System Center
Backups melhores com o Data Protection Manager 2007
Calvin Keaton
Visão geral:
- Deixando de lado os backups em fita
- Proteção contínua de dados
- Backups em disco
- Controle mais granular com DPM
O mercado de proteção de dados experimentou recentemente um renascimento de classificações. Depois de anos de soluções de backup em fita e abordagens únicas para todas as necessidades para backup noturno, várias tecnologias e métodos novos
foram introduzidos em um período relativamente curto de tempo. Essas novas tecnologias incluíam o backup em disco, a CDP (Continuous Data Protection, proteção contínua de dados) e até mesmo algo aparentemente tão simples como a criptografia de dados. Algumas dessas novas abordagens se tornaram possíveis ou até mesmo necessárias por reduções recentes no preço do armazenamento em disco, por melhorias no desempenho de rede e processadores, bem como por novas exigências normativas.
A Microsoft tem uma longa história de fornecimento de soluções baseadas em plataformas e aplicativos nessa área, como as ferramentas de backup NTBackup, Exchange Server e SQL ServerTM, para mencionar apenas alguns exemplos.
O System Center Data Protection Manager (DPM) 2006 foi a primeira introdução de software autônomo da Microsoft no mercado de proteção de dados; ele foi um dos primeiros produtos a oferecer a proteção de dados em disco e permanece o único nesse sentido a ter sido desenvolvido desde o início considerando-se o backup em disco. A maioria das outras ofertas foram e continuam sendo abordagens em fita que foram retroajustadas para disco.
O DPM é uma parte da família de produtos do System Center. Os produtos System Center foram desenvolvidos para trabalharem juntos e tornarem o gerenciamento diário da sua infra-estrutura complexa de TI mais fácil e econômico. As soluções System Center se baseiam em automação e em práticas recomendadas derivadas do MOF (Microsoft® Operations Framework) e da Information Technology Infrastructure Library (ITIL) e podem ser usadas em todos os níveis de uma organização.
O DPM é apenas uma parte da família System Center. O System Center Configuration Manager fornece gerenciamento de configuração e fornecimento de software. O System Center Operations Manager oferece um sistema proativo de monitoramento e de automação. O System Center Capacity Planner pode ser usado para o planejamento de capacidade e para a análise de possibilidades das implantações de infra-estrutura. (Consulte microsoft.com/systemcenter para obter mais informações.)
O System Center Data Protection Manager 2006 fornecia backup em disco de servidores de arquivos e de impressão, bem como o backup em disco baseado em WAN para filiais. Ele foi desenvolvido para proteger servidores de arquivos no datacenter e remover hardware de backup de fita local da filial. Mas ele não oferecia suporte nativo para aplicativos Microsoft e dependia de produtos de terceiros para arquivamento a longo prazo em fita.
A nova versão do DPM, System Center Data Protection Manager 2007, foi desenvolvida com base nos mesmos princípios e continua fornecendo uma proteção robusta em disco para servidores de arquivos e de impressão, além de oferecer suporte aos aplicativos Microsoft de extrema importância para os negócios, como o Exchange, SQL Server e o SharePoint®, e suporte nativo para backups em fita. Embora não seja comum ver uma quantidade significativa de alterações em uma nova versão, isso é válido especialmente no caso do DPM. A segunda versão acrescentou vários novos recursos, bem como aprimoramentos significativos aos recursos existentes. Neste artigo, apresentarei vários desses recursos novos e aprimorados, bem como uma visão ampla do que você pode esperar dessa nova e interessante versão.
Suporte a aplicativos e plataformas
Muitos fornecedores de software de backup utilizam uma abordagem de “cobertura” de suporte a aplicativos. Eles distribuem seu investimento de engenharia em vários aplicativos na tentativa de oferecer suporte ao maior número de fontes de dados possíveis. O resultado é um suporte muito básico a um grande número de aplicativos. Em vez de tentar fornecer suporte limitado a uma ampla variedade de aplicativos ou plataformas, a Microsoft optou por se concentrar na proteção de alguns aplicativos muito específicos na plataforma Windows®. Isso nos permitiu focalizar o nosso investimento de engenharia nesses aplicativos, a fim de criar uma experiência integrada de backup e restauração, que inclui recursos não comumemente encontrados em outros produtos de backup.
