Esecuzione del backup GPFS: Guida al backup del file system IBM Spectrum Scale

Che cos’è GPFS e perché è importante il backup dei dati?

Il panorama aziendale moderno diventa sempre più orientato ai dati con il passare del tempo, rendendo necessaria una struttura di base in grado di gestire grandi volumi di dati su sistemi distribuiti e presentando sfide uniche per la maggior parte dei file system tradizionali. In questo contesto, vorremmo esaminare più nel dettaglio IBM Spectrum Scale, una soluzione precedentemente nota come General Parallel File System o GPFS.

GPFS è una soluzione incredibilmente utile per le aziende che devono affrontare una crescita esplosiva dei dati e allo stesso tempo necessitano di un accesso affidabile e della protezione di tutte le informazioni coperte. Tuttavia, prima di addentrarci nei dettagli delle strategie di backup per questo ambiente, è importante spiegare cosa rende questo FS così unico e perché è così difficile proteggere le informazioni in questo ambiente utilizzando mezzi convenzionali.

Comprendere IBM Spectrum Scale e GPFS

IBM Spectrum Scale è nato dal General Parallel File System, che era stato originariamente sviluppato per ambienti di calcolo ad alte prestazioni. IBM Spectrum Scale è una soluzione di storage complessa per la gestione delle informazioni su risorse disperse, che opera con più dispositivi di storage fisici come un’unica entità logica. Il fatto che Spectrum Scale sia in grado di fornire accesso simultaneo ai file da più nodi significa che elimina virtualmente i colli di bottiglia solitamente associati ai file system tradizionali che lavorano con carichi di lavoro massicci.

Il passaggio da GPFS a Spectrum Scale è molto più di un semplice cambio di nome. La tecnologia di base rimane fondata sull’architettura GPFS, ma IBM ha ampliato con successo le sue capacità per soddisfare le moderne esigenze aziendali, come il supporto all’analisi dei dati, le funzionalità di sicurezza avanzate, l’integrazione con il cloud e altro ancora. A parte tutti gli sforzi di rebranding, la maggior parte degli amministratori e delle fonti di documentazione continuano a fare riferimento a questo sistema come GPFS quando ne discutono gli aspetti operativi.

Anche noi faremo riferimento al sistema come GPFS in questa guida, per coerenza e chiarezza con le risorse tecniche esistenti.

L’importanza dei backup dei dati in GPFS

La natura tipicamente mission-critical dei carichi di lavoro gestiti dai sistemi rende la perdita di dati in un ambiente Spectrum Scale particolarmente devastante. Le applicazioni in esecuzione su GPFS spesso non possono tollerare tempi di inattività prolungati o l’indisponibilità dei dati, sia che si tratti di produzione multimediale, formazione AI, modellazione finanziaria, ricerca scientifica, ecc. Questo è uno dei motivi principali per cui strategie di backup robuste non sono solo raccomandate per questi ambienti, ma assolutamente essenziali.

La natura distribuita di GPFS può creare sfide non convenzionali negli approcci di backup tradizionali. Con informazioni potenzialmente distribuite su decine o addirittura centinaia di nodi, un coordinamento adeguato di backup coerenti richiederebbe tecniche altamente specializzate. Inoltre, l’enorme volume di informazioni gestite regolarmente negli ambienti GPFS (che spesso raggiungono petabyte di informazioni) significa che anche le finestre di backup e i requisiti di archiviazione richiedono una pianificazione molto accurata.

Le aziende che utilizzano GPFS devono anche fare i conti con fattori di conformità normativa che spesso impongono politiche specifiche di conservazione dei dati. La mancata implementazione di framework di backup e ripristino adeguati non solo rappresenta un rischio per la continuità operativa, ma può anche esporre l’organizzazione a sanzioni legali e finanziarie sostanziali nei settori regolamentati.

Caratteristiche principali di IBM Spectrum Scale per la gestione dei backup

IBM è riuscita a integrare una serie di potenti funzionalità direttamente in Spectrum Scale, migliorando in modo significativo le funzionalità relative al backup in modo nativo. Queste funzionalità costituiscono la base per strategie complete di protezione dei dati, bilanciando prestazioni, affidabilità ed efficienza.

Gli esempi più significativi di tali funzionalità in Spectrum Scale sono:

• Gestione dei file basata su policy – Funzionalità di automazione per le operazioni del ciclo di vita, la selezione dei backup e lo spostamento dei dati in base a regole personalizzabili.
• Snapshot coerenti a livello globale – Creazione di copie point-in-time dell’intero file system senza interruzioni delle operazioni in corso.
• Integrazione con TSM/Spectrum Protect – La connessione diretta con la piattaforma di backup aziendale di IBM semplifica notevolmente i backup.
• Opzioni di ridondanza dei dati – Le funzionalità di replica e codifica con cancellazione proteggono dai guasti hardware.
• Ripristino clusterizzato – Disponibilità mantenuta anche in caso di guasti parziali del sistema.

Nessuna di queste funzionalità elimina la necessità di strategie di backup adeguate, ma fornisce al personale amministrativo potenti funzionalità per creare schemi di protezione complessi. Se sfruttate correttamente, le funzionalità native di Spectrum Scale migliorano notevolmente l’efficienza e l’affidabilità delle operazioni di backup, soprattutto se confrontate con gli approcci genetici applicati ai file system convenzionali.

