Backup Storage (Backup-Speicher)

Was ist Backup Storage?

Ein Backup Storage oder auch Backup-Speicher (Backup-Speichergerät) wird verwendet, um Kopien von Daten zu erstellen, die aktiv verwendet werden, auch Produktivdaten genannt. Backup-Systeme bieten Redundanz der Daten, die sich auf dem Primärspeicher befinden. Sollte das Speichermedium, wie zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk (HDD), ausfallen oder beschädigt werden, werden die Originaldaten aus Kopien auf der Backup-Hardware wiederhergestellt. Der Einsatz von Backup-Speichern ist in Unternehmensumgebungen, in denen der Verlust von Geschäftsdaten potenziell katastrophale Folgen haben kann, unerlässlich.

Backup-Speicher für große Unternehmen

Ein Backup-Speicher ist eine Art Disk-basierte Hardware-Appliance, die mit Software für Datenmanagement und Datendienste gebündelt ist. Das physische Gerät stellt Kapazität über die internen Speichermedien zur Verfügung, während die Backup-Software Richtlinien für das Verschieben von Daten in einer mehrstufigen Speicherumgebung (Tiered Storage) vom Primärspeicher zum Sekundärspeicher plant. 

Backup-Geräte stellen die Verbindung zum Speicher über die traditionellen Netzwerkprotokolle NFS (Network File System) oder iSCSI (Internet Small Computer System Interface) her. Ein Backup-Speicher wird unter Verwendung von Replikations- und anderen Datensicherungsmethoden als Speicherziel für Datenkopien adressiert.

In einem Unternehmen wird Backup-Speicher durch Replikation von Daten in Speichersysteme mit zahlreichen Medien mit RAID oder als Teil eines NAS (Network Attached Storage), SAN (Storage Area Network) oder eines mehrstufigen Speichersystems umgesetzt. Backup-Speicher in Unternehmen verwenden häufig sowohl Festlatten als auch Band als Speichermedien, in einigen Fällen auch SSDs. Zur Verwaltung der Sicherung als Teil eines Speichersystems wird spezielle Software verwendet.

Dieselben Mittel und Medien, die für das Backup-Storage verwendet werden, werden häufig auch für die Archivierungverwendet.

Remote Backup Appliances

Eine Remote Backup Appliance sichert Daten, die sich außerhalb eines Unternehmensrechenzentrums befinden. Bei der Auswahl einer Appliance für die Fernsicherung sollten Datenspeicheradministratoren die Funktionen für Verschlüsselung, Netzwerkkonnektivität und Verwaltung abwägen. Datendeduplizierung und -komprimierung, die bei den meisten Remote-Backup-Appliances angeboten werden, reduzieren die über ein Netzwerk gesendete Datenmenge.

Remote-Backup-Appliances spielen eine wichtige Rolle in einem unternehmensweiten Disaster-Recovery-Plan (DR-Plan). Zu den damit verbundenen Anwendungsfällen gehören Business Continuity, Cold Storage und Datenarchivierung zur langfristigen Aufbewahrung.

Sicherung virtueller Server

Die Sicherung virtueller Server ist eine softwarebasierte Version der physischen Sicherungshardware. Sie umfasst die Sicherung von Daten auf virtuellen Maschinen (VMs) in einer virtualisierten Umgebung.

Dabei werden Daten von einer physischen Maschine auf eine VM kopiert, um sie vor Verlust oder Beschädigung zu schützen. Die Backup-Anwendung wird auf jeder VM installiert und leitet die Backups an ein traditionelles Backup-Ziel weiter. 

Physische Festplattensysteme: Disk-to-Disk-to-Tape-Backup

Unternehmen verwenden Backup-Speichergeräte, um redundante Kopien von Daten bereitzustellen, die ein Unternehmen als kritisch für einen nachhaltigen Geschäftsbetrieb erachtet. Zu solchen Geräten gehören dedizierte Backup-Hardware und Magnetbandsysteme. Datendeduplizierungssysteme enthalten HDDs und sind mit Software zur Festlegung von Richtlinien für die Datensicherung und Datenreduzierung ausgestattet.

