Definition

Snapshot

Ein Snapshot, oder Storage-Snapshot, ist ein Satz von Referenzmarkierungen – eine Art Kopie oder Momentaufnahme – von Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Ein Snapshot fungiert wie ein detailliertes Inhaltsverzeichnis, das dem Benutzer zugängliche Kopien von Daten bietet, zu denen er Daten eines bestimmten Zeitpunkts wiederherstellen kann.

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Wenn ein Administrator einen Snapshot erstellt, erstellt das zugrunde liegende System einen Vergleichsdatenträger, der an die ursprüngliche virtuelle Festplatte gebunden ist. Alle zukünftigen Schreibvorgänge werden auf die differenzierende Festplatte geleitet, wobei die ursprüngliche virtuelle Festplatte in einem unveränderten Zustand bleibt. Das Dateisystem weiß nichts von der Existenz der Differenzfestplatte. Dateisysteme funktionieren weiterhin wie auf einem physischen Rechner.

Snapshots haben eine so genannte Eltern-Kind-Beziehungen und bilden einen Baum. Jeder aufgenommene Snapshot erzeugt einen weiteren Zweig des Baumes.

Snapshots werden in der Regel zum Schutz von Daten erstellt, können aber auch zum Testen von Anwendungssoftware und Data Mining verwendet werden. Ein Snapshot kann für Disaster Recoverys verwendet werden, wenn Informationen aufgrund von menschlichem Versagen oder Datenbeschädigung verloren gehen.

Abbildung 1: Schnapshots sind Festplattenblöcke, die darstellen, wie ein Dateisystem zu einem bestimmten Zeitpunkt aussah.
Abbildung 1: Schnapshots sind Festplattenblöcke, die darstellen, wie ein Dateisystem zu einem bestimmten Zeitpunkt aussah.

Arten von Snapshot-Technologien

Nicht alle Snapshots basieren auf Differenzfestplatten. Es gibt verschiedene Arten von Snapshots.

Copy-on-Write-Snapshots speichern Metadaten über den Speicherort der Originaldaten, ohne dass diese beim Erstellen des Snapshots kopiert werden. Diese Snapshots werden fast sofort erstellt, wobei die Leistung des Systems, das den Snapshot erstellt, kaum beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht eine schnelle Wiederherstellung der Daten im Falle eines Schreibfehlers, einer beschädigten Datei oder einer Programmstörung. Die Daten in einem Copy-on-Write-Snapshot stimmen genau mit dem Zeitpunkt der Erstellung des Snapshots überein, daher der Name Copy-on-Write. Wenn jedoch eine vollständige Archivierung oder Wiederherstellung aller Daten auf einem Netzwerk oder Speichermediumerforderlich ist, müssen alle vorherigen Snapshots verfügbar sein. Jeder Copy-on-Write-Vorgang erfordert einen Lese- und zwei Schreibvorgänge; die Daten müssen gelesen und an eine andere Stelle geschrieben werden, bevor sie überschrieben werden.

Klon- (Clone) oder Split-Mirror-Snapshots verweisen auf alle Daten auf einem Satz gespiegelter Laufwerke. Bei jeder Ausführung des Dienstprogramms wird ein Snapshot des gesamten Volumes erstellt, nicht nur der neuen oder aktualisierten Daten. Dies ermöglicht den Offline-Zugriff auf Daten und vereinfacht den Prozess der Wiederherstellung, Duplizierung oder Archivierung aller Daten auf einem Laufwerk. Dies ist ein langsamerer Prozess, und jeder Snapshot benötigt so viel Speicherplatz wie die Originaldaten.

Bei Copy-on-Write mit Background-Kopie werden Snapshot-Daten einer Copy-on-Write-Aktion erstellt und ein Kopiervorgang im Hintergrund genutzt, um die Daten an den richtigen Speicherort zu kopieren. Dieser Prozess kreiert einen Spiegel der Originaldaten und wird als eine Mischung aus Kopier- und Klonvorgang betrachtet.

Redirect-on-Write-Snapshots sind ähnlich wie Copy-on-Write, aber die Schreibvorgänge werden auf einen Speicherplatz umgeleitet, der für Snapshots vorgesehen ist, so dass zwei Schreibvorgänge nicht mehr erforderlich sind. Redirect-on-Write-Snapshots schreiben nur geänderte Daten anstelle einer Kopie der Originaldaten. Wenn ein Snapshot gelöscht wird, müssen diese Daten kopiert und auf dem Originaldatenträger konsistent gemacht werden. Die Erstellung weiterer Snapshots erschwert den Zugriff auf die Originaldaten zusammen mit den Snapshot-Daten.

Inkrementelle Snapshots erstellen Zeitstempel, die es einem Benutzer ermöglichen, zu jedem beliebigen Zeitpunkt zurückzugehen. Inkrementelle Snapshots können schneller und häufiger als andere Arten von Snapshots erstellt werden. Und da sie nicht viel mehr Speicherplatz als die Originaldaten benötigen, können sie länger aufbewahrt werden. Jedes Mal, wenn ein inkrementeller Snapshot erzeugt wird, wird der ursprüngliche Snapshot aktualisiert.

VMware-Snapshots kopieren eine Festplattendatei einer virtuellen Maschine und können eine virtuelle Maschine (VM) zu einem bestimmten Zeitpunkt wiederherstellen, wenn ein Fehler auftritt. Die VMware-Snapshot-Technologie wird in virtuellen VMware-Umgebungen verwendet und wird oft innerhalb einer Stunde gelöscht. VMware-Administratoren erstellen mehrere Snapshots einer VM, wodurch mehrere Wiederherstellungspunkte zu einem bestimmten Zeitpunkt erstellt werden. Wenn ein VMware-Snapshot erstellt wird, werden alle beschreibbaren Daten schreibgeschützt.

Continuous Data Protection

Die kontinuierliche Datensicherung (Continuous Data Protection, CDP) verwendet Momentaufnahmen, um ein System so zu sichern, dass die Benutzer die aktuellsten Daten wiederherstellen können. Während Speicher-Snapshots in der Regel an vorher festgelegten Punkten geplant werden, kann CDP bei jeder Änderung eine Datensicherung durchführen. Dadurch kann ein Benutzer Daten mit den neuesten Änderungen wiederherstellen, während diese Aktualisierungen verloren gehen können, wenn vor dem Ausfall des Systems kein regulärer Speicher-Snapshot erstellt wurde. CDP führt auch Aufzeichnungen über jede Änderung, so dass es immer möglich ist, die letzte saubere Kopie der Daten wiederherzustellen.

Snapshots und Backup

Obwohl Snapshots Backup-ähnliche Funktionen bieten, unterscheiden sich Snapshots und Backups deutlich voneinander. Snapshots sind nicht als Ersatz für Backups gedacht, obwohl viele moderne Backup-Systeme Snapshots enthalten.

Snapshot vs. Backup

Die Verwendung von Snapshots als Teil einer größeren Sicherungsstrategie hat eine Reihe von Vorteilen. Snapshots ermöglichen einen schnelleren und einfacheren Zugriff auf Daten und können von Backup-Anwendungen genutzt werden, um Funktionen wie die sofortige Wiederherstellung (Instant Recovery) zu ermöglichen. Aber obwohl diese Technologie eine hilfreiche Ergänzung zu einem Backup-Plan ist, wird sie nicht als vollständiger Ersatz für ein traditionelles Backup angesehen.

Es gibt mehrere Gründe, warum Snapshots nicht als Alternative zu Backups verwendet werden sollten. Erstens können Snapshots die Leistung eines Systems negativ beeinflussen. Dies gilt vor allem für Snapshots mit Differrenzfestplatten. Jedes Mal, wenn ein Snapshot erstellt wird, wird eine zusätzliche Vergleichsfestplatte angelegt. Die Leseleistung des Systems nimmt mit der Erstellung jeder zusätzlichen Vergleichsplatte ab.

Ein weiterer Grund, warum Snapshots kein geeigneter Backup-Ersatz sind, ist, dass Snapshots von den Quelldaten abhängig sind. Wenn die Quelldaten verloren gehen, ist auch der Snapshot weg. Im Gegensatz zu einem Backup enthält ein Snapshot keine Kopie der geschützten Daten und schützt die Quelldaten nicht vor Verlust durch Hardwarefehler oder Speicherbeschädigung.

 

Backup

Snapshot

Data Protection

  • Ein Backup enthält eine wiederherstellbare Kopie der geschützten Daten.
  • Ein Snapshot stellt sicher, dass bereits vorhandene Daten nicht verändert werden können, schützt aber nicht vor Verlust durch Hardwareausfall oder andere Faktoren.

Recovery

  • Beim Wiederherstellungsvorgang werden Daten aus der Sicherung zurück in den Primärspeicher kopiert.
  • Die benötigte Zeit hängt von der Menge der wiederherzustellenden Daten ab.
  • Snapshots können verwendet werden, um ein System sofort auf einen früheren Zustand zurückzusetzen.
  • Snapshot-Wiederherstellungen erfolgen schnell, da im Gegensatz zu einer Sicherung keine Daten kopiert werden.

Performance

  • Die Leseleistung eines Systems kann während einer laufenden Sicherung beeinträchtigt werden, kehrt aber nach Abschluss der Sicherung in den Normalzustand zurück.
  • Eine CDP-Sicherung kann die Leistung eines Systems während der ersten Sicherung beeinträchtigen, aber nachfolgende Sicherungen haben in der Regel keine nennenswerten Auswirkungen auf die Leistung.
  • Die Snapshots des Differenzlaufwerks wirken sich negativ auf die Leseleistung aus, solange die Snapshots vorhanden sind.
  • Wie stark die Leistung beeinträchtigt wird, hängt davon ab, wie viele Snapshots vorhanden sind.
  • Die Erstellung jedes nachfolgenden Snapshots in einem Snapshot-Baum verschlechtert die Leistung weiter.

 

Wie Speicher-Snapshots und Backups zusammenarbeiten

Moderne Sicherungssysteme, die in einer Produktionsumgebung eingesetzt werden, verwenden häufig Snapshots als Teil des Sicherungsprozesses. Dies gilt insbesondere für das Sichern einer aktiven Datenbank. Wenn eine aktive Datenbank einfach in das Backup kopiert würde, würden sich die Daten in der Datenbank wahrscheinlich ändern, bevor das Backup abgeschlossen ist. Das resultierende Backup wäre beschädigt.

Moderne Backup-Systeme erstellen einen Snapshot einer Datenbank, bevor sie ein Backup starten. Das Backup sichert dann die Datenbank so, wie sie bis zum Zeitpunkt der Erstellung des Snapshots existierte. Wenn der Sicherungsvorgang abgeschlossen ist, wird der Snapshot gelöscht und die Daten, die im Snapshot gespeichert waren, werden in die Datenbank eingefügt.

Diese Definition wurde zuletzt im März 2021 aktualisiert

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