Differenzielles Backup (Differential Backup)

Differenzielle Backups liegen konzeptuell zwischen vollständigen und inkrementellen Backups. Auch in Bezug auf Effizienz und Komplexität liegt das Differential Backup im Mittelfeld. Heutzutage kommen jedoch hauptsächlich inkrementelle Backups zum Einsatz.

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Was ist ein differenzielles Backup und wie funktioniert es?

Beim differenziellen Backup handelt es sich um eine häufig als Bestandteil von Backup-Strategien eingesetzte Backup-Methode. Beim ersten Durchlauf der differenziellen Sicherung wird ein Full Backup angelegt. Darauffolgende Sicherungen speichern jeweils nur die Unterschiede zum vollständigen Backup. Das erste differenzielle Backup ist nicht zu unterscheiden vom ersten inkrementellen Backup. Erst ab dem nächsten Backup-Vorgang unterscheiden sich die beiden Methoden.

Hinweis

Die generelle Frage „Was ist ein Backup?“ beantworten wir in unserem Detailartikel zum Thema.

Zum Abgleich der Änderungen kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Im einfachsten Fall werden die Änderungs-Zeitstempel einer Datei aus dem letzten Full Backup und dem aktuellen Zustand verglichen. Ist der Zeitstempel der Datei im aktuellen Zustand jünger, wurde die Datei seit der letzten Vollsicherung verändert und muss erneut gesichert werden. Eine höhere Präzision wird erzielt, indem von den Inhalten der beiden Dateiversionen Hash-Werte errechnet werden. Unterscheiden sich die beiden Hashes, wurde die Datei geändert und wird in die differenzielle Sicherung aufgenommen.

Zum Rekonstruieren eines differenziellen Backups wird zunächst die letzte Vollsicherung wiederhergestellt. Anschließend werden die im differenziellen Backup enthaltenen Änderungen eingespielt. Etwaige bereits im Full Backup vorhandene Daten werden dabei überschrieben. Das Ergebnis ist eine komplette Spiegelung des Datenbestands zum Zeitpunkt der differenziellen Sicherung.

Was sind Vor- und Nachteile differenzieller Backups?

Die differenzielle Datensicherung bietet in Bezug auf Effizienz einen guten Kompromiss zwischen vollständigen und inkrementellen Backups. Auch die Komplexität bei Erstellung und Wiederherstellung liegt bei differenziellen Backups niedriger als bei inkrementellen und etwas höher als bei vollständigen Backups.

Vorteile der differenziellen Datensicherung

Zunächst sind regelmäßig angelegte differenzielle Backups deutlich effizienter als das wiederholte Anlegen vollständiger Backups. Denn es werden jeweils nur die seit dem letzten Full Backup veränderten Daten gesichert. Dabei sind differenzielle Sicherungen robuster als inkrementelle Backups. Anders als bei der inkrementellen Sicherung wird keine Kette zusammengehöriger Backups erzeugt. Stattdessen bezieht sich jedes differenzielle Backup lediglich auf das letzte Full Backup. Dies minimiert das Risiko, dass die gesamte Backup-Kette unbrauchbar wird, wenn ein einzelnes Glied bricht.

Zum Wiederherstellen aus einer differenziellen Sicherung werden nur zwei Datensätze benötigt: das differenzielle Backup selbst und das dazugehörige Full Backup. Aufgrund ihrer geringen Komplexität lassen sich differenzielle Backups gut mit Bordmitteln anlegen und wiederherstellen, ohne dass spezialisierte Software benötigt wird.

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Nachteile der differenziellen Datensicherung

Nachteilhaft an der differenziellen Datensicherung ist, dass zum Wiederherstellen zwei Dateien benötigt werden: das letzte Full Backup und das differenzielle Backup. Wird das Full Backup korrumpiert, ist das differenzielle Backup weitgehend wertlos.

Legt man aufeinanderfolgende differenzielle Sicherungen zum selben Full Backup an, ergibt sich eine hohe Redundanz der gesicherten Daten. Beispielsweise enthält ein differenzielles Backup vom Donnerstag neben dem Full Backup die Änderungen vom Montag, Dienstag und Mittwoch. Daraus folgt, dass das differenzielle Backup vom Donnerstag größer ist als das vom Mittwoch und kleiner als das vom Freitag.

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In welchen Szenarien kommen differenzielle Backups zum Einsatz?

Generell eignet sich die differenzielle Datensicherung bei nicht allzu stark anwachsendem Datenvolumen bzw. kurzen Abständen zwischen den einzelnen differenziellen Backups. Wenn Sie Backups unkompliziert und ohne Einsatz spezieller Soft- oder Hardware erzeugen und wiederherstellen wollen, bietet sich die differenzielle Sicherung an.

Eine herkömmliche Backup-Strategie in Unternehmen umfasst ein Full Backup an jedem Wochenende sowie tägliche differenzielle Backups. Der 3-2-1-Backup-Regel folgend, sollte zumindest eines der Backups in der Cloud liegen. Auf Grund großer Datenvolumina sind inkrementelle Cloud-Backups mittlerweile stärker verbreitet.

Auch die meiste breit eingesetzte Backup-Software erstellt heutzutage eher inkrementelle Backups. Möchte man etwa auf dem Mac ein Backup erstellen, nutzt man im einfachsten Fall die eingebaute Software „Time Machine“. Diese erstellt inkrementelle Backups. Ähnlich verhält es sich, wenn man unter Windows 10 ein Backup erstellen möchte – gleich, ob die eingebaute Windows-Sicherung oder das beliebte Tool Robocopy Backup zum Einsatz kommt. In beiden Fällen werden die Backups inkrementell erzeugt.

Möchte man ein Server-Backup mit Rsync anlegen, lässt sich hingegen eine differenzielle Sicherung erstellen. Das Ergebnis ist ein differenzielles Backup, das die Änderungen seit dem letzten Full Backup in einem eigenen Verzeichnis enthält. Schauen wir uns den dafür benötigten Prozess an:

  1. Zunächst wird ein initiales, vollständiges Backup angelegt:
rsync -a <source-dir>/ <target-path></target-path></source-dir>

Danach liegt das Full Backup im Verzeichnis target-path/source-dir/.

  1. Im Anschluss wird eine differenzielle Sicherung der Änderungen angelegt:
rsync -a --compare-dest=<path-to full-backup> <source-dir>/ <diff-target>/</diff-target></source-dir></path-to>

Im Anschluss liegen die geänderten Dateien im Verzeichnis diff-target/.

Zum Wiederherstellen genügt es, den Prozess umzudrehen. Wiederum werden zwei Rsync-Kopiervorgänge benötigt:

  1. Full Backup auf die Quelle zurückkopieren:
rsync -a <target-path source-dir>/ <source-path></source-path></target-path>
  1. Differenzielle Sicherung mit dem Full Backup zusammenführen:
rsync -a <target-path>/<diff-target>/ <source-path></source-path></diff-target></target-path>
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