Tuttavia, la vera potenza di Spectrum Scale emerge quando le aziende personalizzano i propri strumenti in base ai propri obiettivi di tempo di ripristino, alle gerarchie di valore dei dati e ai modelli di carico di lavoro specifici. Una strategia di backup progettata correttamente per gli ambienti GPFS dovrebbe basarsi sulle funzionalità native, affrontando al contempo i requisiti specifici dei processi aziendali supportati dal sistema.

Quali sono le diverse opzioni di backup disponibili in GPFS?

La progettazione di una solida strategia di protezione dei dati per IBM Spectrum Scale richiede agli amministratori di analizzare diversi approcci di backup con vantaggi distinti in scenari particolari. La complessità delle implementazioni GPFS di livello enterprise richiede un grado molto elevato di comprensione di tutte le opzioni disponibili. La scelta della giusta combinazione di metodi di backup non è solo una decisione tecnica, ma ha anche un impatto diretto sull’utilizzo delle risorse, sulla continuità operativa e sulle capacità di conformità senza inutili costi operativi o finanziari.

Backup completi vs backup incrementali

Il backup completo è l’approccio più semplice nel campo della protezione dei dati. Un’operazione di backup completo copia ogni singolo file nel file system o nella directory selezionata nella destinazione di backup, indipendentemente dal suo stato attuale. Un approccio così onnicomprensivo crea uno snapshot completo e autonomo delle informazioni che può essere ripristinato interamente da solo senza alcuna dipendenza da altri set di backup.

Il vantaggio principale di un backup completo è la semplicità di ripristino: gli amministratori devono solo accedere a un singolo set di backup quando è necessaria un’operazione di ripristino. In questo modo, i tempi di ripristino sono più rapidi, il che rappresenta un vantaggio significativo in varie situazioni di stress legate a guasti del sistema. Detto questo, i backup completi possono consumare quantità significative di risorse di archiviazione e larghezza di banda di rete, rendendo i backup completi giornalieri poco pratici per la maggior parte delle implementazioni GPFS su larga scala.

Il backup incrementale è una delle alternative più comuni ai backup completi e fornisce un metodo efficiente di protezione dei dati acquisendo solo le informazioni modificate dall’ultima operazione di backup. Riduce drasticamente le finestre di backup e i requisiti di archiviazione, rendendo molto più semplice eseguire operazioni di backup frequenti. Il compromesso si presenta durante i processi di ripristino, in cui ogni processo di ripristino deve accedere a più set di backup in una sequenza molto specifica, il che tende a prolungare il tempo totale di ripristino. I backup incrementali sono considerati particolarmente efficaci negli ambienti GPFS, grazie alle robuste funzionalità di tracciamento delle modifiche di GPFS, in quanto il sistema è in grado di identificare facilmente ed efficacemente i file modificati senza la necessità di operazioni di confronto esaustive.

Quando utilizzare i backup differenziali in GPFS?

Parlando di vie di mezzo, i backup differenziali rappresentano una via di mezzo tra l’approccio completo e quello incrementale. I backup differenziali acquisiscono specificatamente tutte le modifiche apportate dall’ultimo backup completo, anziché da qualsiasi backup recente. I backup differenziali meritano un’attenzione particolare negli ambienti GPFS, considerando che alcuni modelli di carico di lavoro di questo ambiente rendono i backup differenziali particolarmente preziosi.

Uno dei maggiori vantaggi dei backup differenziali è la semplicità del ripristino per i set di dati con tassi di modifica moderatamente elevati. Quando si ripristina un backup differenziale, gli amministratori devono solo aggiungere l’ultimo backup completo per completare l’intera operazione. Si tratta di un processo di ripristino molto più semplice rispetto all’esecuzione di catene potenzialmente lunghe di backup incrementali in una sequenza precisa. Questa differenza in termini di complessità può fare la differenza per i file system GPFS mission-critical con RTO rigorosi, dove il lungo processo di ripristino di un backup incrementale può estendersi oltre gli accordi sul livello di servizio esistenti.

Gli ambienti GPFS con applicazioni ad alto volume di transazioni sono un altro esempio di ottimo caso d’uso per i backup differenziali. Quando i dati subiscono frequenti modifiche in un sottoinsieme più piccolo di file, un approccio incrementale tradizionale crea inevitabilmente catene di backup altamente inefficienti con una miriade di piccoli set di backup che devono essere ripristinati contemporaneamente quando necessario. I backup differenziali sono molto più efficaci nel consolidare queste modifiche in unità molto più gestibili, pur rimanendo più efficienti dei backup completi. Molti carichi di lavoro di database che eseguono GPFS mostrano esattamente questo modello: sistemi finanziari, applicazioni ERP e una varietà di carichi di lavoro simili con aggiornamenti regolari su piccola scala delle informazioni critiche.

Utilizzo della GUI per la gestione dei backup in IBM Spectrum Scale

Sebbene le interfacce a riga di comando possano fornire potenti funzionalità di controllo agli utenti esperti, IBM riconosce anche la necessità di strumenti di gestione più accessibili. Si tratta di un argomento particolarmente importante per gli ambienti in cui gli specialisti dello storage potrebbero non avere conoscenze e competenze sufficienti su GPFS. Spectrum Scale GUI offre un’interfaccia basata sul web che tende a semplificare molti aspetti della gestione dei backup utilizzando una visualizzazione intuitiva e una guida pratica al flusso di lavoro.

Le funzionalità di gestione dei backup nella GUI aiutano gli amministratori a:

• Configurare le politiche di backup utilizzando strumenti visivi.
• Generare report dettagliati sul successo o il fallimento dei backup e sul consumo di storage.
• Visualizzare le dipendenze dei backup per evitare il maggior numero possibile di errori di configurazione.
• Pianificare e monitorare i processi di backup tramite un dashboard centralizzato.
• Gestire snapshot e ripristini con semplici operazioni “punta e clicca”.

