デル・テクノロジーズが提供する「Dell PowerProtect Data Manager（以下、PPDM）」は、クラウドや仮想環境、Kubernetesなどさまざまな環境下のデータを保護・管理できるソリューションだ。同社はPPDMのVer19.9に新しく追加された「Transparent Snapshots」の機能検証を実施。本記事ではPPDMの特徴やTransparent Snapshotsの概略、検証結果から読み取れたことを解説する。
VMwareと共同開発したPPDMの特徴
PPDMは、デル・テクノロジーズが提供する最新鋭のデータ保護・管理ソフトウェアプラットフォームだ。アジャイル型開発を適用したことで、最新のワークロードに柔軟に対応できる。また、バックアップ・リストアを統合管理およびセルフサービスとして提供している点や、デプロイ、拡張、アップグレードを容易に実行でき、Kubernetesなど新興ワークロードのデータ保護にもいち早く対応している点も特徴だ。
「当社は、オンプレミス、マルチクラウドなど環境を問わずデータとアプリケーションを保護できるソリューションポートフォリオを提供しているベンダーです。『Dell Data Protection Suite』ソフトウェアスタックやバックアップ専用ストレージの「Dell PowerProtect DD」といった個別最適な製品だけでなく、それらを弊社がコンバージド化した『Dell PowerProtect DPシリーズ アプライアンス』なども展開しています」と、デル・テクノロジーズ DPS事業本部 シニア システムズ エンジニアの小田切 隆氏は、同社が提供するデータ保護ソリューションの一例を紹介する。
デル・テクノロジーズ DPS事業本部 シニア システムズ エンジニアの小田切 隆氏
さまざまな利用シーンに合わせたデータ保護製品を提供するデル・テクノロジーズが開発したPPDMは、同社が提供する「PowerProtect DD」と併用することで、ハイレベルな統合環境を実現できる仕様にもなっている。データのバックアップやレプリケーションだけでなく、データの長期保管をパブリッククラウドに行う「Dell Cloud Tier」といった機能のSLAもPPDMから設定可能だ。また昨今ニーズが高まっている、サイバー脅威対策におけるバックアップデータ防御を行う「Retention Lock」や「Dell PowerProtect Cyber Recovery」との連携機能も標準で備えており、管理GUIからワンステップで様々なユースケースを管理可能な非常に実用性の高いソリューションだ。
小田切氏はPPDMについて以下のように訴える。
「PowerProtect DDと合わせて利用することでより高い効果を発揮することが出来ます。また、ソフトウェアとしても高い先進性を実現しているため、個々の機能に関してもじっくり評価して欲しいと考えています」
PPDMが特に高い効果を発揮するのはVMwareで仮想化された環境におけるバックアップだと明かし、さらに小田切氏は言葉を続ける。
「これまでVMwareのバックアップでトラブルを体験した方にこそ、PPDMを利用して頂きたいと思います。安全かつ確実にバックアップできるよう、VMwareと共同開発した機能が含まれるソフトウェアだからです」
VMwareが抱えていたバックアップの課題を解決
特にトラブルが起こりやすいのが、仮想マシンで大量のI/Oを処理しなければならない場合だと小田切氏は語る。
「大量のI/Oを処理する必要があり、高い処理能力が求められる仮想マシンのデータ保護において、課題が複数あることが明らかになりました。実際にそういった仮想マシンのデータをバックアップしたところ、トラブルが発生したというお客様もいます」（小田切氏）
この「仮想環境下ではデータ保護が失敗するというトラブル」の一因に、仮想環境ではデファクトとなっているイメージバックアップの限界がある。イメージレベルでのデルタデータ特定処理に対して仮想マシンの停止が必要となる上、IOPSの低下によりアプリケーションの無応答（停止）状態が発生するためだ。
イメージバックアップを行う際は、データ転送のために本番環境への仮想プロキシ設置が不可欠となる。インストールした仮想プロキシの稼働にあたってリソースが大量に消費されることで、不具合が発生する事象もあったという。
VMware社は、2009年から仮想環境のバックアップに「vStorage API for Data Protection (以下、VADP)」を提供している。VADPはVMスナップショットに依存し、高いI/O性能が求められる仮想マシンには不向きといった課題があるものの、基本的な変更がないまま使われ続けてきた。しかし、多くのワークロードが仮想環境上で実行されるようになり、高いI/O性能が必要となるケースが増えてきたこと、さらにデータそのものが急速に増加していることも相まって、従来の手法には限界が見え始めていた。
そこでデル・テクノロジーズでは、あらゆる仮想環境下でのスムーズなデータ保護を実現するために、より効率的にスナップショットとデータ転送を行う「Transparent Snapshots」を開発した。
