Backup

Datensicherung (englisch backup) bezeichnet das Kopieren von Daten mit der Absicht, diese im Falle eines Datenverlustes zurückkopieren zu können.
Datensicherung ist eine elementare Maßnahme zur Datensicherheit.

Die auf einem Speichermedium redundant gesicherten Daten werden als Sicherungskopie oder als Back-up (nach dem engl. Backup) bezeichnet, die entweder online oder offline angelegt werden kann. Die Wiederherstellung der Originaldaten aus einer Sicherungskopie bezeichnet man wiederum als Datenwiederherstellung, Datenrücksicherung oder (englisch) Restore.
Je nach Veränderungsintensität der zu sichernden Daten können beim konkreten Sicherungsvorgang verschiedene Sicherungsarten eingesetzt werden:
Einzelne Sicherungsvorgänge können in Volldatensicherung, differenzielle und inkrementelle Sicherung unterschieden werden.
Differenzielle und inkrementelle Sicherung setzen mindestens eine erfolgte Volldatensicherung voraus. Bei der normalen Datensicherung werden bestimmte Dateien und/oder Verzeichnisse (Ordner) ausgewählt, deren Inhalt gesichert werden soll. Es besteht auch die Möglichkeit, nur bestimmte Dateiformate zu sichern. Daneben lassen sich auch ganze Datenträger oder Datenträger-Partitionen als Abbild sichern. In allen Fällen ist es möglich, auch lediglich Teile aus einem vollständigen Sicherungssatz wiederherzustellen.
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Sicherungsarten

Es wird unterschieden in:

Komplett-/Vollsicherung

Die Komplett- oder Vollsicherung wird in Programmen auch als „Normale Sicherung“ bezeichnet. Hierbei werden die jeweils zu sichernden Daten (ein komplettes Laufwerk, eine Partition, bestimmte Verzeichnisse und/oder bestimmte Dateien, bestimmte Dateiformate) vollständig auf das Sicherungsmedium übertragen und als gesichert markiert.

Die Vollsicherung ist technisch sehr einfach, da Daten lediglich kopiert werden. Durch die vollständige Kopie der Daten hat die Vollsicherung einen sehr hohen Speicherbedarf und die Sicherung selbst ist bei großen Datenmengen sehr zeitintensiv. Oft wird die Sicherung deshalb parallelisiert, wodurch allerdings die Arbeitsgeschwindigkeit reduziert wird.

Für manche Dateisystemen kann ein lesbarer Snapshot der zu sichernden Daten erstellt werden. Während die Sicherung des Snapshots im Hintergrund durchgeführt wird, können bereits Änderungen an den Daten vorgenommen werden, welche dann über Copy-On-Write gespeichert werden. Das Dateisystem kann auch während der Dauer des Backups genutzt werden und die Sicherung ist konsistent.

Speicherabbildsicherung

Bei der Speicherabbild-Sicherung (englisch image backup) kann der komplette Datenträger (meist die Festplatte, aber auch USB-Massenspeicher, optische Medien oder bei einigen Programmen auch Datenträger im Netzwerk) oder eine Partition durch ein 1-zu-1-Abbild gesichert werden. So können beispielsweise nicht nur die Nutzdaten, sondern das gesamte Dateisystem, inklusive Betriebssystem und Benutzereinstellungen, gespeichert werden. Der Vorteil dieser Sicherung besteht darin, dass bei einem Totalausfall des Rechners das Speicherabbild auf den Datenträger zurückgeschrieben und dadurch der Zustand des jeweiligen Datenträgers zum Sicherungszeitpunkt vollständig wiederhergestellt werden kann.

Bei einer derartigen Wiederherstellung wird entweder das gesamte Dateisystem in seiner Originalstruktur wiederhergestellt (in diesem Fall ist kein Dateisystemtreiber erforderlich, sondern lediglich ein Gerätetreiber für den Datenträgerzugriff), oder ein besonderer Treiber liest regulär das Dateisystem und extrahiert nur die gewünschten Verzeichnisse und Dateien aus der Sicherung, um diese als normale Verzeichnisse und Dateien in das aktuelle Dateisystem zu integrieren bzw. die aktuellen mit den älteren gesicherten Dateien zu überschreiben (siehe auch „Inkrementelle Sicherung“). Seit einigen Jahren sind Programme auf dem Markt, die solche Sicherungen inkrementell anlegen können.

Differenzielle Sicherung

Bei der sogenannten differenziellen Sicherung werden alle Dateien gespeichert, die seit der letzten Komplettsicherung geändert wurden oder neu hinzugekommen sind. Es wird auf der letzten Komplettsicherung aufgesetzt, wobei gegenüber einer neuen Vollsicherung Speicherplatz und Zeit gespart werden kann. Differenzielle Sicherungsstände hängen lediglich von der letzten Komplettsicherung ab und sind unabhängig von anderen differenziellen Sicherungsständen. Nicht mehr benötigte Sicherungsstände können unabhängig voneinander gelöscht werden.

Bei sehr großen Dateien, die sich häufig ändern (virtuelle Maschinen, Datenbanken, Postfach-Dateien mancher E-Mail-Programme) ist die differenzielle Sicherung nachteilig, da bei kleinsten Änderungen jedes Mal die gesamte Datei gesichert wird.

Inkrementelle Sicherung

Bei der inkrementellen Sicherung werden die Dateien oder Teile von Dateien gespeichert, die seit der letzten inkrementellen Sicherung oder (im Falle der ersten inkrementellen Sicherung) seit der letzten Komplettsicherung geändert oder hinzugefügt wurden. Es wird immer auf der letzten inkrementellen Sicherung aufgesetzt. Bei einer Wiederherstellung müssen die Daten aus mehreren Sicherungen zusammengetragen werden. Dafür muss gewährleistet sein, dass die vollständige Kette aller Sicherungen bis zur letzten Vollsicherung in der korrekten Abfolge fehlerfrei nachvollziehbar ist. Dies wird z. B. durch Datumsstempel oder Prüfsummen erreicht.

Inkremente der Datensicherung können auf zwei Weisen gespeichert werden:

Üblich sind die forward deltas. Die (ältere) Vollsicherung dient als Fundament und wird nicht verändert, während darauf die Inkremente aufgebaut werden. Der aktuelle Datenbestand kann nur unter Berücksichtigung von Inkrementen wiederhergestellt werden. Beispiele: duplicity.

Eine inkrementelle Sicherung mit reverse deltas kehrt dieses Prinzip um. Bei jeder Sicherung werden geänderte Daten in der Vollsicherung und die vorherigen alten Daten in einem Inkrement gespeichert. Auf die Vollsicherung kann jederzeit problemlos zugegriffen werden, während eine ältere Version einer Datei nur durch Berücksichtigung der Inkremente wiederhergestellt werden kann. Beispiel: rdiff-backup.

Die inkrementelle Sicherung hat einen sehr geringen Speicherbedarf, das Verfahren eignet sich daher für die Datensicherung in Netzwerken oder in der Cloud. Andererseits sind prinzipbedingt alle Inkremente miteinander verkettet, weshalb es nur mit großem Rechenaufwand möglich ist, ein Inkrement zwischen zwei anderen Inkrementen zu entfernen, etwa um Speicherplatz zu sparen oder private Daten zu löschen.