Allo stesso tempo, alcune configurazioni di backup avanzate potrebbero comunque richiedere l’intervento tramite l’interfaccia a riga di comando in casi specifici. La maggior parte delle aziende mature cerca di mantenere la competenza in entrambi i metodi, eseguendo le operazioni di routine nella GUI e lasciando gli strumenti a riga di comando per lo scripting automatizzato o i casi complessi.

Comprendere le diverse opzioni di archiviazione per i backup

Sorprendentemente, la destinazione dei backup GPFS ha un impatto sostanziale sull’efficacia di una strategia di backup. I metodi di esecuzione del backup possono rimanere simili, ma la tecnologia di archiviazione sottostante tende a differire notevolmente, influenzando la velocità di ripristino, l’efficienza in termini di costi e le capacità di conservazione complessive. Gli amministratori esperti dovrebbero valutare le opzioni disponibili in un ampio spettro di possibilità, invece di concentrarsi sulla capacità lorda.

L’archiviazione su nastro è un buon esempio di opzione di archiviazione piuttosto non convenzionale che svolge ancora un ruolo cruciale in molte architetture di backup GPFS. Non esistono praticamente alternative al nastro quando si tratta di archiviare grandi quantità di dati per la conservazione a lungo termine con funzionalità di sicurezza air-gapped. Le moderne funzionalità dei nastri aziendali sono molto convenienti per i dati di backup a cui si accede raramente, con le generazioni LTO più recenti che offrono diversi terabyte di capacità per cartuccia a una frazione del costo dello storage su disco. L’integrazione di IBM Spectrum Scale e Spectrum Protect (la soluzione di backup di IBM) aiuta a semplificare il trasferimento dei dati alle librerie a nastro, mantenendo cataloghi ricercabili che possono mitigare le limitazioni di accesso dei nastri.

I backup su disco sono notevolmente più veloci delle operazioni di ripristino da nastro, ma sono anche una forma di archiviazione molto più costosa. In questa categoria, le aziende possono scegliere tra array di archiviazione generici e appliance di backup dedicate, queste ultime spesso dotate di funzionalità di deduplicazione integrate per migliorare l’efficienza dello storage. In questo contesto va menzionato anche l’object storage, una sorta di via di mezzo che negli ultimi anni ha riscosso sempre maggiore popolarità, in quanto offre prestazioni ragionevoli per i carichi di lavoro di backup e una situazione economica migliore rispetto alle tradizionali soluzioni SAN/NAS.

Come eseguire i backup dei dati in GPFS?

Passando dalla teoria alla pratica, i backup in IBM Spectrum Scale richiedono la padronanza di strumenti e tecniche specifici progettati appositamente per questo complesso file system distribuito. Il successo dell’esecuzione dipende da molti fattori diversi, dall’emissione dei comandi corretti alla comprensione di tutte le considerazioni architetturali che influenzano il comportamento del backup in ambienti con file system paralleli. Questa sezione esamina gli aspetti operativi chiave dei backup GPFS, dalle utilità della riga di comando alle garanzie di coerenza.

Utilizzo del comando mmbackup per backup completi

Il comando mmbackup è la colonna portante delle operazioni di backup standard per gli ambienti IBM Spectrum Scale. È stato progettato specificamente per funzionare con le caratteristiche uniche di GPFS, con le sue estese strutture di metadati, i modelli di accesso parallelo e la natura distribuita. Il comando mmbackup è in grado di fornire un approccio specializzato ai backup con prestazioni e affidabilità superiori rispetto a qualsiasi utility generica, cosa che risulta particolarmente evidente quando si opera su larga scala.

In generale, mmbackup crea un’interfaccia efficiente tra Spectrum Scale e Spectrum Protect, gestendo praticamente tutto, dal trasferimento dei dati e la selezione dei file alla conservazione dei metadati, contemporaneamente. La sua sintassi di base utilizza un modello logico semplice:

• Limitare le operazioni a set di file specifici,
• Definire modelli di esclusione o inclusione,
• Controllare il parallelismo e così via.

Un’attenta considerazione di questi parametri diventa particolarmente importante negli ambienti di produzione, dove le finestre di backup sono spesso limitate e non lasciano spazio a contese di risorse.

Per le organizzazioni che non utilizzano Spectrum Protect, esistono sul mercato diverse alternative di terze parti per il software di backup con supporto per l’integrazione GPFS, anche se spesso non offrono la profonda integrazione di mmbackup.

Esiste anche un percorso completamente personalizzato, che utilizza il comando mmapplypolicy per identificare i file che richiedono il backup e script complessi per lo spostamento dei dati. Si tratta dell’approccio più flessibile disponibile, ma richiede uno sforzo e risorse significative sia per lo sviluppo che per la manutenzione continua.

Passaggi per la creazione di snapshot in IBM Spectrum Scale

Gli snapshot sono molto utili se utilizzati in combinazione con i backup tradizionali in ambienti GPFS, con punti di protezione quasi istantanei senza l’impatto sulle prestazioni o la durata dei backup completi. A differenza dei backup convenzionali che copiano i dati su supporti esterni, gli snapshot utilizzano la struttura interna del file system per conservare viste puntuali, continuando a condividere i blocchi invariati con il FS attivo.