O suporte do Microsoft Exchange foi a solicitação de recurso número um dos usuários do DPM 2006. Levando isso em consideração, o DPM 2007 apresenta suporte ao Exchange Server 2003 e ao Exchange Server 2007. A proteção ocorre no nível do grupo de armazenamento, com grupos de armazenamento individual aparecendo como objetos na IU do DPM, os quais podem então ser adicionados a grupos de proteção, conforme necessário, para habilitar a realização de backups programados e acionados por diretivas. Os grupos de armazenamento em cluster aparecem como um único objeto, eliminando a necessidade de controlar membros individuais de um cluster e sincronizar manualmente sua proteção. As restaurações podem ocorrer no nível de grupo de armazenamento, banco de dados ou caixa de correio. A recuperação granular é atingida por meio da automação, que usa ferramentas padrão do Exchange para restaurar os dados em um grupo de armazenamento e então extrair objetos mais granulares, como caixas de correio, novamente por meio das ferramentas padrão do Exchange (consulte a Figura 1).
Figura 1** Suporte ao Exchange no DPM **(Clique na imagem para aumentar a exibição)
Ao contrário de algumas outras soluções de backup do Exchange, o DPM não depende de ferramentas que não sejam do Exchange ou de engenharia reversa do banco de dados do Exchange quando extrai objetos que são restaurados depois. Portanto, as restaurações de caixas de correio no DPM são totalmente compatíveis com o Exchange.
O DPM 2007 é o primeiro produto a oferecer suporte total a clusters CCR (Cluster Continuous Replication, Replicação contínua em cluster) do Exchange 2007 e LCR (Local Continuous Replication, Replicação contínua local). Também é oferecido suporte aos clusters do Exchange 2003.
O SQL Server 2000 e o SQL Server 2005 são compatíveis com o DPM 2007, com o backup e a restauração ocorrendo no nível do banco de dados. Também está incluído suporte para restaurações redirecionadas e renomeadas, bem como suporte completo a bancos de dados em cluster, espelhados ou de envio de log.
Como no Exchange, os bancos de dados em cluster aparecem como um único objeto na IU, eliminando a necessidade de configurar a proteção separadamente em vários servidores em cluster (consulte a Figura 2). O suporte ao SQL Server no DPM pode ser usado para proteger vários aplicativos de terceiros que dependem dos bancos de dados de back-end do SQL Server, sendo o suporte para aplicativos por meio da proteção de arquivos, e o banco de dados SQL Server protegido nativamente por meio do suporte DPM para o SQL Server. O mecanismo de programação flexível no DPM permite que o backup de arquivos e do SQL Server sejam adicionados ao mesmo grupo de proteção, de modo que ocorram simultaneamente e compartilhem uma interface comum de programação e gerenciamento.
Figura 2** Backups em cluster **(Clique na imagem para aumentar a exibição)
As cargas de trabalho de colaboração são protegidas com suporte ao SharePoint 2007, ao Windows SharePoint Services (WSS) 3.0 e ao Microsoft Office SharePoint Server (MOSS) 2007. O suporte ocorre no nível de farm, mesmo que esse farm se estenda a mais de um servidor. Portanto, por exemplo, um farm consistindo em três servidores de front-end da Web, dois servidores de coleta de site e um único servidor de banco de dados para um total de seis servidores apareceria como um único objeto na IU do DPM – seu backup seria realizado como um único objeto e ele poderia ser restaurado como um único objeto pelo DPM.
Apesar de haver suporte a restaurações completas de farm, o DPM também inclui suporte a restaurações de site, coleta de site e a documentos, listas ou itens individuais. As versões anteriores do SharePoint podem, é claro, ser protegidas como bancos de dados do SQL Server por meio dos recursos de proteção do SQL Server do DPM.
O suporte às cargas de trabalho de arquivos e impressão continua sendo oferecido no DPM 2007, com o suporte a arquivo aberto disponível sem custo adicional. Foi acrescentado o suporte para exclusões de arquivos e pastas, bem como o suporte de backup ao Estado do sistema. É importante salientar que o suporte a arquivo foi ampliado ainda mais para incluir o Windows Vista® e o Windows XP. Mas o suporte para esses sistemas operacionais clientes é relativamente limitado, pois é principalmente voltado para sistemas que são utilizados como servidores de arquivos. Os usuários do DPM têm permissão para proteger um pequeno número de clientes, conforme necessário, mas esse suporte não será facilmente ampliado para grandes quantidades de desktops.
