Deduplizierung im BackUp Prozess

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1 Deduplizierung im BackUp Prozess Technologie gestern heute - morgen Dr. Christoph Balbach HP IT Consultant Powered by Intel

2 Agenda HP Treffer Veranstaltung Warum Deduplizierung? Deduplizierung Das kleine 1x1 Begriffserklärungen Die Historie der Deduplizierung Deduplizierung Gestern Heute - Morgen Deduplizierung Gestern Deduplizierung Heute Deduplizierung Morgen Zusammenfassung Fragen & Antworten 2

3 Warum Deduplizierung? Powered by Intel

4 Once upon a time... Alles reine Mathematik Pre-IT: 4 Auch im Zeitalter, als es noch keine IT gab wurden Informationen dedupliziert. Wird durch den Einsatz von viel Manpower erreicht. Mitarbeiter haben einzelne Dokumente nach Duplikaten durchsucht und überflüssige / doppelte Informationen eliminiert. IT Zeitalter: seit den 70er Jahren haben sich (IT)-Unternehmen mit der Eliminierung von Redundanzen beschäftigt. Durch den Einsatz mathematischer Algorithmen entstand die Deduplizierung, wie wir sie heute kennen. Deduplication&id= Copyright 2014 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.

5 Historie: wichtigste Meilensteine NetApp integriert Dedupe im FAS Data Domain erste PBBA 1,25 TB Kapazität VLS Accelerated Dedupe / D2D Dynamic Dedupe StoreOnce Catalyst / Federated Dedupe HP StoreOnce Federated Catalyst / HP 3Par mit Deduplication Veritas kauft PureDisk / EMC kauft AVAMAR; erste Quantum DXi IBM kauft Diligent EMC kauft Data Domain Software defined PBBA* von HP und auch Quantum 5 PPBA: purpose build backup appliance

6 Entwicklung der Deduplizierung Hype Cycle Wie es begann und wo wir stehen

7 2014 Gartner Magic Quadrant for Deduplication Backup Target Appliances A Leader for Deduplication Backup Target Appliances HP is named a leader in the Deduplication Backup Target Appliances report for HP StoreOnce. We believe with these findings, HP provides you one of the top backup systems in the market.* * This graphic was published by Gartner, Inc. as part of a larger research document and should be evaluated in the context of the entire document. The Gartner document is available upon request from HP. 7 Gartner does not endorse any vendor, product or service depicted in its research publications, and does not advise technology users to select only those vendors with the highest ratings. Gartner research publications consist of the opinions of Gartner's research organization and should not be construed as statements of fact. Gartner disclaims all warranties, expressed or implied, with respect to this research, including any warranties of merchantability or fitness for a particular purpose.

8 Grundlagen Deduplizierung Das kleine 1x1 Powered by Intel

9 Was ist Daten-Deduplizierung? Grundlage für Deduplizierung aktueller Systeme 9

10 Dedupe-Raten in der Realität Alles von 5:1 bis 200:1 ist tatsächlich möglich Deduplizierungsraten hängen von individuellen Faktoren ab: Anzahl der Vollbackups und Aufbewahrungszeiten der Backups Komprimierbarkeit der Daten und Redundanzen innerhalb des Backups Art der Daten (Fileserver, Datenbanken, verschlüsselte Daten, komprimierte Daten, etc.) Segmentgrößen der Daten Deduplizierung kann keine Redundanzen finden, wo keine sind: Messwerte: z.b. seismische Daten Medizinische Bilddaten oder verschlüsselte Daten Zwischen Applikationen verschiedenen Typs (üblicherweise) Eine 20 TB Datenbank auf 1 TB Diskplatz sichern 10

11 Dedupe-Raten in der Realität Typische Beispiele, abhängig vom Datentyp Datentyp Backup Dedup -Rate File Systeme VMware wöchentliches Full-Backup tägliches inkrementelles Backup tägliches Full Image Backups Virtual Machines bis zu 20:1 bis zu 30:1 Exchange Server tägliches Full-Backup bis zu 10:1 SQL Datenbanken Oracle Datenbanken tägliches Full-Backup tägliches Full-Backup variabel von 3:1 bis zu 35:1 variabel von 3:1 bis zu 20:1 11

