CN102713856A

CN102713856A - 具有选择性按需数据可用性的多阶段文件系统恢复

Info

Publication number: CN102713856A
Application number: CN2010800585528A
Authority: CN
Inventors: W.索顿; F.施马克
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102713856B; GB2489635A; DE112010004931T8; DE112010004931T5; DE112010004931B4; US20110153561A1; GB2489635B; GB201212806D0; WO2011080046A1; US8204863B2

Abstract

一种用于恢复在计算机系统内的文件系统的选择性恢复技术提供在恢复处理期间的按需访问，同时防止用户通过在恢复处理早期生成对还没有恢复的文件的随机访问而减慢该恢复处理。将恢复的文件分组为对应于恢复处理的多个阶段的多个文件组。可以在该恢复的第一个或多个阶段期间对一些或所有用户锁闭按需请求，同时，对随后的阶段许可这些按需请求，保证所有用户需要的关键文件在通过按需访问中断该备份处理之前将可用。通常通过自从最后访问或修改起经过的时间来组织这些分组，且可以在恢复时或在周期性备份操作期间组织这种分组，以便可以类似地在备份介质中组织这些文件。

Description

具有选择性按需数据可用性的多阶段文件系统恢复

技术领域

本发明涉及计算机系统内的存储文件系统，且更具体地，涉及选择性地提供按需数据可用性的多阶段系统恢复方法。

背景技术

在大型计算机系统中，在诸如存储硬件故障、总系统故障的灾难事件之后，或当软件升级由于该软件的操作系统或其他组件的有问题的变化而必须退回时，可能需要进行系统恢复。过去，在访问文件系统中包含的任何文件之前，系统操作员和用户必须等待，直到进行完整的文件系统恢复。在具有非常大量的存储器的计算机系统中，与系统恢复相关的停机时间是重要的，且因为在实体的许多机构组件中的操作（例如结账、订单输入等）可能由于文件系统脱机而变暂停，因此与这种系统停机相关的成本可能很大。

美国专利7,234,077公开了用于提供在恢复处理期间对文件的按需访问、以便可以由用户访问该文件系统而不需要等待恢复处理完成的技术。但是，在恢复处理期间的文件的随机访问可能有花费巨大的损失，尤其是在备份介质是诸如磁带的顺序访问介质时。因此，单个用户或程序会由于请求需要磁带单元改变位置、定位和提取需要的文件然后返回到流式传输（streaming）该恢复映像的资源而减慢恢复处理。另外，在大存储文件系统中，磁带单元的数量可能小于保存备份映像的磁带的数量，且被请求的文件可能在未安装的磁带卷上，需要卸除磁带卷，安装包含文件的磁带，然后最后再次安装原始磁带卷来重新开始该恢复处理。即使在完全自动的磁带库中，这样的序列也可能需要进行若干分钟。

因此，将期望提供在恢复处理期间对文件系统内的文件的按需访问，而不引入过度的系统延迟，且同时支持来自多个卷的文件系统备份映像的流式传输。

发明内容

本发明被实现为一种提供当恢复计算机系统内的文件系统时的选择性按需文件可用性的计算机进行的方法、计算机程序产品和计算机系统。该计算机系统是执行用于执行该方法的程序的计算机系统，且该计算机程序产品是用于执行该方法的程序。

该方法复制文件来恢复文件系统，且当在恢复处理期间进行对文件的按需访问时选择性地中断该复制，以提取文件。这些文件被组织为多组文件，且在对应于每组文件的多个阶段中进行该复制。仅根据当前被复制的组、且可选地基于发出请求的实体的许可级别中断该复制来进行按需访问，从而关键文件的恢复不被用户访问还没有恢复的文件所减慢。

用于对文件分组的标准是任意的，且由文件系统管理员选择。例如，所选的标准可以是自从对文件的最后访问或文件的修改起经过的时间、文件的所有者、文件名或完整目录路径。可以在备份操作期间来进行该分组，这允许预先对数据排序来改善恢复的数据的流式传输。或者，可以在恢复操作期间进行该分组来满足恢复的文件系统的需要。作为另一替换方式，可以在备份操作期间对文件进行分组，但在恢复操作期间将其过滤以选择每组文件中的子集。例如，该恢复可以仅恢复属于为恢复的文件系统安排的初始工作负荷的文件。

