Exchange Backup extrem

Diese Seite beschreibt alternativen Überlegungen zur Sicherung und Wiederherstellung von Exchange. Dies ist eine Kurzfassung ohne Anspruch auf Vollständigkeit und erst recht keine Anleitung. Diese Optionen sind für "Enterprise Kunden" zu evaluieren. Allen "normalen" Exchange Administratoren empfehle ich ein ordentliches Online Backup (Siehe Exchange Backup und Restore und NTBACKUP)

Unterstützung durch Net at Work:
Sie können mich gerne mit einer Konzeption für ihre individuelle Backupanforderungen beauftragen. Speziell wenn es um SAN, Library, Hochverfügbarkeit und kurze SLAs geht, können aus verschiedenen Bausteinen und natürlich einer entsprechenden Schulung der Mitarbeiter leistungsfähige Lösungen entstehen.

"virtual machine snapshots aren't application aware, and using them can have unintended and unexpected consequences for a server application that maintains state data, such as Exchange. As a result, making virtual machine snapshots of an Exchange guest virtual machine isn't supported."
Quelle: http://technet.microsoft.com/en-us/library/aa996719.aspx

Option: Sicherung per Schattenkopie (VSS Online)

Exchange 2003 unterstützt Schattenkopien (Siehe auch Windows 2003 Schattenkopien) und da liegt es doch nahe, diese Funktion auch zu nutzen. Leider unterstützt Microsoft NTBACKUP zwar Schattenkopien, aber nicht den Exchange Teil. Sie können also mit Schattenkopien Exchange aktuell nur dann sichern, wenn Sie eine Drittsoftware einsetzen.

Wenn eine Sicherungssoftware nun eine Schattenkopie anfordert, dann wird Exchange über den VSS-Writer so gesteuert, dass es alle offenen Transaktionen abschließt und für bis zu 20 Sekunden keinen Schreibzugriff mehr auf Datenbank und Transaktionsprotokolle durchführt. In dieser Zeit kann ihre Lösung dann die Festplatte irgendwie "sichern". Nun wird es so schnell keine Lösung schaffen, mehrere Gigabyte in weniger als 20 Sekunden physikalisch kopieren kann, aber das ist ja auch erst einmal gar nicht nötigt. Es gibt einfach ein 20 Sekunden Zeitfenster, in der ein Schnappschuss der Partition mit einem Mittel ihrer Wahl durchgeführt werden kann.

Diese Art der Sicherung ist mittlerweile bei fast allen Backupprodukten verfügbar. Hinderlich ist dabei sicherlich, dass diese API weder per VBScript nicht mit NTBACKUP nutzbar ist, sondern Dritthersteller in ihrem Backupanwendungen diese Funktionen nutzen müssen

Aber auch wenn Backupprodukte eine Sicherung per Schattenkopie anbieten, gilt es die ein oder andere Falle zu umgehen oder Einschränkung zu kennen.

Insofern ist die Sicherung per Schattenkopie zwar eine saubere und stabile Lösung, die aber mit Exchange 2003 noch ein paar Einschränkungen hat. Es ist aber speziell für Firmen mit hohen Ansprüchen an eine schnelle Sicherung und besonders eine schnelle Wiederherstellung der beste Weg, dies mit entsprechender Hardware zu erreichen. Schattenkopien können nämlich auch genutzt werden, um in Verbindung mit entsprechender SAN-Hardware auch ein "Serverless Backup und Restore" zu ermöglichen. Hier mal ein paar Screencaptures von BackupExec 11d:

BackupExec AFO Einstellungen

BackupExec 11d Exchange Optionen

Wenn Sie auf der Karte für "Advanced File Option" die Unterstützung von Schattenkopien oder kompatiblen Funktionen aktiviert haben, dann nutzt BackupExec auf für Exchange diese Funktion. Zusätzlich können Sie auf der Exchange Karteikarte hinterlegen, dass er noch schnelle eine Konsistenzprüfung der Schattenkopie vornimmt. Auch die Unterstützung von Exchange 2007 LCR bzw. CCR Cluster ist vorhanden.