12 Begriffserklärungen Von Kompression bis zu variablen Blöcken Kompression (zip, lzip, gzip, etc.) Wird im Zusammenhang mit Deduplizierung immer verwendet Wird meistens im Nachgang zur Deduplizierung angewendet Beispiel: Wenn sich die Daten per Deduplizierung um 10:1 reduzieren lassen und diese danach 2:1 komprimierbar sind, dann wird in der Summe eine Plattenplatzreduzierung um den Faktor 20:1 erreicht CRC-Prüfsummen (Cycling Redundency Code) Keine Deduplizierungstechnologie, wird aber zur Sicherstellung der Korrektheit von Daten verwendet 12

13 Begriffserklärungen Von Kompression bis zu variablen Blöcken Hashes (Hash Keys) Dedupe Implementierungen arbeiten zum Auffinden von Gleichheitskandidaten üblicherweise mit Hash Keys (oder anders genannten verkürzten Schlüsseln). Diese Hash Keys sind immer erheblich kürzer als der dazu gehörige Datenbereich (beispielsweise 1:200). 13

14 Begriffserklärungen Von Kompression bis zu variablen Blöcken SIS / ASIS (Single Instance Storage / Advanced Single Instance Storage) Geschieht auf File/Objekt-Ebene Hierbei wird nicht nach Inhalten/Blöcken segmentiert, sondern ein ganzes Objekt mit einem Hash-Key versehen Taucht ein weiteres Objekt mit dem gleichen Key nochmals auf, wird es nicht wieder abgespeichert Diese Technik findet Verwendung bei diversen Messaging Archivsystem, bzw. im Messaging System selbst Beta Dedupe

15 Was versteht man unter Chunking? fixed Chunks chunk Chunks werden bestimmt durch Größe und entsprechendem Offset variable Chunks Chunks werden bestimmt durch Kalkulation basierend auf dem Sliding Fensters 15

16 Beispiel Fixed Chunking Fixed Chunking trifft nicht nach Veränderung eines Datenstroms neuer Datenstrom Vorher Neu 16 I woke up in the morning and got a cup of black coffee before checking my backups from last night. I woke up.in the mor.ning and g.ot a cup o.f coffee b.efore chec.king my ba.ckups from. last night. I woke up.in the mor.ning and g.ot a cup o.f black co.ffee befor.e checking. my backup.s from las.t night. 44% nur 4 von 10 Treffer!!! Ersparnis

17 Beispiel Variable Chunking Variables Chunking resynchronisiert nach der Veränderung um mehr Dubletten zu finden neuer Datenstrom Vorher Neu 17 I woke up in the morning and got a cup of black coffee before checking my backups from last night. I w.oke up in the m.orning and g.ot a cup.of c.offee bef.ore checking my backups fr.om last night. I w.oke up in the m.orning and g.ot a cup.of black c.offee bef.ore checking my backups fr.om last night. 8 von 9 Treffer!!! 89% Ersparnis

18 Einige Vergleiche bei Chunks Beispiel: 16 Versionen dergleichen PowerPoint Präsentation, 41.5 MB total Fixed 4k Variable 4k 35 Space Savings = 0.08 MB 35 Space Savings = 31.5 MB ~0% 15 76% Variable 8k Variable 16k 35 Space Savings = 28.8 MB 35 Space Savings = 26.0 MB % 15 42%

19 Was spricht eigentlich gegen Deduplizierung?? Hash Collision und ungeeignete Datentypen Hash collision??? Implementierungen ohne Hash Key Collision Risiko prüfen bei gleichem Hash Key, ob der zugehörige Datenbereich wirklich gleich ist. Implementierungen mit Hash Key Collision Risiko (die meisten) verlassen sich nur auf den Hash Key: hier ist ein Silent Data Loss sehr unwahrscheinlich, Die Wahrscheinlichkeit einer Hash Collision liegt bei 1:2 63 bzw % pro petabyte an Daten Zum Vergleich: Die Wahrscheinlichkeit, dass Daten in einem RAID verloren gehen, liegt bei 1: https://www.memset.com/tools/raid-calculator/