Il processo di creazione di uno snapshot di base in Spectrum Scale è relativamente semplice e richiede solo pochi passaggi:

1. Identificazione della destinazione: determinare se è necessario uno snapshot di un set di file specifico o dell’intero sistema.
2. Definizione delle convenzioni di denominazione: scegliere uno schema di denominazione coerente che possa essere utilizzato per identificare lo scopo del backup e che includa anche un timestamp.
3. Creazione dello snapshot: eseguire la variante del comando appropriata a una delle opzioni disponibili al passaggio 1:
   1. Snapshot a livello di set di file – mmcrsnapshot FILESYSTEM snapshot_name -j FILESET
   2. Snapshot a livello di filesystem – mmcrsnapshot FILESYSTEM snapshot_name
4. Verifica dei file: confermare la completezza del nuovo snapshot utilizzando mmlssnapshot.

Gli snapshot diventano ancora più potenti quando sono integrati in strategie di protezione più ampie e complesse. Molte aziende creano snapshot immediatamente prima e dopo operazioni di grandi dimensioni, come aggiornamenti di applicazioni, integrazioni con applicazioni di backup, ecc. Gli snapshot possono anche essere eseguiti a intervalli regolari fissi come parte delle attività di protezione continua dei dati.

Nonostante i numerosi vantaggi, gli snapshot non devono mai essere confusi con i backup veri e propri. Sono ancora vulnerabili ai guasti fisici dell’archiviazione e spesso hanno periodi di conservazione limitati rispetto alle copie di backup esterne. Le strategie di protezione dei dati efficienti spesso utilizzano una combinazione di snapshot e backup tradizionali per garantire sia una protezione a lungo termine fuori dal sistema che punti di ripristino rapidi e frequenti.

Come garantire la coerenza negli snapshot e nei backup GPFS

La coerenza dei dati è un fattore critico in qualsiasi strategia di backup efficace. Negli ambienti GPFS, ottenere una coerenza completa può essere difficile. La natura distribuita del file system GPFS e la possibilità di modifiche simultanee da più nodi creano una serie di sfide uniche. Sono necessari meccanismi di coerenza adeguati per garantire che i backup non acquisiscano stati applicativi incoerenti o transazioni parziali, che renderebbero tali backup inefficaci per futuri scenari di ripristino.

Il coordinamento con il software che utilizza il file system è essenziale per backup coerenti con le applicazioni. Molte applicazioni aziendali forniscono i propri hook unici per i sistemi di backup. Ad esempio, i sistemi di gestione dei database offrono comandi per scaricare le transazioni su disco e sospendere temporaneamente i processi di scrittura durante le operazioni di backup critiche. Per integrare questi processi specifici delle applicazioni con le operazioni di backup GPFS, spesso sono necessari scripting e orchestrazione accurati, che comportano comandi pre-backup e post-backup che segnalano alle applicazioni di entrare o uscire dalla modalità di backup.

La funzionalità snapshot di Spectrum Scale offre una serie di caratteristiche progettate specificamente per affrontare le sfide della coerenza:

• Gruppi di coerenza
• Cohesione globale
• Sospensione della scrittura

Detto questo, la coerenza in ambienti più esigenti richiede spesso strumenti aggiuntivi, ad esempio quando si eseguono database o sistemi di elaborazione delle transazioni. Alcune aziende implementano tecnologie di coerenza di terze parti per coordinare i livelli di applicazione, database e storage. Altre scelgono di implementare approcci specifici per le applicazioni, affidandosi alle API di backup del database per mantenere l’integrità delle transazioni durante la generazione di copie di backup in posizioni GPFS.

Strategie di backup ibride: combinazione di backup completi, incrementali e snapshot

Le strategie di protezione dei dati più efficaci negli ambienti GPFS raramente si basano su un unico approccio di backup, ma sfruttano invece una combinazione di tecniche per ottenere migliori velocità di ripristino, efficienza di archiviazione, ecc. Gli approcci ibridi riconoscono la necessità di adattare le misure di protezione a tipi di dati specifici, a seconda del valore, del tasso di modifica e dei requisiti di ripristino delle informazioni. Gli approcci ibridi consentono alle organizzazioni di concentrare le risorse dove offrono il massimo valore aziendale, riducendo al contempo l’utilizzo di sovraccarichi per i dati meno importanti.

Un approccio ibrido ben progettato tende a incorporare:

• Backup completi settimanali come punti di ripristino autonomi.
• Backup incrementali giornalieri per acquisire in modo efficiente le modifiche in corso.
• Snapshot più frequenti per fornire punti di ripristino quasi istantanei per le informazioni più recenti.
• Replica continua per sottoinsiemi di dati mission-critical per ridurre il più possibile i tempi di ripristino.

La potenza di questo approccio diventa evidente quando si confrontano vari scenari di ripristino. Gli approcci ibridi consentono agli amministratori di ripristinare le cancellazioni accidentali recenti dagli snapshot in pochi minuti, mantenendo al contempo una serie completa di funzionalità di protezione contro i guasti catastrofici tramite la catena di backup tradizionale.

Tuttavia, l’implementazione di framework di backup ibridi non è un processo facile; richiede un’attenta orchestrazione per garantire che tutti i componenti della configurazione possano funzionare in armonia e non interferiscano tra loro. La contesa delle risorse, la duplicazione non necessaria e le minacce intrinseche del processo decisionale manuale sono solo alcuni esempi dei modi in cui una configurazione ibrida può essere configurata in modo errato, causando più danni che benefici.

