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Erweiterte Backup Techniken

Continuous Data Protection (CDP)

Ein Nachteil klassischer Backup Strategien in Form von täglichen oder stündlichen Sicherungen ist das relativ große RPO. Hier ist das RPO mindestens so groß wie das Backup Fenster, um das Überlappen von Sicherungen zu vermeiden. Ziel der CDP Lösungen ist es, dass RPO möglichst zu minimieren.

Die CDP-Technik ist eine einfache Sicherungstechnologie, bei der nur die Veränderung der Daten kontinuierlich nachverfolgt und erfasst wird. Jede Datenmodifikation wird aufgezeichnet und zeitlich zugeordnet. Unter Aufruf der Originialdaten und der gespeicherten Modifikationen ist es möglich, Datenzustände von beliebigen Zeitpunkten zu reproduzieren.

Die CDP-Aufzeichnung kann Block- und File-orientiert sein und verfügt über entsprechende Selektionskriterien, um aus der Datenvielfalt die erforderlichen Datenbestände zu rekonstruieren. Dadurch kann eine Reduktion des RPO auf nahezu null erreicht werden.

Man unterscheidet dabei zwischen In-Band und Out-of-Band Lösungen.

  • In-Band

In-Band Lösungen basieren typischerweise auf Komponenten, die im Datenfluss – also dem SAN oder NAS – zwischengeschaltet werden. Dadurch kann auf Agenten auf den Systemen verzichtet werden, und es wird Plattformunabhängigkeit erreicht. Das RTO kann bei solchen Lösungen ebenfalls gegen null verkürzt werden, da die Bereitstellung der SAN oder NAS Datenbereiche bereits möglich ist, während im Hintergrund noch die Konsolidierung der Daten erfolgt. Ein Nachteil der In-Band Lösungen ist die Abhängigkeit von der SAN / NAS Konnektivität für alle mittels CDP gesicherten Systeme. Durch den Einsatz von iSCSI (SCSI über TCP/IP) kann diese Problematik jedoch adressiert werden und die Kosten können auf einen akzeptablen Wert gesenkt werden.

  • Out-of-Band

Out-of-band Lösungen basieren auf Agenten oder Treibern die auf den Systemen selbst installiert werden. Dies hat zur Folge, dass die möglichen System-Plattformen durch die Verfügbarkeit von Agenten eingeschränkt sein kann. Ein Vorteil ist, dass ohne SAN oder NAS eine CDP Lösung umgesetzt werden kann. Weiterhin ist eine Verkürzung des RTO nicht bei jeder Lösung gegeben, da der Restore bei bestimmten Systemen dem klassischen Backup/Restore-Konzept entspricht.

  • adressierte Backup Kennzahlen:
    • Verkleinerung des RTO (bei In-Band Lösungen ideal gegen null)
    • Verkleinerung des RPO (ideal gegen null)
    • Verkleinerung des Backup Impact
    • Eliminierung des Backup Window
    • Ermöglicht konsistente Backups

Snapshots

Snapshots adressieren zwei Backup Problematiken – Konsistenz und Backup Impact. Snapshots basieren auf Copy-On-Write (COW) Techniken und frieren das gesamte File-System für ein bis zwei Sekunden ein und erstellen eine konsistente Kopie der Dateistruktur (Metadaten) - von einigen Herstellern wird dieser Vorgang auch als Point-in-Time-Kopie bezeichnet. Für die Erzeugung von Snapshots gibt es zwei Ansätze: Entweder werden die Struktur des gesamten File-Systems kopiert, oder es wird eine Ebene tiefer angesetzt und die zu den jeweiligen Dateien gehörenden Speicherblöcke direkt auf der Raw-Partition erfasst.

Bei der Erstellung eines Snapshots werden keine Datenblöcke kopiert. Es wird nur eine Kopie der Verwaltungsinformationen erstellt. Erfolgt ein Schreibzugriff auf den Snapshot oder die Originaldaten, so wird der zu veränderte Datenblock vor dem Schreibvorgang in den Namensraum des Snapshots kopiert. Anschließend findet der eigentliche Schreibvorgang statt. Lesezugriffe erfolgen immer innerhalb des Namensraums. Nicht veränderte Datenblöcke werden aus dem Orginal-Namensraum gelesen. Dadurch benötigen Snapshots nur so viel Speicherplatz wie Änderungen während der Lebenszeit des Snapshots anfallen.

Da Snapshots den Datenbestand zu einem bestimmten Zeitpunkt erfassen und sich Änderungen am Originaldatenbestand nicht auf den Snapshot auswirken, ist ein konsistentes Backup möglich. Änderungen am Originaldatenbestand sind weiterhin möglich. Dadurch ermöglichen Snapshots die Eliminierung des Backup Impact. Unter Linux unterstützt der Logical Volume Manager beschreibbare Snapshots auf Logical Volume Ebene.

  • adressierte Backup Kennzahlen:
    • Verkleinerung des Backup Impact
    • Ermöglicht konsistente Backups

Virtual Tape Libraries (VTL)

Virtuelle Tape Libraries stellen virtuelle Tape Laufwerke für das Backup zur Verfügung. Sie basieren typischerweise auf Disk-basierenden Systemen (Random Access), die von außen über Tape-Interfaces angesprochen werden können (Sequencial Access). Dadurch ist es möglich, ohne Umstellung der Backup Strategie oder Backup Software schneller auf Bänder zuzugreifen und generell, sowohl den Restore als auch das Backup Window zu verkleinern. VTL stellen sich somit als schnelle Bandlaufwerke dar.

  • adressierte Backup Kennzahlen:
    • Verkleinerung des RTO
    • Verkleinerung des Backup Window

Backup to Disk

Ähnlich wie bei den VTL’s wird durch Backup to Disk Systeme versucht, den RTO und das Backup Window zu verkürzen. Dies wird durch das Vorschalten eines Disk-basierenden Systems vor das Band Laufwerk erreicht. Sicherungen erfolgen zuerst auf das schnelle Disk-System und werden anschließend zu einem beliebigen Zeitpunkt ohne Backup Impact auf Bänder gespielt. Die aktuellsten Sicherungen werden auf dem Disk System vorgehalten und der Zugriff ist im Restore Fall schneller möglich.

  • adressierte Backup Kennzahlen:
    • Verkleinerung des RTO
    • Verkleinerung des Backup Window