20 Was spricht eigentlich gegen Deduplizierung? Hash Collision und ungeeignete Datentypen Ungeeignete Datentypen??? Auch deduplizierte Daten können mit weiteren Deduplizierungstechniken optimiert werden Verschlüsselte Daten oder Grafiken lassen sich hingegen sehr schlecht deduplizieren Permanent reorganisierte Datenbank Daten lassen sich sehr schlecht deduplizieren? 20 https://www.memset.com/tools/raid-calculator/

21 Dedupe gestern Dedupe 1.0 Powered by Intel

22 Dedupe die Anfänge Beta Generation - Dedupe Out-Band / Post-process Deduplication Vorteile Die Datenströme werden zunächst unverändert auf Disk gespeichert. Später erfolgt Deduplizierung in Hintergrundprozessen Dies ist unter dem Gesichtspunkt optimale Anwendungsperformance ideal Appliances müssen bzgl. Rechenleistung weniger performant sein Nachteile Ein genügend großer Diskspeicher zum Puffern ist hier notwendig Ein ausreichend langes und lastarmes Zeitfenster, um die Deduplizierung nachzuholen ist hier notwendig. 22

23 Dedupe die Anfänge Beta Generation - Dedupe In-Band / Inline Deduplication Vorteile Deduplizierung erfolgt, bevor die Daten gespeichert oder weitergeleitet werden unter dem Gesichtspunkt geringste Deduplication-Appliance-Last ideal Geringerer Plattenspeicher notwendig Nachteile unter dem Gesichtspunkt optimale Anwendungsperformance für performant zu schreibende Backupdatenströme oft SEHR KRITISCH. 23

24 Dedupe im Vergleich Quantum Dedupe in VTL Lizenz an EMC für deren VTL, bevor EMC Data Domain gekauft hat AVAMAR Inline Dedupe (gekauft 2006 von EMC) Falconstor VTL Technologie in den ersten EMC VTL ohne Dedupe 24

25 Dedupe im Vergleich Sepaton Post Dedupe als OEM in diversen Produkten EMC EMC VTL ohne Dedupe oder EMC mit Quantum VTL (2008) mit Post Dedupe oder EMC mit FalconStor VTL mit Post Dedupe Data Domain Inline Dedupe (gekauft 2009 von EMC) NetApp Anfangs ohne Dedupe, später mit Dedupe 25

26 Dedupe im Vergleich Veritas / Symantec Durch Zukauf von PureDisk Technologie in Inline Deduplizierung, entwickelt von Data Center Technologies Existiert in allen Backup Produkten (Backup Exec, NetBackup, NetBackup/BackupExec Appliances) NetApp Deduplizierung seit 2009 in FAS Systemen verfügbar Gescheitert mit Virtual Tape Library (VTL) und Deduplizierung im Appliance Bereich Sepaton Post Dedupe Technologie, die in vielen Virtual Tape Libraries (VTL) eingesetzt wurde Eigene Appliance mit Post-Deduplizierung

27 Dedupe im Vergleich HP Erste Appliance im Jahre 2008 Komplette Eigenentwicklung ohne Zukauf von Technologie Zu Beginn 2 Ansätze: VLS mit Post Dedupe und D2D mit Inline Dedupe Seit 2014 im Gartner Leader Quadrant und einziger Hersteller mit HA Lösung Data Domain Erste Appliance im Jahre 2003 DD200 mit 1,25TB (!!!) Disk Kapazität Wurde vermarktet als: low-cost NAS backup system Basierend auf diversen Technologien von Quantum, NetApp Gekauft von EMC (Juli 2009) 27

