Eine häufig gestellte Frage zur Verwendung von Snapshots als Datensicherungsstrategie ist die Tatsache, dass sich die „echten“ Daten und Snapshot-Daten auf denselben Laufwerken befinden. Der Verlust dieser Laufwerke würde sowohl zum Verlust der Primärdaten als auch des Backups führen.

Das ist ein berechtigte Anliegen. Lokale Snapshots werden für tägliche Backup- und Recovery-Anforderungen verwendet, in dieser Hinsicht ist der Snapshot ein Backup. Beinahe 99 % aller Recovery-Szenarien in NetApp Umgebungen basieren auf Snapshots, um selbst die anspruchsvollsten RTO-Anforderungen zu erfüllen.

Lokale Snapshots sollten jedoch nie die einzige Backup-Strategie sein. Deshalb bietet NetApp Technologien wie SnapMirror und SnapVault-Replizierung, um Snapshots schnell und effizient auf einen unabhängigen Laufwerkssatz zu replizieren. In einer richtig konzipierten Lösung mit Snapshots und Snapshot-Replikation kann die Verwendung von Tapes auf ein vierteljährliches Archiv minimiert oder ganz eliminiert werden.

Für die Sicherung Ihrer Daten gibt es viele Optionen für den Einsatz von ONTAP Snapshots. Snapshots bilden die Basis vieler anderer ONTAP Funktionen wie Replizierung, Disaster Recovery und Klonen. Eine vollständige Beschreibung der Snapshot-Technologie geht über den Umfang dieses Dokuments hinaus. Die folgenden Abschnitte bieten jedoch einen allgemeinen Überblick.

Es gibt zwei primäre Ansätze zum Erstellen eines Snapshots eines Datensatzes:

Ein absturzkonsistentes Backup eines Datensatzes bezieht sich auf die Erfassung der gesamten Datensatzstruktur zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn der Datensatz in einem einzigen Volume gespeichert wird, ist der Vorgang einfach. Ein Snapshot kann jederzeit erstellt werden. Wenn ein Datensatz in mehreren Volumes gespeichert ist, muss ein Snapshot einer Konsistenzgruppe (CG) erstellt werden. Für das Erstellen von Snapshots von Konsistenzgruppen stehen verschiedene Optionen zur Verfügung, darunter NetApp SnapCenter-Software, native Funktionen von ONTAP-Konsistenzgruppen und vom Benutzer verwaltete Skripts.

Absturzkonsistente Backups kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn die Recovery am Point-of-the-Backup ausreichend ist. Wenn ein granulareres Recovery erforderlich ist, sind in der Regel applikationskonsistente Backups erforderlich.

Das Wort „konsistent“ in „anwendungskonsistent“ ist oft eine Fehlbezeichnung. Das Platzieren einer Oracle-Datenbank in den Backup-Modus wird beispielsweise als applikationskonsistentes Backup bezeichnet, die Daten werden jedoch in keiner Weise konsistent oder stillgelegt. Die Daten ändern sich während des Backups weiterhin. Im Gegensatz dazu machen die meisten MySQL und Microsoft SQL Server Backups die Daten tatsächlich stillgelegt, bevor sie das Backup ausführen. VMware kann bestimmte Dateien konsistent machen oder auch nicht.

Der Begriff „Konsistenzgruppe“ bezieht sich auf die Fähigkeit eines Speicherarrays, mehrere Speicherressourcen als ein einziges Image zu verwalten. Beispielsweise kann eine Datenbank aus 10 LUNs bestehen. Das Array muss in der Lage sein, diese 10 LUNs konsistent zu sichern, wiederherzustellen und zu replizieren. Eine Wiederherstellung ist nicht möglich, wenn die Images der LUNs zum Zeitpunkt des Backups nicht konsistent waren. Die Replikation dieser 10 LUNs erfordert, dass alle Replikate perfekt miteinander synchronisiert sind.

Der Begriff „Konsistenzgruppe“ wird nicht oft verwendet, wenn es um ONTAP geht, da Konsistenz immer eine Grundfunktion der Volume- und Aggregat-Architektur in ONTAP war. Viele andere Storage Arrays managen LUNs oder File-Systeme als einzelne Einheiten. Sie könnten aus Datenschutzgründen optional als „Konsistenzgruppe“ konfiguriert werden, dies ist jedoch ein zusätzlicher Schritt in der Konfiguration.

