Virtualisierung steigert die Auslastung einzelner Hardware-Komponenten. Zur Absicherung der Datenverfügbarkeit bieten Virtualisierungs-Lösungen das Erstellen von Snapshots. Doch wer sich zum Schutz seiner virtuellen Umgebung auf Snapshots allein verlässt, sollte diese Strategie nochmals überdenken.

Von Stefan Utzinger, Novastor

Die Virtualisierung gilt als eine der wichtigsten Entwicklungen der IT-Branche in den vergangenen zehn Jahren. Sie ermöglicht es Anwendern, beliebig viele Instanzen unterschiedlicher Betriebssysteme auf einer Hardware zu installieren und dadurch Geld zu sparen sowie die Produktivität der Hardware zu steigern.

Ein Nebeneffekt der Virtualisierung ist die schnell wachsende Menge an zu verwaltenden Daten, die auf einem einzigen Server bearbeitet und gespeichert wird. Die Belastung der Hardware-Komponente unter den virtuellen Maschinen steigt, die Datenmenge auf den einzelnen Komponenten nimmt zu. Der Schaden durch den Verlust der Hardware-Komponente oder ihrer virtuellen Maschinen entspricht dann aber auch gleich dem Verlust mehrerer Maschinen. Der Schutz der virtuellen Maschinen (VMs) spielt daher in allen Virtualisierungs-Konzepten eine entscheidende Rolle.

Snapshot ist nicht gleich Snapshot

Virtualisierungs-Lösungen wie VMwares »vSphere«oder Microsofts »Hyper-V« bieten eine Schnittstelle, mit der ein Snapshot einer virtuellen Maschine sowie ein Image von diesem Snapshot erstellt werden können. Anwender können dabei zwischen vollen und inkrementellen Snapshots wählen.

Wählt man nach einem ersten vollen Snapshot die inkrementellen Snapshots, reduziert dies die Menge der gesicherten Daten und den Speicherplatz pro Snapshot. Doch um inkrementelle Snapshots zu erstellen, muss die VirtualisierungsLösung verfolgen, welche Blöcke seit dem letzten Snapshot geändert wurden.Das »Change Block Tracking« verlangsamt die virtuellen Maschinen und tritt durchaus als eine störende Performance-Einschränkung auf. Das Erstellen vollständiger Snapshots beeinflusst die Leistung der virtuellen Maschine dagegen  nicht, steigert aber den Bedarf an Speicherplatz.

Snapshots sind erste Wahl fürs Disaster Recovery

Snapshots bilden die Daten der Festplatte zu einem bestimmten Zeitpunkt ab. Dementsprechend sind sie die erste Wahl, wenn der Ausfall einer virtuellen Maschine ein Disaster Recovery erfordert. Werden Snapshots für den Zweck des Disaster Recoverys erstellt, müssen neue Snapshots nur dann erstellt werden, wenn eine Änderung an der Konfiguration der virtuellen Maschine auftritt. So reduziert sich die Zahl der zu erstellenden Snapshots und die meisten Anwender können auf den Einsatz inkrementeller Snapshots, die zwar einen niedrigeren Speicherplatz benötigen, aber die  Performance verschlechtern, verzichten.

Unter einem Backup versteht man das Erstellen einer oder mehrerer Kopien eines Datensatzes (zum Beispiel von Dateien oder Datenbanken) mit dem Ziel, ein Computersystem oder eine Anwendung nach einem Datenverlust oder einer Datenkorruption wieder in Betrieb zu nehmen. Backups zeichnen sich durch die folgenden Eigenschaften aus:

• Backups sind unabhängig von den Originaldaten. Was auch immer mit den Originaldaten geschieht, hat keinen Einfluss auf das Backup. Deshalb erfüllen weder Datenspiegelung noch Datensynchronisierung die Funktion eines Backup.
• Ein Backup liefert konsistente Sicherungen der Anwendung, wie sie für die Wiederherstellung der Anwendung zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt werden.

Die Eigenschaft, konsistente Sicherungen zu erstellen, unterscheidet das Backup maßgeblich vom Snapshot – und erzwingt die Ergänzung von Snapshots durch Backups, um die Verfügbarkeit der Daten in virtuellen Maschinen zuverlässig abzusichern.