本发明的前述和其他目的、特征和优点将从本发明的优选实施例的以下更具体的描述中变得清楚，如在附图中图示的。

附图说明

现在将仅通过例子参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是图示其中实践根据本发明的实施例的技术的联网计算机系统的方框图；

图2是示出根据本发明的一个实施例的文件系统恢复方法的流程图；以及

图3是根据本发明的一个实施例的文件系统备份方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及计算机备份和恢复系统，且更具体地涉及从多个流式传输设备进行的文件系统恢复操作。提供对文件的按需访问，但不是如先前技术中的任意按需访问。在本发明中，当阻止或延迟对文件的按需访问时继续恢复处理的某些部分，这保证在允许用户通过运行需要还没有被恢复的文件的应用或访问需要还没有被恢复的文件的数据并生成所需文件的随后的按需请求而减慢恢复处理之前，恢复所有必需的文件。可以提供管理优先（override），以便即使在将阻止对文件的按需访问的恢复阶段期间也允许某些程序和/或用户对文件的按需访问。文件恢复的第一阶段通常包括系统文件和/或已知频繁使用的应用需要的文件。

现在参考图1，在方框图中描述其中实践根据本发明的实施例的联网计算机系统。工作站计算机系统10包括处理器CPU 22，该处理器CPU 22耦合于包含由CPU执行的程序指令的存储器MEM 23，包括虚拟文件系统（VFS）接口11A，其对由工作站计算机系统10执行的具体操作系统（例如WINDOWS操作系统）提供本地文件系统接口。

工作站计算机10还描述为包括图形显示器10和输入设备21，诸如用于与包括登录屏幕的用户界面交互的鼠标和键盘，以及用于与连接到网络的其他计算机交互的其他用户界面，例如用于管理向由本发明的技术使用的具体恢复阶段分配文件的选择的管理屏幕，并控制或编辑备份处理的调度和开始本发明的恢复处理。工作站计算机系统还包括将处理器CPU与本地存储设备17A接口连接的硬盘控制器HDC 14和将工作站计算机系统10A耦接到网络15的网络接口，该网络15可以是完全无线、完全有线或任何类型的混合网络。VFS接口11A提供统一的一组应用编程接口（API），其提供对诸如本地存储器17A或诸如存储设备17B和17C的远程存储器的资源的访问，其中，存储设备17B和17C通过网络盘控制器(NWDC)18耦合到网络15。

具有至少一个服务器存储器SMEM 24和服务器处理器SCPU 25的服务器机架计算机系统12也示出为耦合于网络15。在工作站计算机系统10内提供和执行不同的VFS客户端11B，来提供用于访问在服务器机架12内的存储器、联网存储设备17B和17C、以及工作站计算机系统10内的存储设备17A（如果共享存储设备17A的话）的适当本地API。通常照原样与本发明一起使用的系统配置将包括诸如工作站10的大量工作站计算机系统和诸如服务器机架12的大量服务器机架。在这种计算机系统内的存储器通常也将包括存储设备的大阵列。但是，本发明的技术不依赖于规模，且因此也可以在较小的系统配置内实践。大量备份和恢复设备19A-19D、例如，磁带驱动器耦合于网络15用于在介质MEDIA上生成多个备份/恢复映像，诸如以下将更详细地描述的备份磁带。可以通过VFS客户端11A和11B中的任一个或两者或在服务器机架12内计算机系统10或耦合于网络15的另一系统执行的另一处理来控制本发明的备份操作，该另一系统包括在联网存储设备17B和17C内的控制器内执行的处理。

