Proxmox Backup Server: Hardware-Anforderungen, RAM und Storage-Dimensionierung

Die Dimensionierung von Proxmox Backup Server bedeutet nicht nur zu prüfen, ob das System über die erforderliche Mindestmenge an RAM oder ausreichend große Laufwerke verfügt. In einer Unternehmensumgebung müssen Sie die zu schützende Datenmenge, die Änderungshäufigkeit, die Retention, die Anzahl gleichzeitig ausgeführter Jobs sowie die Zeit berücksichtigen, innerhalb derer die Dienste wiederhergestellt werden müssen.

Die Performance von PBS hängt vom ausgewogenen Zusammenspiel von CPU, Arbeitsspeicher, Storage und Netzwerk ab. Die Aufrüstung nur einer einzelnen Komponente löst das Problem daher nicht zwangsläufig: Eine schnelle CPU kann beispielsweise einen Datastore mit unzureichender Performance nicht ausgleichen.

In diesem Artikel zeigen wir, wie Sie die erforderlichen Daten erfassen und daraus eine für den Produktivbetrieb geeignete Konfiguration ableiten. Proxmox empfiehlt eine CPU mit mindestens 4 Cores, 4 GiB RAM plus zusätzlich 1 GiB für jedes TiB Storage, mindestens 32 GiB Speicherplatz für das Betriebssystem, Laufwerke mit guter Performance bei zufälligen Zugriffen sowie redundante Multi-Gigabit-Netzwerkschnittstellen. Diese Werte dienen als technische Orientierung, stellen jedoch keine für jede Infrastruktur geeignete Dimensionierung dar.

Wenn Sie sich zunächst einen Überblick über die Funktionen der Plattform verschaffen möchten, können Sie unseren Leitfaden zu Proxmox Backup Server lesen.

Mindest- und empfohlene Anforderungen für Proxmox Backup Server

Die offizielle Dokumentation unterscheidet zwischen den Mindestanforderungen für Evaluierung und Tests und den empfohlenen Anforderungen für einen Server im Produktivbetrieb.

Die Mindestanforderungen sind ausdrücklich für die Evaluierung der Software vorgesehen und sollten nicht als Grundlage für ein Produktivsystem verwendet werden. Proxmox empfiehlt außerdem hochwertige Serverhardware, Enterprise-SSDs für bestmögliche Performance sowie einen dedizierten Metadaten-Cache, wenn der Datastore HDDs verwendet.

Diese Angaben beantworten die Frage „Kann PBS grundsätzlich betrieben werden?“, aber noch nicht die wichtigere Frage: „Kann das System Backups, Überprüfungen und Restores innerhalb der vom Unternehmen geforderten Zeitfenster abschließen?“

Um diese Frage zu beantworten, muss jede Komponente separat analysiert werden.

Wie viele Cores benötigt Proxmox Backup Server?

Die von Proxmox angegebenen vier Cores stellen einen Ausgangspunkt dar. Wie viele tatsächlich benötigt werden, hängt vor allem von der Last und der Anzahl gleichzeitig ausgeführter Aufgaben ab.

Die CPU wird unter anderem für folgende Aufgaben genutzt:

• Deduplizierung und Komprimierung;
• Berechnung und Überprüfung von Checksummen;
• gleichzeitige Backups;
• Überprüfung von Snapshots;
• Pruning und Garbage Collection;
• Restore von VMs, Containern und Dateien;
• Synchronisierung mit entfernten Datastores.

Die Anzahl der virtuellen Maschinen allein reicht nicht aus, um die Last abzuschätzen. Zehn große VMs mit einer hohen Änderungsrate können mehr Ressourcen benötigen als fünfzig wenig aktive VMs.

Bevor Sie die CPU auswählen, sollten Sie daher Folgendes kennen:

• maximale Anzahl gleichzeitig ausgeführter Jobs;
• Dauer des Backup-Fensters;
• Häufigkeit der Überprüfungen;
• täglich verarbeitete Datenmenge;
• Anzahl der Restores, die sich zeitlich überschneiden könnten;
• vorhandene Synchronisierungen zu entfernten Standorten oder S3-Storage.

