Vergleich zwischen crashkonsistenter und anwendungskonsistenter Sicherung
Die Zuverlässigkeit von Backups und Strategien zur Datensicherheit im Allgemeinen hängt davon ab, ob die Backup-Daten gültig und bei Bedarf sofort verwendbar sind. Einige Unternehmen berichten, dass im Jahr 2021 bei 34 % der Aufträge Wiederherstellungsfehler aufgetreten sind.
Das Problem der schnellen und erfolgreichen Wiederherstellung ist besonders für Live-Datenbank-Workloads wie Microsoft SQL Server und Exchange Server von Bedeutung. Diese sind in der Regel kritisch und können während der Sicherung der virtuellen oder physischen Maschine nicht angehalten werden, was je nach Größe der Maschine manchmal Stunden dauern kann. Um dieses Problem zu lösen, bieten moderne Lösungen verschiedene Arten von Backups an, darunter crash-konsistente und anwendungskonsistente Backups.
Lesen Sie diesen Beitrag, um die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen Backup-Arten zu erkennen und zu verstehen, wie sich jede einzelne auf das Backup und die Wiederherstellung von Anwendungsdaten auswirkt.
Crash-konsistentes Backup
Bei einem crash-konsistenten Backup wird ein Schnappschuss aller Daten auf einer Festplatte zum exakt gleichen Zeitpunkt erstellt, wobei die Schreibreihenfolge beibehalten wird. Das bedeutet, dass Dateien, die voneinander abhängig sind, zum gleichen Zeitpunkt gesichert werden und somit konsistent sind. Der Begriff „crash-konsistent” beschreibt die Erfassung der Daten für das Backup, da dies einem Wiederherstellungspunkt ähnelt, der unmittelbar vor dem Absturz oder dem Herunterfahren eines Servers erfasst wird.
Wie erstellt eine Sicherungssoftware einen Schnappschuss eines gesamten Datensatzes zum gleichen Zeitpunkt? Dies wird durch die Nutzung des Volume Shadow Copy Service (VSS) von Microsoft erreicht, der seit Microsoft Server 2003 Teil des Windows-Betriebssystems ist. Der VSS-Dienst erleichtert die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten in einer Umgebung: Backup-Software, Produktionsanwendungen, die nicht heruntergefahren werden können (und in die während der Erstellung von Backups Änderungen geschrieben werden) und Speicher. Damit Microsoft VSS funktioniert, sollten alle diese Komponenten diese Funktionalität unterstützen.
Der „VSS-Anforderer”, also die Backup-Software, fordert die Erstellung eines Schnappschusses an. VSS friert schnell die E/A-Vorgänge auf einem Volume ein, die dann in eine Warteschlange gestellt werden. Anschließend zeichnet es die derzeit vom Volume verwendeten Blöcke auf. Die Backup-Software kopiert dann alle Daten von der Festplatte, auch wenn sich die Blöcke seitdem geändert haben, da sie weiß, welche Blöcke für den Schnappschuss verwendet wurden.
Beachten Sie, dass die crash-konsistente Sicherung der alten inkonsistente Sicherung, die im Grunde genommen einer Kopie der Dateien auf der Festplatte entspricht, weit überlegen ist. Das bedeutete, dass bei Änderungen an Dateien während des Backup-Vorgangs voneinander abhängige Dateien in einem inkonsistenten Zustand blieben, da sich eine Datei, von der eine andere Datei abhängt, während des Backup-Fensters geändert haben könnte.
Trotz ihrer Vorteile gegenüber inkonsistenten Backups haben konsistente Backups ihre Grenzen. Vor allem werden Informationen im Speicher oder in ausstehenden E/A-Transaktionen nicht berücksichtigt. Dies ist besonders kritisch bei Datenbankanwendungen wie Microsoft SQL Server und Microsoft Exchange Server. Bei konsistenten Backups dieser Art von Anwendungen sind nach der Wiederherstellung der Daten Verfahren erforderlich, um die Backup-Daten in einen konsistenten Zustand zu bringen, was zu längeren Zeiten für die Wiederherstellung und dem Risiko von Datenverlusten führt.
Konsistente Backups
Konsistente Backups, auch bekannt als Application-Aware Backups, können Anwendungsinformationen sowohl im Speicher als auch in ausstehenden E/A-Vorgängen erfassen. Dies ist möglich von Microsoft durch die Verwendung anwendungsspezifischer Komponenten für den Dienst, bekannt als VSS-Writer. Diese Writer gewährleisten die Konsistenz der Daten der Anwendung, wenn eine Schattenkopie erstellt wird. Wenn die Backup-Software die Erstellung einer Schattenkopie anfordert, ermöglichen Microsoft VSS-Writer oder Writer von Drittanbietern VSS die Kontrolle über bestimmte Anwendungsdaten, nicht nur über Dateien auf der Festplatte, und ermöglichen das Sichern dieser Anwendungen mit Transaktionskonsistenz.