Option VSS + Offline

Aber auch wenn ihre Backuplösung keine Unterstützung ´für Exchange und Schattenkopien bietet, können Schattenkopien vielleicht eine sinnvolle Option sein. Voraussetzung ist aber dass ihre Sicherungssoftware zumindest Schattenkopien anfordern und Sichern kann. Dann könnten Sie folgendes durchführen:

Durch dieses Verfahren haben Sie dann eine sehr schnelle "offline-Sicherung" von Exchange, die auch im Desasterfall sehr schnell wieder bereit gestellt werden kann. Allerdings gibt es da noch ein paar kleine aber wichtige Details zu klären:

Insofern ist dieser Ansatz nur bedingt brauchbar.

Option Remote VSS, Hardware VSS

Ich habe mich hiermit noch nicht weiter beschäftigt, aber es ist nicht vorgeschrieben, dass der VSS-Writer auf die gleiche Festplatte schreibt. Theoretisch könnten über den VSS-Mechanismus die Daten sofort auf einer zweiten Festplatte geschrieben werden und bei der Ausführung eines Snapshot eben dort aktualisiert wird. Technisch sicherlich interessant.

Ebenso soll es mittlerweile SAN-Systeme geben, die einen "VSSCopy" selbständig in Hardware ausführen und das Hostsystem damit nicht mehr belasten

Option SAN Split online oder offline

Schon lange gibt es SAN-Systeme, die herrlich mit Festplatten und Kopien hantieren können. So gibt es von EMC schon viele Jahre die Funktion der "Business continuous Volumes", die, vereinfacht ausgedrückt, nichts anderes besagen, als dass man eine Festplatte auf eine andere Festplatte im laufenden Betrieb kopieren kann, die synchrone Kopie dann wieder abspaltet und die Daten darauf nutzt. Wird die Festplatte dann wieder an den Master angehängt, werden nur die in der Zwischenzeit geänderten Blöcke kopiert.

Windows und Exchange "merken" davon gar nichts. Da aber das SAN-System nicht weiß, ob gerade eine Transaktion stattfindet und in der Regel das SAN dem Server auch nicht sagen kann "halt mal kurz an", entspricht die Kopie in etwa einer Festplatte des Servers, der einfach ausgeschaltet worden wäre. Transaktionsorientierte Dateisysteme wie NTFS und Programme wie SQL und Exchange haben damit eher wenig Probleme. Aber was macht das SAN, wenn ein Block durch zwei Schreibbefehle erst komplett geschrieben wird (z.B. weil ihr Dateisystem eine andere Blocksize verwendet als der Massenspeicher ?), dann ist der Split eventuell unbrauchbar. Auch hier ist also eine "Prüfung" des Dateisystems und der Daten erforderlich.

Das Risiko können Sie natürlich vermeiden, wenn Sie die Datenbanken von Exchange einfach kurz Offline nehmen. Das geht mit Exchange 2000/2003 ja um einiges schneller als unter Exchange 5.5.

Man könnte die SAN-Split  Funktion natürlich auch mit VSS kombinieren,  so dass eine Schattenkopie vor dem Split zumindest für eine konsistente Schattenkopie sorgt. Statt des "Livesystem" nutzt man dann einfach die ein paar Sekunden alte Schattenkopie.

Option Data-Replication

Die Angst vor dem Ausfall des Servers hat natürlich Dritthersteller schon lange vor der Funktion Local Continuous Replication auf den Gedanken gebracht, mittels Filtersoftware jeden Schreibbefehl auf eine lokale Festplatte auf einen zweiten Server zu kopieren. Da ist es natürlich auch eine Idee, den zweiten Server einfach als Backupquelle zu nutzen. Im Falle eines Ausfalls muss dieser Server ja auch alle Daten haben.