Wenn die Jobs überwiegend nacheinander ausgeführt werden und ein großzügiges Zeitfenster zur Verfügung steht, kann eine Konfiguration mit wenigen Cores ausreichen. Müssen dagegen viele Systeme innerhalb desselben Zeitraums gesichert werden, ist eine höhere Rechenleistung erforderlich.

Wie viel RAM wird benötigt?

Proxmox empfiehlt mindestens 4 GiB für das Betriebssystem, den Dateisystem-Cache und die PBS-Dienste sowie zusätzlich mindestens 1 GiB pro TiB verwaltetem Storage.

Für ein System mit 20 TiB Storage ergibt sich somit zunächst eine theoretische Empfehlung von mindestens 24 GiB:

• 4 GiB für Betriebssystem, Cache und Dienste;
• 20 GiB zusätzlich für 20 TiB Storage.

Dieses Ergebnis sollte nicht als endgültige Konfiguration verstanden werden. Zusätzliche Reserven sind insbesondere sinnvoll bei:

• ZFS-Dateisystemen;
• zahlreichen gleichzeitig ausgeführten Jobs;
• vielen Snapshots;
• häufigen Überprüfungen;
• engen Backup-Fenstern;
• Remote-Synchronisierungen;
• starkem Storage-Wachstum.

Wenn Sie davon ausgehen, dass der Datastore während des Lebenszyklus des Servers von 20 auf 30 TiB wächst, sollte der Arbeitsspeicher auf Grundlage dieses zukünftigen Szenarios und nicht nur anhand der anfänglichen Belegung dimensioniert werden.

RAM und ZFS

ZFS nutzt den Arbeitsspeicher auch zur Verbesserung der Storage-Verwaltung und -Performance. Die Dokumentation des Installers nennt bei Verwendung von ZFS als allgemeinen Richtwert 4 GB plus 1 GB RAM für jedes TB an Raw-Speicherplatz.

Der Einsatz von ZFS bedeutet nicht, dass unbegrenzt Arbeitsspeicher zugewiesen werden muss. Ein ZFS-Datastore sollte jedoch nicht ausschließlich auf Grundlage der für PBS vorgesehenen Mindestanforderungen dimensioniert werden.

Systemlaufwerk und Datastore trennen

Das Laufwerk, auf dem Proxmox Backup Server installiert ist, und der für Backups vorgesehene Speicher erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Betriebssystemlaufwerk
Der Systemspeicher enthält Debian, Proxmox Backup Server, Konfigurationen, Logs und Pakete. Für den Produktivbetrieb empfiehlt Proxmox mindestens 32 GiB verfügbaren Speicherplatz sowie eine redundante Konfiguration.

Als Optionen werden genannt:

• Hardware-RAID mit batteriegesichertem Schreibcache;
• Redundante ZFS-Konfiguration.

ZFS sollte nicht auf einem Hardware-RAID-Controller eingesetzt werden, da es direkten Zugriff auf die Laufwerke benötigt. Im Produktivbetrieb empfiehlt es sich, das Betriebssystem vom Datastore zu trennen. Dies erleichtert:

• Wartung und Updates;
• Austausch von Laufwerken;
• Kontrolle des verfügbaren Speicherplatzes;
• Wiederherstellung der PBS-Konfiguration;
• Identifizierung von I/O-Problemen.

Backup-Datastore
Der Datastore enthält Snapshots, Indizes und deduplizierte Chunks. PBS verwendet Verzeichnisse innerhalb unterstützter Dateisysteme wie ext4, XFS oder ZFS. Die Performance hängt nicht nur von der sequenziellen Geschwindigkeit der Laufwerke ab. Während Backups, Überprüfungen, Garbage Collection und Restores werden zahlreiche zufällige Zugriffe auf Chunks und Metadaten ausgeführt. Ein sehr großes, aber langsames Array kann daher reguläre Backups problemlos abschließen und dennoch bei folgenden Aufgaben zum Engpass werden:

• Gleichzeitige Jobs;
• Überprüfung großer Datenmengen;
• Garbage Collection;
• Vollständige Restores;
• Wiederherstellung zahlreicher Dateien;
• Wiederherstellung der Dienste nach einem Ausfall.

Die Kapazität darf nicht unabhängig von den IOPS und den Antwortzeiten des Datastores bewertet werden.