Il costo totale di proprietà a lungo termine è il vero valore aggiunto degli approcci ibridi per le aziende. La possibilità di allineare i costi di protezione al valore dei dati tende a garantire risparmi significativi nel tempo, più che compensando gli investimenti iniziali necessari per creare più livelli di protezione dei backup. Un backup ibrido configurato correttamente è in grado di fornire una protezione intensiva per i dati critici, garantendo al contempo che i dati meno importanti consumino meno risorse e richiedano cicli di backup meno frequenti, cosa impossibile con un approccio tradizionale.

Come gestire i processi di backup in GPFS?

Una solida struttura di gestione è alla base di ogni strategia di protezione dei dati di successo, trasformando le capacità tecniche in affidabilità operativa. Una corretta configurazione delle attività di backup è ancora necessaria, ma la vera sicurezza si ottiene solo quando le misure di backup sono abbinate a processi disciplinati per la risoluzione dei problemi, il monitoraggio e la pianificazione. Negli ambienti GPFS questi aspetti operativi richiedono particolare attenzione, considerando la loro scala media e la loro complessità. La risposta rapida ai problemi, l’automazione e la verifica sono alcuni esempi di funzionalità di gestione che contribuiscono a trasformare i sistemi di backup funzionali in un framework di protezione veramente resiliente.

Pianificazione dei processi di backup in IBM Spectrum Scale

La pianificazione strategica è ciò che trasforma i processi di backup manuali e imprevedibili in operazioni automatizzate affidabili, in grado di mantenere un delicato equilibrio tra i requisiti di disponibilità del sistema e le esigenze di protezione dell’organizzazione. Trovare finestre di backup appropriate in ambienti GPFS richiede un’attenta analisi dei modelli di utilizzo, che è un passo avanti rispetto alla semplice pianificazione notturna.

Gli scheduler GPFS nativi offrono funzionalità di temporizzazione di base, ma molte aziende del settore utilizzano regole di pianificazione molto più complesse che si avvalgono di strumenti esterni, con gestione delle dipendenze, notifiche intelligenti, temporizzazione basata sul carico di lavoro e altre funzionalità avanzate.

Per quanto riguarda gli ambienti con operazioni globali o requisiti 24/7, il concetto di finestre di backup è spesso sostituito da strategie di protezione continua. Tali approcci consentono di distribuire operazioni di backup più piccole nell’arco della giornata, evitando picchi di consumo di risorse, il che è molto diverso dai normali processi di backup “monolitici”. I motori di policy GPFS possono essere particolarmente utili in questo caso, automatizzando l’identificazione dei file modificati per tali operazioni di protezione a rotazione e contribuendo a indirizzarli verso processi di backup con un overhead amministrativo minimo o nullo.

Monitoraggio e controllo dei risultati dei processi di backup

La verifica e il monitoraggio dei backup sono funzionalità che dovrebbero contrastare il problema dei backup non verificati che creano un’illusione di protezione quando non vi è alcuna garanzia completa che un backup possa essere ripristinato correttamente quando necessario. Il monitoraggio completo dovrebbe risolvere questo problema, trasformando l’incertezza in fiducia fornendo visibilità sulle operazioni di backup e identificando i problemi prima che possano influire sulla recuperabilità. Negli ambienti Spectrum Scale questa visibilità diventa particolarmente importante per garantire una protezione completa, poiché un’operazione di backup media in questo ambiente si estende su più nodi e livelli di storage contemporaneamente.

Molte aziende implementano dashboard di monitoraggio dedicati per aggregare le metriche di protezione nel loro ambiente GPFS. Tali strumenti di visualizzazione possono aiutare il personale amministrativo a identificare rapidamente potenziali problemi, tendenze e così via. I sistemi di monitoraggio efficaci tendono inoltre ad avere risposte di allerta multifunzionali a seconda della priorità aziendale e della gravità dell’impatto, invece di produrre notifiche eccessive e creare una sorta di “affaticamento da allerta”. Una delle situazioni più comuni per i grandi ambienti GPFS è l’utilizzo di ambienti di monitoraggio automatizzati con revisioni manuali periodiche per identificare modelli di degrado sottili che potrebbero essere sfuggiti ai sistemi automatizzati.

Ripresa delle operazioni per backup interrotti

Quando i processi di backup subiscono interruzioni impreviste, la capacità di riprendere le operazioni in modo efficiente è ciò che distingue gli schemi di protezione fragili da quelli potenti. Fortunatamente, IBM Spectrum Protect dispone di funzionalità di ripresa integrate progettate specificamente per ambienti distribuiti, che mantengono metadati dettagliati sullo stato di avanzamento che dovrebbero consentire alle operazioni interrotte di continuare dal punto in cui sono state interrotte invece di ricominciare da capo.

Tuttavia, per ottenere prestazioni di ripresa ottimali è necessario prestare attenzione a una serie di dettagli di configurazione, quali:

• Persistenza dei metadati: per garantire che le informazioni di tracciamento sopravvivano al riavvio del sistema.
• Indipendenza dei componenti: per garantire che i processi di backup consentano il completamento parziale.
• Frequenza dei checkpoint: un delicato equilibrio tra potenziali rielaborazioni e overhead.
• Meccanismi di verifica: per garantire che i componenti già sottoposti a backup rimangano validi.

Ci sono anche situazioni in cui le funzionalità di ripresa native possono rivelarsi insufficienti. In tal caso, script wrapper personalizzati possono aiutare a suddividere le operazioni di backup di grandi dimensioni in componenti separati più facili da monitorare. Questo metodo può creare un overhead di gestione aggiuntivo, ma si rivela anche molto più flessibile in situazioni in cui le finestre di backup sono fortemente limitate o quando le interruzioni sono piuttosto comuni e frequenti.

