror Async Overview and Best Practices Guide und in TR-3326: SnapMirror Sync and SnapMirror Semi-Sync Overview and Design Considerations. Lesen Sie außerdem mehr zur Netzwerkkomprimierung in einem früheren Tech OnTap Artikel.

Nutzungsbeispiele

Es gibt zwei wesentliche Anwendungsfälle für SnapMirror:

  • Disaster Recovery
  • Remote-Datenzugriff/Datenverteilung

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Nutzung von FlexClone Volumes und deren Replizierung.

Disaster Recovery. Mit Volume SnapMirror können Daten auf einem anderen NetApp Storage-System einer DR-Einrichtung oder in einem zweiten Datacenter gespiegelt werden. Wenn eine DR-Version in Betrieb genommen werden muss, können Applikationen auf Server des DR-Standorts umgestellt werden. Außerdem kann der Datenverkehr der Applikationen für einen gewünschten Zeitraum zu diesen Servern umgeleitet werden. Wenn der Produktionsstandort wieder online ist, überträgt SnapMirror die Daten auf effiziente Weise zurück zu den Produktions-Storage-Systemen, woraufhin die SnapMirror Übertragungen wieder aufgenommen werden können.

Volume SnapMirror unterstützt Multihop- oder Kaskadenkonfigurationen. Ein Volume kann beispielsweise von einem System in San Francisco zu einem System in New York und dann von New York nach Singapore repliziert werden.

Remote-Datenzugriff/Datenverteilung. SnapMirror erleichtert außerdem die Verteilung großer Datenmengen an Remote-Standorte mit lokalem Lesezugriff auf die Daten. Setzen Sie die FlexClone Technologie ein, wenn lokal beschreibbare Kopien erforderlich sind. Im asynchronen Modus von SnapMirror werden 1:n- und n:1-Konfigurationen unterstützt.

Durch den Remote-Datenzugriff erhalten lokale Clients schneller Zugriff auf Daten. Außerdem werden teure Netzwerk- und Server-Ressourcen effizienter und vorhersehbarer genutzt. Dies ermöglicht Ihnen, Quelldaten zu einem gewünschten Zeitpunkt zu replizieren und dadurch die Gesamtlast des Netzwerks zu minimieren. Die Möglichkeit zur Bestimmung des Zeitpunkts der Replizierung von Daten ist außerdem von wesentlicher Bedeutung, um sicherzustellen, dass ein Datenset konsistent ist.

Remote-Datenzugriff mit Volume SnapMirror.

Abbildung 3) Remote-Datenzugriff mit Volume SnapMirror.

Anwendungsfälle in Verbindung mit FlexClone. SnapMirror bietet in Verbindung mit der FlexClone Technologie besondere Vorteile zur Unterstützung von Entwicklungs- und Testumgebungen für Applikationen und von DR-Tests. Mithilfe der Entwicklungs- und Testverfahren für Applikationen auf Ihrem DR-Storage nutzen Sie Ressourcen besser, die andernfalls möglicherweise die meiste Zeit ungenutzt bleiben. Dies wurde bereits etwas eingehender im Kapitel zu FlexClone erläutert.

Das Testen Ihrer DR-Prozesse ohne Beeinträchtigung des fortlaufenden Replizierungsmechanismus kann sich als problematisch erweisen. Mit FlexClone klonen Sie Ihre DR Volumes ganz einfach und testen Ihre DR-Prozesse komplett, ohne die fortwährende Replizierung zu stören.

In einigen Umgebungen kommen FlexClone Volumes zum Einsatz, um platzsparende Kopien für Virtual Desktop Infrastructure (VDI), Data Warehouses und lokale Entwicklungen und Tests bereitzustellen. In vielen Fällen ist eine Replizierung dieser Klone wünschenswert, um sie zu sichern. Vor Data ONTAP 8.0.1 (7-Mode) gingen die Platzeinsparungen verloren, wenn ein FlexClone Volume mit SnapMirror für Volumes repliziert wurde. Das FlexClone Volume auf dem Zielsystem benötigt Kapazitäten im Umfang der Größe des übergeordneten Volume. Ab Data ONTAP 8.0.1 (bei Betrieb im 7-Mode) können FlexClone Volumes nun mit SnapMirror für Volumes repliziert werden, ohne dass zusätzliche Kapazitäten auf dem Zielsystem erforderlich sind, sofern das übergeordnete Volume des FlexClone Volume ebenfalls repliziert wird.

Ab Data ONTAP 8.0.1 können FlexClone Volumes mit SnapMirror ohne Verlust von Storage-Effizienz repliziert werden, wenn das übergeordnete Volume repliziert wurde.

Abbildung 4) Ab Data ONTAP 8.0.1 können FlexClone Volumes mit SnapMirror ohne Verlust von Storage-Effizienz repliziert werden, sofern das übergeordnete Volume repliziert wurde.

Nutzung der SnapMirror Technologie

Volume SnapMirror erreicht Recovery-Zeiten (RTO) von Sekunden bis Minuten und Recovery-Zeitpunkte (RPO) von nur wenigen Minuten. Wenn Sie einen ehrgeizigeren RPO benötigen, als mit dem asynchronen Modus von SnapMirror möglich ist, wählen Sie MetroCluster oder SnapMirror im synchronen oder halbsynchronen Modus. Beachten Sie, dass für die Implementierung synchroner Lösungen in der Regel eine viel größere Netzwerkbandbreite und eine spezielle Netzwerkausstattung erforderlich sind. Demzufolge sind diese Lösungen wesentlich kostspieliger.

