Ausschlaggebend für die Konsistenz von Daten ist deren Gültigkeit, Genauigkeit, Verwendbarkeit und Integrität zwischen einzelnen Anwendungen und innerhalb eines Betriebssystems. Die Datenkonsistenz ist damit ein wichtiges Merkmal von Backup-Lösungen. Dieser Blog geht ausführlich auf das Thema Datenkonsistenz ein, zeigt die verschiedenen Ebenen konsistenter Backups auf und erläutert, wie Sie die Konsistenz Ihrer Veeam-Backups sicherstellen können.
Unternehmen sind heutzutage in allen Bereichen auf Datenkonsistenz angewiesen. Es müssen stets konsistente Daten verfügbar sein, insbesondere wenn die Daten fortlaufend geändert werden. Dies ist zum Beispiel bei Banksystemen der Fall, bei denen Tausende von finanziellen Transaktionen gleichzeitig innerhalb einer Datenbank ausgeführt werden.
Die verschiedenen Ebenen der Backup-Konsistenz
Es gibt verschiedene Ebenen der Backup-Konsistenz. Diese definieren sich danach, ob das Backup im Live-System erstellt werden kann, ob gewährleistet ist, dass voneinander abhängige Dateien identisch sind, und ob Mechanismen vorhanden sind, die den Verlust von Transaktionsdaten verhindern (Anwendungskonsistenz).
Diese verschiedenen Ebenen werden im Folgenden näher erläutert.
Inkonsistente Backups
Die erste und älteste Methode sind inkonsistente Backups. Diese lassen sich auch als einfache Dateikopiervorgänge umschreiben, bei denen alle Dateien eines Computers beispielsweise auf ein Festplattenlaufwerk, eine USB-Festplatte oder ein NAS-System kopiert werden. Werden während des Backups Änderungen an den Dateien vorgenommen, entsteht ein inkonsistentes Backup. In diesem Fall ist das Backup nicht identisch mit den Dateien auf dem ursprünglichen System. Da außerdem viele Dateien des Gastbetriebssystems der VM einen anderen Zeitstempel aufweisen können, ist kein eindeutiger Wiederherstellungspunkt vorhanden.
Bei dieser Methode werden keine Daten aus dem Systemarbeitsspeicher gesichert, was zu Problemen beim Zugriff auf Dateien führen könnte, die für Lesevorgänge gesperrt sind.
Ausfallsichere Backups
Die nächste Ebene umfasst ausfallsichere Backups. Der wesentliche Unterschied zu inkonsistenten Backups besteht darin, dass alle Daten eines ausfallsicheren Backups zum gleichen Zeitpunkt gesichert werden. Es handelt sich also gewissermaßen um ein Snapshot sämtlicher Dateien auf einer Festplatte.
Die Bezeichnung „ausfallsicher“ rührt daher, dass die Wiederherstellung des Systems aus einem solchen Backup mit einer Wiederherstellung nach einem Zurücksetzen der Hardware identisch ist, da weder geöffnete Dateien noch ausstehende I/O-Vorgänge gesichert werden. Für einige Anwendungen könnten deshalb besondere Schritte und Wartungsmaßnahmen nach einem Ausfall erforderlich sein, was vor allem verschiedene Datenbankanwendungen stark beeinträchtigen könnte.
Für Microsoft Exchange müssten beispielsweise eine spezielle Wiederherstellungsgruppe und die Integration von Protokolldateien konfiguriert werden. In Microsoft SQL oder Oracle müsste ein Rollback von Transaktionen durchgeführt werden, die während des Backups aktiv waren und für die kein Commit in der Datenbank ausgeführt wurde. Dies entspricht mehr oder weniger einer Unterbrechung der Stromzufuhr bei einem physischen Server bzw. dem Abschalten einer VM. Dabei wird die Festplatte unvermittelt angehalten.
Konsistente Backups auf Dateiebene
Bei dieser Art von Backups sind alle Dateien des Systems konsistent (im Gegensatz zu einem ausfallsicheren Backup, bei dem die Aktualisierungen von Dateien nicht gesichert werden). Doch auch bei konsistenten Backups auf Dateiebene werden laufende Anwendungstransaktionen nicht berücksichtigt.
Für VMs auf einem ESX(i)-Host bietet VMware die Möglichkeit, das System mit den VMware-Tools einzufrieren, d. h. beim Erstellen eines Snapshots einer aktiven VM wird das VM-Dateisystem stillgelegt.
