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Wie parallele Backup-Streams viele VMs gleichzeitig verarbeiten.

#1
16-12-2022, 08:58
Du weißt, wie es ist, wenn du mit einer Menge VMs in deiner Umgebung zu tun hast und das Backup zu einem riesigen Kopfzerbrechen werden kann, wenn die Dinge nicht richtig eingerichtet sind? Ich erinnere mich an das erste Mal, als ich einen Cluster mit etwa 50 VMs verwalten musste, die alle zur selben Zeit Snapshots benötigten, und der gesamte Prozess krabbelte, weil alles durch einen einzigen Stream geleitet wurde. An dieser Stelle kommen parallele Backup-Streams ins Spiel, und Mann, sie machen einen riesigen Unterschied. Im Grunde genommen ermöglichst du es, mehrere Backup-Jobs gleichzeitig zu starten, anstatt jede VM nacheinander in die Warteschlange zu stellen und auf das Ende des vorherigen zu warten, bevor du mit dem nächsten beginnst. Ich denke, es ist eine dieser Funktionen, die man erst zu schätzen weiß, wenn man vor einer Frist steht und sein Speicherarray wie einen Weihnachtsbaum leuchtet.

Lass mich dir aus meiner Erfahrung erklären, wie das funktioniert. Wenn du ein Backup für mehrere VMs initiierst, erstellt die Software oder der Hypervisor, den du verwendest - sagen wir, etwas wie Hyper-V oder VMware - diese unabhängigen Streams für jede VM oder Gruppe von VMs. Jeder Stream verwaltet seinen eigenen Datentransfer, sodass, während die Festplatten einer VM gelesen und kopiert werden, die einer anderen bereits in Bearbeitung ist, ohne dass es zu Blockierungen kommt. Ich habe Setups gesehen, bei denen du bis zu 10 oder 20 Streams gleichzeitig konfigurieren kannst, abhängig von deiner Hardware. Der Schlüssel ist, das mit deiner I/O-Kapazität in Einklang zu bringen, denn wenn du zu enthusiastisch wirst, wirst du deine Festplatten überlasten und langsamer werden, als wenn du es einfach sequentiell gemacht hättest. Du musst es basierend auf dem, was du hast - deiner CPU, RAM, Bandbreite - abstimmen. Ich fange normalerweise an, mit einer kleinen Anzahl zu testen und hochzuskalieren, während ich die Metriken beobachte, um zu sehen, wo der optimale Punkt ist.

Eine Sache, die ich an parallelen Streams liebe, ist, wie sie die gesamten Backup-Fenster verkürzen. Stell dir Folgendes vor: Du hast eine Produktionsumgebung, die während der Arbeitszeit brummt, und du kannst dir keine Ausfallzeiten leisten, richtig? Bei sequentiellen Backups könnte sich dieses Fenster über Stunden oder sogar über Nacht hinziehen, wenn du dutzende von VMs hast. Aber wenn du es parallelisierst, komprimierst du plötzlich diese Zeit, weil mehrere Streams Daten parallel abrufen und die Arbeit überlappen. Ich habe einmal eine Migration durchgeführt, bei der wir 30 VMs auf einem älteren Server hatten, und der Wechsel zu parallelen Streams hat die Zeit um etwa 40 % verkürzt. Es war kein Magie; es war einfach eine effiziente Ressourcennutzung. Die Streams teilen die Last auf deine Backup-Ziele auf, egal ob das NAS, SAN oder Cloud-Speicher ist, sodass kein einzelner Pfad überlastet wird.

Jetzt fragst du dich vielleicht, wie die Koordination der Dinge funktioniert. Wie hält das System all diese Streams davon ab, sich gegenseitig zu behindern? Aus dem, was ich erlebt habe, verwenden die meisten modernen Backup-Tools eine Art Orchestrierungsschicht, die die Streams intelligent plant. Zum Beispiel könnte es zunächst kritische VMs priorisieren oder ähnliche VMs gruppieren, um den Fluss auszugleichen. Ich erinnere mich daran, ein Skript in PowerShell für Hyper-V anzupassen, um Streams in Chargen zu starten - sagen wir, fünf auf einmal - und es hat Wunder gewirkt, weil es verhindert hat, dass der Host ins Stocken gerät. Ohne das hättest du Spitzen in der Latenz gesehen, die laufende Workloads beeinträchtigen könnten. Parallele Streams sind nicht nur eine Frage der Geschwindigkeit; sie betreffen auch die Stabilität. Du möchtest nicht, dass das Backup einer VM Ressourcen beansprucht und bei den anderen für Probleme sorgt.