Moderne Backup-Systeme sichern Daten auf Blockebene und verwenden Software, um nur die Datenblöcke innerhalb einer Datei zu verfolgen, die sich seit der letzten vollständigen Sicherung geändert haben. Dieser Prozess, der als Changed Block Tracking bekannt ist, sendet nur die geänderten Blöcke an den Backup-Speicher.

Die meisten plattenbasierten Backup-Speichergeräte ermöglichen das Verschieben von Kopien von rotierenden Medienauf Magnetbandspeicher zur langfristigen Aufbewahrung. Dieses Disk-to-Disk-to-Tape (D2D2T) erschien zunächst als Alternative zum Magnetspeicher mit Backup-Bandlaufwerksbibliotheken. Magnetbandsysteme werden aufgrund zunehmender Banddichten und dem Aufkommen linearer Banddateisysteme immer noch als Sicherungsmedien verwendet.

Disk-to-Disk-to-Tape ist eine Strategie, bei der Daten zunächst auf ein plattenbasiertes Backup-Gerät kopiert werden. Dieselben Daten werden dann periodisch erneut von dem Plattensystem auf Band geschrieben. Die Plattensicherung bietet Speicheradministratoren eine schnellere Wiederherstellung als das Band, während das Band ein kostengünstigeres Medium für die Langzeitarchivierung und die externe Speicherung bietet.

Lokale Backups für Primärspeicher

Moderne primäre Speichersysteme haben sich weiterentwickelt und verfügen heute über stärkere native Fähigkeiten zur Datensicherung. Dazu gehören fortschrittliche RAID-Schutzschemata, unbegrenzte Snapshots und Tools zur Replikationvon Snapshots für sekundäre oder sogar tertiäre Offsite-Backups. Trotz dieser Fortschritte sind primärspeicherbasierte Backups tendenziell teurer und verfügen nicht über die Indexierungsfunktionen, die in herkömmlichen Backup-Produkten zu finden sind.

Bei der lokalen Sicherung werden Datenkopien auf externen Festplatten oder Bandsystemen abgelegt, die in der Regel in oder in der Nähe eines lokalen Rechenzentrums untergebracht sind. Die Daten werden über eine sichere Netzwerkverbindung mit hoher Bandbreite oder das Intranet des Unternehmens übertragen.

Integrierte Backup-Speichergeräte

Integrierte Backup-Hardware ist von bestimmten Anbietern erhältlich. Bei einem integrierten Gerät handelt es sich um einen Dateiserver, der mit Festplatten und der proprietären Backup-Software des Herstellers ausgestattet ist, in der Regel mit automatisierten Funktionen zur Überwachung der Plattenkapazität, zur Erweiterung der Speicherkapazität und zur Verwaltung vorkonfigurierter Bandbibliotheken.

Cloud-Backup-Speicher: Public, Private und Hybrid

Beim Cloud Backup werden Datenkopien über ein Netzwerk an einen entfernten Standort übertragen. Der Backup-Speicher wird auf Servern gehostet, die sich im Besitz von Cloud-Service-Providern befinden, die ihren Kunden auf der Grundlage des lizenzierten Verbrauchs von Bandbreite, Speicherkapazität oder der Anzahl der Benutzer Gebühren berechnen. Zunehmend wird die externe Datensicherung mit einem abonnementbasierten Cloud-Speicher als Service gleichgesetzt, der kostengünstige, skalierbare Kapazität bietet und den Kunden von der Notwendigkeit befreit, Backup-Hardware anzuschaffen und zu warten.

Cloud-to-Cloud-Backup ist ein Ableger des vorab genannten Ansatzes, bei dem Daten zwischen mehreren Public-Cloud-Speicherplattformen kopiert werden. Die Verwendung von Cloud-to-Cloud-Backup beschleunigt die Wiederherstellunggeschäftskritischer Daten, obwohl es auch die Chancen vervielfacht, dass die Speichersicherheit gefährdet sein könnte - zumindest im Vergleich zum reinen Offline-Backup.

