Поверх барьеров резервного копирования

В продуктах JetArray компании Storage Dimensions и Jetserve компании Cheyenne Software идеология RAID применяется к резервным массивам на магнитных лентах. Благодаря этому побиты все рекорды скорости резервного копирования.

Емкость дисковой системы файлового сервера может достигать десятков или сотен гигабайт. При этом возникает проблема резервного копирования колоссальных объемов информации. Во многих организациях резервное копирование осуществляется в ночные часы. Однако если объемы данных очень велики, то для полного копирования данных этого времени недостаточно - утром же пользователи потребуют доступ в систему. Компании Storage Dimensions и Cheyenne Software предлагают одно из возможных решений этой проблемы в виде массива накопителей на магнитной ленте с линейной записью (digital linear tape - DLT) под названием JetArray (Storage Dimensions), работающего под управлением программного обеспечения резервного копирования Jetserve (Cheyenne Software) (см. Рис. 1).

Основная идея комбинации JetArray/Jetserve состоит в применении идеологии избыточного массива независимых дисков (redundant array of independent disks - RAID) к накопителям на магнитных лентах. Технология RAID предусматривает организацию ленточных массивов, в которых данные, принадлежащие одному логическому тому, распределяются по нескольким физическим дискам. Помимо этого, RAID предусматривает запись избыточной информации (в виде контрольных сумм), что обеспечивает защиту от возможных отказов дисковой системы. Точно так же JetArray/Jetserve записывает данные в виде ленточных массивов на несколько накопителей на магнитных лентах. Кроме того, в этом изделии, как и в дисковых массивах RAID, осуществляется запись избыточной информации, благодаря которой оказывается возможной защита данных при отказе лентопротяжного устройства или повреждении носителя.

Поскольку общая скорость процесса резервирования определяется в первую очередь скоростью записи на ленту, использование нескольких параллельных лентопротяжных устройств помогает существенно повысить производительность в целом.

Для проведения описываемых испытаний компания Storage Dimensions предоставила комплект JetArray, состоящий из корпуса JetArray, четырех накопителей на DLT (емкостью по 20 Гбайт каждый), адаптера шины BusLogic SCSI-2 Fast/Wide (для EISA или PCI), а также программного обеспечения Jetserve.

Как и в дисковых массивах производства Storage Dimensions, в JetArray существует возможность "горячей" замены лентопротяжных устройств и блоков питания (в JetArray их два). Конструктивно лентопротяжные устройства выполнены в виде компактных модулей, вставляемых в корпус JetArray. Модули сконструированы с тем расчетом, чтобы накопители удобно было заменять в "горячем" режиме; разъем для подачи питания на модуль сделан так, что при изъятии накопителя сигнальные контакты шины SCSI разъединяются раньше, чем прекращается подача питания на модуль. Таким образом удается избежать помех на шине и повреждения устройства в процессе замены.

Изделие JetArray восполняет нехватку резервных устройств для средних и больших серверов. Стоимость полного комплекта - 38000 долларов. Это недешево, и вряд ли найдутся желающие приобретать JetArray в качестве резервного устройства для сервера с диском емкостью 1 Гбайт. Однако если речь идет о 50-гигабайтном дисковом массиве, то в первую очередь приходится думать о том, чтобы обзавестись самой быстрой и надежной резервной системой из всех существующих. В этом случае приобретение JetArray будет вполне оправданно.

ВКЛЮЧАЕМ

При резервном копировании информации с однодискового файлового сервера возможности JetArray не могут проявиться в полной мере (скорость копирования будет ограничена скоростью считывания данных с диска). Для проведения испытаний компания Storage Dimensions предоставила один из производимых ею дисковых массивов, содержащий семь высокоскоростных (7200 оборотов в минуту) дисков SCSI-2 емкостью 2 Гбайт каждый.

Процесс установки JetArray оказался любопытен сам по себе. JetArray и дисковый массив весили по 100 фунтов (около 45 кг) каждый - перемещать их было, мягко говоря, затруднительно. Каждое из этих устройств имело собственный EISA-контроллер BusLogic SCSI-2 Fast/Wide; адаптеры BusLogic соединялись с внешними массивами устройств хранения данных сверхмощным внешним кабелем SCSI.