ONTAP war schon immer in der Lage, konsistente lokale und replizierte Images von Daten zu erfassen. Auch wenn die verschiedenen Volumes auf einem ONTAP-System normalerweise nicht formal als Konsistenzgruppe beschrieben werden, so sind sie doch das. Ein Snapshot dieses Volumes ist ein Konsistenzgruppenabbild, die Wiederherstellung dieses Snapshots ist eine Wiederherstellung der Konsistenzgruppe, und sowohl SnapMirror als auch SnapVault bieten Konsistenzgruppenreplikation.

Konsistenzgruppen-Snapshots (cg-Snapshots) sind eine Erweiterung der grundlegenden ONTAP-Snapshot-Technologie. Bei einem standardmäßigen Snapshot-Vorgang wird ein konsistentes Image aller Daten innerhalb eines einzelnen Volumes erstellt. In manchen Fällen ist es jedoch erforderlich, einen konsistenten Satz von Snapshots über mehrere Volumes und sogar über mehrere Storage-Systeme hinweg zu erstellen. Das Ergebnis ist ein Satz von Snapshots, die auf die gleiche Weise wie ein Snapshot von nur einem einzelnen Volume verwendet werden können. Sie können für die lokale Datenwiederherstellung verwendet, für Disaster Recovery-Zwecke repliziert oder als einheitliche konsistente Einheit geklont werden.

Die größte Verwendung von cg-Snapshots ist eine Datenbankumgebung mit einer Größe von ca. 1 PB und 12 Controllern. Die cg-Snapshots, die auf diesem System erstellt wurden, werden für Backups, Wiederherstellungen und Klonvorgänge verwendet.

Wenn ein Datensatz über mehrere Volumes verteilt und die Schreibreihenfolge beibehalten werden muss, wird meist automatisch ein cg-Snapshot von der ausgewählten Managementsoftware verwendet. Es besteht in solchen Fällen nicht die Notwendigkeit, die technischen Details von cg-Snapshots zu verstehen. Allerdings gibt es Situationen, in denen komplizierte Datensicherungsanforderungen eine detaillierte Kontrolle über den Datenschutz- und Replizierungsprozess erfordern. Einige Optionen sind Automatisierungs-Workflows oder der Einsatz benutzerdefinierter Skripte, um cg-Snapshot-APIs aufzurufen. Das Verständnis der besten Option und der Rolle von cg-Snapshot erfordert eine detailliertere Erläuterung der Technologie.

Die Erstellung eines Satzes von cg-Snapshots erfolgt in zwei Schritten:

Schreibzaun wird seriell hergestellt. Das bedeutet, dass bei der Einrichtung des Fencing-Prozesses über mehrere Volumes hinweg die I/O-Schreibvorgänge auf dem ersten Volume in der Sequenz eingefroren werden, da sie weiterhin auf Volumes übertragen werden, die später angezeigt werden. Dies mag anfänglich möglicherweise gegen die Vorgabe verstoßen, die Schreibreihenfolge zu erhalten, gilt aber nur für I/O-Vorgänge, die asynchron auf dem Host ausgegeben werden und nicht von anderen Schreibvorgängen abhängen.

Beispielsweise kann eine Datenbank eine Vielzahl asynchroner Datendatei-Updates ausgeben und dem Betriebssystem ermöglichen, die I/O-Vorgänge neu zu ordnen und sie gemäß seiner eigenen Scheduler-Konfiguration abzuschließen. Die Reihenfolge dieser E/A-Typen kann nicht garantiert werden, da die Anwendung und das Betriebssystem bereits die Anforderung zur Wahrung der Schreibreihenfolge freigegeben haben.