Gestione degli errori di backup e ripristino in GPFS

Gli errori di backup possono verificarsi anche negli ambienti progettati con la massima cura. Un segno evidente di un framework veramente potente è la capacità di un sistema di rispondere efficacemente a qualsiasi problema in qualsiasi momento, invece di tentare di evitare completamente qualsiasi errore (considerando che ciò è praticamente impossibile). Un approccio strutturato alla gestione degli errori può trasformare le situazioni più caotiche in processi di risoluzione ben oliati.

Un buon primo passo per la diagnostica degli errori di backup sarebbe quello di stabilire procedure standardizzate di analisi dei log per distinguere fin dall’inizio tra restrizioni di accesso, problemi di coerenza, limitazioni delle risorse, errori di configurazione e guasti dell’infrastruttura. Una volta individuata la categoria del problema, è necessario seguire strategie di risoluzione predefinite e personalizzate per ciascuna categoria di errore, con percorsi di escalation, modelli di comunicazione, misure tecniche di riparazione, ecc.

Il processo di transizione dalla risoluzione dei guasti al normale funzionamento richiede anche una verifica, invece di dare per scontato che il problema sia stato risolto. I backup di prova, i controlli di integrità e altri metodi sono un buon modo per verificarlo, e le aziende mature dispongono persino di post mortem dedicati ai guasti di backup che cercano di esaminare le cause alla radice del problema invece di limitarsi ad affrontarne i sintomi.

Quali sono le best practice per il backup dei dati in GPFS?

La competenza tecnica è ciò che consente la funzionalità di backup, ma gli sforzi di protezione dei dati realmente resilienti negli ambienti IBM Spectrum Scale devono avere una prospettiva molto più ampia che trascende i comandi e gli strumenti. Le organizzazioni di successo affrontano la protezione GPFS come una disciplina aziendale a sé stante, anziché come un semplice compito tecnico, allineando gli investimenti nella protezione al valore dei dati, creando framework che stabiliscono processi di governance per un’esecuzione coerente e così via. Le best practice presentate di seguito sono il risultato dell’esperienza collettiva di implementazioni aziendali in diversi settori, che cercano di colmare il divario tra realtà pratiche e ideali teorici in ambienti complessi e multiforme.

Creazione di una strategia di backup per le esigenze di accesso ai dati

Ogni strategia di backup dovrebbe iniziare con un’analisi approfondita dei requisiti aziendali, articolando chiaramente gli obiettivi di ripristino aziendale che riflettono la realtà operativa dell’azienda invece di obiettivi e traguardi arbitrari. La maggior parte degli ambienti GPFS con carichi di lavoro diversificati in tali situazioni deve implementare livelli di protezione a più livelli per adeguare l’intensità della protezione al valore dei dati e ad altri fattori.

Il processo di sviluppo della strategia dovrebbe affrontare in un modo o nell’altro molte questioni fondamentali, come gli obiettivi di tempo di ripristino per diversi scenari, le dipendenze delle applicazioni, i requisiti di conformità, gli obiettivi di punto di ripristino e così via. Una strategia di backup di successo richiede anche la collaborazione tra diversi team, con tutti i tipi di stakeholder che contribuiscono con le loro prospettive al fine di formare strategie in grado di bilanciare le priorità concorrenti con la fattibilità tecnica.

Test regolari del ripristino dei backup

Come accennato in precedenza, i backup non testati sono solo un’illusione di protezione e le aziende mature dovrebbero comprendere chiaramente che i test sono obbligatori, non facoltativi. Processi di convalida completi possono aiutare a trasformare la protezione teorica in recuperabilità comprovata, sviluppando al contempo le competenze e la fiducia dell’organizzazione nelle operazioni di ripristino prima che si verifichino emergenze.

I framework di test complessi devono includere più livelli di convalida, come simulazioni su larga scala di interruzioni gravi, campionamento di routine di file casuali e così via. Il test completo del ripristino delle applicazioni può richiedere risorse significative, ma questo investimento ripaga quando si verificano emergenze reali, rivelando problemi tecnici e lacune nei processi in esercitazioni controllate anziché in situazioni di forte pressione. Anche l’elemento sorpresa è importante per tali processi di test, in modo da simulare meglio le situazioni reali (limitando i preavvisi, restringendo l’accesso alla documentazione primaria, ecc.).

Documentazione dei processi e delle procedure di backup

Quando si verifica un’emergenza, una documentazione chiara e dettagliata può aiutare ad affrontare il problema in modo ordinato anziché caotico. Una documentazione completa è particolarmente importante per gli ambienti GPFS complessi, in cui i processi di backup e ripristino interessano decine di componenti e più team contemporaneamente. Una documentazione completa dovrebbe includere non solo semplici riferimenti ai comandi, ma anche il ragionamento alla base di tutte le scelte di configurazione, le dipendenze e i diagrammi decisionali per aiutare a risolvere gli scenari più comuni.

Strategie di documentazione efficienti riconoscono le diverse esigenze del pubblico, formando risorse stratificate che vanno da runbook tecnici dettagliati a sintesi esecutive. In questo modo, ogni stakeholder può accedere rapidamente alle informazioni al livello di dettaglio preferito senza dover consultare materiale che ritiene eccessivo o complesso.

È inoltre necessario condurre cicli di revisione regolari sincronizzati con le modifiche al sistema per tutta la documentazione di un’organizzazione, in modo che queste informazioni siano trattate come un componente critico del sistema e non come un elemento secondario. Negli ultimi anni stanno diventando sempre più popolari le piattaforme di documentazione interattiva, che combinano le procedure scritte tradizionali con controlli di convalida automatizzati, strumenti di supporto decisionale, video incorporati e altre comode funzionalità.

