Virtual-Tape-Librarys finden das Interesse vieler Anwender, da sie drückende Probleme lösen und nicht neue größere erzeugen, wie das beispielsweise bei ILM der Fall ist. speicherguide.de blickt auf Produkte von ADIC, eSeSIX, FSC, HP und NetApp. Hier das Resümee.
von Rainer Graefen
Produkt-Reviews der Virtual-Tape-Librarys:
• ADIC »Pathlight VX650«
• eSeSIX »Morphois VTL Compact/Infinite«
• FSC »CentricStor Virtual Tape Appliance 1000«
• Hewlett-Packard »VLS 6105«
• Network Appliance »Nearstore VTL600«
Es hat lange gedauert bis die Hersteller von Backup-Software entdeckten, dass sich Daten von einem Speichersystem nicht nur auf ein Bandlaufwerk transferieren lassen, sondern auch auf eine Festplatte. Die Anwender waren da schon weiter, nannten das Ganze aber nicht Disk-to-Disk (D2D), sondern einfach Kopie. Und noch viel früher war die Festplattenkopie ein Bestandteil einer HSM-Strategie und wurde als Disk-Cache bezeichnet.
Die Sicherung auf eine (sekundäre) Festplatte durchzuführen bringt einige Vorteile, da dies als Backup kenntlich ist und nicht nur eine temporäre Kopie, von der der Verursacher nach kurzer Zeit nichts mehr weiß. Insgesamt erweist es sich jedoch als Notbehelf, weil die klassischen Dateisysteme zur Fragmentierung neigen und mit den kleinen Blockgrößen auf den Festplatten auch keine performante Speicherung auf den Bandroboter möglich ist. Vom Restore ganz zu schweigen. Das gewichtigste Argument gegen D2D dürften jedoch die Linzenzkosten sein. Disk und Tape kommen gleichermaßen mit Backup-Software in Kontakt und dementsprechend sind für beides Gebühren zu zahlen.
Tape in Bedrängnis aber mit unschlagbaren Vorteilen
Eine bessere Lösung als D2D sind Virtual-Tape-Librarys (VTL). In manchen Marketingabteilungen werden VTLs schon als ultimative Lösung aller Datensicherungsprobleme gefeiert. Sie sind schneller als Tape, flexibler einsetzbar, haben ein kleineres Backup-Fenster, ersparen teure Hardware-Anschaffungen und sie gehen schonender mit den Bandmedien und Laufwerken um. Dem kann man nur schwer widersprechen, allerdings wird sich noch zeigen müssen wie sich VTLs in ILM-Konzepte (Information-Lifecycle-Management) einfügen und manche Eigenschaften von Tape sind einfach nicht zu schlagen: kein Stromverbrauch, geeignet für jahrzehntelange Archivierung von Daten, transportabel, preiswerter als Festplatten und im Katastrophenfall immer noch der letzte Notnagel.
Trotzdem wird die Festplatte bzw. das virtuelle Band die Datensicherung erobern. Daran ist FalconStor nicht ganz unschuldig. Die Software des Herstellers entwickelt sich, nachdem sie ihre ersten Gehversuche auf StorageTek-Systemen absolviert hatte, langsam zum Standard. Sie ist unter anderem in den Systemen von ADIC, EMC, Hewlett-Packard und IBM zu finden – mit jeweils herstellerspezifischen Funktionen.
Zusammenfassung VTL-Reviews
speicherguide.de hat einen gründlichen Blick auf die VTL-Konzepte von Adic, Fujitsu Siemens Computers, HP, Network Appliance und eSeSIX gewagt. Des Weiteren stellen Diligent, EMC, Falconstor, Maxxan, Neartek, Quantum, Sepaton und Spectra Logic auch VTLs her. Die Materie ist nicht ganz simpel und hat einige Kanten und Ecken. Grundsätzlich ist zu bezweifeln, dass der Bandroboter einfach gegen eine VTL ausgetauscht werden kann. Die Konfiguration erledigt sich nicht von selbst und Funktionen wie Bandende, Tape-Eject oder Stacking-Copys funktionieren beim virtuellen Band anders als beim physischen.