Установка началась с попыток подключить RAID-системы к серверам NetWare, где используются SCSI-адаптеры основной шины AdvanSys и Adaptec. Выяснилось, однако, что адаптеры BusLogic не могут работать одновременно с указанными устройствами.

Для работы с устройствами хранения данных на дисках или магнитной ленте часто используется Advanced SCSI Programming Interface (ASPI). ASPI - это программный интерфейс, облегчающий разработку программ для систем на основе SCSI. Вместо того чтобы вникать в детали работы шины SCSI, программисты могут просто обращаться к интерфейсу ASPI.

ASPI помогает программистам, но усложняет жизнь администраторам сети, которые пытаются использовать на хост-шине SCSI-адаптеры разных производителей, имеющих, как правило, свой собственный вариант реализации ASPI. Если учесть, что на компьютере может исполняться только один экземпляр ASPI, то станет понятно - использовать на одной хост-шине SCSI-адаптеры от разных производителей, скорее всего, невозможно.

В нашем случае оба адаптера - и AdvanSys, и AdvanTec - требуют использования собственных драйверов ASPI. То же самое относится и к адаптеру BusLogic. На серверах, однако, должны быть установлены разные SCSI-устройства, например CD-ROM и устройство хранения на магнитной ленте, поэтому нам пришлось подыскивать другие варианты.

Для испытания JetArray была построена новая система, в которой использовалось оборудование производства исключительно Storage Dimensions. Основой системы послужила системная плата 486 DX2/66 МГц с шиной EISA производства Micron Technology, на которой были установлены адаптеры BusLogic, предоставленные Storage Dimensions. В той же системе можно использовать стандартные контроллеры BusLogic Fast SCSI-2 (но не Fast/Wide), если потребуется обеспечить доступ к оборудованию SCSI-2. Все прочие SCSI-адаптеры будут совместимы с этой системой только в том случае, если они могут работать с ASPI-драйвером BusLogic. (Storage Dimensions утверждает, что ASPI-драйверы, разработанные этой компанией, способны работать с ASPI-драйверами многих других производителей, если только эти драйверы рассчитаны на взаимодействие с другим программным обеспечением ASPI. Ограниченный срок подготовки материалов для номера не позволил нам проверить данное утверждение. - Прим. ред. "LAN Magazine").

Установить NetWare на построенной системе оказалось несложно. Чтобы избежать неприятностей со SCSI, мы воспользовались IDE CD-ROM. Один жесткий диск был объявлен как SYS; остальные шесть дисков мы сконфигурировали как три зеркальных устройства, используя при этом предоставляемые NetWare средства поддержки зеркального отображения. Как оказалось впоследствии, для создания резервной копии дискового пространства объемом 6 Гбайт устройству JetArray требуется менее часа.

Установка адаптеров BusLogic, подключение оборудования Storage Dimensions, установка системы NetWare 4.1 и программного обеспечения Jetserve заняли около двух часов. Все это заработало немедленно после установки.

РАЗЪЕДИНЯЕМ

Испытания JetArray оказались довольно забавным занятием. Прежде всего, было выполнено обычное резервное копирование и восстановление информации. Система работала превосходно, даже несмотря на использование не слишком быстрых EISA-адаптеров и системной платы семейства 486. На другом аппаратном обеспечении результаты будут иными, но в нашем случае для передачи 12 Гбайт информации со сжатием потребовался один час.

Мы пробовали изъять одно из модульных устройств хранения как во время резервного копирования, так и во время восстановления данных (Рис. 2); Jetserve зафиксировал этот факт в обоих случаях. При этом процесс копирования продолжался, а его скорость снизилась незначительно. В изделии JetArray/Jetserve применяется RAID 5, поэтому удаление более одного накопителя приводит к нарушению целостности резервной копии.

Система устойчива относительно практически любого одиночного отказа в системе хранения данных (от повреждения ленты до неисправности лентопротяжного механизма), однако в ней имеется целый ряд мест, где одиночный отказ может блокировать доступ более чем к одному устройству хранения. Например, отказ шины SCSI или шины процессора будет означать полную остановку всей системы. По счастью, названные компоненты являются наиболее надежными частями файлового сервера.