Come proteggere i backup GPFS dalle minacce informatiche

Le moderne strategie di protezione dei dati devono essere pronte ad affrontare non solo le normali modalità di guasto, ma anche minacce informatiche altamente complesse che prendono di mira specificamente i sistemi di backup. È vero che storicamente i backup si sono concentrati sul ripristino da guasti hardware o cancellazioni accidentali, ma i framework di protezione odierni proteggono anche le aziende dagli attacchi ransomware in grado di riconoscere e tentare di eliminare le opzioni di ripristino.

Per proteggere i backup GPFS è necessario un approccio complesso e multilivello, che combini immutabilità, isolamento, controlli di accesso e crittografia per formare capacità di ripristino resilienti. Le misure di sicurezza più essenziali in questo caso includono:

• Protezione air-gapped tramite sistemi isolati dalla rete o supporti offline.
• Il principio di backup 3-2-1: tre copie dei dati esistenti su due diversi tipi di supporti, con una copia archiviata fuori sede.
• Crittografia dei backup sia in transito che inattivi.
• Scansione regolare dell’archivio di backup.
• Immutabilità del backup per impedire qualsiasi modifica a copie specifiche di informazioni.
• Controlli di accesso rigorosi con credenziali separate per i sistemi di backup.

Le aziende con la protezione più flessibile migliorano anche queste misure tecniche utilizzando varie garanzie procedurali: valutazioni di sicurezza regolari da parte di terzi, procedure di verifica complesse, team separati per la gestione dei backup e della produzione, ecc.

Sfide comuni e risoluzione dei problemi nei backup GPFS

Anche la pianificazione più meticolosa non impedisce agli ambienti di backup GPFS di incontrare errori o problemi che possono richiedere una risoluzione. La natura distribuita di Spectrum Scale, combinata con grandi volumi di dati, crea molte sfide insolite che differiscono da quelle che si incontrano negli ambienti di backup regolari. Qui cerchiamo di coprire i problemi più comuni e le loro potenziali soluzioni in modo chiaro e conciso.

Risoluzione di errori e guasti di backup

Gli errori di backup in ambienti GPFS tendono a manifestarsi con messaggi di errore criptici che richiedono molto contesto per essere compresi, invece di poter essere letti direttamente. Una risoluzione efficace dei problemi dovrebbe iniziare con la comprensione della complessità di un’architettura a livelli nelle operazioni di backup GPFS, riconoscendo come i sintomi di un componente possano avere origine da un componente completamente diverso.

Le categorie di errori più comuni includono problemi di connettività di rete, incompatibilità dei permessi, limitazioni delle risorse nei periodi di picco e incongruenze nei metadati che fanno scattare i framework di verifica. Una risoluzione efficiente di questi problemi consiste sempre nel cercare di essere proattivi anziché reattivi, individuando e risolvendo i problemi alla radice invece di combattere i sintomi.

Gli amministratori esperti tendono a sviluppare approcci strutturati che aiutano a esaminare i potenziali problemi seguendo una sequenza logica, ad esempio:

• Registri di sistema
• Disponibilità delle risorse
• Produttività dei componenti

Le aziende con operazioni mature tendono anche a mantenere le proprie librerie di modelli di guasti che documentano i problemi precedenti e come sono stati risolti, il che tende ad accelerare notevolmente la risoluzione dei problemi e a costruire la conoscenza istituzionale all’interno dell’organizzazione.

Gestione delle limitazioni di storage durante i backup

I vincoli di storage sono una delle sfide più persistenti per le operazioni di backup GPFS, soprattutto quando i volumi crescono mentre le finestre di backup rimangono fisse o addirittura si riducono. Tali limitazioni si manifestano in diverse forme, dallo spazio insufficiente per lo staging dei backup alla velocità di trasmissione inadeguata per quel momento entro i tempi richiesti.

Cercare di acquisire ulteriore spazio di archiviazione raramente è una soluzione a tali problemi, poiché la crescita dei dati spesso supera gli aumenti di budget. Ecco perché le strategie efficaci si concentrano sulla massimizzazione dell’efficienza dello spazio di archiviazione attuale utilizzando tecniche come la deduplicazione a lunghezza variabile, i backup incrementali a livello di blocco e gli algoritmi di compressione per tipi di dati specifici.

Molte aziende implementano anche schemi di classificazione dei dati in grado di applicare diversi approcci di protezione in base al valore e alla frequenza di modifica delle informazioni, il che aiuta a indirizzare le risorse verso i dati critici, applicando misure di protezione meno potenti alle informazioni con priorità inferiore. In tali ambienti viene comunemente utilizzata anche l’analisi dell’utilizzo dello storage, che esamina i modelli di accesso e la cronologia delle modifiche al fine di prevedere il comportamento futuro e regolare automaticamente i parametri di protezione per ottimizzare l’utilizzo delle risorse.

Prevenzione del danneggiamento dei dati durante i backup GPFS

Il danneggiamento dei dati durante le operazioni di backup è un rischio particolarmente fastidioso, poiché tali problemi possono rimanere inosservati fino a quando i tentativi di ripristino non rivelano punti di recupero inutilizzabili. Gli ambienti GPFS sono soggetti sia a problemi comuni che a vulnerabilità di danneggiamento uniche, come stati incoerenti del file system, flussi di dati interrotti, incoerenze dei metadati, ecc.