28 Zusammenfassung Dedupe - gestern Viele der ersten Technologien wurden in andere Produkte übernommen, aufgekauft oder ganz eingestellt HP mit Eigenentwicklung EMC mit Data Domain, AVAMAR, QUANTUM VTL Symantec mit PureDisk IBM mit Diligent Quantum NetApp Sepaton 28 years-dedupe-technology-leads-backup-appliancessoftware

29 Zusammenfassung Dedupe - gestern Schwächen in Dedupe 1.0 Limitierte Skalierbarkeit Recovery Zeiten wesentlich länger als Backupzeiten Datenrehydrierung zwischen Architektur- Silos Backup-Fehleranfälligkeit Komplexes Management Reale Umsetzungen in Dedupe 1.0 Inline Deduplizierung Variable Chunks Optimiertes hashing Geringer Storage Bedarf Deduplizierung begann erwachsen zu werden Abkehr von klassischen Virtual Tape Libraries Spezialisierte De-dupe Lösungen abhängig von der Lokation der Daten 29

30 Dedupe heute Dedupe 2.0 Powered by Intel

31 Dedupe Appliance = PBBA Backup Appliances haben ihre eigene Kategorie bei IDC und Gartner bekommen Taxonomy Notes: IDC defines a purpose-built backup appliance (PBBA) as a standalone disk-based solution that utilizes software, disk arrays, server engine(s), or nodes that are used for a target for backup data and specifically data coming from a backup application (e.g., NetWorker, NetBackup, TSM, and Backup Exec) or can be tightly integrated with the backup software to catalog, index, schedule, and perform data movement. The PBBA products are deployed in standalone configurations or as gateways. PBBA solutions deployed in a gateway configuration connect to and store backup data on general-purpose storage. Here, the gateway device is serving as the component that is purpose built solely for backup and not for supporting any other workload or application. Regardless of packaging (as an appliance or gateway), PBBAs can have multiple interfaces or protocols. Also, PBBAs often can provide and receive replication to or from remote sites and a secondary PBBA for the purpose of disaster recovery (DR). 31 HP and HP Authorized Channel Partner internal use only

32 Anforderungen an Dedupe 2.0 Neue Anforderungen an Dedupe 2.0 Deduplizierung für einen globalen, vereinfachten Einsatz maximale Skalierbarkeit und Effizienz für Cloud und big data Verwendungen schneller Restore bei maximaler Skalierbarkeit Hochverfügbarkeit für 24x7 Backup und Restore der Daten Deduplizierung überall mit einer Engine Einmal Deduplizieren und nie mehr Rehydrieren Zentrales Management von der Backup Applikation Scale-out Performance und Kapazität 32 HP and HP Authorized Channel Partner internal use only

33 Dedupe nicht nur im Target Dedupe am Anfang, in der Mitte und / oder doch nur am Ende? Wo findet Deduplizierung statt? Backup Client Backup Server PBBA Primary Storage Seit 2009/2010 versuchen Hersteller auch im primären Storage Daten zu optimieren Schnellere Speichermedien und CPUs können nun auch gewissen Datentypen auf dem primären Storage ohne Verluste deduplizieren und rehydrieren 33

34 Deduplication 2.0 eliminiert Silos und Rehydration Dedupe 1.0 Application Server Backup Agent PBBAs Multiple Produkte müssen integriert werden Daten bewegen bedeutet: Rehydration Source Side Software Backup Server Backup Target Der übergreifende Ansatz App Source Backup Server Target Appliance Federated Deduplication Eine Technologie Keine Rehydration während des Backup Prozesses Source Primary Target Target Appliance Media Server 34

35 Zusammenfassung Dedupe - heute Der Markt der PBBAs und Dedupe Lösungen hat sich weiter konsolidiert und bereinigt: EMC mit Data Domain, AVAMAR HP mit StoreOnce Symantec NetBackup Appliances Quantum Commvault mit Software Dedupe 35

36 Zusammenfassung Dedupe - heute Gelöste Schwächen von Dedupe 1.0 Federated Deduplication Skalierbarkeit komplexes Management Restore Performance Verfügbarkeit Zu lösende Schwächen in Dedupe 2.0 primary Storage Integration Big Data Applikations-Integration Software defined Storage mit Dedupe Hochverfügbarkeit Restore von deduplizierten Daten (rehydration) Non-dedupe Bereich in der PBBA 36