So berechnen Sie den benötigten Speicherplatz

Es gibt kein allgemeingültiges Verhältnis zwischen der Größe der VMs und der von PBS benötigten Kapazität. Der tatsächliche Speicherbedarf hängt von folgenden Faktoren ab:

1. anfängliche Menge der geschützten Daten;
2. tägliche Änderungsrate;
3. Retention-Richtlinie;
4. tatsächlich erzielte Deduplizierung und Komprimierung des Datensatzes;
5. erwartetes Wachstum.

Tatsächlich geschützte Daten
Berücksichtigen Sie nicht nur die nominelle Kapazität der virtuellen Laufwerke. Eine VM mit einem virtuellen Laufwerk von 2 TB kann beispielsweise nur 600 GB nutzen, während eine Datenbank mit geringerer nomineller Kapazität im Laufe der Zeit deutlich mehr eindeutige Daten erzeugen kann. Ausgangspunkt sollte das erste tatsächliche Backup sein, gemessen nach Deduplizierung und Komprimierung.

Änderungsrate
Die Änderungsrate gibt an, wie viele neue oder geänderte Daten zwischen einem Backup und dem nächsten gespeichert werden müssen. Sie kann je nach System stark variieren:

• Applikationsserver;
• Fileserver;
• Datenbanken;
• Dokumentenmanagementsysteme;
• VMs mit bereits komprimierten Daten;
• Multimedia-Archive;
• verschlüsselte Workloads.

Ein pauschaler Prozentsatz für alle VMs führt leicht zu einer falschen Schätzung.

Retention
Die Retention legt fest, wie viele Wiederherstellungspunkte wie lange aufbewahrt werden. Dazu können folgende Sicherungen gehören:

• stündliche;
• tägliche;
• wöchentliche;
• monatliche;
• jährliche.

PBS bewahrt Chunks so lange auf, wie mindestens ein Snapshot sie verwendet. Eine längere Retention kann daher Speicherplatz belegen, selbst nachdem die entsprechenden Daten aus den ursprünglichen Systemen gelöscht wurden.

Deduplizierung und Komprimierung
Deduplizierung kann den Speicherbedarf deutlich reduzieren, wenn mehrere VMs ähnliche Betriebssysteme, Anwendungen oder Dateien enthalten. Der Vorteil kann geringer ausfallen bei:

• bereits komprimierten Daten;
• Videos und Bildern;
• komprimierten Anwendungs-Backups;
• verschlüsselten Datenbanken;
• Dateien, die bei jedem Speichervorgang vollständig verändert werden.

Daher ist es nicht sinnvoll, die Dimensionierung auf einen angenommenen Deduplizierungsprozentsatz zu stützen. Besser ist es, das Ergebnis anhand einer repräsentativen Stichprobe zu messen.

Eine erste konzeptionelle Formel kann wie folgt ausgedrückt werden:
Benötigte Kapazität = erstes tatsächliches Backup + durch die Retention aufbewahrte eindeutige Daten + erwartetes Wachstum + Betriebsreserve

Diese Formel ersetzt keinen Test, verhindert jedoch den Fehler, die Größe der VMs einfach mit der Anzahl der Backups zu multiplizieren.

Vereinfachtes Beispiel
Angenommen, der erste Beobachtungszeitraum ergibt folgende Werte:

• erstes Backup nach Deduplizierung und Komprimierung: 3,2 TiB;
• durchschnittlich neue eindeutige Daten: 70 GiB pro Tag;
• tägliche Retention: 30 Wiederherstellungspunkte;
• erwartetes Wachstum: 15 %.

Nach dem ersten Backup könnten die folgenden 29 täglichen Wiederherstellungspunkte ungefähr Folgendes benötigen: 29 × 70 GiB = 2.030 GiB. Die geschätzte Basis läge damit bei etwa: 3,2 TiB + 2 TiB = 5,2 TiB.

Zu diesem Wert müssen zusätzlich gerechnet werden:

• Daten, die durch wöchentliche und monatliche Retention aufbewahrt werden;
• erwartetes Wachstum;
• erforderliche Reserve für Wartung und Lastschwankungen.

Das Beispiel dient lediglich zur Veranschaulichung der Methode. Das tatsächliche Verhalten muss anhand des Datensatzes des Unternehmens überprüft werden.