Einige Unternehmen entscheiden sich für das Hosting interner Private-Cloud-Speicher unter Verwendung eines proprietären Netzwerks, um Daten auf lokal verwalteten Servern zu sichern. Andere mischen Cloud-Speicher mit internem privaten Speicher, um eine Hybrid Cloud aufzubauen. Unabhängig von der Art des Einsatzes wird Cloud-Backup-Speicher von Experten als Schlüsselelement einer unternehmensweiten Disaster Recovery genannt.

Unterschiedliche Backup-Speichermedien: Was ist die Zukunft?

Unabhängig von der eingesetzten Strategie, landen alle Backup-Speicher irgendwann bei der Festplatte. Im Bereich der Backup-Speicher dient der Flash-Speicher als Ergänzung zu festplattenbasierten Systemen. Diese Architektur besteht aus einem Speicher-Array mit rotierenden Plattenlaufwerken, die mit Solid-State-Laufwerken (SSDs) gemischt sind, die als Flash-Cache dienen. Die Daten werden zunächst in den Flash-Speicher geschrieben und anschließend per Software auf die Festplatte für Backup- und andere Zwecke verschoben.

Das Magnetband ist eine der ältesten Technologien für Backup-Speicher, und trotz des Aufkommens von Cloud-Backup und hochkapazitiven aktiven Archivplattenspeichern werden Magnetspeichergeräte in verschiedenen Branchen nach wie vor breit eingesetzt. Magnetband eignet sich aufgrund seiner Haltbarkeit, hohen Kapazität und niedrigen Kosten für die Archivierung, aber das lineare Aufzeichnungssystem ist für den wahlfreien (Random) Zugriff nicht geeignet. Die Bandarchivierung ist als Langzeittresor konzipiert, das bedeutet,  Online-Kopien sind für den schnellen Abruf nicht verfügbar. Allerdings gibt es in Unternehmen weiterhin magnetische Speichergeräte, da die Dichte von Linear Tape-Open(LTO) zunimmt, was durch die Einführung des Linear Tape File System (LTFS) gefördert wird.

NAS-Geräte

Ein NAS-Gerät kann auf verschiedene Weise als NAS-Filer, Storage Server Filer, SAN-Filer oder Storage Filer bezeichnet werden. Diese Dateiserver verfügen über eine massive HDD-Speicherkapazität und sind häufig für Archivierung, Backup und gemeinsam genutzte Speicherung vorgesehen, insbesondere in mittelgroßen Unternehmen oder solchen, die ihre Abhängigkeit von Bändern verringern möchten. Scale-Out-NAS-Geräte verfügen über notwendigen Funktionen, die es ermöglichen, sie als Archivierungswerkzeug für unstrukturierte Daten zu verwenden.

Eine Variante der physischen NAS-Hardware ist das Cloud-NAS, das häufig für Archivierung und Backup eingesetzt wird. Cloud-NAS überschneidet sich mit Public Cloud Storage und funktioniert in ähnlicher Weise. Der Vorteil von Cloud-NAS ist der Datenzugriff von jedem Ort und zu jeder Zeit, obwohl die Zugriffsgeschwindigkeit von der Datenübertragungsrate des Netzwerks abhängt.

Object Storage (Objektspeicher) gewinnt als Werkzeug zur Abrundung der Cloud-basierten Datensicherung an Bedeutung. Im Gegensatz zur Dateispeicherung liegen Daten im Objektspeicher in einem nicht-hierarchischen Format vor, wobei jedes Objekt denselben flachen Adressraum teilt. Der Objektspeicher verwendet Disk Arrays, um große Mengen unstrukturierter Daten in den Cloud-Speicher zur Archivierung, Sicherung und Datenablage abzulegen.