Als Zählerbeispiel sind die meisten Datenbankprotokollierungsaktivitäten synchron. Die Datenbank fährt erst mit weiteren Protokollschreibvorgängen fort, nachdem der I/O-Vorgang bestätigt wurde und die Reihenfolge dieser Schreibvorgänge erhalten bleiben muss. Wenn ein Protokoll-I/O auf einem Volume mit Fencing ankommt, wird dies nicht bestätigt, und die Applikation blockiert weitere Schreibvorgänge. Ebenso ist der I/O der Filesystem-Metadaten in der Regel synchron. Beispielsweise darf ein Dateilösch nicht verloren gehen. Wenn ein Betriebssystem mit einem xfs-Dateisystem eine Datei und den I/O gelöscht hat, der die xfs-Dateisystemmetadaten aktualisiert hat, um den Verweis auf diese Datei zu entfernen, der auf einem umzäunten Volume gelandet ist, wird die Dateisystemaktivität angehalten. Dies garantiert die Integrität des Dateisystems während cg-Snapshot-Vorgängen.

Nach der Einrichtung von Write Fencing über die Ziel-Volumes hinweg sind sie für die Snapshot-Erstellung bereit. Die Snapshots müssen nicht genau zur gleichen Zeit erstellt werden, da der Zustand der Volumes aus einer abhängigen Schreibweise eingefroren wird. Um sich vor einem Fehler in der Anwendung zu schützen, die cg-Snapshots erstellt, enthält das anfängliche Write Fencing ein konfigurierbares Timeout, bei dem ONTAP die Fencing automatisch freigibt und die Schreibverarbeitung nach einer definierten Anzahl von Sekunden wieder aufnimmt. Wenn alle Snapshots erstellt werden, bevor die Zeitüberschreitung abgelaufen ist, dann ist der resultierende Snapshot-Satz eine gültige Konsistenzgruppe.

Es gibt zwei primäre Ansätze bei Snapshot-basierten Backups:

Ein absturzkonsistentes Backup einer Datenbank bezieht sich auf die Erfassung der gesamten Datenbankstruktur, einschließlich Datendateien, Wiederherstellungsprotokolle und Kontrolldateien zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn die Datenbank in einem einzigen Volume gespeichert wird, ist der Vorgang einfach. Ein Snapshot kann jederzeit erstellt werden. Wenn eine Datenbank in mehreren Volumes gespeichert ist, muss ein Snapshot einer Konsistenzgruppe (CG) erstellt werden. Für das Erstellen von Snapshots von Konsistenzgruppen stehen verschiedene Optionen zur Verfügung, darunter NetApp SnapCenter-Software, native Funktionen von ONTAP-Konsistenzgruppen und vom Benutzer verwaltete Skripts.

Absturzkonsistente Snapshot Backups werden in erster Linie verwendet, wenn die Recovery eines bestimmten Backup ausreichend ist. Archivprotokolle können unter bestimmten Umständen eingesetzt werden. Wenn jedoch eine granularere zeitpunktgenaue Recovery erforderlich ist, ist ein Online-Backup vorzuziehen.

Das grundlegende Verfahren für ein Snapshot-basiertes Online-Backup ist wie folgt:

Dieses Verfahren ergibt einen Satz von Snapshots, die Datendateien im Backup-Modus enthalten, und die kritischen Archivprotokolle, die im Backup-Modus generiert wurden. Dies sind die beiden Anforderungen für das Recovery einer Datenbank. Dateien wie Kontrolldateien sollten ebenfalls aus Gründen der Bequemlichkeit geschützt werden, aber die einzige absolute Anforderung ist die Sicherung von Datendateien und Archivprotokollen.

Auch wenn unterschiedliche Kunden möglicherweise sehr unterschiedliche Strategien verfolgen, basieren fast alle diese Strategien letztendlich auf den unten erläuterten Prinzipien.

Beim Entwurf von Volume-Layouts für Oracle-Datenbanken ist die erste Entscheidung, ob die Volume-basierte VBSR-Technologie (NetApp SnapRestore) verwendet wird.

Mit Volume-basierten SnapRestore kann ein Volume fast sofort auf einen früheren Zeitpunkt zurückgesetzt werden. Da alle Daten auf dem Volume zurückgesetzt werden, ist VBSR möglicherweise nicht für alle Anwendungsfälle geeignet. Wenn beispielsweise eine gesamte Datenbank, einschließlich Datendateien, Wiederherstellungs- und Archivprotokolle, auf einem einzelnen Volume gespeichert ist und dieses Volume mit VBSR wiederhergestellt wird, gehen Daten verloren, da das neuere Archivprotokoll und die Wiederherstellungsdaten verworfen werden.