网络15可以包括无线局域网(WLAN)、有线局域网(LAN)、广域网(WAN)或提供工作站计算机系统10和服务器机架12、存储设备17A-17C和耦合于网络15的任何其他系统和设备之间的通信的任何其他适当互连。另外，本发明关心不限于特定计算机系统或网络配置的备份和恢复功能。最后，工作站计算机系统10和服务器机架12的说明及其特定存储器23和文件系统接口对象11A和11B的位置不暗示特定客户端-服务器关系或分层组织，因为可以在其中不标识具体机器作为服务器的分布式系统中使用本发明的技术，但至少一个机器提供根据本发明的实施例进行备份和恢复操作的程序或对象的实例和功能。对象或接口处理根据本发明的方法和结构而访问，如以下将更详细地描述的。

现在参考图2，在流程图中示出根据本发明的一个实施例的文件系统恢复方法。在所描述的方法中，首先将恢复阶段P_n设置为初始阶段P₁（步骤30）。在进行恢复操作之前，在存储文件系统的存储设备上恢复文件系统名称空间，且也可以包括恢复包括与文件相关的访问控制列表(ACL)的文件属性。接下来，从多个流式传输恢复源开始恢复阶段P_n（步骤31）。在恢复阶段P_n的流式传输期间，接收对文件的按需访问请求（步骤32）。如果阶段P_n允许按需访问（决定33），或请求该按需访问的实体的许可级别足够提供管理优先（决定34），则在多个设备之一上进行随机访问以在多个流之一上无序地提取文件（步骤36），然后一旦已经提取该文件，则借用的流/设备返回到流式传输该恢复阶段P_n（步骤37）。如果阶段P_n不允许按需访问（决定33），且没有管理优先（决定34），则取决于程序接口设计，拒绝或延迟该按需访问请求，直到恢复处理的稍后阶段（步骤35）。在任一情况下，如果此时还没有恢复该文件，可以在将允许按需访问的随后阶段中重新主张（re-assert）该按需访问请求。直到完成最后的恢复阶段P_n（决定38），将阶段P_n设置为下一阶段P_n+1，且重复步骤31-39。

虽然图2所示的处理假设将文件预先分配给各个恢复阶段P_n，且这样做是有益的，因为能够在恢复映像内按序排列这些文件，可以在恢复期间为每个阶段选择文件。例如，可以从连续的一组恢复映像，通过在恢复处理期间即时确定的阶段，进行恢复，其中，一个恢复映像对应于每个备份和恢复设备19A-19D，所述阶段可以根据文件计数、自从该恢复起经过的时间、或通过观察诸如自从在上述备份期间在阶段P_n中照原样选择性地用来划分文件系统恢复的修改或访问起经过的时间的文件特征来确定。还可以根据执行具体应用所需的文件来划分恢复阶段，或根据指定哪些文件比其他文件更关键的其他策略决定来划分恢复阶段。如果VFS包括这种特征，可以用策略语言来实现这些策略。一旦已经收集了应用阶段分配策略所需的信息，例如，作为为每个阶段P_n备份的文件列表，开始该备份处理（步骤42），且应用管理策略来将文件分组到阶段P_n。然后，生成每个阶段P_n的备份映像，这通常也将是用于经由多个备份设备恢复的多个备份映像。因此，每个磁带或其他备份介质将包含具有每个阶段P_n的文件的一部分的映像，以便可以从多个设备中流式传输每个阶段P_n的文件，增加可以恢复文件系统的速度。

如上所述，如果该备份处理生成将文件分组到阶段P_n的信息，与在恢复处理期间即时确定阶段P_n相反，该备份处理然后还可以在由备份和恢复设备19A-19D读取的磁带或其他介质上对文件排序，以在恢复处理期间改善流式传输。同样如上所述，该备份处理可以生成跨多个介质卷条带化分布的单个文件系统映像，或该备份处理可以为每个阶段跨多个介质卷划分文件。除了文件副本/文件恢复的分阶段之外，文件的属性也可以分阶段恢复。例如，可以在没有遭受长时间延迟的情况下被快速设置的属性（例如在文件索引点中设置的属性）可以在文件本身被复制的阶段期间设置，而单独存储的扩展属性的设置被延迟直到稍后阶段，以及在一些实施例中，直到已经复制了所有文件。