37 Dedupe - heute = HP BURA State of the art Lösungen Powered by Intel

38 HP - Vision für unternehmesweite Deduplizierung Primary Data Center: Standardisierte Hardware Vereinfachte(s) Operating / Automatisierung Weniger Ressourcen Overhead Intelligente Archivierung ROBO: Standardisierte Hardware Weniger/kein Ressourcen Overhead 38 Shared Deduplicated Data = weniger Netzwerkverkehr Disaster Recovery Site(s): Standardisierte Hardware Array-Level Capabilities Schnelleres Failover / Failback

39 Ansatz mit StoreOnce Technologie Eine Deduplizierung Engine in der gesamten IT-Landschaft Einfache Bereitstellung Remote Office Regional Site Datacenter Einheitliches, zentrales Management StoreOnce StoreOnce StoreOnce Effiziente Datenbewegung 39

40 HP StoreOnce Strategie Effizientes Backup über alle Instanzen hinweg Außenstellen Haupt Rechenzentrum Backup Rechenzentrum Applikations Server Applikations Server mit Dedup Engine StoreOnce StoreOnce 40 StoreOnce Deduplizierte Daten Vollständige Daten

41 Ein Beispiel: Konsolidierung mit HP StoreOnce 41 Aus der Praxis: Druck, Backup in Außenstellen zu verbessern Kein ausgebildetes IT Personal in Außenstellen Probleme Tapes zu transportieren Empfohlene Lösung: StoreOnce Backup Bietet konsolidiertes, automatisiertes tägliches Backup Reduziert menschliche Eingriffe und damit verbundene Fehler Bietet Backup, Disaster Recovery und Archivierung in einem Gerät Restore von Daten innerhalb von Minuten Optional: Netzwerk-effiziente Replikation für Disaster Recovery StoreOnce Backup Application Server

42 HP Software Defined Storage Remote Office / Branch Office Server 1 StoreVirtual VSA / App VMs 10TB Server 3 StoreOnce VSA / App VMs Service Provider / Data Center ODER StoreOnce Appliance StoreOnce VSA Server 2 StoreVirtual VSA / App VMs 10TB 10TB Backup in die StoreOnce VSA Shared Storage Cluster für H/A 42

43 Ethernet Ethernet Ethernet HP StoreOnce VSA Software Defined Storage Optionen 4 TB und 10 TB HP StoreOnce VSA Virtuelle Umgebungen VMware und HyperV Support für Windows Server 2012 Hyper- V R2, VMware ESXi 5.1, 5.5 Hohe Flexibilität an Backup Zielen StoreOnce Catalyst, CIFS, NFS, VTL Sicherheit Encryption mit data at rest, in flight und secure erase Choice of Backup targets Virtual servers and appliances Virtual applications VM 4TB VTL NAS Catalyst 10TB VM VM VM 43

44 HP StoreOnce Get Protected Guarantee Reduzierung der Backup Kapazität um 95%* mit jeder HP StoreOnce Backup solution- Guaranteed!* Kostenloses Backup Assessment: Mehr Informationen auf: *As compared to a fully-hydrated backup. See terms and conditions for details. 44

45 HP StoreOnce Produktfamilie ONE Architecture ROBO bis Enterprise Backup und Replicate überall Software, Virtual und Hardware Appliances HP StoreOnce 4700 HP StoreOnce 4900 HP StoreOnce 6500 HP StoreOnce 4500 HP StoreOnce VSA HP StoreOnce 2700 StoreOnce in HP Data Protector 45 StoreOnce Backup App Catalyst & Source Dedupe

46 "Data Protection Solution Architecture (DPSA)" To be agile, consider where data must be throughout its protection lifespan: Service & Expertise Direct & Channel BC/DR Servers (availability) Primary Storage (snapshots) Software (backup & archive) Secondary Storage (deduplicated) Tertiary Storage (retention) 2014 by The Enterprise Strategy Group, Inc. 46