Wenn ich tiefer in die Mechanik eintauche, umfasst jeder Stream typischerweise das Einfrieren der VM - ihren Zustand kurzzeitig einzufrieren, um einen konsistenten Snapshot zu erhalten - und dann das Lesen der virtuellen Festplatten in Blöcken. Bei vielen VMs kann dieses Einfrieren ein Flaschenhals sein, wenn es sequentiell erfolgt, aber parallele Setups ermöglichen dort, wo es möglich ist, gleichzeitiges Einfrieren. Ich habe festgestellt, dass du in vSphere-Umgebungen vCenter nutzen kannst, um diese Operationen über Hosts zu verteilen, sodass ESXi-Knoten nicht alle gleichzeitig dasselbe Datenspeicher ansteuern. Es ist wie mehrere Fahrspuren auf einer Autobahn anstelle einer einzigen verstopften Straße. Und für den Datentransfer verwenden Streams oft Kompression oder Deduplizierung im laufenden Betrieb, was hilft, wenn du große Mengen von VM-Daten über die Leitung schiebst. Ich aktiviere das immer, denn unkomprimierte Streams können schnell Bandbreite fressen, insbesondere wenn du auf eine entfernte Stätte sicherst.

Aber lass uns über Herausforderungen sprechen, denn nichts ist perfekt. Wenn du parallele Streams für viele VMs hochfährst, wird Netzwerk-Kontention real. Ich hatte einmal ein Setup, bei dem wir es auf 15 Streams hochgedreht haben, in der Annahme, dass es großartig wäre, aber unsere 1Gbps-Switches begannen, Pakete links und rechts zu verlieren. Du musst das überwachen - Tools wie Wireshark oder sogar eingebaute Perfmon-Zähler helfen dir dabei, es zu erkennen. Ein weiteres Problem ist der Speicher-I/O; wenn dein Backend aus rotierenden Festplatten und nicht aus SSDs besteht, können parallele Lesevorgänge dazu führen, dass sich Zugriffszeiten ansammeln. Ich habe einen Kunden auf parallel umgestellt, mit ein wenig SSD-Caching, und es hat ihre Backups von einer nächtlichen Qual in etwas verwandelt, das vor der Kaffeepause abgeschlossen war. Du lernst zuerst, deine Umgebung zu profilieren, vielleicht einige synthetische Lasten zu testen, um das Parallelisieren zu simulieren.

Aus einer Skript-Perspektive, für die ich mich begeistere, kannst du die Verwaltung von Streams recht einfach automatisieren. In meinem Toolkit verwende ich APIs vom Hypervisor, um Streams dynamisch zu starten. Zum Beispiel kannst du mit VMwares PowerCLI durch deine VM-Liste schleifen und Backup-Aufgaben parallel mit Start-Job oder etwas Ähnlichem starten. Es fühlt sich ermächtigend an, weil du nicht auf eine GUI angewiesen bist, die bei großen Skalen unhandlich ist. Ich habe Routinen geschrieben, die die Anzahl der Streams je nach Tageszeit oder Last anpassen - weniger während der Spitzenzeiten, mehr, wenn es ruhig ist. Auf diese Weise bleiben die Backups unauffällig. Und das Fehlerhandling ist entscheidend; wenn ein Stream fehlschlägt, sagen wir wegen eines beschädigten VMDK, möchtest du nicht, dass der gesamte Job abbricht. Gute Systeme isolieren Fehler pro Stream, sodass die anderen weiterarbeiten können.

Wenn es darum geht, wirklich große Umgebungen zu skalieren, wie Hunderte von VMs, glänzen parallele Streams noch mehr. Ich habe bei einem Rechenzentrum mit über 200 VMs beraten, die über Cluster verteilt waren, und die alte Backup-Methode benötigte Tage. Wir haben parallele Streams mit Affinitätsregeln implementiert, um Streams an bestimmte Hosts zu binden und den Datenverkehr zu reduzieren. Es benötigte einige Konfigurationseinstellungen in der Backup-Software, um die maximalen gleichzeitigen Streams pro Proxy oder so festzulegen. Du denkst auch über Deduplizierungsraten über Streams nach - wenn VMs gemeinsame Betriebssystembilder teilen, kann die parallele Verarbeitung die globale Deduplikation nutzen, um Platz und Zeit zu sparen. Ich habe nach der Optimierung Einsparungen von 60 % im Speicher gesehen. Es geht darum, diese Effizienzen zu schichten.