Konsistenzprobleme des Snapshot

Ein Snapshot  liefert eine konsistente Repräsentation der Festplatteninhalte, jedoch nicht unbedingt eine konsistente Repräsentation einer Anwendung oder Datenbank. Beispielsweise können wichtige Daten oder Transaktionen sich im Zwischenspeicher des Dateisystems oder der Anwendung befinden und noch nicht auf die Festplatte übertragen worden sein. In diesem Fall entgehen diese Daten dem Snapshot, während die Änderungen wenig später den Zustand der Anwendung oder Datenbank beeinflussen.

Auch können Dateidaten einer relationalen Datenbank unterschiedliche Zeitstempel aufweisen, wenn ein Snapshot gerade genau zwischen zwei Aktualisierungen der Dateien erstellt wurde. In diesem Fall lässt sich unter Umständen die Integrität der Datenbank nicht wiederherstellen und damit wäre auch eine erneute Inbetriebnahme der Datenbank nicht mehr möglich.

Verlässt man sich zur Sicherung von Anwendungen und Datenbanken auf Snapshots, können bei der Wiederherstellung vielfältige Probleme auftreten. Selbst wenn eine Wiederherstellung von einem Snapshot einmal gelungen ist, muss dies beim nächsten Mal nicht unbedingt wieder funktionieren, da die Anwendung sich in einem anderen Zustand befindet

Backup ist ein Muss für Anwendungen und Datenbanken

Werden in einer virtuellen Umgebung geschäftskritische Anwendungen oder Datenbanken betrieben, erfordert dies das Erstellen eines Backups. Dabei empfiehlt sich die Installation eines Agenten innerhalb der virtuellen Maschine. Nur mit einem Agenten lässt sich von Anwendungen und Datenbanken eine Sicherung mit den eingangs genannten Eigenschaften eines Backups (Unabhängigkeit vom Original und Konsistenz) erstellen.

Ist ein Agent in der virtuellen Maschine installiert, wird sie vom Backup-Programm als selbständiger Server in einem Netzwerk behandelt. Es stehen alle Funktionen der Datensicherungssoftware und der Datenbankagent für inkrementelle Backups und Point-in-Time Recovery zur Verfügung. Die Methode, virtuelle Maschinen mit einem Agenten zu schützen, ist einfach und zuverlässig und wird bereits seit Jahren als eine bewährte Technologie genutzt. Vor allem garantiert sie eine konsistente Sicherung.

Best Practice: Backup und Snapshot kombinieren

Snapshots sind zwar bequem, erfüllen aber nicht den Zweck, die Verfügbarkeit wichtiger Daten vollständig abzusichern. Es empfiehlt sich vielmehr, sich auf  unterschiedliche Wiederherstellungsszenarien unterschiedliche Sicherungsstrategien vorzubereiten. Sollen eine Anwendung oder eine Datenbank wiederhergestellt werden, liegt dies häufig an einem Software-Problem oder einer logischen Inkonsistenz der Datenbank. In diesen Fällen muss die Anwendung in den letzten Zustand, in dem sie intakt war, zurückgesetzt werden:

Das notwendige Point-In-Time Recovery erfordert mehr, als nur einen Snapshot zurückzuspielen. Es müssen die anwendungsspezifischen Prozeduren für ein Recovery durchlaufen werden. Bei Datenbanken handelt es sich oft um eine Kombination aus der Einspielung von Backups und der Anwendung von Log-Dateien. Snapshots repräsentieren jeweils nur die Anwendung zu den Zeitpunkten der Snapshot-Erstellung. Sie eignen sich daher nicht für ein Point-In-Time Recovery.

Ist dagegen ein virtueller Server verloren gegangen, muss auch dieser vollständig  wiederhergestellt werden. Bei physikalischen Servern stellt ein solches Recovery oft ein Problem dar, vor allem dann, wenn die Hardware des Servers ausgetauscht wird. Virtuelle Server basieren auf einer abstrahierten, »virtuellen« Hardware. Sie ist durch Software definiert und ändert sich nicht, wenn ein virtueller Server neu aufgebaut wird. In diesem Fall genügt es, einen Snapshot aus einer Sicherung der virtuellen Maschine zurückzuspielen. Das einfache Disaster Recovery (oder auch Duplizieren) einer virtuellen Maschinen zählt zu den großen Stärken der Virtualisierung.

Um also sowohl für die Wiederherstellung einzelner Anwendungen als auch für die Rekonstruktion einer virtuellen Maschine gewappnet zu sein, sollten Anwender Backup und Snapshot kombinieren. Diese Herangehensweise stellt in jedem Fall eine einfache und schnelle Wiederherstellung sicher. Die Backup-Software sollte dies natürlich ohne zusätzliche Lizenzkosten unterstützen.