47 Deshalb: "One HP Direct & Channel BC/DR Servers (availability) Primary Storage (snapshots) Software (backup & archive) Secondary Storage (deduplicated) Tertiary Storage (retention) 2014 by The Enterprise Strategy Group, Inc. 47

48 Dedupe morgen Dedupe next gen Powered by Intel

49 Anforderungen an Dedupe der nächsten Generation Schwächen in Dedupe 2.0 erfordern neue Anforderungen an Dedupe next generation Integration in primary Storage / Converged Systems Nahtlose Integration in (gemischte) HyperVisor Umgebungen Deduplizierung in der Applikation / Integration in die Applikation Deduplizierte Restores Dedupe auf / von Tape System Management Integration 49 HP and HP Authorized Channel Partner internal use only

50 HP Converged Storage: Basis für New Style of IT Damals Heute Proprietäres Management Konvergente Kontrolle und Orchestration Offene APIs und Applikationsgebundene Orchestration Hardware Defined Storage Übergreifende Storagefunkt. Software Defined Storage Common & Interoperable Data Services Service orientiertes Storage Manuelles, physikal. Resourcen-Mapping für vorhersehbare Anforderungen Standardisierte Plattformen Software-Only Hypervisor und Hardware unabhängig Kosten optimiert Optimiert für virtualisierte Multi-Mandanten Umgebungen SLA Optimized 50

51 Shared Technologies HP Converged Storage for the New Style of IT Entworfen um Verlässlichkeit auch in unvorhersehbaren Umgebungen zu liefern EINE Architektur um die Komplexität und Kosten für den Betrieb zu reduzieren, bei gleichzeitiger Reduzierung von Einführungszeiten Software Defined liefert SLA optimierte Speicher Systeme und Kosten optimierte VSAs 3PAR StoreServ HP VSA HP Converged Storage ONE Primäre Speicher Architektur Software Defined Speicher und Backup Integriert mit der HP Converged Infrastruktur, HP Cloud und 3 rd Party ISVs für eine durchgängig abgestimmte Infrastruktur StoreOnce / StoreAll ONE Informations Schutz & Backup Architektur 51

52 Wohin geht die Backup-Reise, ein Ausblick Dedupe bedeuted nicht mehr nur PBBAs oder Backup Software Dedupe spezifische Trends Dedupe ist überall Dedupe verstärkt im Primary Storage Dedupe im OS / FS / Applikationen BaaS mit Dedupe Auswirkungen auf Backup allgemein Sicherungen ohne Backupanwendung als Initiator direkte Rückmeldung in Anwendungen Backup oder mehrere Spiegelung der deduplizierten Daten ausreichend Backup als Teil der Converged Infrastructure und OpenStack Manageability Dedupe Algorithmen automatisch erkennen und das beste Backup Device auswählen 52

53 HP StoreOnce Zusammenfassung Powered by Intel

54 HP StoreOnce mehr Agilität, mehr Effizienz, weniger Risiko Schnellster Backup and Restore Federated Deduplizierung Hochverfügbarkeit & Autonomer Wiederanlauf Integrity Plus data security Scale-out design Software defined storage Non-deduping NAS shares Get Protected Guarantee EINE Lösung: any way, any place, any scale 54

55 HP StoreOnce vom Einstieg bis Highend StoreOnce Catalyst ist für das gesamte Portfolio verfügbar Sehr schnelle Backup & Recovery Performance Deduplizierung für Backup und Medien Server verteiltes DeDupe Konzept Dedupe und Backup überall Flexible Backup & Replikation von Software Cluster GRID und von Zweigstelle RZ Zentrale Kontrolle, um Komplexität zu vermeiden Integration mit HP und ISV Applikationen eine Konsole für alles Verbesserte Handhabung für RZ und Service Provider Detaillierte Berichte, flexible Zugriffsberechtigungen, flexible Netzwerk-Traffic Kontrolle 55

56 Vielen Dank! Vielen Dank!

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