MetroCluster ist für Entfernungen von bis zu 100 km die bevorzugte Lösung, da sie kontinuierliche Datenverfügbarkeit, automatischen Failover und automatisches Recovery bietet. SnapMirror Sync unterstützt eine Reichweite von bis zu 200 km und SnapMirror Semi-Sync ist für noch größere Entfernungen geeignet. Beide Lösungen sind somit ideal, wenn Sie auf der Suche nach dem geringstmöglichen RPO über eine längere Entfernung sind. SnapMirror unterstützt im synchronen und halbsynchronen Modus nicht dieselben Funktionen wie SnapMirror im asynchronen Modus. Die Netzwerkkomprimierung und die SnapManager Integration werden beispielweise in diesen Modi nicht unterstützt. Weitere Informationen zur Nutzung von MetroCluster in Verbindung mit SnapMirror finden Sie in einem kürzlich erschienenen Tech OnTap Artikel.

Beachten Sie bei Ihren ersten Schritten mit Volume SnapMirror Folgendes:

  • Achten Sie auf die Versionsanforderungen von Data ONTAP für die von Ihnen ausgeführte Betriebsart.
    • Asynchrones Volume SnapMirror: Das Zielsystem muss dieselbe oder eine höhere Haupt- oder Unterversionsnummer haben.
    • Synchrones oder halbsynchrones Volume SnapMirror: Das Quell- und Zielsystem müssen dieselbe Versionsnummer aufweisen.

Tabelle 2) Quell- und Zielanforderungen von Data ONTAP für SnapMirror im asynchronen Modus.

Volume SnapMirror Quellsystem Volume SnapMirror Zielsystem Unterstützung
Data ONTAP 7.2* Data ONTAP 7.2*, 7.3*, 8.0* Ja
Data ONTAP 7.3* Data ONTAP 7.3*, 8.0* Ja
Data ONTAP 7.3* Data ONTAP 7.2* Nein
  • Volume SnapMirror unterstützt nur die Replizierung von Aggregaten desselben Typs: von 32-Bit- zu 32-Bit-Aggregat oder von 64-Bit- zu 64-Bit-Aggregat.
  • SnapMirror wird über Ethernet und Fibre Channel ausgeführt. Informationen zu Fibre Channel Anforderungen finden Sie unter Switch Support Matrix (NOW Zugriff erforderlich).
  • Der halbsynchrone Modus und der synchrone Modus sind abhängig von der Entfernung und der Paketumlaufzeit (Round Trip Time, RTT). Die RTT sollte im synchronen Modus weniger als zwei Millisekunden und im halbsynchronen Modus weniger als fünf Millisekunden betragen.
  • Die Anzahl gleichzeitiger SnapMirror Transfers ist begrenzt. Die Begrenzung hängt von der Art Ihres NetApp Systems und der Data ONTAP Version ab. Weitere Informationen erhalten Sie über diesen Link. (NOW Zugriff erforderlich.) Ausführliche Informationen erhalten Sie nachfolgend in dem entsprechenden technischen Bericht:
  • TR-3446: SnapMirror Async Overview and Best Practices Guide
  • TR-3326: SnapMirror Sync and SnapMirror Semi-Sync Overview and Design Considerations

SnapMirror und andere NetApp Technologien

Aufgrund der großen Bedeutung von SnapMirror für viele NetApp Implementierungen haben wir besonders darauf geachtet, dass SnapMirror mit der Mehrheit der NetApp Software-Lösungen zusammenarbeitet. Beachten Sie die folgenden Besonderheiten:

  • SnapManager Suite. Die SnapManager Suite bietet Datensicherungs- und DR-Services für wichtige Applikationen, darunter Microsoft Exchange, SQL Server und SharePoint, Oracle und SAP. VMware und Microsoft Hyper-V Hypervisoren werden ebenso unterstützt. Mithilfe des entsprechenden SnapManager Produkts (oder von Virtual Storage Console für VMware) stellen Sie sicher, dass Applikations- bzw. Hypervisor-Daten in einem konsistenten Status repliziert werden, damit die Prozesse am Remote-Standort neu gestartet werden können.
  • FlexClone. Informationen zur Nutzung von SnapMirror und FlexClone finden Sie in dem vorherigen Abschnitt zu den Anwendungsfällen. Lesen Sie auch das Kapitel zu FlexClone von Back to Basics.

In manchen Fällen enthalten die platzsparenden Volume-Klone geschäftskritische Daten, die repliziert werden sollten.

  • Deduplizierung. Wenn Sie ein dedupliziertes Volume mit Volume SnapMirror replizieren, werden die Platzeinsparungen vom Ziel-Volume übernommen.

Schlussfolgerung

NetApp SnapMirror ist ein wichtiges Werkzeug für Disaster Recoverys und zur allgemeinen Replizierung und kann entweder allein oder in Verbindung mit weiteren Lösungen wie der NetApp SnapManager Suite genutzt werden. Weitere Informationen zu NetApp SnapMirror finden Sie in
TR-3446: SnapMirror Async Overview and Best Practices Guide
und TR-3326: SnapMirror Sync and SnapMirror Semi-Sync Overview and Design Considerations.

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Srinath Alapati

Srinath Alapati
Technical Marketing Engineer
NetApp


Srinath Alapati arbeitet seit 2004 für NetApp und ist seit mehr als vier Jahren ein Mitglied der Arbeitsgruppe für Datensicherung. Er verfügt über mehr als zehn Jahre Erfahrung in der IT-Branche, insbesondere im Managen von Servern und Storage-Infrastruktur. Srinath Alapati ist Autor bzw. Mitautor mehrerer technischer Berichte zu SnapMirror, MetroCluster, VMware und Exchange und nimmt als Redner an zahlreichen Fachkonferenzen teil. Er ist außerdem ein Hauptmitglied des Teams für die Disaster Recovery-Implementierung von NetApp IT.


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