SSD, NVMe oder HDD

Die Wahl der Laufwerke hängt vom erforderlichen Verhältnis zwischen Kapazität, Performance, Wiederherstellungszeit und Budget ab.

Proxmox empfiehlt schnellen Storage mit hohen IOPS für Random-I/O-Workloads. Für bestmögliche Performance eignen sich Enterprise-SSDs; beim Einsatz von HDDs wird ein Metadaten-Cache empfohlen, beispielsweise über ein gespiegeltes ZFS Special Device.

Zusätzlich zur Laufwerkstechnologie sollten Sie Folgendes prüfen:

• Endurance;
• Redundanz;
• Schutz bei Stromausfall;
• Wiederaufbauzeiten;
• Kompatibilität mit dem Controller;
• Verfügbarkeit von Ersatzteilen;
• Garantie und Support;
• Performance während eines Restores.

Nicht jedes Backup erfordert NVMe. Eine Infrastruktur mit langer Retention und weniger strengen RTO-Vorgaben kann mit korrekt dimensionierten Enterprise-HDDs betrieben werden. Umgekehrt können viele gleichzeitige Jobs und häufige Restores dazu führen, dass ein ausschließlich auf Kapazität ausgelegter Storage nicht ausreicht.

So dimensionieren Sie das Netzwerk

Das Netzwerk bestimmt, wie viele Daten innerhalb des verfügbaren Zeitfensters übertragen werden können und wie lange eine Wiederherstellung dauert. Proxmox empfiehlt für Produktivsysteme redundante Multi-Gigabit-Schnittstellen. Die erforderliche Geschwindigkeit muss jedoch anhand des tatsächlichen Datenvolumens berechnet werden. Wenn Sie 2 TiB innerhalb von acht Stunden übertragen müssen, reicht es nicht aus, sich nur an der nominellen Geschwindigkeit der Netzwerkkarte zu orientieren. Zu berücksichtigen sind:

• tatsächlich verfügbarer Throughput;
• durch andere Dienste erzeugter Netzwerkverkehr;
• gleichzeitig ausgeführte Jobs;
• Latenz;
• Protokoll-Overhead;
• mögliche Offsite-Synchronisierungen;
• Restores, die sich zeitlich mit Backups überschneiden können.

In komplexeren Umgebungen empfiehlt es sich, den Backup-Traffic über VLANs oder dedizierte Netzwerke zu trennen. Dadurch konkurrieren PBS-Jobs nicht direkt mit den produktiven Workloads. Das Netzwerk muss jedoch auch in die entgegengesetzte Richtung betrachtet werden. Ein Backup schnell abzuschließen reicht nicht aus, wenn ein vollständiger Restore mehr Zeit benötigt, als es das RTO des Unternehmens zulässt.

Kann ein älterer Server wiederverwendet werden?

Ein bereits vorhandener Server kann für PBS weiterverwendet werden, wenn er ausreichende Kapazität, Zuverlässigkeit und Unabhängigkeit bietet. Vor der Wiederverwendung sollten Sie Folgendes prüfen:

• Alter und Zustand der Laufwerke;
• Performance des Controllers;
• maximal unterstützte RAM-Kapazität;
• verfügbare Netzwerkschnittstellen;
• Redundanz von Laufwerken und Netzteilen;
• Möglichkeiten für Remote-Management;
• Energieverbrauch;
• Verfügbarkeit von Ersatzteilen;
• Herstellersupport;
• Unabhängigkeit von der geschützten Infrastruktur.

Im Projekt für Union Gas e Luce wurden einige bereits vorhandene Server für Proxmox Backup Server und Disaster Recovery weiterverwendet. Die Wiederverwendung war möglich, weil sie Teil einer umfassenden Bewertung der Infrastruktur war – nicht, weil jeder ältere Server automatisch dafür geeignet wäre.

Zu vermeidende Fehler

Mindestanforderungen im Produktivbetrieb verwenden
Die Mindestanforderungen dienen dazu, PBS zu installieren und zu evaluieren, nicht dazu, ein zuverlässiges Unternehmenssystem zu planen.

Storage anhand der nominellen Kapazität der VMs dimensionieren
Der Speicherbedarf sollte auf Grundlage der tatsächlichen Datenmenge, der Änderungsrate und der Retention geschätzt werden.