Beispielsweise kann Microsoft SQL Server Daten im Speicher und in ausstehenden E/A-Vorgängen haben. Bei einem regulären absturzsicheren Backup von Dateien auf der Festplatte werden die an diesen Standorten befindlichen Daten nicht erfasst, obwohl sie auf Dateiebene konsistent sind. Bei konsistenten Backups ermöglicht der VSS-Writer für Microsoft SQL Server jedoch, dass die Informationen im Speicher gelöscht und die ausstehenden E/A-Vorgänge in der richtigen Transaktionsreihenfolge auf die Festplatte geschrieben werden, sodass das Backup der Festplatte mit den Anwendungsdaten konsistente Transaktionsdaten enthält.
Konsistente Backups für Linux-Rechner
Für Linux-basierte Rechner, für die keine VSS-Dienste verfügbar sind, können Sie die Linux-Befehle „pre-script“ und „post-script“ verwenden.
- Pre-Freeze-Skripte können unmittelbar vor der Erstellung des VM-Schnappschusses ausgeführt werden, um die E/A-Vorgänge anzuhalten und die Informationen im Arbeitsspeicher auf die Festplatte zu schreiben.
- Post-Thaw-Skripte werden unmittelbar nach der Erstellung des VM-Schnappschusses ausgeführt, um die E/A-Vorgänge wieder zu aktivieren, sodass die Anwendung ihren regulären Betrieb wieder aufnehmen kann.
Wiederherstellung aus konsistenten Backups
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen konsistenten und crashkonsistenten Backups ist der Arbeitsaufwand, der bei der Wiederherstellung von Daten erforderlich ist, insbesondere nach der Wiederherstellung.
- Bei konsistenten Backups müssen Sie, da die Anwendungsdaten möglicherweise nicht konsistent sind, ein bestimmtes Verfahren befolgen, um die Anwendungen in einen konsistenten Zustand zu versetzen. Dieser Prozess variiert zwischen Produkten wie Microsoft Exchange Server oder Microsoft SQL Server.
- Bei konsistenten Backups sind die Anwendungsdaten bereits konsistent. . In einem Disaster-Recovery-Szenario für Anwendungsdaten ist es von großem Vorteil, Application-Aware-Backups anstelle von konsistenten Backups zu haben, da die Wiederherstellung viel schneller und zuverlässiger ist.
VSS-Writer-Befehle
Das vssadmin ist ein leistungsstarkes Tool zur Fehlerbehebung für VSS-Writer, und viele Optionen sind über die Befehlszeile verfügbar. Sie können den Status der VSS-Writer in Windows von dem Befehl vssadmin list writers angezeigt bekommen. Die folgende Abbildung zeigt den speziellen VSS- SqlServerWriter sowie für Exchange Microsoft Exchange Writer.
Der Microsoft Exchange Writer wird unten angezeigt.
Nachfolgend sind die Befehle aufgeführt, die vom Dienstprogramm vssadmin unterstützt werden.
Crash-konsistente vs. anwendungskonsistente Sicherung
Hier finden Sie einen kurzen Überblick über die Unterschiede zwischen crash-konsistenten und konsistenten Backups:
| Betrieb | Absturzsicher | Anwendungskonsistent |
| Konsistente Backups von Dateien | Ja | Ja |
| Volumenschattenkopie für Block-Level-Backups | Ja | Ja |
| Anwendungskonsistenz | Nein | Ja |
| Kenntnis von Speicherinformationen und ausstehenden E/A-Transaktionen | Nein | Ja |
| Verwendete VSS-Autoren | Nein | Ja |
| Erfordert keine besonderen Schritte für die Wiederherstellung von Daten der Anwendungen | Nein | Ja |
Fazit
Es gibt deutliche Unterschiede darin, wie crash-konsistente und konsistente Backups Daten in Live-Anwendungen wie Microsoft SQL Server oder Microsoft Exchange Server behandeln. Konsistente Backups kopieren keine Daten im Arbeitsspeicher und keine ausstehenden E/A-Vorgänge. Application-Aware Backups erkennen diese Arten von temporären Daten und erfassen sie mithilfe von VSS-Writern als Komponenten des VSS-Dienstes in Windows, um die Anwendung korrekt anzuhalten, indem sie den Arbeitsspeicher und ausstehende E/A-Vorgänge auf die Festplatte schreiben, sodass sie mit Transaktionskonsistenz ordnungsgemäß gesichert werden kann.
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