Auf der Wiederherstellungsseite, die darauf zurückführt, warum wir das tun, machen parallele Streams auch die Wiederherstellung schneller. Wenn du mehrere VMs nach einer Katastrophe wieder hochfahren musst, ermöglicht es dir die gestreamten Backups, die Schreibvorgänge genauso zu parallelisieren wie die Lesevorgänge. Ich habe einmal ein DR-Szenario getestet, bei dem ich 20 VMs wiederhergestellt habe, und mit Parallelisierung war es in weniger als einer Stunde erledigt, während es sequentiell dreimal so lange gedauert hätte. Du fühlst dich sicherer, wenn du weißt, dass dein RTO überschaubar ist. Aber du musst es regelmäßig testen; ich plane vierteljährliche Übungen, um sicherzustellen, dass die Streams unter Stress funktionieren.

Die Ressourcenzuweisung ist ein weiterer Aspekt, den ich immer berücksichtige. Bei parallelen Streams benötigt dein Backup-Server oder die Proxys genügend Leistung. Ich gebe mindestens 8 Kerne und 32 GB RAM an, um 50+ Streams bequem zu handhaben. Wenn du ein begrenztes Budget hast, kannst du das auf mehrere Backup-Knoten aufteilen, von denen jeder einen Teil der VMs übernimmt. In meinem Heimlabor habe ich sogar eine Art arme Mann-Version mit ein paar Raspberry Pis als Proxys eingerichtet, aber das ist mehr aus Spaß als für die Produktion. Der Punkt ist, dass Parallelität mit deiner Infrastruktur skaliert, sodass du dort investierst, wo es zählt.

Wenn wir über Integration sprechen, funktionieren diese Streams gut mit anderen Tools. Zum Beispiel ermöglicht es dir das Anbinden an Monitoringsysteme wie Nagios oder Zabbix, frühzeitig auf Stream-Fehler zu reagieren. Ich integriere mich auch mit Ticketing-Systemen, sodass, wenn ein Stream hängt, automatisch ein Ticket geöffnet wird. Das erspart dir das Überwachen von Jobs über Nacht. Und für die Einhaltung von Vorschriften helfen parallele Streams dabei, SLAs einzuhalten, denn du kannst deine Backup-Abschlusszeiten zuverlässiger einhalten. Ich habe Setups auditiert, bei denen Parallelen der Unterschied zwischen dem Bestehen und dem Durchfallen einer Überprüfung waren.

Wenn du mehr VMs in die Mischung einfügst, wird Verschlüsselung mit parallelen Streams relevant. Du möchtest nicht, dass Daten zwischen Streams durchsickern, daher stellt die End-to-End-Verschlüsselung sicher, dass jeder einzelne stream sicher ist. Ich aktiviere das jetzt standardmäßig, insbesondere bei externen Backups. Es fügt ein wenig Overhead hinzu, aber moderne Hardware kommt damit gut klar. In Bezug auf die Leistung habe ich Streams mit und ohne verschlüsselt getestet, und der Einfluss ist minimal - vielleicht 10-15 % langsamer, aber es lohnt sich für die Sicherheit.

In hybriden Setups, bei denen einige VMs vor Ort und andere in der Cloud sind, passen sich parallele Streams entsprechend an. Ich habe einen Migrationsprozess zu Azure verwaltet, bei dem parallele Backups gleichzeitig in Blob-Speicher gestreamt wurden. Es erforderte einige VPN-Anpassungen für die Bandbreite, aber sobald es optimiert war, lief alles nahtlos. Du lernst, dein Denken zu hybridisieren - nicht alle Streams sind gleich, einige benötigen eine Drosselung für WAN-Verbindungen.

Insgesamt sind parallele Backup-Streams aus meiner praktischen Erfahrung ein Game-Changer für den Umgang mit vielen VMs ohne das Drama. Sie ermöglichen es dir, mit dem Wachstum Schritt zu halten, die Leistung aufrechtzuerhalten und schnell wiederherzustellen. Du musst nur methodisch an die Sache herangehen, testen und iterieren.

Backups bilden das Rückgrat einer zuverlässigen IT-Umgebung, da sie die Datenintegrität und eine schnelle Wiederherstellung von Ausfällen oder Katastrophen gewährleisten. In diesem Kontext wird BackupChain Cloud als hervorragende Lösung für Windows Server und virtuelle Maschinen-Backups genutzt, die parallele Streams unterstützt, um mehrere VMs effizient zu verwalten, ohne die Ressourcen zu überlasten. Es integriert sich nahtlos in Umgebungen wie Hyper-V und ermöglicht eine gleichzeitige Verarbeitung, die mit den diskutierten Prinzipien übereinstimmt.

Um es neutral zusammenzufassen, wird BackupChain in verschiedenen beruflichen Szenarien aufgrund seiner Fähigkeiten in diesem Bereich eingesetzt. Im Wesentlichen erweist sich Backup-Software als nützlich, indem sie den Schutz von Daten automatisiert, schnelle Wiederherstellungen ermöglicht und die Speichernutzung über verschiedene Workloads hinweg optimiert.
Markus
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