.

Магнитная лента — проблема быстродействия

Многие администраторы считают традиционные методы архивации на магнитной ленте надежными и проверенными временем, но на самом деле у них есть несколько крупных недостатков. Вероятно, самая серьезная проблема традиционных архивов заключается в реальной опасности потери данных. Имеются в виду не испорченные ленты или накопители, которые заминают ленту, хотя случается и такое. Проблема в том, что большинство компаний выполняют архивацию лишь один раз в день.

Предположим, что компания выполняет полную архивацию каждый вечер в 23:00. Может случиться, что катастрофический отказ диска произойдет в 22:30. Ежедневная процедура копирования еще не выполнена, и будет потеряно много данных, записанных на диск, начиная с предыдущего вечера. Если поломка произойдет на сервере Exchange, то могут потеряться почтовые сообщения за целый день. Разделение журналов транзакций и баз данных не поможет, если, например, молния вывела из строя несколько серверов, в том числе сервер Exchange. При проектировании Exchange компания Microsoft постаралась уменьшить вероятность потери данных, но защита Exchange небезупречна.

Традиционные методы резервного копирования отрицательно влияют на быстродействие сервера Exchange. Падение быстродействия не представляет серьезной проблемы, если компания работает 9 часов в день 5 дней в неделю, а архивация выполняется поздно вечером. Но многие компании функционируют круглосуточно, поэтому снижение быстродействия может вызвать ощутимые проблемы.

Работа Exchange Server не прекращается во время архивации; новые сообщения, как всегда, записываются в журналы транзакций. По завершении архивации журналы транзакций передаются из архива в базу данных. Любые сообщения, поступившие во время или после архивации, остаются в журналах транзакций до следующей архивации. Процесс резервного копирования снижает быстродействие Exchange, поскольку занимает ресурсы диска, процессора и памяти, но сервер Exchange остается доступным.

Не стоит ожидать, что в обновленном решении архивации будут устранены все недостатки серверов Exchange. Каждую ночь несколько часов отводится на выполнение набора автоматизированных операций обслуживания, и именно поэтому поздно вечером быстродействие сервера резко падает. Переход на более современные методы архивации уменьшит требования процесса архивации к ресурсам, но не сократит потребность в ресурсах для ежедневного вечернего планового обслуживания.

Еще одна проблема с традиционными архивами заключается в том, что в них не всегда учитывается скорость накопления данных. Обычно размер хранилища Exchange Information Store увеличивается экспоненциально. Объем электронной почты, проходящий через компанию, постоянно растет; по мере распространения широкополосных соединений Интернета пользователи гораздо чаще посылают вложенные файлы, а их размеры растут.

В результате для ежедневной архивации экспоненциально растущего объема данных требуется еще больше времени и ресурсов памяти. Несмотря на это, в распоряжении большинства сетевых администраторов имеется лишь ограниченное временное окно архивации. Независимо от мнения высшего руководства, невозможно неопределенно долго архивировать постоянно растущий объем данных за выделенное для архивации временное окно, которое остается неизменным и даже сужается.

В некоторых компаниях размеры Store могут превышать информационную емкость магнитной ленты для архивирования. Конечно, можно выиграть время, купив автоматический загрузчик лент, но если не установить строгих квот для почтовых ящиков, Exchange Store вырастает бесконечно. Квотирование почтовых ящиков — сложная задача для некоторых компаний, так как особенности бизнеса или нормативные акты могут требовать долгосрочного хранения данных. Однако большинство компаний не может обходиться без квотирования почтовых ящиков. Многие компании обращаются к решениям архивации сообщений как к дополнению для резервных копий. Архивация сообщений позволяет архивировать старые сообщения, удаляя их из почтовых ящиков «Входящие» и сервера, чтобы они не влияли на регулярное плановое резервное копирование.

Магнитная лента — проблема восстановления

Другой недостаток традиционных резервных копий — отсутствие возможности восстановления данных на определенный момент времени. Предположим, например, что архив создан в 23:00, а отказ сервера произошел в 14:00 следующего дня. В этой ситуации возможны два варианта: восстановить резервную копию и запустить обработку журналов транзакций, накопленных за время после последнего резервного копирования, чтобы вернуть хранилище Store в текущее состояние; или отказаться от журналов транзакций и восстановить резервную копию, вернув Exchange в состояние на момент записи последней резервной копии.

