Nesse trabalho será apresentado um estudo de planejamento de capacidade e desempenho da utilização de Storage para Backup em disco. Algumas funcionalidades como Snapshots, Desduplicação e Compressão de dados serão abordadas, com o objetivo de avaliar esse novo método, comparando com o backup tradicional em fita, a fim de fornecer subsídios na escolha ou substituição de um método por outro.

1. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
Artigo
Kleber José da Silva
Brasil ICT – 07/08/2013
PLANEJAMENTO DE CAPACIDADE E
DESEMPENHO DE BACKUP EM DISCO

2. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
Agenda
1. Introdução
2. Contexto
3. Conceitos de Backup
4. Trabalhos relacionados
5. Integridade e Janela de Backup
6. Estudo de Caso
7. Desempenho
8. Trabalhos futuros
9. Conclusão

3. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
Nesse artigo será apresentado um estudo
de planejamento de capacidade e
desempenho da utilização de Storage para
Backup em disco. Algumas funcionalidades
como Snapshots, Desduplicação e
Compressão de dados serão abordadas,
com o objetivo de avaliar esse novo método,
comparando com o backup tradicional em
fita, a fim de fornecer subsídios na escolha
ou substituição de um método por outro.
1 - Introdução

4. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
2 - Contexto
Backup de Servidores, físicos ou virtuais.
A aplicação deve ser considerada no método,
para garantir a integridade do Backup.

5. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
3 – Trabalhos
relacionados
[TOME01] Antonio Valceni de Oliveira Tomé et al;
“Comparação do Desempenho entre Ferramentas
de Código Livre para a Realização de Backups”,
Artigo, Universidade Federal de São Carlos (2012):
- O artigo comparou o desempenho de backup e
restauração de algumas ferramentas gratuitas no
método tradicional de cópia completa (full) e então
incremental. O comando nativo TAR do linux obteve
o melhor resultado.

6. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4 – Conceitos de Backup
• Um backup é uma cópia ou
uma versão dos arquivos que
deve ser criada para garantir a
restauração em caso de falha.
• Uma falha pode ser desde
uma corrupção de arquivos,
falha de hardware, sinistros
(incêndio, enchentes,
meteoro, etc) até erro de
usuário (deleção acidentais,
exclusão de arquivos, má
aplicação de atualizações)

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4.1 – Escopo do Backup
• Backups lógicos: Que contêm dados e/ou
definições de objetos. Ex.: uma exportação
realizada por ferramentas específicas de cada
sistema nos servidores. No caso de banco de
dados, ele gera um arquivo binário com as
definições de estrutura, índices, e dados para
importação.
• Backups físicos: Contém uma imagem
completa dos arquivos físicos do servidores.
Ex.: Arquivos de dados e logs de servidores de
banco de dados = data1.dbf e log1.dbf. Pode
ser feito por um software de backup ou alguma
funcionalidade no servidor ou storage.

8. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2 – Métodos de Backup
a) Backup em fita: é o tipo de backup tradicional que a maioria
das empresas tem usado por anos. É composto por:
 Servidor com Software de Backup de um fornecedor
especializado ou em raros casos uma ferramenta nativa do S.O.
 Agentes de Backup instalados nos demais servidores
 Biblioteca de Fita (tape library) conectada a um servidor de
mídia (media server)

9. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2 – Métodos de Backup
a) Backup em fita:

10. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2 – Métodos de Backup
b) Backup em disco: com a redução dos custos de discos
magnéticos e aumento de sua capacidade (discos SATA), surgiu
como alternativa a possibilidade de utilização desses ao invés
das fitas, em duas opções
b.1 - Virtualizador de Fita
(VTL – Virtual Tape Library):
utiliza os mesmos
componentes do backup em
fita e o servidor de backup
emula a VTL como se fosse
um biblioteca física.

11. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2 – Métodos de Backup
b.2) Solução de Softwares e Storage SATA: neste caso, o
software de backup foi projetado para armazenar os dados no
próprio Storage sem necessidade de emulação de biblioteca,
com tecnologia de Snapshots.
Ambas soluções baseadas
em disco possuem
tecnologia de
desduplicação de dados,
que apresentam vantagens
de economia de espaço em
relação ao backup em fita
que possuem normalmente
a compressão.
Alternativa: armazenar o Backup na nuvem.

12. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2.1 – Desduplicação
A seguir, um exemplo com desduplicação no nivel de blocos
(4KBytes). OBS.: No nivel de arquivos seria diferente.

13. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
4.2.1 – Desduplicação
Moe’s presentation.ppt
20 x 4K blocos
Larry’s presentation.ppt
Arquivo idêntico: 20 x 4K blocos
Curly’s presentation.ppt
Arquivo editado: 25 x 4K
blocos
Shemp’s resume.doc
Arquivo diferente: 10 x 4K blocos
= Blocos Idênticos
Dados gravados em Disco:
Com desduplicação: 38 blocos
Sem desduplicação: 75 blocos

14. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
5 – Integridade e Janela
de Backup
• Backups não íntegros: Feitos com a base de dados
ou máquina virtual aberta e gerando transações nos
arquivos de dados. Neste caso não há garantia de
recuperação dos dados, ou seja, não devem ser
considerados. Essa forma é indicada apenas para
servidores de arquivos ou servidores web que não
mantém relação de consistência entre eles.

15. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
5 – Integridade e Janela
de Backup
• Backups íntegros: Feitos com a base de dados ou
máquina virtual “desligada” (backup consistente ou backup
cold) ou em modo backup online (backup inconsistente).
• Deve-se fazer um backup sem que a base esteja com
transações ativas (backup cold) ou com os arquivos de
dados intactos (backup online), garantindo assim que todas
as transações previamente realizadas estejam
consistentes.
• Um pré-requisito para executar o backup online é que a
aplicação suporte esse modo. OBS.: O Oracle é um SGBD
que suporta esse modo com a habilitação dos archivelogs.

16. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
5.1 – Janela de Backup
Janela de Backup: define o tempo que o processo (job) de
backup gastou para ser concluído. Esse tempo é proporcional
ao tamanho da base de dados ou da máquina virtual e a
velocidade de cópia dos dados.
- Quanto maior for a
base de dados e mais
lento o dispositivo de
armazenamento do
backup, maior será a
janela de backup, o que
pode implicar em
percepção de lentidão
para o usuário final.

17. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
5.2 – Snapshots
• Backups Snapshots: uma alternativa para reduzir janelas de
backups, alguns sistemas operacionais e storages suportam a
tecnologia de Snapshots para serem usados como backup
(versões) no próprio armazenamento principal.
- Não é gasto tempo de
cópia para um outro
dispositivo no
momento do backup
(pode ser feito
posteriormente,
independente do
estado do banco ou
máquina virtual).

18. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
5.2.1 – Tipos de Snapshots
Snapshot 1
D’A B C D
FileSystem ativo
Bloco
em
Disco
Cria ponteiros, não dados
Snapshot
I/O
0
Meter
1
A B C D
FileSystem ativo
Blocos
em
Disco
Snapshot 1
DD’
Copia dados
Area de
Snapshot
I/O
0
Meter
12345
• Snapshot baseados em
ponteiros
• Snapshot baseados em
cópia na escrita (copy-on-
write)
• Em ambos: não há conceito de full + incremental como em fita.
Novos snapshots são relacionais ao criado anteriormente.

19. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
6 – Estudo de Caso
Aplicação: Um ambiente com servidores de banco de
dados SQL responsável por vários serviços públicos,
dentre eles a emissão de notas fiscais e guias da
prefeitura de uma cidade do estado de SP.
Infra: Servidores físicos, switches Ethernet e Storage
iSCSI alocados em um Data Center na grande São
Paulo. Capacidade física dos BDs: 2TB
Cenário anterior do backup: Serviço de backup
terceirizado no Data Center. Frequencia: 1x por dia.
Retenção: 1 ano (backup semanal). SLA para
restauração: 8h + tempo de aplicação de archiving logs
do banco de dados sob responsabilidade do cliente.

20. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
6 – Estudo de Caso
Novo cenário de backup: Aquisição de um novo
Storage com discos SATA alocado em outro Data
Center, com conectividade TCP/IP com o anterior.
- Software de gerenciamento do Backup instalado em
um servidor virtual, com conectividade em ambos DC
- Configuração de política de Backup em Snapshots
dos logs do BD a cada 2h, durante horário comercial, e
1 backup online dos datafiles do BD às 18h,
armazenados no Storage SAS e no SATA.
- Retenção: armazenamento do backup no Storage
SATA: das 18h diario por 7 dias, semanal por 4
semanas e mensal durante 24 meses.

21. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
6.1 – Topologia
Storage
SAS
Storage
SATA
Backup
1 dia de
snapshots
1 ano de
snapshots
DC 1 DC 2

22. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
6.2 – Capacidade
Consumo de espaço de 1 volume secundário (SATA)
===== DF –g =====
Filesystem Gbytes used
/vol/SnapMgr_SQLServer_SBSQL01_backup_1/ 939G 432G
/vol/SnapMgr_SQLServer_SBSQL01_backup_1/.snapshot 232G (53%)
Snapshots consumindo 53% da área de produção para 1 e 1/2
ano de Backup = Desduplicação + Compressão + Granularidade
no nivel de Blocos (e não de arquivos).

23. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
6.3 – Custo
Antes da implementação desse projeto, a empresa
avaliou outras soluções de Backup tradicional em Fita,
porém o custo seria equivalente devido a maior
capacidade necessária de fitas, mesmo estas sendo
mais baratas que o Storage com discos SATA.
Atualmente já estão disponíveis os discos SATA de
3TB que facilitam a competição de custo com as
bibliotecas de fita.
Um fato que encarece a solução de fita é o custo da
licença de agente de backup de sistemas de arquivos
para cada servidor, o que normalmente não é cobrado
na solução de software e storages SATA.

24. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
7 – Desempenho
Horas
Recuperação de Fita
Log
Minutos
Snapshot
Full I I I Log
Recuperação de Disco
Processo com
procedimentos manuais
Mais demorado e a fita
apresenta risco de se
danificar com o tempo
7.1 - Restauração
Processo com procedimentos
feitos no gerenciador de bkp
Recuperação mais rápida.
Disco é uma mídia mais
confiável

25. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
7.2 – Incremental Arquivos x Blocos
Disco
20TB
1 Day
20TB
Storage
Minutos
Horas
Fita
Copia 20GB
Blocos alterados
Copia 2TB
Arquivos alterados
Fita ou Storage
7 – Desempenho

26. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
7 – Desempenho
7.3 – Otimização de WAN
Um dos pontos que podem prejudicar o desempenho
de uma solução de backup em disco, quando há a
exigência de manter o Storage SATA em um site
secundário, é o desempenho do Link WAN.
Como complemento da solução nestes casos, pode-se
utilizar softwares ou appliances de otimização de WAN
nos dois lados para dar a percepção de rede local
entre origem e destino, por meio dos mecanismos de
cache e compressão destes.

27. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
8 – Trabalhos futuros
• Analisar mecanismos de segurança a serem
implementados no método de backup em
disco como encriptação de Storage,
comparando o impacto de desempenho.
• Estudar e desenvolver uma fórmula para
calcular a retenção x custo benefício da
solução de fita ou disco ou nuvem.
• Pesquisar se há soluções similares para o
ambiente de alta plataforma e avaliar se
haveria algum benefício.

28. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
9 – Conclusão
-Pelas comparações apresentadas, o backup em disco
aparenta ser a opção mais eficiente.
-A escolha pela implementação de backup em disco ou
fita depende de outros fatores a considerar:

29. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
9 – Conclusão
Retenção dos dados. Se a necessidade é manter o
backup por mais de 2 anos com uma probabilidade
baixa de restauração de dados antigos, o backup em
fita pode se tornar uma solução mais barata. Neste
caso, deve-se analisar uma arquitetura híbrida com a
retenção dos backup em disco durante os primeiros
meses, e depois para fita até o final do prazo.
Operação. O backup em fita gera mais trabalho por
parte do operador de Backup no manuseio das fitas na
tape library

30. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.
9 – Conclusão
Garantia. O Storage utilizado para backup em disco
deve estar sempre sob suporte e garantia, enquanto
que no backup em fita, apenas a tape library, as fitas
não possuem essa necessidade.
Cenários. Deve-se avaliar cada cenário específico
pelas suas aplicações e necessidades do negócio da
organização. Nem sempre o melhor para um é o
melhor para outro. 

31. Proibida cópia ou divulgação sem permissão escrita do CMG Brasil.