Optische Speichermedien beziehen sich auf Geräte, auf denen Daten zur Archivierung und Datensicherung mit einem Laser gelesen oder geschrieben werden. Zu den Arten von optischen Speichergeräten gehören Blu-Ray-Disk, CDs und DVDs. Die auf optischen Speichergeräten basierende Backup-Technologie für Unternehmen ist jedoch im Vergleich zu anderen verfügbaren Backup-Medien auf dem Markt nicht mehr relevant.

Virtual Tape Library

Eine virtuelle Bandbibliothek (Virtual Tape Library, VTL) ist ein Archivierungs-Backup-System, das das Verhalten eines physischen Bandes nachahmt. Im Vergleich zu einem NAS-Gerät bietet eine VTL Unternehmen, die Fibre-Channel (FC)-Netzwerkspeicher einsetzen, eine bessere Effizienz und Leistung. VTLs bieten integrierte Datendeduplizierung und schreiben direkt auf die Festplatte. Zu den Vorteilen einer VTL gehören auch eine schnellere Sicherung und Wiederherstellung sowie niedrigere Betriebskosten als bei einigen anderen Sicherungsmethoden.

Tragbare Backup-Speichergeräte und Edge Storage

Verschiedene Arten von Wechseldatenträgern werden mit Backup-Speichergeräten in Verbindung gebracht, darunter kassettenverschlüsselte Bandlaufwerke, optische Medien und USB-Laufwerke (Universal Serial Bus). Der Hauptvorteil tragbarer Medien ist die Möglichkeit, Daten von einem Computer auf einen anderen zu übertragen, obwohl dies das Potenzial für Sicherheitsrisiken birgt. Tragbare Speichermedien können die schnelleren Backup- und Wiederherstellungszeiten bieten, die in SAN-Umgebungen von Unternehmen benötigt werden. Im Allgemeinen sind Wechselmedien teurer als Alternativen wie Bänder.

Tragbare Speichermedien werden häufig mit der Sicherung mobiler Computergeräte in Verbindung gebracht, die von Außendienstmitarbeitern an entfernten Bürostandorten verwendet werden. Edge Storage ist die Praxis der systematischen Sicherung solcher Geräte, die sich am Rande von Unternehmensnetzwerken befinden.

Backup-Speichergeräte für PCs

Auf einem Personal Computer, kurz PC, wird die Datensicherung üblicherweise mit Zip-Laufwerken und DVDs durchgeführt. Ein USB-Laufwerk - auch als Flash-Laufwerk oder USB-Stick bekannt - ist ein leichtes, tragbares Plug-and-Play-Speichergerät, das Flash-Speicher verwendet. Das Betriebssystem des Computers erkennt es als Wechsellaufwerk, wenn es in einen USB-Anschluss eingesteckt wird und ihm ein Laufwerksbuchstabe zugewiesen wird.

Zahlreiche Cloud-Anbieter bieten Sicherungsdienste für Windows, macOS, Android und iOS an. Diese Dienste bieten Privatanwendern und kleinen Unternehmen verschiedene Backup- und Sicherheitsoptionen, darunter Ransomware-Schutz, Schwachstellen-Scans, Cloud-Synchronisierung, Dateifreigabe (File Sharing) und Netzlaufwerk-Backups.

Cybersicherheit und Backup-Systeme

Obwohl es viele Gründe gibt, warum eine Organisation ihr Backup-Speichergerät einsetzen muss, wird der Schutz vor Cyberattacken wie Ransomware immer wichtiger. Im Falle eines Angriffs kann die Organisation den Backup-Speicher zu seinem letzten bekannten „sauberen“ Zeitpunkt zur sicheren Wiederherstellung verwenden.

Es ist wichtig, sicherzustellen, dass das Backup selbst nicht gefährdet wird. Ransomware-Angreifer haben einen Weg gefunden, Backups zu infizieren, daher müssen Organisationen bei der Wiederherstellung beschädigter Daten vorsichtig sein.