Высокая скорость работы Jetserve достигается отчасти благодаря наличию одного ограничения. При использовании этой программы дисковые тома копируются как единое целое, независимо от их содержания. Копирование тома, состоящего из нескольких файлов, занимает столько же времени, сколько необходимо для копирования почти полностью занятого тома. К счастью, это ограничение не относится к операции восстановления. Можно восстановить том и целиком, и частями - отдельными файлами и каталогами.

Еще одна важная черта JetArray - возможность восстановления данных после повреждения помещения. Если магнитную ленту перенести в другое место, то данные можно будет восстановить в случае разрушения того помещения, где находится сервер. Правда, для этого понадобится установить JetArray в резервном помещении.

УХОД И КОРМЕЖКА

При выполнении резервного копирования и восстановлении данных с помощью Jetserve следует соблюдать определенные правила и не выходить за рамки ограничений при работе с Jetserve, связанных в основном с особенностями работы этой программы. Резервному копированию подвергается том целиком, при этом программа напрямую обращается к драйверам устройств. Поэтому файлы в процессе копирования изменять нельзя. Отсюда следует, что доступ на запись к копируемому тому блокируется до полного завершения резервного копирования (см. Рис. 3). Большой том можно разбивать на два тома поменьше - в результате Jetserve будет блокировать файловое пространство меньшего объема; тем самым период, когда в базу данных непозволительно вносить изменения, сокращается.

Несмотря на то что резервное копирование выполняется путем создания образа целого тома, восстановление данных можно осуществлять как целыми томами, так и в пофайловом режиме. Для восстановления тома можно использовать только устройство, полностью идентичное тому, с которого была сделана резервная копия. В пофайловом режиме требование идентичности снимается, однако эту операцию можно выполнить только через функцию пофайлового восстановления программы Jetserve. Скорость восстановления тома существенно выше скорости работы в пофайловом режиме (раза в два), однако пофайловому восстановлению, как правило, подвергаются меньшие объемы данных - несколько файлов или каталогов. Резервное копирование таблиц связей и NDS поддерживается только при резервном копировании и восстановлении тома как целого; при пофайловом восстановлении эти режимы не поддерживаются.

Возможности отбора файлов для пофайлового восстановления несколько ограничены (Рис. 4). Можно выбирать отдельный файл или группы файлов и каталогов, однако Jetserve не предоставляет таких возможностей выбора нескольких файлов, как другие приложения резервного копирования, например ARCserve той же компании Cheyenne. Jetserve предназначен в первую очередь для быстрого копирования и восстановления целых томов. Если необходимо восстановить большую часть файлов тома (хотя и не все), то обычно проще восстановить целый каталог или подкаталог, чем выбирать нужные файлы или удалять ненужные.

В Jetserve поддерживается защита комплектов лент при помощи пароля. Пароль необходим как при копировании, так и при восстановлении данных. Утрата пароля означает потерю доступа ко всему комплекту.

Временный файл, создаваемый при пофайловом восстановлении, может занимать значительный объем дискового пространства. Размер временного файла зависит от размера исходного тома и числа файлов в томе. Например, если исходный том имел размер 4 Гбайт и содержал 100000 файлов, то для восстановления любого числа файлов из этого тома потребуется 31 Мбайт свободного дискового пространства. К счастью, доступные объемы дисковой памяти обычно существенно больше, однако это обстоятельство должно заставить задуматься администраторов тех сетей, где на дисках сервера не слишком много свободного места. Размер временного файла определяется путем несложных вычислений.

Jetserve поддерживает резервное копирование по расписанию, хотя возможности для составления расписания не слишком велики. Автоматическое копирование можно осуществлять в любой день недели в определенный час, однако дважды в день проводить копирование нельзя. Если учитывать тот факт, что доступ к файлам во время резервного копирования ограничен (запрет записи в копируемые файлы), то большинству организаций имеющихся возможностей для копирования по расписанию вполне достаточно.

На одном наборе лент реально разместить несколько резервных комплектов. Их можно добавлять к уже существующим, однако операция удаления резервного комплекта не предусмотрена. Резервный комплект может переходить с одного комплекта лент на другой, что повышает эффективность использования имеющейся магнитной ленты. Jetserve содержит функцию автоматического извлечения комплекта лент по окончании копирования, что предотвращает случайную перезапись или модификацию резервных копий.