Deduplizierung als selbstverständlich voraussetzen
Das Ergebnis hängt von der Art der Daten ab und muss gemessen werden.

Den Datastore bis an die Kapazitätsgrenze füllen
Es muss ausreichend Reserve für Wachstum, unvorhergesehene Schwankungen und Wartungsarbeiten vorhanden sein.

Nur die Backup-Geschwindigkeit berücksichtigen
Die Konfiguration muss auch die maximal akzeptable Dauer eines Restores einhalten.

Wartungs-Jobs ignorieren
Verify, Pruning und Garbage Collection müssen über ausreichende Ressourcen und geeignete Zeitfenster verfügen.

Checkliste vor der Auswahl der Hardware

Bevor Sie die Konfiguration festlegen, sollten Sie folgende Daten erfassen:

• Anzahl der VMs, Container und Hosts;
• Menge der tatsächlich geschützten Daten;
• durchschnittliche tägliche Änderungsrate;
• erforderliche Retention;
• erwartetes Wachstum;
• maximale Anzahl gleichzeitig ausgeführter Jobs;
• verfügbares Backup-Fenster;
• RPO und RTO;
• Häufigkeit von Verify und Garbage Collection;
• maximal akzeptable Dauer eines Restores;
• Bedarf an Remote- oder S3-Kopien;
• Redundanzanforderungen;
• erwartete Lebensdauer der Infrastruktur;
• erforderliches Support-Level.

Diese Informationen ermöglichen es, von den allgemeinen Proxmox-Anforderungen zu einer Konfiguration überzugehen, die auf die zu schützenden Dienste abgestimmt ist. Sie können den AXOL Server-Konfigurator verwenden, um die bestehende Infrastruktur, die benötigte Kapazität und einen möglichen Bedarf an Backup oder Disaster Recovery zu beschreiben.

Von den Mindestanforderungen zum realen Projekt

Die offiziellen Anforderungen bilden den Ausgangspunkt. Die tatsächliche Dimensionierung hängt jedoch von den Daten, der Retention und der Zeit ab, innerhalb derer das Unternehmen seine Dienste wiederherstellen muss. Eine korrekt ausgelegte Konfiguration muss folgende Faktoren in ein ausgewogenes Verhältnis bringen:

• verfügbare Kapazität;
• Performance des Datastores;
• Rechenleistung;
• Arbeitsspeicher;
• Netzwerkgeschwindigkeit;
• Redundanz;
• zukünftiges Wachstum;
• Wiederherstellungszeiten.

Im Produktivbetrieb sollten auch der Zugriff auf das Proxmox Enterprise Repository und das damit verbundene Support-Level berücksichtigt werden. Weitere Informationen zu den über AXOL Server verfügbaren Subskriptionen für Proxmox VE und Proxmox Backup Server finden Sie hier.

Wie viel RAM benötigt Proxmox Backup Server?

Proxmox empfiehlt mindestens 4 GiB für Betriebssystem, Cache und Dienste sowie zusätzlich mindestens 1 GiB für jedes TiB Storage. Dieser Wert sollte unter Berücksichtigung von ZFS, Wachstum und gleichzeitig ausgeführten Aktivitäten überprüft werden.

Wie viel Speicherplatz benötigt Proxmox Backup Server?
Das hängt vom ersten tatsächlichen Backup, den im Laufe der Zeit erzeugten eindeutigen Daten, der Retention, der Deduplizierung und dem Wachstum ab. Ein Test mit repräsentativen Daten ist zuverlässiger als ein pauschaler Prozentsatz.

Sind SSDs zwingend erforderlich?
Nein. Proxmox empfiehlt Enterprise-SSDs für bestmögliche Performance, Enterprise-HDDs können jedoch ebenfalls eingesetzt werden, wenn Kapazität, Metadaten-Cache und Betriebsfenster korrekt dimensioniert sind.

Ist ein 10-GbE-Netzwerk erforderlich?
Nicht in jeder Umgebung. Die Geschwindigkeit sollte anhand der zu übertragenden Datenmenge, des verfügbaren Zeitfensters und der für den Restore benötigten Zeit gewählt werden.

Sind die Mindestanforderungen für den Produktivbetrieb ausreichend?
Nein. Die von Proxmox veröffentlichten Mindestanforderungen sind ausschließlich für die Evaluierung der Software vorgesehen.