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Schnappschuss | Snapshot

Datum: 1 Marsch 2022

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Ein Snapshot ist eine Kopie auf Blockebene eines Datenträgers ( einer Volume/eines Abschnittes) auf physischen oder virtuellen Systemen, die erstellt wird, ohne dass die Systemdienste angehalten werden müssen, und die Ordnerstruktur, Dateien und Systemstatusinformationen zu einem bestimmten Zeitpunkt enthält. Snapshot ist kein Backup, sondern wird als temporäre Quelle zur Erstellung konsistenter Backups verwendet. Snapshots werden als Backup von Datenbanken oder großen Dateisystemen verwendet, die rund um die Uhr laufen.

Vorteile von Snapshots

  • Hohe Produktivität
  • Minimale Auswirkungen auf Datenverfügbarkeit und Leistung
  • Ermöglicht vollständige Systemwiederherstellung

Nachteile von Snapshots

  • Es ist kein vollständiges Backup
  • Es ist begrenzt auf die Erstellung konsistenter Snapshots bestimmter Anwendungen und Datenbanken
  • Man braucht Speicherplatz für die temporäre Speicherung von Snapshots.

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WIE LÄSST SICH EIN SNAPSHOT ERSTELLEN


Je nach Speicherquelle (Dateisystem, Disk/Volume Manager oder Disk Array) werden zur Erstellung von Snapshots Copy-on-Write- oder Redirect-on-Write-Algorithmen verwendet, die auch als Mirror Snapshot bekannt sind.
Der Prozess der Erstellung von Dateisystem-Snapshots besteht aus den folgenden Etappen:

  1. Sammlung von Metadaten und Vorbereitung für die Erstellung von Schattenkopien (Abschließung von Transaktionen und das Löschen von Cache)
  2. Vorübergehendes Anhalten (Einfrieren) von Schreibanforderungen für E/A-Vorgänge an das Dateisystem. Der Nur-Lese-Zustand wird aktiviert.
  3. Eine Schattenkopie wird im Dateisystem erstellt und überschrieben. Das geschieht entweder:
    1. Auf demselben Datenträger für Copy-on-write
    2. Auf einem anderen Datenträger für Redirect-on-write
  4. Wiederaufnahme (Aufhebung der Sperre) von Anfragen zum Schreiben von E/A-Vorgängen im Dateisystem (Wiederaufnahme von Anwendungen, die Daten auf die Festplatte schreiben).

Bei der Erstellung von Snapshots spielt der Snapshots Provider eine wichtige Rolle. Je nach Initiator werden die Anbieter in Hardware- und Software-Anbieter unterteilt.

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SNAPSHOT-ANBIETER


Hardware-Provider ist ein Service-Programm innerhalb eines Speichersystems, das einen Snapshot im Auftrag des Hardware-Providers initiiert. Jeder Speicherhersteller hat seinen eigenen Hardware-Anbieter (NetApp Data ONTAP, HPE RMC, EMC Unisphere usw.). Der Hardware-Provider vermittelt zwischen dem Volume Shadow Copy Service (VSS) und der Hardware und arbeitet mit dem Netzwerkadapter und dem Speicher-Controller zusammen. Somit liegt die Last der Erstellung und Pflege der Schattenkopie beim Speichersystem.

Bei einem Software-Provider Snapshot fängt die initiierende Software auf Systemebene Lese-/Schreibanforderungen für E/A-Vorgänge zwischen dem Dateisystem und dem Datenträgerverwalter ab.

Da Softwareanbieter Schattenkopien auf Betriebssystemebene erstellen, ist dies eine einzigartige Methode als im Fall beim Hardwareanbieter.

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WINDOWS-SNAPSHOT


Snapshots in Backup-Systemen

In Windows wird die Rolle des Softwareanbieters durch den integrierten Volume Shadow Copy Service (VSS) übernommen. VSS ist standardmäßig in Windows integriert und ist für die Erstellung von Snapshots auf NTFS-Dateisystemebene unter Verwendung der Copy-on-Write-Methode zuständig. VSS wird sowohl für physische Systeme als auch für virtuelle Hyper-V-Maschinen verwendet, einschließlich Konfigurationsdateien virtueller Maschinen, System-Snapshots und virtueller Festplatten (VHD). Normalerweise verwenden die meisten Sicherungsprogramme und Systeme den VSS-Dienst, um ihre Windows-Sicherungen zu erstellen.

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SNAPSHOT LINUX


Auf Linux-Systemen wird die Rolle des Softwareanbieters und des Snapshot-Anbieters je nach Art des Dateisystems (EXT, JFS, ReiserFS, XFS, Btrfs) in der Regel vom Logical Volume Manager (LVM)-Dienst oder von speziellen Linux-Kernelmodulen (Samba usw.) übernommen.

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VMWARE-SNAPSHOT


VMwares VMware Snapshot Provider ist als Softwareanbieter für Snapshots von virtuellen Maschinen zuständig. Der Snapshot enthält Informationen über den Zustand der virtuellen Maschine sowie alle auf der Festplatte, dem RAM und den virtuellen Geräten gespeicherten Daten. VMware verwendet die Redirect-on-write-Methode zur Erstellung von Snapshots.
Der Snapshot besteht aus der virtuellen Quellfestplatte *.vmdk und dem Änderungsprotokoll *delta.vmdk (*sesparse.vmdk, wenn die Kapazität der virtuellen Festplatte 2 TB überschreitet) sowie den Servicedateien *.vmsd und *.vmsn.