Предположим, что сбой сервера был вызван вирусной атакой против сервера за час до сбоя. В этом случае было бы полезно восстановить сервер в состояние, предшествующее заражению. К сожалению, этого нельзя сделать с традиционными архивами.

Наконец, организациям Exchange трудно управлять архивными копиями на магнитной ленте. Обычно после создания резервной копии магнитную ленту увозят, чтобы сохранить в другом месте. Таким образом, если офис пострадал от пожара, урагана или другого стихийного бедствия, данные в другой географической точке не пострадают.

Хранение архивных магнитных лент в другом месте — хороший метод, но у него есть недостаток: из-за невозможности получить немедленный доступ к магнитным лентам существенно увеличивается время восстановления после сбоя. Ведь нельзя восстановить резервную копию, не располагая магнитной лентой. Кроме того, большинство служб управления архивами на магнитной ленте взимает немалую плату за скорую доставку ленты. Из-за столь разнообразных ограничений традиционные архивы на магнитной ленте явно недостаточны для большинства современных компаний.

Однако существуют новые методы архивации. Одно из решений, применяемое уже в течение нескольких лет, — резервное копирование типа «диск-диск-магнитная лента». В самом простом варианте архивные копии записываются в дисковый массив на одном из узлов сети, а впоследствии содержимое массива переписывается на магнитную ленту. Решения «диск-диск-магнитная лента» часто располагают дополнительными возможностями, недоступными в традиционных архивах.

Например, решения архивации «диск-диск-магнитная лента» обеспечивают непрерывную защиту данных вида continuous data protection (CDP). В течение дня периодически делаются моментальные снимки; частота моментальных снимков у различных продуктов разная. Обычно каждый моментальный снимок содержит только данные, изменившиеся со времени создания предшествующего моментального снимка. При таком способе исключается необходимость в длительном окне резервного копирования. Поскольку архивы формируются в течение всего дня, не требуется колоссальная ночная операция, хотя сохраняется необходимость копировать архивные копии с диска на магнитную ленту. Кроме того, малые резервные копии создаются почти непрерывно, поэтому влияние на производительность сервера гораздо меньше, чем при традиционном копировании.

Удаленное хранение магнитных лент может привести к увеличению времени простоя из-за необходимости получить ленты перед началом восстановления. Если используется решение «диск-диск-магнитная лента», эта проблема может возникнуть лишь в самых неблагоприятных ситуациях. Архивные копии на дисках легко доступны, и операцию восстановления можно запустить, не ожидая, когда будет доставлена магнитная лента из удаленного хранилища. Магнитные ленты по-прежнему хранятся в другом месте, но используются лишь при авариях, связанных с разрушением здания, или потере массива дисков, содержащего архивные копии.

Как отмечалось, информационная емкость магнитной ленты может вызвать проблемы при традиционной архивации, потому что для Store характерен экспоненциальный рост, а вместимость магнитной ленты остается статической. К несчастью, полностью решить эту проблему не удастся, поскольку даже дисковые архивные копии в конечном итоге записываются на магнитную ленту в качестве дополнительной меры предосторожности. Однако размер архивных копий при записи на диск не представляет собой серьезной проблемы, так как в большинстве случаев пул хранения на архивном сервере можно дополнять новыми дисками по мере необходимости.

Data Protection Manager

В продаже имеется много решений архивации «диск-диск-магнитная лента», таких как Lucid8 DigiVault, CA XOsoft CDP Solo (в прошлом Enterprise Rewinder) и FalconStor Continuous Data Protector. Компания Microsoft выпустила собственный продукт, System Center Data Protection Manager, предназначенный специально для резервного копирования Exchange Server. Конечно, с помощью DPM можно архивировать и другие серверы.

DPM обеспечивает непрерывную защиту данных. Вместо того чтобы архивировать всю почтовую организацию Exchange, DPM непрерывно копирует данные. DPM можно настроить на копирование через каждые 15 минут. Но помните, что архивация всего хранилища Store через каждые 15 минут не выполняется. Это невозможно ни для одного реального экземпляра Exchange. Вместо этого DPM в ходе частых архиваций копирует только журналы транзакций.

Собственно Store архивируется один раз в день в ходе полной экспресс-архивации с использованием службы Microsoft Volume Shadow Copy Service (VSS) для формирования моментального снимка базы данных, который затем записывается в массив хранения архивных копий. Если сервер располагает достаточным дисковым пространством, можно хранить до 512 полных экспресс-копий, и именно такое число точек архивации можно задействовать при необходимости восстановить данные. Таким образом, можно восстановить базу данных Exchange и вернуть сервер в состояние, непосредственно предшествующее возникновению неполадок.