Schnelles Backup nur mit passender Infrastruktur
Ob VTLs tatsächlich am Frontend die Backup-Geschwindigkeit erhöhen, wie gerne versprochen wird, bleibt abzuwarten. Der Vergleich der Durchsatzraten eines FC-Disk-Arrays (z.B. rund 200 MByte/s bei EMC »Clariion CX200«) mit einem Bandlaufwerk (z.B. LTO-2 mit max. 70 MByte/s, komprimiert) sieht zwar beeindruckend aus, gilt aber nur für das Backend. Das LAN mit Bandbreiten von 100 und 1.000 Mbit/s wie auch die Backup-Software selbst sind typischerweise die Flaschenhälse. Im SAN treten andere Effekte auf. Die Bandbreite von zwei Gbit/s reicht aus, um zwei LTO-3-Bandlaufwerke am »Streamen« zu halten, aber auch nur dann, wenn die Infrastruktur dafür ausgelegt ist. Keine Frage ist allerdings, dass VTLs zum Backend hin den Bandroboter ausreizen können.
Hier liegt der Sinn virtueller Bandbibliotheken, dass sie das Vehikel sind, mit dem sich die hohen Aufzeichnungsgeschwindigkeiten moderner Hochleistungs-Bandlaufwerke überhaupt bedienen lassen. Durch die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Datenstroms (Streaming) werden erstens wesentlich mehr Daten in einer Zeiteinheit auf Bänder kopiert und zweitens Cartridges sowie Bandlaufwerke geschont, da der aufreibende Start-Stop-Betrieb verhindert wird.
Eine Lösung wie Netapps »NearStore VTL« schreibt bis zu 80 MByte pro Backup-Datenstrom. Etwa sechs Datenströme mit dieser Geschwindigkeit schreibt das kleinere Modell, die »VTL600«, so dass sich hochgerechnet auf eine Stunde 1,8 TByte Daten kopieren lassen. Das größere Modell »NearStore VTL1200« bewältigt eine Datenmenge von 3,6 TByte/h. FSC kopiert mit seinem kleinsten VTL-System »VTA 1000« zwischen 170 bis 250 MByte/s. Beim Highend-System »VTA 5000« sind es 840 bis 1500 MByte/s. Auch die übrigen Produkte arbeiten in diesem Geschwindigkeitsbereich.
Tape-Virtualisierung befreit von Technologieabhängigkeit
Grundsätzlich lassen sich die VTL-Systeme technologisch gegenwärtig in die Tape-Emulation und die Tape-Virtualisierung unterteilen, weiß Stefan Fischer, Geschäftsführer beim Münchner Systemhaus Basis. Bei der Tape-Virtualisierung gibt es keine Technologieabhängigkeit. Das heißt, sichert der Host eigentlich auf ein DLT-Laufwerk, so kann der Backup-Administrator mit Hilfe der VTL die Daten auch auf ein Ultrium-Laufwerk kopieren lassen.
Bekanntester Vertreter dieser Gattung ist die »CentricStor« von FSC. Über die Vorteile bzw. Nachteile dieser Variante wird unter den Experten heftig debattiert. Das System ist seit einigen Jahren auf dem Markt und – wie auch Fachleute vom großen Konkurrenten Sun/Storagetek zugeben – eine ausgereifte Lösung für Open-Systems und Mainframe-Umgebungen. FSC erzielt seine Erfolge jedoch vor allem im Open-Systems-Umfeld, da bei den Mainframes andere Service-Level zu erfüllen sind. Kritik gibt es auch an der Leistung des Systems, die nicht mehr ganz auf dem Stand heutiger Technik ist. Die Virtualisierung aller Funktionen ist indes sehr weit getrieben.
