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「レプリケーションシステムの構築を実現したい」

重要なデータを保護するために行うバックアップ作業ですが、データ復旧を行う際のリストア作業が発生し、この復旧作業が煩雑になることで、システムのダウンタイムが少なからず発生してしまうことは否めません。また、容量の大容量化に伴い、従来のバックアップでは運用が回らないというお話をよく伺います。最近では大容量のストレージが安価に入手できるようになっており、2台購入いただいても費用が安く済み、リストア作業を省いてシステム復旧を迅速に行うレプリケーションの仕組みが改めて見直されている状況です。ここでは、レプリケーションシステムの特徴を紹介しながら、その仕組みを具体的に見ていきたいと思います。

レプリケーションとはどんなものか?

レプリケーションとは、本番環境で利用しているストレージ内のデータを予備のストレージに同期(保存)し、本番環境に障害が発生した場合に予備ストレージに切り替えることで、障害復旧を迅速に行う仕組みを指します。このシステムの場合、障害発生時に予備ストレージに切り替えることでリストア作業をなくし、業務を継続させることが可能です。このレプリケーションは、ストレージそのもののコストが以前よりも大幅に下がってきたことで、現実的な仕組みとして新たに注目を集めています。

レプリケーションとはどんなものか?

レプリケーションは、複数サーバに対して一つの共有ストレージプールへの随時更新や、分散サイトから中央サイトへのデータコピー、サーバそのものの冗長化、遠隔地へのサイト間ミラーなどを包括した考え方です。

データ転送は高速化のためにブロック単位でのデータコピーを行っています。
レプリケーションは、複製データへのダイレクトのアクセスが可能なため、データ継続性が高いといえます。一方、バックアップとは異なり誤って削除してしまったデータも同期されます。また、バックアップの場合は、媒体が残っていれば、データは保護されますが、レプリケーションは、サーバやストレージの障害でデータが消失することがあります。このため、別途、データバックアップをしておくことが望ましいです。

レプリケーションシステムの特徴

レプリケーションには、RAIDベースで行うハードウェアレプリケーションや、ホストベースで行うソフトウェアレプリケーションがあります。RAIDベースで行う場合は、原則的にはホモジニアス(同種のハードウェアを利用する)な環境を構築することが必要です。ホストベースで行うソフトウェアの場合は、使用するRAIDの種類に依存することはありません。
レプリケーションを行うときには、大きく分けて同期モードと非同期モードの2つが存在しています。同期レプリケーション環境では、ホストへの書き込み作業が完了する前に、ターゲットとなるストレージにデータを書き込むことが必要です。データの流動性が確保され、ターゲットとなるストレージには常にホストと同じデータを保持することができます。しかし、システム間のネットワーク接続が低速の場合、ホスト側のパフォーマンスの低下を招くことがあります。逆に非同期レプリケーション環境では、ホスト側はターゲットからの書込み確認を待たずに処理を進める形になります。データをキューに入れておき、システム間でバッチ方式により変更内容を送信しあうことができます。
また、レプリケーションを行う場合、障害発生時に本番環境がダウンした場合、予備環境への切り替えを行うフェイルオーバー機能を持たせることが可能です。このフェイルオーバー機能があることで、システムのダウンタイムを極力少なくすることが可能となり、サービス維持を実現することができるようになっています。

レプリケーションシステム構築の考え方

レプリケーションシステムを構築するためには、レプリケーションするデータアプリケーションの種類やその頻度を検討していく必要があります。ファイルシステムを中心にするのか、rawパーティションデータを含めたデータベースも含めるのかによって、選ぶ製品も変わってきます。また、リカバリタイムはどのくらいにするのか、リカバリポイントはどの時点までのものが必要となるのかということも検討していくことが大切です。リカバリタイムを最小限に抑えるのであれば、FCを活用した高速処理のRAID装置などを活用することが必要になりますし、リカバリポイントをより直近に設定するのであれば、同期モードでのレプリケーション環境を作り上げることで、より完全なレプリケーションを行うことができるようになります。
また、レプリケーションの全体構成についても検討が必要です。ホストとターゲットを1対1で構成する方法や、1つのホストを複数のターゲットにレプリケーションする1対Nの分散構成、複数のホストを1つのターゲットにレプリケーションするN対1の統合構成、複数ホストと複数ターゲットをメッシュ型に結ぶメッシュ構成など、いろいろな構成が考えられます。製品によっては対応しているノード数に制限があるため、しっかりスペックを見て製品選定を行うことが必要です。

レプリケーションシステムの構築例

また、遠隔地に対するミラーを行う場合は、レプリケーションのための回線を用意する必要も出てきます。回線の増設を考えない場合は、非同期レベルでレプリケーションを行い、込み合っていない時間帯にバッチ方式でミラーを行うなどの方法が必要です。また、データを圧縮して送信することでネットワーク負荷を軽減するなどの方法も有効です。
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