O suporte nativo a Exchange Servers, SQL Server, servidores SharePoint e servidores de arquivos também permite que o DPM seja compatível com uma ampla maioria de cargas de trabalho encontradas em ambientes Windows. Porém, para cargas de trabalho menos comuns, o DPM 2007 também inclui suporte para pré e pós-scripts, os quais podem ser executados automaticamente quando ocorrer um backup. Essa funcionalidade permite que o DPM ofereça suporte a uma ampla variedade de outros aplicativos ou cargas de trabalho. Tal suporte não é integrado como o oferecido para Exchange, SQL Server e SharePoint, mas oferece flexibilidade significativa no suporte à fonte de dados. Os white papers com detalhes sobre o suporte de alguns produtos fundamentais que não são da Microsoft, como Oracle, serão disponibilizados no DPM TechCenter em technet.microsoft.com/dpm.
Uma das inovações mais interessantes no DPM 2007 é o suporte a servidor virtual baseado em host. Embora a maioria dos produtos de backup ofereça suporte a convidados de servidor virtual, como servidores individuais, poucos produtos, se houver, são capazes de fornecer tal proteção no nível de host por meio de uma única licença e instalação de agente. O DPM utiliza os criadores recursivos de VSS (Serviço de Cópias de Sombra de Volume) pra proteger todos os convidados hospedados em um determinado host de servidor virtual por meio de um único agente implantado no host. Esses criadores recursivos de VSS podem chamar criadores de VSS que residem em convidados, ou até mesmo em aplicativos executados em convidados, qualquer que seja o aplicativo ou sistema operacional instalado no convidado. Isso permite que o DPM proteja qualquer plataforma ou aplicativo executado como convidado, independentemente do fornecedor. Tais backups de servidor virtual baseado em host são consistentes com aplicativos e resultam em uma única imagem de VHD (Virtual Hard Disk, disco rígido virtual), que pode ser armazenada em um host novo ou existente, conforme necessário.
Essas imagens de backup baseadas em host não oferecem a mesma granularidade de restauração que os backups feitos por meio de um agente do DPM instalado no convidado ou em um servidor autônomo, mas oferecem outros pontos positivos, incluindo a fácil recuperação do sistema para ambientes virtualizados.
Velocidade, confiabilidade e eficiência
Além das melhorias na profundidade e na extensão do suporte a aplicativos, em comparação à versão anterior, o DPM 2007 permite maior granularidade de backups completos e incrementais. Ao passo que o DPM 2006 permitia que você sincronizasse a cada hora, a nova versão do DPM permite que você faça um backup incremental a cada 15 minutos e um backup completo a cada hora. Para clientes com SLAs (service level agreements, contratos de nível de serviço) menos agressivos, podem ser necessários backups completos uma vez por semana. Portanto, esses clientes podem reduzir a freqüência de backups em servidores menos críticos, permitindo ainda programações de proteção agressivas para servidores críticos. Mesmo que a sincronização com o servidor DPM ocorra a cada 15 minutos, o agente do DPM ainda controlará ativamente as alterações no servidor protegido durante o intervalo entre as sincronizações.
Esse novo agente do DPM controla continuamente alterações no nível de bloco à medida que elas ocorrem em um servidor protegido. Isso se tornou possível graças a um filtro de volume totalmente novo, desenvolvido para o DPM 2007, que consiste em um bitmap que reside na memória de pool paginado e inclui uma parte de cada bloco no volume protegido.
Sempre que um bloco é gravado no volume, uma parte é invertida no bitmap. O impacto na memória e no processador associado a esse processo é menor do que em um filtro característico de antivírus, e não há exigência de espaço em disco que seja dimensionado com a taxa de alteração. Na verdade, a carga associada a esse filtro não é dimensionada de forma alguma com a taxa de alteração. Isso é muito importante, pois a maioria dos esquemas de controle de alterações no nível de bloco geralmente resulta em uma alta sobrecarga de memória e do processador, bem como uma impressão digital de disco que é dimensionada com a taxa de alteração. Portanto, taxas ainda maiores de alteração tendem a ter um impacto maior e, em alguns casos, taxas muito elevadas podem resultar na falta de espaço em disco do sistema. Com o DPM 2007, o impacto do filtro de volume no processador, na memória e no disco é o mesmo, independentemente da taxa de alteração. Seja 1% ou 1.000%, a taxa de alteração simplesmente não terá impacto na baixa sobrecarga associada ao filtro.