Transaktionskonsistente Backups
Diese Backup-Methode ist nicht mit den oben aufgeführten Nachteilen verbunden. Alle Daten und abgeschlossenen Transaktionen werden zum selben Zeitpunkt gesichert. Die Herausforderung besteht darin, das Backup für ein Live-System durchzuführen, das nicht angehalten werden kann und bei dem Anwendungen rund um die Uhr verfügbar sein müssen.
Veeam unterstützt über den Volumeschattenkopie-Dienst von Microsoft transaktionskonsistente Backups. Mit dem Microsoft Volumeschattenkopie-Dienst können sämtliche Aktionen koordiniert werden, die auf einem System für das „Stilllegen“ von Anwendungen im Betriebssystem erforderlich sind. Mit dem Dienst können die I/O-Vorgänge auf der Festplatte angehalten werden, um die Backup-Software zu unterstützen. Ab Version Windows Server 2003 ist der Volumeschattenkopie-Dienst in allen Windows-Betriebssystemen enthalten.
Die anwendungskonsistente Image-Verarbeitung ist eine proprietäre Technologie von Veeam, die eine erfolgreiche Wiederherstellung von VMs und sämtlicher darauf installierten Anwendungen ohne Datenverlust ermöglicht. Veeam Backup & Replication implementiert keine persistenten Agenten auf den VMs, sondern nutzt auf allen VMs einen Laufzeitprozess für die Koordination. Dieser Prozess wird gestartet, sobald die Erstellung eines Backups angefordert wird, und nach Abschluss des Backups beendet. Damit entfallen verschiedene Aufgaben wie das Installlieren, Warten und Aktualisieren von Agenten.
Um das Einfrieren von Anwendungen durch den Volumeschattenkopie-Dienst auszulösen, fordert Veeam Backup & Replication den Dienst an, damit dieser vor dem Erstellen eines VM-Snapshots oder einer Microsoft Hyper-V-Schattenkopie der VM für einen konsistenten und zuverlässigen Zustand der Anwendungsdaten sorgt. Anschließend koordiniert der VSS-Provider gemeinsam mit den VSS-Anwendungen, die diesen Dienst unterstützen, das Einfrieren sämtlicher I/O-Vorgänge zu einem bestimmten Zeitpunkt.
Dadurch werden Unterbrechungen von Datenbanktransaktionen oder unvollständige Anwendungsdateien während des Dateikopiervorgangs vermieden.
Wie kann die Konsistenz von Backups sichergestellt werden?
Bei der Konfiguration eines Backup-Jobs müssen Sie während der Gastverarbeitung die Option „Enable application-aware image processing“ (Anwendungskonsistente Image-Verarbeitung aktivieren) für VMs wählen, die mit diesem Job gesichert werden sollen. Führen Sie anschließend den Job aus und überprüfen Sie, ob er erfolgreich abgeschlossen wird.
Beachten Sie bitte, dass bei der anwendungskonsistenten Image-Verarbeitung von Veeam wichtige Aktivitäten zur Sicherstellung der Anwendungsintegrität durchgeführt werden, beispielsweise Kürzungen der Transaktionsprotokolle in SQL und Exchange. Dies ist ein wichtiger Wartungsschritt bei einer Umstellung auf agentenlose Backups, ohne den die Protokolle unkontrolliert anwachsen würden.
Um das Einfrieren des Systems durch die VMware-Tools für die VMs im Job zu aktivieren, befolgen Sie die im Veeam Help Center beschriebenen Schritte.
Wenn Sie sowohl die anwendungskonsistente Image-Verarbeitung als auch das Einfrieren des Systems durch die VMware-Tools aktivieren, verwendet Veeam standardmäßig die anwendungskonsistente Image-Verarbeitung. Ist die Ausführung des Volumeschattenkopie-Dienstes nicht möglich, wird stattdessen das System durch die VMware-Tools eingefroren.
Denken Sie auch daran, dass Sie Ihre Backups mit dem Feature SureBackup in einer isolierten Sandbox jederzeit auf ihre Wiederherstellbarkeit überprüfen können.
Nützliche Ressourcen:
- Veeam-Blog: Sichern von MySQL auf Linux-VMs
- Veeam Help Center: Anwendungskonsistente Image-Verarbeitung