Смена лент, или, точнее, комплектов лент, может осуществляться вручную. Хотя многие другие программы резервного копирования на ленту, в том числе ARCserve (Cheyenne), обеспечивают управление сменой лент, в Jetserve эта функция отсутствует. Что, впрочем, не слишком важно, поскольку пользователи Jetserve - специалисты высокой квалификации и, следовательно, в силах организовать смену лент без помощи программы.

Управлять Jetserve можно только с консоли сервера (хотя допускается и дистанционное управление с использованием команды RCONSOLE операционной системы NetWare). Поэтому Jetserve не предназначена для обычных пользователей сети. При необходимости восстановить каталоги или данные, откопированные при помощи Jetserve, пользователь должен обратиться к администратору сети и указать, какие файлы следует восстановить. Jetserve не обеспечивает резервного копирования информации с рабочих станций или файловых серверов, где он не установлен, поэтому наряду с Jetserve администратору сети могут понадобиться и другие программы резервного копирования.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Вся документация по Jetserve объединена в одно руководство. В нем описаны установка программного обеспечения и работа с ним, однако принципы работы Jetserve освещены не в полной мере. Необходимость теоретического раздела обусловлена отличиями между техникой RAID, применяемой в Jetserve, и методами, используемыми в традиционных программах резервного копирования. Одно из отличий Jetserve от обычной программы резервного копирования - отказоустойчивость. Эта особенность Jetserve - следствие применения технологии RAID. Кроме того, ее также отличают возможности резервного копирования целого тома и низкоуровневого доступа.

Руководство дает достаточно полное описание установки, но в нем недостает иллюстраций. В общем описании работы с программой содержится информация о всех операциях копирования, восстановления и составления расписаний, однако подробности опущены.

Устранение неисправностей - единственная тема, получившая всестороннее освещение; ей посвящена почти половина описания. Обширный список сообщений об ошибках, перечень возможных проблем и рекомендации по их устранению в высшей степени подробны.

Из разговоров со специалистами отдела технической поддержки Cheyenne выяснилось, что программа имеет ряд интересных недокументированных функций. Например, индикаторы состояния на экране статуса копирования и восстановления содержат информацию о длине очереди запросов на обращение к дискам и магнитным лентам. Анализ этой информации помогает выявить наличие узких мест в той или иной подсистеме обмена данными. Настройка всей системы на оптимальную производительность может оказаться делом сложным (если не невозможным), однако упомянутая информация помогает определить, какие изменения сделать необходимо. Например, большая длина очередей на обслуживание в подсистеме носителей на магнитных лентах может означать, что половину лентопротяжных механизмов следует подключить к дополнительному SCSI-адаптеру. Точно так же длинные очереди к дискам послужат указанием того, что пора ставить дополнительный контроллер дисков.

Для обычных программ копирования такая оптимизация, возможно, не нужна, однако на больших серверах, где как раз и используется Jetserve, требование минимизации времени резервного копирования стоит на первом плане. Правильный подбор составляющих системы не всегда прост, и здесь может существенно помочь подробная документация.

РЕКОРД СКОРОСТИ ПОБИТ

Бесспорно, JetArray нужен далеко не каждому файловому серверу - для сервера с дисками небольшого объема (гигабайт или два) использование такого массива было бы излишеством. Однако если емкость дисков сервера составляет десятки гигабайт, причем требуется ежедневное резервное копирование, а времени на него не хватает, установка JetArray может стать единственным выходом из положения: ни одно другое изделие не обеспечивает такой скорости резервного копирования. Применение технологии RAID придает дополнительную отказоустойчивость этой системе для копирования, хранения и восстановления информации.

Jetserve производит только резервные копии томов как целого, а потому необходимость в других программах резервного копирования с ее установкой остается. JetArray и Jetserve можно применять для резервного копирования томов, содержащихся на одном жестком диске, однако обычно Jetserve используется на серверах с RAID-массивами.

Следует помнить, что вследствие использования RAID один резервный комплект состоит из нескольких магнитных лент. Если одна из лент будет повреждена или утрачена, резервная копия останется пригодной для использования. Другие системы резервного хранения такой отказоустойчивости не обеспечивают (даже если резервный комплект состоит из нескольких лент).

JetArray отлично справляется со своей задачей, причем очень быстро. Какой же администратор сети не любит быстрого копирования!