No entanto, o controle dos dados alterados é somente uma parte da história. O DPM 2007 também aproveita o serviço VSS no servidor protegido para criar imagens de backup consistentes com os aplicativos, que possam ser recuperadas com confiabilidade. O VSS foi desenvolvido pela Microsoft para fornecer infra-estrutura de backup para Windows XP e Windows Server® 2003, bem como para atuar como um mecanismo para a criação de cópias instantâneas de dados consistentes (cópias de sombra). O VSS pode produzir cópias de sombra consistentes ao coordenar leituras e gravações com aplicativos comerciais, serviços do sistema de arquivos, aplicativos de backup, soluções de rápida recuperação e hardware de armazenamento. Conseqüentemente, o VSS é indiscutivelmente o mecanismo mais consistente e confiável para a produção de backups consistentes de aplicativos no mercado atual. Vários recursos no Windows Server 2003 usam o VSS, incluindo cópias de sombra para pastas compartilhadas.
A maioria dos produtos que usam o VSS para backups de aplicativos criam uma réplica do VSS e a deixam no servidor protegido, a fim de controlar as alterações e obter uma imagem consistente com os aplicativos para backup. Infelizmente, manter a réplica no servidor protegido todas as vezes apresenta algumas implicações significativas de desempenho, uma vez que a cópia da gravação mantém a réplica do VSS atualizada sempre que o aplicativo gravar no disco. Isso pode criar uma sobrecarga de até 25% no processador e tem um impacto significativo nos tempos de gravação.
Como o DPM controla as alterações por meio de seu filtro de volume, ele não precisa manter uma réplica do VSS durante todo o tempo. Em vez disso, o DPM cria uma réplica do VSS quando ocorrer o backup completo, sobrepondo então o bitmap do filtro de volume para identificar somente os dados alterados na réplica. Esses dados alterados são movidos para o servidor DPM, que é usado para criar um ponto de recuperação. A réplica do VSS no servidor protegido é então detectada e o filtro de volume é redefinido. O controle das alterações no nível de bloco continua com pouca sobrecarga e não há necessidade de uma réplica do VSS ou uso de recursos associados.
Essa solução garante que os pontos de recuperação resultem em uma imagem de aplicativo restaurável e reduz a quantidade de dados movidos entre o servidor protegido e o servidor DPM.
Com o DPM 2007, um backup completo não moverá uma cópia total dos dados do servidor protegido para o servidor do DPM. Em vez disso, ele moverá somente os dados alterados. Portanto, um backup diário completo de um grupo de armazenamento do Exchange de 100 GB com uma taxa de alteração de 10% por dia seria apenas de 10 GB.
Essa redução no tamanho dos backups completos representa um armazenamento muito eficiente no servidor do DPM quando é criado um instantâneo para capturar um ponto de recuperação. Cada instantâneo consiste em dados alterados que foram feitos no último backup completo e ocorre automaticamente quando um backup completo é realizado. Ao lidar com aplicativos, esses instantâneos também incluem quaisquer backups incrementais intermediários que tenham ocorrido.
Os backups incrementais são basicamente backups de log no DPM, de modo que sempre que você realizar um backup completo de um aplicativo, os dados alterados serão movidos para o servidor do DPM e agrupados com quaisquer backups de log intermediários, a fim de criar um único instantâneo que tenha vários pontos de recuperação. No caso de um grupo de armazenamento do Exchange de 100 GB com uma taxa de alteração diária de 10% descrita anteriormente, se supormos um backup completo diário e incrementos a cada 15 minutos, um instantâneo incluiria 10 GB de dados alterados e aproximadamente 5 a 10 GB de logs de aplicativo. Mas é importante perceber que esse instantâneo de 15 a 20 GB teria até 97 pontos de recuperação!
