Backup & Storage

Snapshot

Overview

Ein Snapshot ist eine Momentaufnahme des Zustands eines Datenträgers, Volumes, Dateisystems oder einer virtuellen Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die meisten Implementierungen kopieren dabei nicht alle Daten, sondern frieren den Ausgangszustand ein und speichern danach nur noch Änderungen (Copy-on-Write oder Redirect-on-Write). Deshalb entstehen Snapshots in Sekunden.

Snapshots gibt es in Hypervisoren (Hyper-V-Prüfpunkte, VMware-Snapshots), in Speichersystemen (SAN- und NAS-Snapshots), in Dateisystemen (ZFS, Btrfs), in Windows über den Volume Shadow Copy Service und in der Cloud (z. B. Snapshots von Azure Managed Disks, die als eigenständige, schreibgeschützte Kopie getrennt von der Quell-Disk abgerechnet werden).

Abgrenzung: Lokale Snapshots liegen in der Regel auf demselben Speichersystem wie die Originaldaten. Fällt dieses aus oder wird es kompromittiert, sind auch die Snapshots verloren. Sie ergänzen ein Backup, ersetzen es aber nicht. Backup-Software nutzt Snapshots dagegen als Zwischenschritt, um konsistente Daten zu lesen. Die Windows-Schattenkopien (VSS) haben einen eigenen Eintrag.

How it works

Typischer Ablauf am Beispiel eines Hypervisor-Snapshots:

  1. Der Hypervisor friert die virtuelle Festplatte ein und leitet neue Schreibvorgänge in eine Differenzdatei um (bei Hyper-V AVHDX, bei VMware Delta-Disk).
  2. Bei anwendungskonsistenten Snapshots (Hyper-V-Produktionsprüfpunkte) werden die Anwendungen im Gast über VSS bzw. unter Linux über File System Freeze vorher in einen konsistenten Zustand gebracht. Standardprüfpunkte speichern dagegen zusätzlich den Arbeitsspeicher und können bei replizierten Diensten wie Active Directory Probleme verursachen.
  3. Rollback: Der Snapshot wird angewendet, die Differenzdatei verworfen, die VM steht wieder auf dem alten Stand.
  4. Löschen bzw. Zusammenführen: Die Differenzdatei wird in die Basisdisk eingearbeitet.

Backup-Software erstellt einen Snapshot, liest die eingefrorenen Daten in Ruhe aus und entfernt den Snapshot danach wieder.

Benefits

  • Sehr schnelle Erstellung und Wiederherstellung, weil nur Metadaten und Änderungen verarbeitet werden.
  • Sicherheitsnetz vor riskanten Änderungen wie Updates oder Konfigurationsanpassungen, da ein Rollback in Minuten möglich ist.
  • Grundlage für konsistente Backups im laufenden Betrieb, weil die Backup-Software einen eingefrorenen Zustand liest.
  • Speichereffizient bei kurzer Lebensdauer, da nur geänderte Blöcke zusätzlichen Platz belegen.

Practical example

Vor dem Update der Warenwirtschaft erstellt die IT eines Elektrogroßhändlers mit 110 Mitarbeitenden einen Produktionsprüfpunkt der Anwendungs-VM. Das Update beschädigt die Datenbankstruktur, und der Softwarehersteller kann erst am nächsten Tag helfen. Die IT setzt die VM über den Prüfpunkt in wenigen Minuten auf den Stand vor dem Update zurück und löscht den Prüfpunkt nach dem erfolgreichen zweiten Versuch am Folgetag.

Things to keep in mind

  • Lösche Hypervisor-Snapshots nach dem Zweck zeitnah: Wachsende Differenzdateien kosten Leistung und Speicher und verlängern das Zusammenführen.
  • Verwende für Server und Domänencontroller anwendungskonsistente Snapshots (Hyper-V-Produktionsprüfpunkte), keine Standardprüfpunkte.
  • Kopiere Speicher-Snapshots per Replikation auf ein zweites System, wenn sie als Teil des Wiederherstellungskonzepts zählen sollen.
  • Schütze die Snapshot-Verwaltung des Storage-Systems mit eigenen Zugangsdaten und MFA, da Angreifer gezielt Snapshots löschen.

Conclusion

Snapshots sind das schnellste Werkzeug für kurzfristige Rollbacks und konsistente Sicherungen im laufenden Betrieb. Sie gehören in jede Umgebung, aber immer mit einem echten Backup auf einem getrennten System dahinter.

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