Kritiker stellen deshalb gern die Frage, ob die beste denkbare Umsetzung der Tape-Virtualisierung nicht besser im wissenschaftlichen Elfenbeinturm geblieben wäre. Konsequenzen der Virtualisierung sind, dass die Daten in einem eigenständigen Format geschrieben werden, das mit einstellbaren Blöcken von mehreren Hundert MByte bis einigen GByte auf den Bandlaufwerken abgelegt wird. Ein weiterer Punkt ist der Medienindex. Auch dieser harmoniert nicht mit dem Medienindex der Backup-Software. Ohne die Centricstor sind also weder die Bänder lesbar, noch der Lagerort der Dateien bestimmbar. FSC weist allerdings dezent darauf hin, dass die Centricstor ausfallsicher ausgelegt ist und dass die Virtualisierung einige Fähigkeiten bereitstellt, die die Wettbewerber nicht anbieten können.
Tape-Emulation nutzt virtuelle Bänder besser aus
Die zweite Variante der VTL-Technik ist die Tape-Emulation. Dabei verhält sich der virtuelle Bandroboter dem Host gegenüber exakt so wie eine physische Tape-Library. Wird in der VTL ein LTO-Band emuliert, so muss die physische Bandbibliothek auch mit LTO-Laufwerken bestückt sein. Dass das nicht ganz einfach ist, merkt der Anwender spätestens bei der Datenkompression. Dann wird die Unsitte aller Hersteller, die bei ihren realen Librarys gerne mit Kompressionsfaktoren von 2:1 bis 3:1 werben, augenfällig. Die Annahme, dass durchschnittlich die doppelte bis dreifache Datenmenge auf eine Kassette passt, ist zwar beim virtuellen Tape leicht realisierbar. Der Kompressionsfaktor ist jedoch ein Schätzwert, bei dem ein Mix unterschiedlicher, mehr oder weniger komprimierbarer, Datenformate unterstellt wird.
Im klassischen Betrieb ist das kein Problem, weil der Streamer die Kapazität des Bandes bis zum Ende ausnutzt. Die Anwender müssen dann im schlimmsten Fall zur Kenntnis nehmen, dass auf der Cartridge statt der komprimierten Datenmenge nur die Hälfte unterzubringen ist. Der Einsatz einer VTL wirft die Frage auf, wie viele Daten auf das virtuelle Tape geschrieben werden dürfen, damit sie später noch auf dem realen Band unterzubringen sind. Eine teure Konsequenz wäre es mit dem ungünstigsten Fall zu rechnen und sicherheitshalber nur die zugesicherte native Kapazität auszunutzen. Als Konsequenz würde das reale Tape nicht optimal ausgenutzt.
Alacritus, inzwischen von Netapp übernommen, besitzt wahrscheinlich als einziges Unternehmen eine kontinuierliche Kompressionsberechnung, die beim Beschreiben des virtuellen Bandes ermittelt, welche Datenmenge tatsächlich auf das reale Tape passt. Laut Basis-Manager Fischer, der mit dieser Schätzung der Kompression schon seit anderthalb Jahren Erfahrungen gesammelt hat, stimmen die Vorhersagen weitgehend. Sicherheitshalber sind trotzdem Reserven einzukalkulieren, da alle Bänder durch Schäden an der Magnetschicht im Laufe der Jahre Kapazitätsverluste erleiden.
Virtuelle Bandsicherheit
Auf den Festplatten werden die Daten bislang noch mittels RAID 5, bzw. bei den Netapp-Filern mit RAID 4 geschützt. Hot-Spares sind ebenfalls Pflicht, um Datenverluste aufgrund einzelner Plattenausfälle zu vermeiden. Das Speichern der Daten auf Disk geschieht meistens unter Verwendung eines Journaling-Filesystems. Dabei werden alle Metadaten protokolliert, um die Datenintegrität zugelassener Schreibvorgänge selbst im Fall unkorrekter Beendung sicherzustellen. Die Metadaten sind zudem an mehreren Stellen gespeichert, wobei die Daten auf jeder Platte selbsterklärend sind. Selbst im schlimmsten Katastrophenfall des kompletten Verlusts oder der starken Beschädigung der Metadaten einer Appliance besteht immer noch Zugriff auf die Daten auf der Platte.