Os backups completos devem ocorrer pelo menos uma vez por semana, e o número total de instantâneos está limitado a 512 para servidores de aplicativos e a 64 para servidores de arquivos. Portanto, a execução semanal de backups completos e incrementais a cada 15 minutos resultaria em 673 pontos de recuperação por instantâneo e mais de 340 mil pontos de recuperação se todos os 512 instantâneos fossem usados. Embora seja improvável que alguém tenha a necessidade de tantos pontos de recuperação em disco, isso demonstra a flexibilidade e a escalabilidade do DPM em relação à programação de trabalhos e à recuperação imediata.
A inclusão de backups de log com backups completos permite que o DPM armazene com eficiência um grande número de pontos de recuperação em uma quantidade muito pequena de espaço em disco. Mas há alguma sobrecarga associada a esse processo que, tecnicamente, não é uma compactação ou até mesmo um SIS (single instance storage, armazenamento de instância única), apesar de existirem alguns componentes de deduplicação de dados, ou seja, controle de alteração no nível de bloco. Qualquer que seja o rótulo, o DPM faz um excelente trabalho ao usar uma pequena quantidade de armazenamento de cada ponto de recuperação criado. E, mais importante, como o DPM não utiliza a compactação tradicional, o armazenamento de instância única, nem a deduplicação para realizar essa tarefa, há lugar para outros métodos eficientes caso uma plataforma de armazenamento de compactação, SIS ou deduplicação seja usada para fornecer armazenamento ao servidor do DPM.
Recuperação sem perda de dados e CDP
Talvez uma das alterações mais importantes no DPM 2007 seja sua capacidade de realizar recuperações sem perdas de aplicativos Microsoft. Isso se tornou possível graças ao controle de alterações no nível de bloco e à arquitetura VSS, bem como à profunda integração com os logs de aplicativos existentes no servidor protegido.
Em termos gerais, há duas abordagens para a proteção e a recuperação de dados no mercado atual:
Soluções baseadas em replicação Isso é o que a maioria dos clientes tradicionalmente considera como CDP (Continuous Data Protection, proteção contínua de dados). A proteção de dados baseada na replicação envolve transferir as alterações no servidor protegido para o servidor de backup à medida que elas ocorrem. Essa é uma solução em disco com a finalidade de permitir a recuperação em qualquer momento sem perda de dados.
Embora interessante, há algumas desvantagens reais associadas a essa abordagem. Antes de tudo, uma solução de replicação não tem conceito de estado de aplicativo, nem reconhece as partes transferidas em um aplicativo. Portanto, ela não libera buffers nem a conta de dados que pode estar na memória, ou em progresso, quando o backup estiver ocorrendo. Isso significa que os pontos de recuperação baseados na replicação são freqüentemente inconsistentes com os aplicativos. Você pode realizar uma recuperação, mas o aplicativo não retorna de fato para um estado utilizável. Esse problema é tão predominante que alguns fornecedores de CPD baseada em replicação têm observações em suas documentações, para informá-lo que você deve tentar outro ponto de recuperação para um aplicativo se o atual não funcionar.
Além desses problemas de consistência de aplicativos, as soluções de CDP baseadas em replicação são geralmente muito caras, têm significativa sobrecarga de rede e processador e requerem quantidades razoavelmente grandes de armazenamento, que podem muito provavelmente estar localizadas no hardware do proprietário. As soluções de proteção de dados baseadas em replicação também não são especialmente adequadas para arquivamento ou backups de fita externos, pois ambos são uma exigência de muitos clientes.
Soluções baseadas em instantâneos Essa é uma abordagem de backup de fita tradicional para a proteção de dados na qual os instantâneos imediatos são criados em mídia externa que pode ser usada para recuperações imediatas. O RPO (recovery point objective, objetivo do ponto de recuperação) é determinado pela freqüência de instantâneos, de modo que um backup diário resultará em 24 horas de perda de dados. A vantagem de instantâneos é que eles são baratos, fáceis de gerenciar, têm um impacto mais limitado na rede e são adequados para o arquivamento em disco ou fita. Eles também tendem a resultar em imagens consistentes com aplicativos, pois você tem tempo de preparar o aplicativo antes que o instantâneo ocorra, de modo que haverá menos riscos que quaisquer partes transferidas do aplicativo sejam perdidas quando ocorrer o backup.