小田切氏は同ソリューションについて、以下のように説明する。
「Transparent Snapshotsによって、仮想マシンは使用中のサービスに影響を与えることなく、容易にデータを保護できるようになりました。例えば、大規模かつミッション・クリティカルな仮想マシンが、業務に影響を及ぼすことなくデータをバックアップできるのです」
新しいData Moverとスナップショット技術を開発するため、デル・テクノロジーズが持つ技術知財（IP）をVMware社に提供し実現したソリューションだ。これまでは可用性の観点で断念していた仮想マシンを保護でき、物理環境に据え置いていた大規模データセットのシステムを仮想化することも可能になる。まさに、長年多くのユーザーが抱えていた課題を解決する「イノベーション」といえるだろう。
具体的なデータ保護手順としては、まず「Transparent Snapshots Data Mover(以下、TSDM)」のバックアップ事前処理として、PPDMで設定したポリシー／スケジュールを基に仮想マシンをモニタリングする。その後、Transparent Snapshotsを活用してバックアップを行うという流れだ。
ただし、Transparent SnapshotsはVMware vSphere 7.0 U3以降のバージョンでなければ利用できないことには注意したい。
デル・テクノロジーズによる検証結果
デル・テクノロジーズではTransparent Snapshotsを検証し、安心して利用できるようテストの環境や結果を公開している。
テスト環境は、ゲストOSに「Windows Server 2019」と「Red Hat Enterprise Linux 8.3」を利用し、10TBのデータストアと「VMware ESXi7.0 U3」のハイパーバイザー環境を用意。
I/Oの負荷と計測については、Oracle社のベンチマークツールである「vdbench」を使用した。vdbenchはWindows/LinuxどちらのゲストOSを使っても同様のテストを実施できる上、IOPsやレスポンスタイムなども、指定したインターバル（デフォルトでは1秒ごと）で記録可能だ。
検証環境の概念図
こうした環境でテストした結果、PPDM Version19.9では仕様上VMware ESXi における「最大保護対象仮想マシン数」は無制限、「最大保護対象VMDK（仮想ディスクイメージ形式）数とサイズ」に関しては、それぞれ1000個と64TBが上限となる。TSDMに関しては、最大3,000台の仮想マシンのバックアップが可能で、同時バックアップは最大で180台まで実行できる。
「これだけのパフォーマンスとスケーラビリティを備えているため、ほぼどのような環境でも利用できると考えてよいでしょう」（小田切氏）
また、同社は性能についてもテストを行っている。アクティビティ、対象仮想マシンのI/O数値の推移やレスポンスタイムの推移については、上記と同じ環境で実施した。
対象仮想マシンの IO Rate の推移
対象VMのレスポンスタイムの推移
特に注目してほしいポイントについて、小田切氏は以下のように話す。
「対象仮想マシンのレスポンスタイムの推移に注目すると、VDAPでは発生していたアプリケーションの停止が起こっていません。VDAPとTransparent Snapshotsを比較してみると、後者は本番環境への影響を極小化できることが分かります」
VADPを利用したバックアップでは、仮想マシンに負荷をかけた際、I/Oが低下してVMスナップショット処理時にアプリケーションの停止が発生する。それに対してTSDMを活用した場合、アプリケーションは停止せずI/Oの低下も抑制できることが分かった。この結果から、Transparent Snapshotsは仮想マシン内の処理に与える影響がかなり少ないバックアップ方式といえるだろう。
また、VADP利用時に生成されていたRedoログファイル(delta.vmdk/sesparse.vmdkなど)は作成されないため、余分なディスクは消費しない。仮想プロキシなどの無駄なリソースを使うことも、それらのバージョンアップなどの管理も不要だ。さらに、VMware ESXiのソフトウェアパッケージである「VIB」のインストールなども自動化されており、簡単に管理できる点も特筆すべきポイントといえる。
「エビデンスとして示すことができるデータです。アプリケーションの停止についても、どのような経緯やパターンで発生するのか、テストデータから示せるようになりました」（小田切氏）
業務に支障をきたすことなくバックアップを実施したい企業にとって、デル・テクノロジーズが開発したTransparent SnapshotsはVMware環境下のバックアップ手法として最適なデータ保護方法といえるだろう。特に同環境下のバックアップでトラブルが発生した経験のある企業や、これから仮想環境を導入する企業にとっては見逃すことができないソリューションとなりそうだ。