VBSR ist für die Wiederherstellung nicht erforderlich. Viele Datenbanken können mithilfe von dateibasiertem Single-File SnapRestore (SFSR) oder einfach durch Kopieren von Dateien aus dem Snapshot zurück in das aktive Dateisystem wiederhergestellt werden.

VBSR wird bevorzugt, wenn eine Datenbank sehr groß ist oder wenn sie so schnell wie möglich wiederhergestellt werden muss, und die Verwendung von VBSR erfordert die Isolierung der Datendateien. In einer NFS-Umgebung müssen die Datendateien einer bestimmten Datenbank in dedizierten Volumes gespeichert werden, die nicht durch andere Dateitypen kontaminiert sind. In einer SAN-Umgebung müssen Datendateien in dedizierten LUNs auf dedizierten Volumes gespeichert werden. Wenn ein Volume-Manager verwendet wird (einschließlich Oracle Automatic Storage Management [ASM]), muss die Festplattengruppe auch für Datendateien reserviert sein.

Werden Datendateien auf diese Weise isoliert, können sie in einen früheren Zustand zurückgesetzt werden, ohne andere Filesysteme zu beschädigen.

Für jedes Volume mit Oracle-Daten in einer SAN-Umgebung die percent-snapshot-space Sollte auf null gesetzt werden, da das Reservieren von Speicherplatz für einen Snapshot in einer LUN-Umgebung nicht nützlich ist. Wenn die fraktionale Reserve auf 100 eingestellt ist, benötigt ein Snapshot eines Volumes mit LUNs genug freien Platz im Volumen, ausgenommen die Snapshot-Reserve, um 100% Umsatz aller Daten aufzunehmen. Wenn die fraktionale Reserve auf einen niedrigeren Wert eingestellt ist, dann ist entsprechend weniger freier Speicherplatz erforderlich, schließt jedoch immer die Snapshot Reserve aus. Das bedeutet, dass der Speicherplatz der Snapshot-Reserve in einer LUN-Umgebung verschwendet wird.

In einer NFS-Umgebung gibt es zwei Optionen:

Mit der ersten Option percent-snapshot-space Wird auf einen Wert ungleich Null gesetzt, normalerweise etwa 20 %. Dieser Raum wird dann vor dem Benutzer ausgeblendet. Dieser Wert schafft jedoch keine Begrenzung der Auslastung. Wenn bei einer Datenbank mit einer Reservierung von 20 % 30 % anfällt, kann der Snapshot-Platz über die Grenze der 20-prozentigen Reserve hinauswachsen und nicht reservierten Speicherplatz belegen.

Der Hauptvorteil, wenn Sie eine Reserve auf einen Wert wie 20% setzen, besteht darin zu überprüfen, ob etwas Speicherplatz für Snapshots immer verfügbar ist. Bei einem 1-TB-Volume mit einer Reserve von 20 % wäre es beispielsweise nur einem Datenbankadministrator (DBA) möglich, 800 GB an Daten zu speichern. Diese Konfiguration garantiert mindestens 200 GB Speicherplatz für den Snapshot-Verbrauch.

Wenn percent-snapshot-space Ist auf null festgelegt, sodass der gesamte Speicherplatz im Volume für den Endbenutzer verfügbar ist, sodass bessere Sichtbarkeit gewährleistet wird. Ein DBA muss verstehen, dass ein 1-TB-Volume, das Snapshots nutzt, 1 TB Speicherplatz zwischen aktiven Daten und dem Snapshot-Umsatz gemeinsam genutzt wird.

Es gibt keine klare Präferenz zwischen Option 1 und Option 2 unter den Endbenutzern.

Oracle Doc ID 604683.1 erläutert die Anforderungen für die Snapshot-Unterstützung von Drittanbietern und die verschiedenen verfügbaren Optionen für Backup- und Wiederherstellungsvorgänge.

Der Drittanbieter muss sicherstellen, dass die Snapshots des Unternehmens den folgenden Anforderungen entsprechen:

Die Oracle Managementprodukte von ONTAP und NetApp erfüllen diese Anforderungen.