Wie sichert man PostgreSQL Datenbanken richtig?

Welche Backup-Strategien garantieren vollständige Datenwiederherstellung?

Vollständige PostgreSQL-Datenwiederherstellung erfordert mindestens logische, im Optimalfall jedoch physische Backups mit kontinuierlicher Archivierung der Write-Ahead-Logs (WAL). Implementieren Sie automatisierte tägliche Vollsicherungen, ergänzt durch kontinuierliche WAL-Archivierung für Point-in-Time-Recovery. Testen Sie Wiederherstellungsverfahren regelmäßig in isolierten Umgebungen.

Grundsätzlich gilt bei der Backup von PostgreSQL Datenbanken wie immer die 3-2-1-Regel. Das bedeutet, dass Sie 3 Kopien auf 2 unterschiedlichen Medien und davon 1 Offsite-Sicherung erzeugen. Dabei ist es ein fataler Fehler, wenn Backup und Datenbank auf dem selben Medium liegen. So etwas wäre ein Fest für einen Angriff mit Ransomware. Grundsätzlich sollten Backup-Medien entweder nicht dauerhaft im Netz verfügbar sein oder es sollten sog. "immutable" Backupmedien eingesetzt werden, also Speichermedien, die nur einmal beschreibbar sind. Dabei muss man nicht zwangsläufig an optische Speicher denken, auch organisatorische Locks wie ein S3 Object Lock ist durchaus eine Lösung. Hier gibt es gute Ansätze zur Lösung durch Open-Source-Software, aber auch Hersteller hochwertiger Storage-Lösungen wie NetApp haben entsprechende Angebote.

Auch sollten Backups nicht ohne Einbindung in das Monitoring erfolgen. Es sollte mindestens überwacht werden dass die Backups wie konfiguriert durchgeführt werden können. Aber auch ein Backup, das "erfolgreich" durchläuft, aber hinterher nur 0 - weniger 100 Bytes beinhaltet, ist wertlos. Regelmäßige Restore-Tests bestätigen diesen Zustand dann in Stichproben.

Backup-Methoden

Logische Backups mit pg_dump eignen sich hervorragend für einfache Datensicherung und -wiederherstellung sowie plattformübergreifende Kompatibilität. Diese Methode erstellt SQL-Befehle zur Rekonstruktion von Datenbankstrukturen und -inhalten. Für große Datenbanken bietet pg_dump parallele Verarbeitung durch den Parameter --jobs, wodurch sich Backup-Zeiten, abhängig von der Struktur der Datenbank, erheblich reduzieren können. Auch ist es damit einfach möglich eine komplette Instanz, einzelne Datenbanken, nur Schemadaten oder nur Inhalte zu sichern. Allerdings gilt auch: Der Restore erfolgt über das Ausführen der einzelnen SQL-Kommandos. Was, wieder je nach Aufbau und Größe der Datenbank, sehr viel Zeit in Anspruch nehmen kann.

Physische Backups durch pg_basebackup kopieren die gesamte Datenbank-Clusterstruktur auf Dateisystemebene. Diese Methode ermöglicht schnellere Wiederherstellung großer Datenbanken und unterstützt kontinuierliche Archivierung. Allerdings gibt es hier keine Möglichkeit zur Selektierung welche Daten gesichert werden sollen. Es ist immer die gesamte Instanz inkl. auch Indexdaten und anderen Binärdaten im Datenverzeichnis enthalten.
Kombinieren Sie Base-Backups mit WAL-Archivierung für die Option von Point-in-Time-Recovery welches sekundengenaue Restores ermöglicht. Die Base-Backups können auch mit Checksummen die Integrität der gesicherten Daten prüfen. Dies funktioniert jedoch nur, wenn auch die jeweilige Instanz entsprechend initialisiert wurde.

Kontinuierliche Archivierung der WAL-Dateien gewährleistet minimalen Datenverlust bei Systemausfällen. Konfigurieren Sie archive_mode und archive_command in der postgresql.conf für automatische WAL-Übertragung an sichere Speicherorte. Überwachen Sie Archivierungsprozesse kontinuierlich und implementieren Sie Alarme bei Fehlern oder Verzögerungen. Sollten Sie in der Dokumentation Ihrer Umgebung noch eine recovery.conf Datei beschrieben haben, lohnt es sich ggf. die Installation und Dokumentation von Experten prüfen zu lassen. Diese Datei war bis einschließlich PostgreSQL 11 Teil von PostgreSQL und wurde mit PostgreSQL 12 in die postgresql.conf verschmolzen.

Eine weitere Methode wäre der Einsatz von pgBackRest. Hierbei handelt es sich um ein ausgereiftes Backup- und Restore-Framework für PostgreSQL, das gegenüber Bordmitteln vor allem auch bei großen Clustern punktet. Dieses System kann auch die Einhaltung von RPO/RTO-Vorgaben umsetzen. Es unterstützt vollständige, differentielle und inkrementelle Backups, Parallelisierung, Block‑Delta, WAL-Archivierung, Verschlüsselung, Kompression (zstd/lz4), Integritätsprüfungen und Remote/Cloud-Repositories (z. B. S3, Azure Blob, GCS).

In Kubernetes-Umgebungen setzt man heute oft auf Operatoren wie CloudNativePG oder den Zalando Postgres Operator. Diese nutzen ebenfalls Tools wie Wal-E oder Barman Cloud für Backup und Recovery und bringen bereits hohe Integration als auch Monitoring mit.