Smart CBT: Inkrementelle Backups

Die Dauer eines Backup-Fensters hängt maßgeblich davon ab, wie das System geänderte Daten identifiziert. Traditionelle dateibasierte Backup-Lösungen verwenden stat()-Aufrufe und Zeitstempelvergleiche (mtime), was das Scannen des Dateisystembaums erfordert. Dieser Metadaten-Scan kann auf Volumes mit sehr vielen Dateien zeitaufwendig sein.

StateWarden setzt Smart CBT (Changed Block Tracking) ein, um diese Einschränkung zu beseitigen. Durch die Integration in die nativen Mechanismen des Host-Betriebssystems verfolgt StateWarden Änderungen auf Sektorebene und identifiziert geänderte Daten ohne vollständigen Verzeichnis-Scan.

1. Wie Smart CBT funktioniert

Die Smart-CBT-Engine von StateWarden interagiert mit dem Host-Betriebssystem, um Änderungen auf Blockebene zu überwachen.

• Windows (USN-Journal): Der Agent wertet das native NTFS-USN-Journal (Update Sequence Number) aus, um geänderte Dateien zu identifizieren. Anschließend bildet er diese Änderungen über den API-Aufruf FSCTL_GET_RETRIEVAL_POINTERS auf ihre physischen Logical Cluster Numbers (LCNs) ab.
• Linux (dm-era / LVM): Der Agent integriert sich in dm-era (Device Mapper) und LVM, um Schreibvorgänge auf Blockgeräte-Ebene abzufangen. Dadurch werden geänderte Sektoren unabhängig vom zugrunde liegenden Dateisystem (z. B. ext4, xfs, btrfs) verfolgt.

Inkrementelle Backups verarbeiten ausschließlich die Blöcke, die sich seit dem letzten Snapshot geändert haben.

2. CBT pro Volume aktivieren

Smart CBT erfordert Low-Level-Systemzugriff und wird pro Volume über das Dashboard gesteuert.

Schritt 1: Den CBT-Schalter aktivieren

1. Navigieren Sie zum Bereich Geräte und öffnen Sie die Detailansicht des Zielgeräts.
2. Wählen Sie den Tab Speicher & Backups.
3. Suchen Sie das Volume und stellen Sie seinen CBT-Schalter ein. Das Aktivieren von CBT auf einer kritischen Systempartition erfordert eine Bestätigung; bevor das Tracking aktiv wird, kann ein Systemneustart erforderlich sein.

Das Dashboard meldet den CBT-Status jedes Volumes:

• CBT möglich - ein Indikator auf Volumes, die die Voraussetzungen für das Change Tracking erfüllen (wird von aktuellen Agentenversionen gemeldet).
• Wo CBT nicht aktiviert werden kann, erklärt ein Tooltip am Schalter die Ursache:
  • CBT nicht verfügbar: Konflikt mit aktivem Tracking auf ... - ein anderes verfolgtes Objekt überschneidet sich mit dem Volume.
  • LVM verwendet native Snapshots. CBT-Wrapper nicht erforderlich. - logische LVM-Volumes werden nativ gesnapshottet, daher wird kein CBT-Wrapper angewendet.
  • CBT für ganze Festplatten ist bei Laufwerken mit mehreren Partitionen deaktiviert. Armen Sie jede Partition einzeln. - aktivieren Sie CBT auf den einzelnen Partitionen statt auf der gesamten Festplatte.
  • CBT auf verschlüsseltem Volume ineffektiv. - rohe verschlüsselte Daten (BitLocker/LUKS) machen das Change Tracking auf Blockebene wirkungslos; solche Volumes werden als vollständige Lesevorgänge gesichert.
  • CBT ist auf diesem Volume nicht verfügbar

Schritt 2: Der Baseline-Scan (Vollscan)

Beim ersten Aktivieren von CBT muss StateWarden eine Baseline erstellen. Das nächste geplante Backup wird ein erzwungener Vollscan sein. Der Agent hasht das gesamte Volume und lädt die erforderlichen Chunks zur Data Plane (Driad) hoch, um die kryptografische Baseline zu erstellen.

Schritt 3: Inkrementelle Scans

Nachfolgende Backups werden als inkrementelle CBT-Scans ausgeführt.

1. Der Agent fragt beim Betriebssystem (USN-Journal oder dm-era) die Liste der seit dem letzten Snapshot geänderten Blöcke ab.
2. Der Agent hasht nur die geänderten Blöcke.
3. Der Agent lädt die neuen, eindeutigen Chunks auf den Speicherknoten hoch.

Dieser Prozess reduziert die Gesamtdauer des Backup-Vorgangs.

3. CBT deaktivieren

CBT kann pro Volume deaktiviert werden, etwa für Systemwartung, Partitionsgrößenänderungen oder die Fehlerbehebung.

1. Öffnen Sie die Detailansicht des Geräts und wählen Sie den Tab Speicher & Backups.
2. Stellen Sie den CBT-Schalter des Volumes aus und bestätigen Sie den Dialog.

Hinweis: Das Deaktivieren von CBT zerstört die aktuellen Tracking-Metadaten (unter Linux die dm-era-Tracking-Metadaten). Das nachfolgende Backup wird standardmäßig als Vollscan ausgeführt, um die Baseline neu aufzubauen.

4. Fehlerbehebung bei CBT

StateWarden fällt automatisch auf den standardmäßigen Dateisystem-Scan zurück, wenn bei CBT betriebliche Probleme auftreten.

• Zugriff verweigert (Windows): Der Agent benötigt Administratorrechte für den Zugriff auf das USN-Journal und die Pfade \\.\PhysicalDrive. Stellen Sie sicher, dass der StateWarden-Dienst über die entsprechenden Berechtigungen verfügt.
• Fehlende Abhängigkeiten (Linux): CBT unter Linux erfordert die Pakete dmsetup und thin-provisioning-tools. Fehlen diese, protokolliert der Agent eine Warnung und fällt auf den standardmäßigen Dateisystem-Scan zurück. Das Dashboard zeigt diesen Fallback-Status an.
• System-Upgrades: Größere Kernel-Upgrades oder Bare-Metal-Wiederherstellungen können die Block-Tracking-Sequenz ungültig machen und lösen bei der nächsten Ausführung einen automatischen Fallback auf einen Vollscan aus.