ИТОГ ИСПЫТАНИЙ

JetArray

Storage Dimensions
1656 McCarthy Blvd. Milpitas, CA 95035 1-408-954-0710 Факс: 1-408-44-1200

Цена: 38000 долл. (В комплект входит шасси JetArray, четыре 20-гигабайтных накопителя на DLT, конструктивно выполненных как модули для "горячей" замены, сдвоенный блок питания, EISA- или PCI-адаптер SCSI для хост-шины и программное обеспечение JetArray.)
Требования: файловый сервер NetWare 3.1x или 4.1x.

JetArray - это модульный массив накопителей на магнитной ленте, состоящий из шасси и четырех лентопротяжных механизмов для цифровой записи на линейную магнитную ленту (digital linear tape - DLT). За счет использования технологии RAID 5, JetArray в сочетании с программным обеспечением Jetserve (Cheyenne Software) для резервного копирования на магнитную ленту (входит в комплект поставки) гарантирует быстрое копирование и высокую отказоустойчивость. Jetserve не обеспечивает полный набор функций, предоставляемых рядом других программ резервного копирования (например ARCserve производства той же компании Cheynne), и не обладает их гибкостью; сильная сторона этого продукта - надежность и самая высокая скорость копирования среди всех предлагаемых на рынке. В описываемых тестах JetArray продемонстрировал, что не зря стоит больших денег - скорость резервного копирования достигала 12 Гбайт в час.

Установка. Установить JetArray нетрудно, надо только быть готовым к тому, что это устройство весит 100 фунтов (около 45 кг). Драйверы NetWare устанавливаются в соответствии со стандартной процедурой установки NetWare; они прекрасно работают с предоставляемыми Storage Dimensions SCSI-адаптерами BusLogic для хост-шины. Установка программного обеспечения Jetserve также не обременительна. Однако настораживает тот факт, что процесс установки программы начинается с рабочей станции, а продолжается с консоли сервера, которая и используется для всех последующих операций.

Документация. Документация JetArray предоставляет обширную информацию по самому широкому кругу вопросов (это связано с тем, что в JetArray возможна установка других SCSI-устройств, например дисководов). Документациия Jetserve содержит подробное описание способов борьбы с возможными трудностями, несколько хуже дело обстоит с эксплуатационными требованиями и собственно использованием программы. Все аспекты работы раскрыты должным образом, однако при чтении документации не возникает общей картины работы программы, что весьма желательно для описания нового программного продукта, каким является Jetserve. Например, недостаточное внимание уделено организации работы в резервном помещении.

Простота использования. Эксплуатация JetArray затруднений не вызывает. Для снятия кассеты с лентой надо нажать на кнопку "Release"; такой механизм позволяет избежать "зажевывания" ленты при снятии. С программой Jetserve можно работать только с консоли сервера, поэтому для ее использования необходимо иметь права оператора консоли. Расписание резервного копирования обычно устанавливается раз и навсегда, поэтому работа с устройством сводится к поддержке работоспособности лентопротяжных устройств. В программе Jetserve реализовано ограниченное число операций восстановления данных, однако возможностей программы должно быть вполне достаточно для большинства организаций.

Гарантии. На оборудование - один год; на программное обеспечение гарантии как таковой не предоставляется, на магнитные носители дается 90-дневная гарантия.

Надежность/совместимость. Массив прекрасно работает с программным обеспечением для резервного копирования Jetserve (Cheyenne) в системе NetWare версий 3.1x и выше. Работа массива не прерывается ни в случае повреждения ленты, ни в случае отказа лентопротяжного устройства в ходе копирования или восстановления данных; таким образом, уровень надежности устройства весьма высок. Программа Jetserve совместима только с NetWare версий 3.1x и выше. Высокая скорость резервного копирования отчасти объясняется тем, что программа работает ниже уровня файловой системы и считывает информацию напрямую с устройств хранения данных. (Jetserve всегда копирует том целиком; несмотря на это, восстановление данных может осуществляться и в пофайловом режиме.)

Применимость. Устройство найдет применение в средних и больших локальных сетях, где требуется хранение больших файлов и потому высокая скорость резервного копирования абсолютно необходима..

Тестовая среда: Файловый сервер ALR ProVEISA (486/DX2 66 МГц) под NetWare 4.1, рабочие станции Zenith Data Systems Zstation 500 под Windows for Workgroups, локальная сеть Ethernet.