Es wird also viel getan für die Datensicherheit. Allerdings debattieren viele Anwender den Einsatz von Filesystemen und auch die Gefahr von Viren sehr differenziert. Auf den ersten Blick erscheint es vertraut, wenn die Daten auf Unix- und Linux-Filesystemen wie Ext3, GFS oder XFS liegen. Hier ist die Wiederherstellung einzelner Dateien durch den Random-Zugriff optimiert. Außerdem könnten die so beschriebenen Dateisysteme beim Ausfall des VTL-Rechners in jedem Unix-Rechner gemountet werden und sind dann wieder lesbar.
Die unangenehme Seite dieser Aufzeichnung ist die schlechtere Performance durch die typischen kleinen Blockgrößen von 64 oder 128 KByte. FSC verwendet GByte-Blöcke, um die Leistung zu erhöhen. Bei Netapp sorgt ein spezialisiertes Betriebssystem, das ebenfalls mit sehr großen Blöcken arbeitet, für höhere Leistung. Ohne den Nearstore-VTL-Filer sind diese Daten jedoch, anders als beim Einsatz eines Filesystems, nicht mehr auswertbar.
Der verständliche Wunsch vieler Administratoren, die Kontrolle über die komplette Datensicherung zu behalten, dürfte mit fortschreitender Entwicklung der VTL-Technik in immer weitere Ferne rücken. Eine VTL ist eine Blackbox, selbst wenn bestimmte Prozesse (Adic kann an der VTL vorbei auf Band schreiben) heute noch unabhängig von der VTL ausführbar sind. Die Debatte über den Kontrollverlust erinnert an die ersten Disk-Arrays, die nicht mehr lesbar waren, wenn die RAID-Tabelle zerstört wurde. Anwender sollten deshalb darauf achten, dass die Hersteller von VTLs Funktionen einbauen, die selbst bei vollständigem Ersatz zentraler Komponenten die Metadaten entweder vom Band, vom Flashspeicher oder von den Festplatten wieder reproduzieren können, ohne dass alle Bänder zu recovern sind. Letzteres könnte bei großen Datenmengen Wochen dauern.
VTL erhöht Tempo und senkt Wartungskosten
Die virtuelle Bandrobotertechnik stößt auf das Interesse vieler Anwender. Beim Münchner Systemhaus Basis fragt inzwischen jede zweite Woche ein anderes großes Unternehmen nach der neuartigen Backup-Lösung. »Unser Umsatzanteil durch virtuelle Bandbibliotheken ist in den letzten anderthalb Jahren auf über 30 Prozent gestiegen«, sagt Fischer. Seine Kunden haben alle ähnliche Anliegen: Entweder mangelnde Performance bei der Datensicherung oder zu hohe Wartungskosten. Beide Probleme lassen sich durch eine VTL in den Griff bekommen. Damit lässt sich die Performance zum Band hin um den Faktor vier bis zehn steigern und damit erledigt sich auch das Blankscheuern der Bänder durch den Start-Stop-Betrieb.
Kostenanalyse
Doch trotz seiner Umsatzerfolge warnt Fischer auch vor übertriebenen Erwartungen: »Eine VTL ist nicht die Lösung aller Backup-Probleme.« Anwender, die zig Millionen kleine Dateien auf ihrem Fileserver lagern, wissen das. Hier kann allein das Browsing der nicht zwangsläufig großen Datenmenge schon mal 30 Stunden dauern, bevor durch die Datensicherung überhaupt nur ein Bit kopiert wurde. Eine VTL löst auch keine Archivierungsprobleme. Ebenfalls sollten IT-Manager nicht vergessen, dass Bänder keinen Strom verbrauchen und damit auch keine aufwendige Klimatisierung benötigen. Bänder sind nicht so schnell gelöscht wie Festplatten und immer noch die klügste Wahl, wenn es gilt, Daten über lange Aufbewahrungszeiträume aufzubewahren.