Per prevenire tali problemi sono necessarie una disciplina operativa e misure di sicurezza architetturali, che mantengano l’integrità dei dati durante tutto il ciclo di vita della protezione. I metodi essenziali per prevenire il danneggiamento includono anche la verifica del checksum, le procedure di verifica della disponibilità del backup e altro ancora.

La convalida post-backup è un’altra raccomandazione comune, che va oltre la semplice verifica del completamento e include anche la convalida della coerenza dei metadati, test di ripristino completo su base periodica, verifica del contenuto basata su campioni, ecc. Molti ambienti moderni utilizzano persino approcci di backup a doppio flusso, creando copie parallele tramite percorsi indipendenti, consentendo il confronto incrociato al fine di identificare il danneggiamento che altrimenti potrebbe passare inosservato.

Suggerimenti per una gestione efficiente dei backup in cluster di grandi dimensioni

La scala degli ambienti GPFS tende a introdurre complessità in molti aspetti diversi della gestione dei dati. Ad esempio, la gestione dei backup diventa molto più difficile in tali ambienti, come abbiamo già menzionato più volte. Gli approcci tradizionali raramente funzionano in grandi cluster GPFS che si estendono su decine o centinaia di nodi. Pertanto, per ottenere efficienza in questi ambienti sono necessarie strategie altamente specializzate, che devono essere progettate specificamente per la scalabilità fin dall’inizio per funzionare.

I suggerimenti più importanti che possiamo dare per la gestione dei backup in cluster GPFS di grandi dimensioni sono:

• Implementare reti di backup dedicate
• Configurare meccanismi di throttling appropriati
• Sfruttare l’automazione della verifica dei backup
• Distribuire il carico di backup
• Stabilire politiche di conservazione graduali
• Progettare in base alla resilienza
• Mantenere i metadati di backup

La parallelizzazione a più livelli con un’allocazione delle risorse gestita con attenzione è comune per molte implementazioni di backup su cluster di grandi dimensioni. In questi casi sono altamente preferibili anche approcci di backup continuo, che eliminano completamente le finestre di backup tradizionali. In questo modo, i backup completi vengono sostituiti da processi incrementali sempre in esecuzione che possono mantenere una protezione costante e ridurre al minimo l’impatto sui sistemi di produzione.

Soluzioni di backup basate su POSIX per GPFS

Sebbene IBM Spectrum Scale offra l’integrazione nativa con Spectrum Protect tramite comandi specializzati come mmbackup, le aziende possono anche sfruttare soluzioni di backup conformi a POSIX per proteggere i propri ambienti GPFS. POSIX sta per Portable Operating System Interface ed è un insieme di standard che definisce il modo in cui le applicazioni interagiscono con i file system indipendentemente dalla loro architettura sottostante.

Poiché GPFS si presenta come un file system conforme a POSIX, praticamente qualsiasi software di backup che aderisce a questi standard dovrebbe essere in grado di accedere e eseguire il backup delle informazioni dagli ambienti Spectrum Scale, anche se le prestazioni e la compatibilità delle funzionalità possono variare notevolmente da una soluzione all’altra.

Bacula Enterprise è un buon esempio di una soluzione di questo tipo: una piattaforma di backup aziendale con un core open source, che funziona come un sistema di backup basato su POSIX puro per GPFS e ambienti simili. È particolarmente forte nel mercato HPC, dimostrandosi efficace nelle aziende che preferiscono operare in ambienti misti con una varietà di strumenti e standard specializzati.

Potrebbe non offrire il set di funzionalità di integrazione profonda disponibile tramite mmbackup e Spectrum Protect, ma la flessibilità e l’ampio ecosistema di plugin di Bacula lo rendono una valida opzione per le strategie di backup GPFS, soprattutto quando le aziende necessitano di standardizzare gli strumenti di backup su diverse piattaforme di storage e file system.

Domande frequenti

Come si integrano i backup GPFS con le piattaforme di storage cloud?

Gli ambienti GPFS possono sfruttare lo storage cloud utilizzando la funzione Transparent Cloud Tiering, che crea connessioni dirette tra Spectrum Scale e provider come IBM Cloud, Azure, AWS, ecc. Le aziende che implementano questo approccio devono valutare attentamente le implicazioni in termini di latenza, i requisiti di sicurezza e il costo totale di proprietà prima di impegnarsi in repository di backup basati sul cloud.

Quali considerazioni applicare quando si esegue il backup di ambienti GPFS con carichi di lavoro containerizzati?

Le applicazioni containerizzate in esecuzione su storage GPFS introducono una serie di sfide uniche che richiedono approcci di backup dedicati con particolare attenzione allo stato delle applicazioni e alla persistenza dei dati. Strategie efficaci spesso combinano snapshot di volumi con strumenti sensibili alle applicazioni per garantire che sia i dati che la configurazione possano essere ripristinati in modo coerente.

Come possono le aziende testare efficacemente le prestazioni del backup GPFS prima dell’implementazione in produzione?

L’elevata precisione nei test delle prestazioni di backup richiede l’utilizzo di profili di dati realistici che corrispondano ai carichi di lavoro di produzione, anziché benchmark sintetici che tendono a fallire quando si tratta di riflettere le condizioni reali. Le aziende dovrebbero dedicare tempo sufficiente a test iterativi che consentano l’ottimizzazione della configurazione, tenendo conto del fatto che i risultati iniziali delle prestazioni raramente rappresentano la massima efficienza raggiungibile senza una messa a punto mirata dei parametri GPFS e dell’applicazione di backup.