Uma tendência recente em instantâneos são as soluções “próximas” à CDP. Elas são soluções de instantâneos nas quais a freqüência de instantâneos é aumentada, de modo que o RPO pode ser tornar muito baixo. Alguns produtos agora medem o RPO em minutos e utilizam totalmente tais instantâneos freqüentes que tenham sido liberados próximos ao identificador da CDF, atualmente denominados produtos da CDP. No entanto, eles ainda perdem alguns minutos válidos de dados no caso de uma restauração.
O DPM 2006 certamente se aproximava à CDP em termos de instantâneo, mas o DPM 2007 tem uma abordagem exclusiva em relação à CDP. A nova versão do DPM realiza instantâneos a cada 15 minutos usando o VSS e sua tecnologia de controle de alterações no nível de bloco para mover somente os dados alterados do instantâneo do VSS no servidor protegido. Portanto, os instantâneos imediatos individuais são muito pequenos, pois consistem somente em alterações no nível de bloco. Essa é essencialmente uma abordagem muito avançada de instantâneos. A inovação no DPM é a integração profunda de aplicativos para Exchange, SQL e SharePoint. É tão profunda que o DPM reconhece os logs de aplicativos e pode encaminhá-los no caso de uma recuperação. Desde que seus logs de aplicativos estejam disponíveis (eles estarão caso você tenha seguido as práticas recomendadas e os salvo em uma unidade separada), o DPM poderá encaminhá-los a partir do último instantâneo imediato para uma recuperação sem perda (consulte a Figura 3).
Figura 3** Opções de recuperação no console do administrador do gerenciador de proteção de dados **(Clique na imagem para aumentar a exibição)
De várias maneiras, essa abordagem híbrida à CDP é a melhor de todas. Ela oferece a consistência de aplicativos e o suporte a arquivamento de longo prazo da solução de instantâneo, com os recursos sem perda de dados de um produto de replicação, evitando, ao mesmo tempo, muitas das desvantagens dessas soluções.
Suporte para backups em disco e fita
Nenhuma discussão sobre os novos recursos do DPM 2007 seria completa sem mencionar o acréscimo do suporte de fita ao produto. O DPM 2006 era compatível somente com backups D2D (Disk-to-Disk, disco para disco), com os dados sendo transferidos do disco no servidor protegido para o disco no servidor do DPM. O DPM 2007 inclui suporte à mídia de fita e disco. Portanto, os dados podem ser transferidos do disco no servidor protegido para o disco conectado ao servidor do DPM (D2D) e para a fita conectada ao servidor do DPM (D2T), ou os dados protegidos podem ser implantados no disco no servidor do DPM antes de serem transferidos para a retenção em fita a longo prazo (D2D2T).
O DPM 2007 é compatível com uma ampla variedade de bibliotecas de fitas e autocarregadores, bem como uma ampla variedade de diferentes tipos de mídia de fita.
O suporte à fita no DPM inclui muitos recursos avançados, como criptografia de mídia de fita baseada em software sem custos adicionais, gerenciamento básico de chaves de criptografia, bem como retenção de fita e controle de localização.
Conclusão
Detalhei vários dos novos recursos e melhorias encontrados no System Center Data Protection Manager 2007. Esses recursos foram desenvolvidos para fornecer uma proteção de dados consistente, confiável e facilmente gerenciada para plataformas e aplicativos Microsoft, definindo um novo padrão na proteção de dados de aplicativos e plataformas Windows.
Além dos recursos descritos neste artigo, há muitos outros aperfeiçoamentos no produto, como a recuperação de usuário final integrada com o Windows, a otimização de largura de banda flexível e uma interface da linha de comando avançada. Recomendo que você baixe a versão Beta 2 do Data Protection Manager 2007 para verificar esses e outros recursos. Para obter mais informações e uma visão geral de todos os produtos da família System Center, visite microsoft.com/systemcenter. A partir desse site, você poderá navegar para qualquer solução da família System Center, incluindo o Data Protection Manager.
Calvin Keaton é atualmente o planejador de produto do DPM. Anteriormente, ele gerenciava o serviço de proteção de dados de TI da Microsoft. Calvin trabalhou por seis anos no setor de operações de datacenter e hardware antes de ingressar na Microsoft, inclusive com o gerenciamento de equipes de operações de dados de data center para a Compaq e, posteriormente, para a HP Services.
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