Backup-Strategien – die wichtigsten Backup-Methoden im Überblick

Im Rahmen von Backup-Strategien kommen verschiedene Backup-Methoden zum Einsatz. Wir stellen diese hier übersichtshalber vor; detaillierte Informationen finden Sie jeweils in den im Anschluss verlinkten Artikeln. Eine Backup-Strategie umfasst in der Regel periodische Full Backups sowie dazwischenliegende inkrementelle oder differenzielle Backups.

Vorab eine Übersicht der drei hauptsächlichen Backup-Methoden samt Stärken und Schwächen – wir erklären diese sowie die einzelnen Vergleichskriterien im weiteren Verlauf.

Eine niedrige Komplexität bei Erstellung und Wiederherstellung bedeutet, dass sich die Backups dieser Methode mit Bordmitteln erzeugen und wiederherstellen lassen. Hat eine Methode eine hohe Komplexität, wird in der Regel spezielle Software benötigt. Prinzipiell ist eine niedrige Komplexität vorzuziehen.

Das beim Anlegen eines Backups anfallende Datenvolumen beeinflusst zwei Dimensionen:

1. Speicherbedarf auf dem Backup-Medium: Wie viel Platz wird benötigt, um ein weiteres Backup anzulegen?
2. Umfang der zu bewältigenden Transfers: Backups sind Kopien von Daten. Die kopierten Daten müssen von der Quelle gelesen, transferiert und auf das Zielmedium geschrieben werden. Voluminöse Transfers benötigen eine hohe Bandbreite, um in akzeptabler Zeit abzuschließen.

Ein Backup anzulegen dauert einen gewissen Zeitraum. Dieser umfasst den zeitlichen Aufwand für das Kopieren der Daten sowie ggf. weitere vor- oder nachgeschaltete Schritte. Der Zeitbedarf ist abhängig von der Komplexität der Backup-Methode, dem sich daraus ergebenden Datenvolumen und der zwischen Quell- und Zielsystem zur Verfügung stehenden Bandbreite.

Das Anlegen von Backups ist nur eine Seite der Medaille. Der dabei betriebene Aufwand ist nutzlos, wenn sich die Backups im Schadensfall nicht wiederherstellen lassen. Prinzipiell sind voneinander unabhängige Backups verknüpften Backup-Ketten vorzuziehen, da so das Risiko von Datenverlust minimiert wird.

Der Begriff „Backup“ ist im Informationszeitalter allgegenwärtig. Doch was genau ist ein Backup? Tatsächlich existierte der Begriff bereits vor der breiten Nutzung digitaler Systeme. Es handelt sich bei einem Backup-System prinzipiell um eine Vorkehrung, um im Ausnahmefall den Betrieb aufrechterhalten zu können. Beispielsweise verfügt ein Hospital über einen „Backup Generator“, zu Deutsch „Notstromaggregat“. Dieses springt beim Ausfall der primären Stromversorgung ein.

Auf digitale Systeme bezogen handelt es sich bei Backups um redundant gespeicherte Daten. Einfach gesagt: Man legt Kopien wichtiger Daten an und verteilt diese auf verschiedene Medien. Wird der hauptsächliche Datenspeicher in Mitleidenschaft gezogen, lässt sich der Datenbestand aus einem der Backups rekonstruieren. Der 3-2-1-Backup-Regel folgend, sollte eines der Backups in der Cloud liegen. Auf die Datensicherungen kommt es insbesondere beim Eintreten von zwei Szenarien an:

1. Bei Verlust von Daten. Dann wird der verlorene Datenbestand aus dem Backup rekonstruiert.

Digitale Systeme sind virtuell. Kleinste Fehler können zu vollständigem Datenverlust führen. Das ist konzeptuell so, als fiele ein Wolkenkratzer beim Versagen einer einzigen Schraube zusammen. Dann hilft nur, eine redundante Kopie vorliegen zu haben.

2. Bei Veränderung von Daten. Dann lassen sich die Daten auf den Zustand vor der Änderung zurücksetzen.

Digitale Systeme entwickeln mit zunehmender Komplexität ein „Eigenleben“. Kommt es zu ungewollten Änderungen, lassen sich diese oft gar nicht oder nur schwer rückgängig machen. Denn Fehlersuche und -korrektur verschlingen ggf. viel Aufwand, ohne dass ein positives Ergebnis garantiert ist. Es ist daher besser, die Daten aus einer vorher angelegten Kopie wiederherzustellen.

Um sicherzustellen, dass im Notfall auf Backups zurückgegriffen werden kann, wird eine Backup-Strategie benötigt. Denn Backups sind nur dann wertvoll, wenn sie vorausschauend geplant und angelegt werden. Eine Backup-Strategie umfasst diese grundlegenden Überlegungen:

1. Welche Daten müssen gesichert werden?
2. In welchen zeitlichen Abständen?
3. Auf welchen Medien?
4. Mit welchen Methoden?
5. Wie wird die Integrität der Backups getestet?
6. Wie werden Backups im Bedarfsfall wiederhergestellt?

Gerade die letzten beiden Punkte werden häufig vernachlässigt. Bemerkt man erst im Notfall, dass die angelegten Backups die gewünschten Daten nicht enthalten oder sich nicht zum Wiederherstellen eignen, ist es zu spät. Es ist daher wichtig, den kompletten Prozess vom Erzeugen bis zum Wiederherstellen der Backups ausgiebig zu testen. Eine solide Backup-Strategie stellt sicher, dass es im Schadensfall keine bösen Überraschungen gibt.