最后，不一定运行完整的恢复处理来实践本发明的技术。例如，管理员可以选择仅恢复一个恢复阶段、诸如阶段P₁，来恢复关键文件，且允许经由按需访问请求恢复剩余文件。具体地，使用分层存储管理器的系统通常不包括足够的预留硬盘空间来存储可能对该系统可用的所有数据。因此，可以使用本发明的分阶段恢复来恢复如下状态：尽管并非恰好是需要恢复事件时的文件系统状态，但通常包括相同频率访问的文件，同时使得从磁带介质以按需方式加载其他文件。将文件分组为恢复分区还可以用于“批”处理，以便为具体恢复阶段选择的文件匹配在完成了具体恢复阶段之后将运行的批任务，而不是当进行备份时或当丢失或损失文件系统时运行的批任务，需要该恢复。当生成先前备份时，下一批任务所需的具体文件可能最近未访问或修改，但可以在整个备份中标识这些文件，且根据下一批任务对这些文件的需要而选择性地恢复这些文件。

虽然已经参考本发明的优选实施例具体示出和描述了本发明，但是，本领域技术人员将理解可以在不脱离本发明的范围的情况下在此进行在形式和细节上的先前和其他改变。

Claims

1.一种用于恢复在计算机系统内的文件系统的计算机进行的方法，该方法包括:

从一个或多个备份设备向包含文件系统的存储器复制文件，其中，在对应于多组文件的多个阶段中进行所述复制；

从实体接收按需访问请求以访问文件系统内的文件，其中，所述文件是通过所述复制正在恢复的文件；以及

通过中断对一个或多个备份设备中给定的备份设备的复制、并将所述文件的至少一部分从该给定的备份设备复制到所述存储器，来选择性地从该给定的备份设备提取所述文件，其中，取决于当前通过所述复制正复制多个阶段中的哪个来选择性地进行所述选择性的提取。

2.根据权利要求1的计算机进行的方法，还包括在所述复制之前，根据管理策略来初始化所述多组文件，该管理策略将所述文件分组为预期重新开始使用计算机系统所需要的至少第一组文件和没有所述第一组文件中的文件关键的至少第二组文件，其中，当所述复制正复制所述第一组文件时不进行所述选择性提取。

3.根据权利要求2的计算机进行的方法，其中，所述初始化包括：

根据管理性地选择的标准来将文件排序；以及

将所述文件组织为对应于多个阶段的多组文件，以便将最近较多访问或改变的文件放入一个组中，该组比最近较少访问或改变的另一组文件更早地恢复。

4.根据权利要求3的计算机进行的方法，其中，在先前备份处理期间进行所述排序和组织，其中，根据所述排序和所述组织的结果而在一个或多个备份设备上组织所述文件。

5.根据任一前述权利要求的计算机进行的方法，还包括确定是否已经完成了所述多个阶段中的先前一个，其中，所述多个阶段中的先前一个是关键阶段，在该关键阶段期间，阻止对文件系统内的文件的按需访问，且其中，仅响应于确定已经完成了多个阶段中的先前一个而进行所述选择性提取。

6.根据权利要求5的计算机进行的方法，还包括确定实体的许可级别是否足够允许在当前阶段期间按需访问，且其中，所述选择性提取响应于确定所述实体的许可级别是足够的而提取所述文件。

7.根据任一前述权利要求的计算机进行的方法，还包括确定所述文件是否是当前正通过所述复制恢复的组的成员，且其中，只有所述文件是当前正通过所述复制恢复的组的成员，才进行所述选择性提取。

8.一种计算机系统，包括处理器和耦合于所述处理器的存储器、以及用于恢复计算机系统内的文件系统的装置，所述计算机系统包括：

用于从耦合于所述计算机系统的一个或多个备份设备向包含文件系统的存储器复制文件的装置，其中，在对应于多组文件的多个阶段中进行所述复制；

用于从实体接收按需访问请求以访问文件系统内的文件的装置，其中，所述文件是通过所述复制装置正在恢复的文件；以及

用于通过中断对一个或多个备份设备中给定的备份设备的复制、并将所述文件的至少一部分从该给定的备份设备复制到所述存储器，来选择性地从该给定的备份设备提取所述文件的装置，其中，取决于当前通过所述复制正复制多个阶段中的哪个来选择性地进行所述选择性的提取。

