Snapshot backup: účinná ochrana dat v zálohovací strategii cloudu

Článek jsme aktualizovali 3. 5. 2023.

Mezi výhody virtualizace nepatří jen flexibilita a škálování výkonu. Širší možnosti přináší také v oblasti zálohování a obnovy dat. U fyzických serverů se standardně zálohují vždy jen samotná data z fyzických disků. U virtuálních serverů lze do backup prostoru kopírovat kompletní stav virtuálního serveru, včetně veškerých metadat nesoucích informace o konfiguraci, aplikacích, lozích atp. Díky tomu je obnova virtuálního serveru v případě chyby nebo selhání mnohem rychlejší.

Schopnost obnovit kompletní stav ovlivňuje virtualizační vrstva (hypervizorHypervizorHypervizor umí virtualizovat hardware do izolovaných virtuálních strojů.více), která běží nad fyzickým serverem a zajišťuje virtualizaci fyzických prostředků pro jednotlivé virtuální servery (cloudy). Velmi zjednodušeně se dá říct, že z pohledu fyzického hardware s hypervizorem je každý virtuální server vlastně jeden soubor. Každý takový soubor jde v určitou chvíli „zmrazit“ a tuto podobu zkopírovat do zálohovacího prostoru. Zmrazená podoba virtuálního serveru je snapshot.

Jak funguje snapshot backup

Schopností vytvářet snapshoty jsou vybaveny například hypervizory VMware ESXi, Microsoft Hyper-V nebo Proxmox VE. Jedná se o zachycení aktuální stavu serveru v konkrétním bodě a čase, tzv. point-in-time kopie. Pro pochopení zálohování za pomocí snapshotů bude bude nejlepší jej demonstrovat na příkladu:

1. Na virtuální server se nastaví snapshotové zálohování na každý den v 1:00 v noci.
2. V 1:00 se vytvoří snapshot, tedy „snímek“ stavu virtuálního serveru. Spolu se snapshotem vzniká také delta disk. Na ten se budou zapisovat veškeré změny, k nimž dojde po dobu existence snapshotu.
3. Ze snapshotu se postupně kopírují data do zálohovacího prostoru (storage), například NFS. Délka kopírování závisí na velikosti serveru, v tomto případě třeba 30 minut.
4. V 1:30 jsou všechna data ze snapshotu zkopírována do zálohy. Snapshot tedy může být odstraněn.
5. Změny vzniklé v době od pořízení snapshotu v 1:00 až do dokončení zálohy v 1:30 se po celou dobu zapisovaly na delta disk. Smazáním snapshotu dostal delta disk pokyn k zapracování změn na virtuální disk serveru. Po dokončení přepisu dojde i ke smazání delta disku a celý proces je hotov.

V případě výskytu chyby nebo selhání je možné kompletně obnovit celý server do stavu, v jakém byl v době poslední zálohy. U příkladu výše to bude 1:00 v noci. To je hlavní výhodou zálohování doplněného o snapshoty. Díky speciálním softwarovým nástrojům pro správu záloh virtuálních serverů lze navíc obnovu provést na pár kliknutí. Její rychlost pak závisí na velikosti dat, rychlosti úložiště a výkonu hardware.

Zaznamenávání změn na delta disk zase snižuje pravděpodobnost ztráty dat během probíhajících zálohovacích procesů a zaručuje jejich konzistentnost. To u zálohování fyzických serverů pomocí klasické souborové zálohy neplatí.

Vliv snapshot backupu na výkon serveru

Vytvoření snapshotu, kopírování jeho dat do úložiště a průběžné zapisování změn na delta disk se neobejde bez výkonu, který si snapshot půjčí od virtuálního serveru. Další výkon si vyžádá i samotné odstranění snapshotu a zapracování změn zapsaných na delta disku zpět na virtuální disk serveru. Obecně platí, že čím obsáhlejší snapshot, respektive delta disk, tím delší je doba využití výkonu. Také proto doporučujeme snapshoty odstraňovat co nejdříve po dokončení zálohy.

Zálohování se snapshoty: kdy a jak často

Podobně jako ve většině případů týkajících se serverů a IT infrastruktury záleží na konkrétní situaci. V MasterDC se v praxi nejlépe osvědčuje provádět plnou zálohu pomocí snapshotů jednou denně. Typicky mimo špičku, což bývá pro každý projekt individuální, ale obvykle se jedná o noční hodiny.

Někdy není nutné provádět každý den plnou zálohu. Funkce changed block tracking (CBT), u Microsoftu resilient change tracking (RST), umožňuje sledovat odlišné bloky dat mezi dvěma snapshoty a na zálohovací disk zapisovat pouze ty, které se liší nebo jsou nové. Jedná se o částečné zálohy, které šetří místo na disku i čas potřebný pro provedení zálohy. Částečná záloha může být:

• rozdílová – zapisuje do zálohovacího prostoru změněná i nová data od poslední plné zálohy a je ideální pro zálohovací strategii s nižší frekvencí a rozsáhlejší změny dat;
• přírůstková – zapisuje pouze data změněná od poslední plné zálohy a vhodná je zejména pro časté zálohování s malými datovými změnami.

Při využití částečných záloh doporučujeme jednou za čas provést plnou zálohu, hypervizor aktualizovat a otestovat obnovu dat. V opačném případě se vystavujete rizikům spojeným s porušením integrity dat nebo dokonce poškozením celého virtuálního serveru.

Další využití snapshotů

Vzhledem k rychlosti obnovy dat snapshoty dobře doplní zálohovací strategii cloudu založenou na eliminaci rizik spojených s výpadky. Kromě snapshot backupu najdou své uplatnění i v jiných situacích:

• Upgrady: u větších aktualizací může dojít k chybám systému. Snapshot lze využít jako dočasnou zálohu, která se při nezdaru aktualizace snadno obnoví a systém vrátí do původního stavu před upgradem.
• Testování a vývoj: snapshoty se často využívají pro vytváření nových testovacích prostředí pro vývoj software, dobře poslouží ale také pro účely školení a vzdělávání týmu administrátorů.

Vytvoření snapshotu nevyžaduje žádnou speciální přípravu. Stačí se jen ujistit, že máte na hypervizoru dostatek místa. Pokud u nás využíváte službu vlastního virtuální datacentra v rámci Cloud hostingu, můžete si snapshot vytvořit podle potřeby přímo přes ovládací panel vCloud director, podrobnosti najdete v jednom z našich návodů v Centru nápovědy.

Pro komplexní management záloh cloudu a nastavení snapshotů jsou k dispozici speciální softwary. V MasterDC se nám osvědčily Nakivo a Veeam Backup & Replication. Ty umožňují nastavit frekvenci plných a částečných záloh, sledují počty vytvořených snapshotů a automaticky je odstraňují podle nastavených pravidel. Nástroj Veeam nabízíme jako doplňkovou službu ke Cloud hostingu. Nastavení a správa nástroje může být díky integraci plně ve vašich rukou, nebo ji zajistí naši administrátoři.