Es gibt verschiedene Methoden, kontinuierliche Backups eines Datenbestands anzulegen. Die drei hauptsächlichen Backup-Methoden Full Backup, differenzielles Backup und inkrementelles Backup haben jeweils spezifische Vor- und Nachteile. Wir geben hier einen Überblick und erklären die Details in eigenen Artikeln zum Thema.

Eine Backup-Strategie umfasst in der Regel mehrere Arten von Backups. Generell wird zunächst ein vollständiges Backup angelegt. Dann folgen inkrementelle oder differenzielle Backups sowie ggf. periodisch weitere Full Backups. Verschiedene Datenbestände werden je nach Bedarf unterschiedlich häufig mit den jeweils passenden Methoden gesichert.

Nehmen wir zur Verdeutlichung an, dass eine Organisation einen derzeitigen Datenbestand von 100 GB hat, den es zu sichern gilt. Nehmen wir ferner an, dass der Datenbestand pro Tag um 1 GB wächst. Im Rahmen einer herkömmlichen Backup-Strategie wird am Wochenende ein Full Backup angelegt. Ferner sollen die täglichen Änderungen durch ein weiteres Backup gesichert werden. Alle Backup-Methoden beginnen also mit einem vollständigen Backup am Sonntag. Darauffolgend werden je nach Backup-Methode ggf. nur Änderungen gesichert.

Stellen wir die drei Backup-Methoden gegenüber. Vergleichen wir zunächst die Größe des täglich anwachsenden Datenbestands mit den pro Backup-Methode anfallenden Datenvolumina. Das Volumen der vollständigen Backups entspricht dem Volumen des Datenbestands. Das Volumen eines differenziellen Backups wächst linear mit der Zeit seit dem letzten Full Backup. Demgegenüber entspricht das Volumen der inkrementellen Backups dem Volumen der geänderten Daten:

Das Anlegen der Backups ist ein wichtiger Aspekt einer Backup-Strategie. Wie sieht es nun mit der Wiederherstellung aus? Vergleichen wir als nächstes die Backup-Methoden mit Blick auf die Anzahl der zur Wiederherstellung benötigten Backups. Bei vollständigen und differenziellen Backups wird eine konstante Anzahl von Backups zur Wiederherstellung benötigt. Bei inkrementellen Backups wächst die Zahl der benötigten Backups linear mit der Zeit, die seit dem letzten Full Backup vergangen ist:

Beim Full Backup, auch „vollständiges Backup“, wird eine komplette Kopie aller Daten eines Systems angelegt. Dabei kann es sich um eine Kopie aller Daten auf einem Laptop handeln oder beispielsweise um eine Kopie aller digitalen Lohnabrechnungen eines Jahres. Legt man mehrere Full Backups desselben Datenbestands zu verschiedenen Zeitpunkten an, ergibt sich für gewöhnlich eine hohe Redundanz der enthaltenen Daten. Denn die meisten Datenbestände ändern sich nur punktuell. Ein Full Backup dient als Grundlage für die anderen beiden Backup-Arten.

Da ein vollständiges Backup den gesamten definierten Datenbestand umfasst, fällt in der Regel ein hohes zu sicherndes Datenvolumen an. Daraus folgt, dass für das Anlegen eines Full Backups eine Menge Speicherplatz auf dem Backup-Medium benötigt wird. Zudem dauert der Prozess in der Regel recht lange. Positiv ist, dass für die Planung eines vollständigen Backups kein großer Aufwand erforderlich ist: Man sichert einfach alles. Ferner ist das Wiederherstellen aus einem Full Backup meist recht unkompliziert.

Ein differenzielles Backup enthält nur die Änderungen seit dem letzten vollständigen Backup. Der Umfang der zu sichernden Daten hängt vom Zeitraum zwischen dem differenziellen Backup und dem letzten vollständigen Backup ab. In der Regel ist ein differenzielles Backup jedoch deutlich kleiner und damit schneller anzulegen als ein weiteres Full Backup.

Zum Wiederherstellen der Daten werden das differenzielle Backup und das letzte vollständige Backup benötigt. Werden mehrere differenzielle Backups angelegt, sind diese voneinander unabhängig: Sollte ein differenzielles Backup beschädigt werden, sind andere differenzielle Backups davon nicht betroffen. Einige verbreitete Admin-Tools erlauben das Anlegen differenzieller Backups. So lassen sich differenzielle Server-Backups mit Rsync erstellen.

Ein inkrementelles Backup sichert die Änderungen seit dem letzten vollständigen oder inkrementellen Backup. Die einzelnen Backups sind klein und lassen sich schnell anlegen. Jedoch sind inkrementelle Backups nicht voneinander unabhängig: Zum Wiederherstellen werden alle inkrementellen Backups seit dem letzten vollständigen Backup benötigt. Wird ein inkrementelles Backup in der Kette beschädigt, sind alle darauffolgenden inkrementellen Backups wertlos.

Aufgrund des geringen Volumens der zu sichernden Daten sind inkrementelle Backups besonders effizient und daher weit verbreitet. Sie kommen zum Einsatz, um häufige Backups kleiner Änderungen anzulegen. Möchte man etwa mit „Time Machine“ auf dem Mac ein Backup erstellen, kommen inkrementelle Backups zum Einsatz. Ähnlich verhält es sich unter Windows: Nutzt man das beliebte Tool Robocopy Backup oder möchte unter Windows 10 ein Backup erstellen, werden ebenfalls inkrementelle Backups erzeugt.