9.根据权利要求8的计算机系统，还包括用于根据管理策略来初始化所述多组文件的装置，该管理策略将所述文件分组为预期重新开始使用计算机系统所需要的至少第一组文件和没有所述第一组文件关键的至少第二组文件，其中用于初始化的装置在用于复制的装置之前操作，并且其中用于选择性地提取的装置当所述复制正复制所述第一组文件时不中断所述复制。

10.根据权利要求9的计算机系统，其中，用于初始化的装置还包括：

用于根据管理性地选择的标准来对文件排序的装置；以及

用于将所述文件组织为对应于多个阶段的多组文件的装置，以便将最近较多访问或改变的文件放入一个组中，该组比最近较少访问或改变的另一组文件更早地恢复。

11.根据权利要求10的计算机系统，其中，用于排序和组织的装置在先前备份处理期间进行，其中，根据所述排序和所述组织的结果而在一个或多个备份设备上组织所述文件。

12.根据权利要求8-11中的任一的计算机系统，还包括：

用于确定是否已经完成了所述多个阶段中的先前一个的装置，其中，所述多个阶段中的先前一个是关键阶段，在该关键阶段期间，阻止对文件系统内的文件的按需访问，且其中，仅响应于确定已经完成了多个阶段中的先前一个而进行所述选择性提取。

13.根据权利要求12的计算机系统，还包括：

用于确定实体的许可级别是否足够允许在当前阶段期间按需访问的装置，且其中，用于选择性地提取的装置响应于用于确定的装置已经确定所述实体的许可级别是足够的而提取所述文件。

14.根据权利要求8-13中的任一的计算机系统，还包括用于确定所述文件是否是当前正通过所述复制装置恢复的组的成员的装置，且其中，用于选择性地提取的装置只有所述文件是当前正通过所述复制装置恢复的组的成员时才中断所述复制。

15.一种计算机程序产品，包括计算机可读存储介质，其存储用于在计算机系统内执行的程序指令，其中，所述程序指令包括用于恢复计算机系统内的文件系统的程序指令，其中，所述程序指令包括用于进行以下处理的程序指令：

16.根据权利要求15的计算机程序产品，其中，所述程序指令还包括用于根据管理策略来初始化所述多组文件的程序指令，该管理策略将所述文件分组为预期重新开始使用计算机系统所需要的至少第一组文件和没有所述第一组文件中的文件关键的至少第二组文件，其中，在用于复制的程序指令之前执行用于初始化的程序指令，且其中用于选择性地提取的程序指令当所述复制正复制所述第一组文件时不中断所述复制。

17.根据权利要求16的计算机程序产品，其中，用于初始化的程序指令还包括用于以下处理的程序指令：

根据管理性地选择的标准来对文件排序；以及

18.根据权利要求17的计算机程序产品，其中，在先前备份处理期间执行用于排序和组织的程序指令，其中，根据所述排序和所述组织的结果而在一个或多个备份设备上组织所述文件。

19.根据权利要求15的计算机程序产品，其中，所述程序指令还包括用于确定是否已经完成了所述多个阶段中的先前一个的程序产品，其中，所述多个阶段中的先前一个是关键阶段，在该关键阶段期间，阻止对文件系统内的文件的按需访问，且其中，仅响应于确定已经完成了多个阶段中的先前一个而进行所述选择性提取。

20.根据权利要求19的计算机程序产品，其中，所述程序指令还包括用于确定实体的许可级别是否足够允许在当前阶段期间按需访问的程序指令，且其中，用于选择性地提取的程序指令响应于用于确定的程序指令已经确定所述实体的许可级别是足够的而提取所述文件。

21.根据权利要求15的计算机程序产品，还包括用于确定所述文件是否是当前正通过所述复制恢复的组的成员的程序指令，且其中，用于选择性地提取的程序指令只有所述文件是当前正通过所述复制恢复的组的成员，才中断所述复制。

22.一种计算机程序，包括适用于当在计算机上运行所述程序时进行权利要求1到7的所有步骤的程序代码单元。