Auch hier muss natürlich hinterfragt werden, wie die Daten auf dem zweiten Server "gültig" sind. Wird dazu die Replikation einfach angehalten oder welche Optionen werden hier angeboten? Auch hier gilt

Aber der Gedanke einen Standby-Cluster weiter zu verwenden hat durchaus seinen Charme.

Option "Data Protection Manager"

Dass direkte Sicherungen vom Server zum  Bandlaufwerk nicht mehr ausreichend sind, hat sich sicher schon herum gesprochen. Zum einen sind die Bandlaufwerke damit oft nicht ausgelastet während ein Restore oft lange dauert (Bandpositionnierung etc.). Daher sichern viele Firmen mittlerweile ihr Daten auf eine andere Festplatte um diese dann auf ein Bandlaufwerk zu verlagern.

Passend hierzu gibt es natürlich auch von Microsoft den "Data Protection Manager", welcher auf einem eigenen Server mittels Replikation und Schattenkopien die Daten produktiver Dateiserver bei sich aufnimmt und auch wieder schnell restaurieren kann. Die Daten der produktiven Server müssen daher nicht  mehr gesichert werden (der SystemState sollte aber weiter gesichert werden), da diese über die Sicherung des DPM automatisch gesichert sind.

Leider kann der DPM 2006 nicht Exchange sichern. Es gibt hier nur den Umweg, dass die Exchange Datenbanken z.B. mit NTBACKUP auf eine Datei gesichert werden, welche ihrerseits dann per DPM gesichert wird. Auch wenn des dazu sogar eine Beschreibung in einem TechNet Artikel gibt (909644 How to use Microsoft System Center Data Protection Manager 2006 to help protect an Exchange server), so halte ich diesen Ansatz in der heutigen Form für Unbrauchbar. Bei einem Restore müsste ein restore von der Banddatei über LAN erfolgen, was zu langsam ist.

Option Software-RAID und z.B.: iSCSI

Mit den dynamischen Datenträgern kann Windows 2003 auch selbst Daten zwischen Festplatten spiegeln. Da könnte es durchaus eine Option sein, ein "kleines VSS" in der Art zu bauen, dass eine Festplatte per RAID1 an das produktive System angehängt und gespiegelt wird und zum "Backupzeitpunkt" einfach das intakte RAID aufgebrochen wird. Diese losgelöste Platte (Vergleiche "SAN Split") kann dann eigenständig gesichert werden. Dank der Unterstützung von iSCSI kann so eine LUN sogar direkt auf einem anderen Server liegen, z.B.: nahe beim Bandlaufwerk.

Aber auch hier ist wieder das Problem, ob die Daten auf der abgetrennten Festplatte konsistent sind. Insofern ist diese Funktion als Backup weniger geeignet.

Option MS-Cluster mit Disks im SAN

Eine ganz andere Lösung hat Microsoft selbst angeblich implementiert. Ihr Exchange Server mit Postfächern sind alle als Microsoft Cluster ausgelegt. Ein Vorteil von Cluster ist aber nicht nur eine höhere Verfügbarkeit, sondern Sie können mit Clusterressourcen problemlos auch Festplatten zwischen Clusterknoten verlagern. Und da liegt nun der Trick. Neben den "Exchange virtuellen Servern" mit ihren eigenen Disk Ressourcen können Sie weitere virtuelle Server anlegen, die einfach nur eine IP-Adresse, einen Netzwerknamen und eine weitere Disk enthalten. Wenn Sie dann diese Ressource auf den gleichen Knoten verschieben, auf dem auch Exchange läuft, dann kann der Exchange Server auch mittels NTBACKUP von einer "lokalen" Disk auf die ebenfalls "lokale" Disk der Backupgruppe gesichert werden.

Nach dem Backup kann die Gruppe wieder auf einen anderen passive Knoten verschoben werden und von von dort auf das Band übertragen werden.

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