Для создания архивных копий с помощью этого метода требуется гораздо меньше времени, чем при традиционной архивации на магнитную ленту. Журналы транзакций копируются в течение всего дня, поэтому значительно сокращается работа, выполняемая в ходе полной экспресс-архивации. Некоторые системные ресурсы все же необходимы, но эти ресурсы освобождаются гораздо быстрее, чем при традиционной архивации. Более того, при полной экспресс-архивации копируются только части базы данных, изменившиеся после последней архивации. В результате архивация выполняется быстрее, и требуется гораздо меньше места на диске, чем при копировании всей базы данных.

Архивация на основе VSS

В большинстве решений непрерывной защиты данных для Exchange используется служба VSS. VSS представляет собой механизм для получения моментальных снимков данных, независимо от того, открыт ли файл. Если используется решение CDP или традиционное резервное копирование на основе VSS, следует помнить о некоторых ограничениях службы. Прежде всего, необходимо архивировать группы хранения как целое, так как все базы данных в группе хранения имеют общий набор журналов транзакций. Кроме того, нельзя одновременно архивировать несколько групп хранения на сервере Exchange.

При запуске VSS-архивации Exchange программа должна проверить, не вносится ли в базу данных или журналы транзакций каких-либо изменений в ходе архивации, но одновременно эти элементы должны быть доступны для пользователей. Для этого базы данных или журналы транзакций временно блокируются; любые сообщения, отправляемые или получаемые, пока база данных блокирована, заносятся в очередь. Программа архивации быстро формирует доступную только для чтения копию (моментальный снимок) базы данных, а затем снимает блокировку.

Данные моментального снимка не направляются на магнитную ленту (по крайней мере, до более позднего этапа); сначала они записываются на дисковый том. Чтобы реализовать этот процесс на практике, том должен быть достаточно большим для размещения моментальных снимков и быстрым, чтобы успеть построить моментальные снимки, прежде чем блокировка базы данных станет помехой для конечных пользователей. Поэтому компания Microsoft рекомендует использовать для архивации моментальных снимков сеть хранения данных (SAN).

Решения непрерывной репликации

В Exchange 2007 компания Microsoft реализовала концепцию непрерывной репликации в форме локальной непрерывной репликации local continuous replication (LCR) и кластерной непрерывной репликации cluster continuous replication (CCR); в пакете обновления Exchange 2007 SP1 появилась непрерывная репликация типа standby (SCR). Сами по себе это не полные решения архивации, но такие методы репликации позволяют повысить эффективность резервного копирования.

Функции непрерывной репликации в Exchange 2007 используют метод, именуемый доставкой журналов (log shipping), чтобы сформировать архивные копии журналов транзакций в другом месте. При использовании LCR журналы записываются на отдельный том того же физического сервера. CCR работает аналогичным образом, но файлы журналов записываются на отдельный сервер. SCR реплицирует данные на удаленном узле. Конечный результат каждого метода представляет собой архивную копию базы данных и файлов журналов, с помощью которых можно восстановить данные в случае аварии.

Очевидно, смысл использования непрерывной репликации заключается в дополнительном защитном барьере для данных, но одной такой защиты недостаточно, поскольку при этом не формируется перемещаемая архивная копия. Однако с помощью технологии непрерывной репликации можно повысить эффективность резервного копирования. При использовании непрерывной репликации можно выполнить традиционную архивацию на магнитной ленте реплицированной, а не производственной базы данных, и производительность в процессе архивации пострадает гораздо меньше.

DPM рассчитан на непрерывную репликацию. Если используется режим CCR или SCR, с помощью DPM можно выполнить архивацию с копией базы данных Exchange, не нагружая активный сервер почтовых ящиков.

Шаг в будущее

В современной экономической ситуации непозволительно полагаться на устаревшие системы, когда существуют быстродействующие и более надежные варианты. Компаниям, в которых все еще используются исключительно традиционные архивы на магнитной ленте, пора переходить на более современные подходы. Решения «диск-диск-магнитная лента» и CDP помогут преодолеть недостатки традиционных архивов.

Брайен Поуси (http://www.brienposey.com) — вице-президент по исследованиям компании Relevant Technologies. Автор статей на технические темы для различных изданий и веб-узлов

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF