Es gibt Voll- (Komplett-), Differenzielle und Inkrementelle Sicherungen (Backups). Wie unterscheiden sich diese Sicherungsmethoden und welche Rolle spielt dabei das Archivbit in Windows Dateisystemen? In diesem Beitrag erkläre ich die unterschiedlichen Sicherungsmethoden und stelle ein paar Übungsaufgaben mit Lösungen vor, wie sie ähnlich in Abschlussprüfungen zum IT Fachinformatiker vorkommen – Wie immer Schritt für Schritt erklärt!
Die unterschiedlichen Sicherungsmethoden (Backupmethoden)
Zunächst ist es wichtig die 3 wichtigsten Sicherungsmethoden (Backupmethoden) zu kennen. Im Folgenden erkläre ich kurz und knapp worin sich die sogenannte Vollsicherung (auch: Komplettsicherung oder Vollbackup), die differenzielle Sicherung (auch: differenzielles Backup) und die inkementelle Sicherung (auch; inkrementelles Backup) unterscheiden und gehe kurz auf die Vor- und Nachteile ein:
Vollsicherung (auch Komplettsicherung oder Vollbackup)
Beim der Vollsicherung werden alle zu sichernden Dateien eines Laufwerkes, einer Partition, bestimmter Verzeichnisse oder alle Dateien, beispielsweise eines Dateiformats komplett auf das Sicherungsmedium übertragen. Egal welche Sicherungsmethode später verwendet werden soll, zunächst muss immer erst eine Vollsicherung (Vollbackup) durchgeführt werden.
Vorteile: Technisch leicht umzusetzen!
Nachteile: Sehr zeitaufwenig bei großen Datenmengen und sehr hoher Speicherbedarf!
Differenzielle Sicherung
Bei der differenziellen Sicherung werden alle Dateien die seit der letzten Vollsicherung geändert wurden oder neu hinzugekommen sind gesichert. Es wird bei jeder diffenziellen Sicherung also immer auf die letzte Vollsicherung aufgesetzt.
Eine vollständigen Wiederherstellung der kompletten Daten ist also mit der letzten differenziellen Sicherung und der letzten Vollsicherung möglich.
Vorteile: Erheblich geringerer Speicherbedarf und Zeitaufwand gegenüber der Vollsicherung. Weiterhin können die diffenziellen Sicherungen, die zeitlich zwischen der letzten Vollsicherung und der letzten diff. Sicherung liegen können gelöscht werden, da sie für die Datenwiederherstellung nicht benötigt werden => Noch geringerer Speicherdedarf.
Nachteile: Es werden auch Dateien gesichert, die sich seit der letzten diff. Sicherung nicht geändert haben, da immer mit der letzten Vollsicherung “verglichen” wird. Gegenüber der inkremetellen Sicherung (siehe unten) bedeutet dieses einen erhöhten Zeit- und Speicherbedarf.
Inkrementelle Sicherung
Bei der inkrementellen Sicherung werden nur die Dateien oder die Teile der Dateien gespeichert, die seit der letzten inkrementellen Sicherung verändert wurden oder neu hinzugekommen sind. Bei der inkrementellen Sicherung wird also immer auf der letzten inkrementellen Sicherung aufgesetzt. Auch hier muss zunächst eine Vollsicherung gemacht werden. Die erste inkrementelle Sicherung nach der Vollsicherung entspricht daher einer differenziellen Sicherung.
Eine vollständige Wiederherstellung der kompletten Daten ist also nur mit der letzten Vollsicherung und allen inkrementellen Sicherungen die zwischen der Vollsicherung und dem Wiederherstellungszeitpunkt gemacht wurden möglich.
Vorteile: Sehr geringer Speicherbedarf
Nachteile: Für die kompletten Wiederherstellung der Daten werde alle inkrementellen Sicherungen (Inkremente) und die letzte Vollsicherung benötigt. Ist nur ein Inkrement beschädigt, ist eine kompllette Herstellung der Daten nicht mehr möglich (=> Fehleranfällig).
Die oben beschriebene Inkrementelle Sicherung wird auch als inkrementelle Sicherung mit “forward deltas” beschrieben. Es gibt auch noch eine mit “reverse deltas”, bei der jeweils auch die letze Vollsicherung verändert wird. Auf diese Methode soll hier nicht weiter eingegangen werden, da Sie für die Prüfungen bislang keine Rolle spielte.
Das Archivbit – Erkennung der veränderten Dateien
Alle oben beschriebenen Sicherungsmethoden können nur funktionieren, wenn sie erkennen welche Dateien geändert, unverändert oder bereits gesichert sind. Hierzu setzen die meisten Dateisysteme Dateiattribute ein.
Bei den Dateisystemen FAT und NTFS von Windows ist dieses Dateiattribut das sogenannte Archivbit. Es wird zunächst vom Sstem auf “1” gesetzt.
Vollsicherungen und Inkrementelle Sicherungen setzen es dann auf “0” um die Datei bereits als gesichert zu markieren.
Diffenzielle Sicherungen lasssen es auf “1”, sodass bei der nächsten Differenziellen Sicherung wieder alle Dateien, die seit der letzten Vollsicherung dazu gekommen und verändert wurden erneut komplett gesichert werden.
1. Übungsaufgabe
Das folgende Diagramm zeigt für die Woche 10 das Datenvolumen der Tagessicherungen der Panzerknacker AG. Die Tagessicherungen werden zur Zeit inkrementell durchgeführt.
Es wird nun überlegt, die Tagessicherungen differenziell durchzuführen. Veranschaulichen Sie in dem nachfolgenden Diagramm das Volumen der Tagessicherungen, wenn diese differentiell durchgeführt würden.
Lösung
Erläuterung: Zunächst muss man aufgrund der Aufgabenstellung davon ausgehen, dass alle im Diagramm abgebildeten Tagessicherungen inkrementell sind. Eine Vollsicherung wird wahrscheinlich immr Sonntags ausgeführt!
Das bedeutet für Montag, dass das gesicherte Datenvolumen der diffenziellen Sicherung gleich dem Datenvolumen der inkremetellen Sicherung ist (25 GB).
Am Dienstag ergibt sich für die differentielle Sicherung ein höheres Datenvolumen als bei einer inkrementellen Sicherung, da alle neuen, bzw. geänderten Daten seit der letzten Vollsicherung gesichert werden. Die Datenmenge lässt sich durch Addition der inkrementellen Sicherungen von Montag und Dienstag berechnen. Also, 25 GB + 15 GB = 40 GB.
Am Mittwoch wird wieder die Datemenge von Dienstag + der am Mittwoch zugekommenen oder veränderten Daten, die sich wiederum aus der Datenmege der inkrementellen Sicherung am Mittwoch ergeben. Also, 40 GB + 10 GB = 50 GB.
Für Donnerstag, Freitag und Sonnabend (Sa) gilt das gleiche. Also, 50GB + 20 GB = 70 GB (Do.), 70 GB + 10 GB = 80 GB (Fr.) und 75 GB + 5 GB = 80 GB (Sa.).
2. Übungsaufgabe
WegenAusfall mehrer Festplatten eines RAID Systems 13.06.2018 um 15:24 Uhr wurde ein neues RAID System aufgebaut werden. Zur Datenwiederherstellung sollen Daten von den Sicherungsbändern ins neue RAID System übertragenn werden.
a.) Geben Sie die Bandbezeichnungen der Bänder in der richtigen Reihenfolge an, die für eine vollständige Wiederherstellung der Daten notwendig sind.
b.) Das Datensicherungsprogramm setzt bei der Datenwiederherstellung das Archivbit aller Dateien auf “1”. Erläutern Sie die Auswirkungen auf die nächsten differenziellen Tagessicherungen.
Auszug aus der Datenwiederherstellungsplan:
Lösung
zu a.) Auf jeden Fall benötigt man die letzte Vollsicherung vom 10.06 => Band V4 . Dann benötigt man die letzte Differentielle Sicherung vor dem Ausfall, also Band 4D2, da dieses Band alle neuen und veränderten Dateien seit der letzten Vollsicherung enthält.
Es werden die Bänder V4 und 4D2 benötigt.
zu b.) Durch die Wiederherstellung der Daten am Mittwoch, den 13.06.18 wird das Archivbit aller Dateien auf “1” gesetzt, d.h. das alle diffentiellen Tagessicherungen bis zur nächsten Vollsicherung alle daten enthalten, quasi Vollsicherungen darstellen, da durch eine differenzielle Sicherung die Archivbits nicht auf “0” setzt sondern auf “1” belässt. Dadurch ist bei den Tagessicherungen nach der Datenwiederherstellung mit erhöhtem Zeit- und Speicherbedarf zu rechnen.
3. Übungsaufgabe
Nach einem Festplattenausfall in der Dagobert Duck AG am Sonnabend, dem 12.05.2018 um 11:00 Uhr, muss eine Datenwiederherstellung gemacht werden. Das letzte Backup ist vom 11.05.2018.
Die Datensicherung erfolgt in der Dagobert Duck AG nach folgendem Plan:
Bei der Datenwiederherstellung bemerken Sie, dass aufgrund einer falschen Konfiguration des Sicherungsprogramms jeden Mittwoch anstatt einer differenziellen Sicherung immer eine inkrementelle Sicherung durchgeführt wird.
Nennen Sie die Bänder (Bandbezeichnung), die zur Datenwiederherstellung erforderlich, in der richtigen Reihenfolge ihrer Einspielung.
Lösung
Für die vollständige Wiederherstellung der Daten am Sonnabend müssen folgende Bänder in der Reihenfolge V2 + D3 + D5 eingespielt werden.
Erläuterung: Es wird immer die letzte Vollsicherung/Vollbackup benötigt also benötigen wir in jedem Fall hier das Sicherungsband „V2“. Wenn wie geplant jeden Tag von Montag bis Freitag eine differenzielle Sicherung stattgefunden hätte, würden die Bänder V2 + D5 ausreichen um die Daten am Sonnabend vollständig wiederherzustellen.
Jedoch wurde aufgrund eines Fehlers am Mittwoch eine inkrementelle Sicherung durchgeführt. Diese inkrementelle Sicherung hat dafür gesorgt, dass das Archivbit aller gesicherten Dateien auf „0“ gesetzt. Dadurch sichert die differenzielle Sicherung am Donnerstag nur die Daten die von Mittwoch auf Donnerstag geändert wurden oder neu hinzugekommen sind und deren Archivbit auf „1“ steht.
Die unten stehende Tabelle erläutert dieses. Fangen wir am Montag an! Die Vollsicherung hat alle zu sichernden Daten „A“ deren Archivbit auf „1“ steht gesichert und das Archivbit auf „0“ gesetzt. Die differenzielle Sicherung am Dienstag hat nur die neuen oder veränderten Daten B, deren Archivbit auf „1“ stand und ließ das Archivbit auf „1“ (Anmerkung nur durch das Archivbit „weiß“ die differenzielle Sicherung welche Daten nicht zur letzten Vollsicherung gehören, deren Dateien alle das Archivbit auf „0“ gesetzt haben. Am Dienstag geschah das gleiche, nur die Daten B und C wurden gesichert. Am Mittwoch wurden wie bei einem differenziellen Backup die Daten B, C und D gesichert nur das das inkrementelle Backup das Archivbit der gesicherten Dateien auf „0“ gesetzt hat. Dadurch wurden bei den differenziellen Backups am Donnerstag und Freitag nur die Dateien E bzw. E und F gesichert.
Würde man für die Datenwiederherstellung am Sonnabend nur die Bänder V2 und D5 nehmen, würden dementsprechend die Daten B, C und D fehlen!
