CN101344863A - 备份系统和方法 - Google Patents

Abstract

通过创建捕获生产机器状态的快照映像，并随后从使用快照映像而创建的备份机器中备份应用程序，来对生产机器环境中的所述应用程序的生产实例执行备份。所述应用程序的备份可以通过关闭所述备份机器并备份其存储器，或通过使用备份软件作用于所述应用程序的备份版本来实现。

Description

备份系统和方法

技术领域

[0001]本发明涉及在实时环境中提供计算机系统应用程序(application)的备份。

背景技术

[0002]在应用程序需要不中断地连续运行的情况下(24小时×7天的应用程序)，备份以及归档来自应用程序的数据是个特定的问题。在这种环境中，缺乏为备份而停顿(quiesce)和暂停(pause)操作的能力是一个技术难题，尚没有好的、通用的解决方案。而且，典型的应用程序厂商认可的备份方法与对应用程序的性能影响相关联。

[0003]实际上，所有当前可用的备份方法都具有缺点，所述缺点包括以下中的一个或多个：需要应用程序厂商的支持，在备份产品中需要应用程序特定代码，对应用程序的生产实例(production instance)或活动实例(live instance)的性能影响(有时达到临时关闭应用程序的程度)，或缺少对所捕获的数据的一致性和可恢复性的保证。

[0004]为应用程序的生产实例提供备份的现有技术的例子可以从下面的文章中找到：

http://www.falconstor.com/en/solutions/index.cfm？pg＝Application&sb＝VMware&bhcp＝1

http://www.dell.com/downloads/global/power/ps2q06-20060306-CommVault.pdf

http://www.redbooks.ibm.com/Redbooks.nsf/RedbookAbstracts/tips0398.html？Open

[0005]上述参考文章所描述的技术包括对应用程序的生产实例的备份，并在某些情况下描述了对停顿该生产实例以确保捕获一致的应用程序状态的需求。

[0006]因此需要以一致的方式提供例如24小时×7天的应用程序的通用的备份。

发明内容

[0007]一个示例性实施例，通过创建捕获生产(production)机器的状态的快照映像，并随后从使用快照映像所创建的机器的备份版本中备份应用程序，来提供生产机器环境中应用程序的生产实例的备份。

[0008]一个示例性实施例，提供包括至少一个处理器和存储器的计算机系统。所述计算机系统可以操作以提供其中有应用程序在运行的第一机器实例，获得第一机器实例的快照映像，从所述快照启动第二机器实例，以及从第二机器实例备份应用程序。

[0009]本发明的一个示例性实施例提供了一种通用的解决方案，以解决提供对来自24(小时)×7(天)运行且不能在不影响生产性能的情况下停顿和暂停操作的应用程序的数据进行备份和归档这一技术问题。本发明的一个示例性实施例可以避免或至少减轻现有方法的缺点，所述缺点包括：对应用程序厂商支持的需求、在备份产品中对应用程序特定代码的需求、对应用程序的生产实例的性能影响(有时达到临时关闭应用程序的程度)，以及缺少对所捕获的数据的一致性和可恢复性的保证。

[0010]在一个示例性实施例中，生产机器是虚拟机，由此所述机器的备份版本是备份虚拟机。在一个实施例中，应用程序的备份可以随后通过对备份虚拟机执行有序的关闭而实现。这个例子不需要停顿应用程序，而是备份应用程序的第二实例，因此减少了对生产实例的影响。在另一个实施例中，应用程序的备份可以随后通过使用备份软件作用于应用程序的备份实例来实现。可以使用应用程序厂商认可的备份方法，而不具有通常与那些方法相关联的对应用程序的影响。

[0011]本发明的实施例与前述的现有技术的不同之处在于：本发明的实施例不需要停顿生产实例，而是备份第二实例，因此减小影响。

[0012]虽然本发明的多个方面在所附的独立权利要求中得到陈述，本发明的其他方面还包括来自所述实施例的技术特征和/或随附的具有独立权利要求的技术特征的从属权利要求的技术特征的任意组合，并且不仅仅包括在所附的权利要求中所明确陈述的组合。

附图说明

[0013]现在参考附图仅以举例的方式来描述本发明的特定实施例，其中：

[0014]图1是实现本发明一个实施例的计算机系统10的元件的一个示意性表示；

[0015]图2是一个网络系统的示意性表示；

[0016]图3是图1的计算机系统的内存(memory)的内容的示意性表示；

[0017]图4是本发明第一示例性实施例的操作流程图；

[0018]图5示出图5的例子中的一个阶段；

[0019]图6示出图5的例子中的另一个阶段；

[0020]图7示出图5的例子中的再一个阶段；

[0021]图8是本发明第二示例性实施例的操作流程图；

[0022]图9示出图8的例子中的一个阶段；

[0023]图10示出图8的例子中的另一个阶段；

[0024]图11示出图8的例子中的再一个阶段。

[0025]虽然可以对本发明进行各种修改和替换形式，但是在附图中通过例子展示并在此详细描述特定的实施例。但是，应当理解，附图和详细描述不打算将本发明限制到所公开的特定形式，相反，本发明将包括由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价形式和替换形式。

具体实施方式

[0026]通过创建捕获机器在给定时间点处的状态的快照映像、使用所述快照映像启动机器的第二实例，并从机器的第二实例中备份应用程序，可以实现在活动的(即，激活的或生产)物理或虚拟机环境(即，机器的第一“实例”)中运行的应用程序的备份。因为机器的第二实例提供了与机器的第一实例不同的操作环境，因此从机器的第二实例中备份应用程序不会影响机器的第一实例中的应用程序的活动的操作。

[0027]在一个示例性实施例中，活动的机器环境是活动的虚拟机环境。通过对活动的虚拟机环境进行快照，可创建虚拟机的备份实例。虚拟机的备份实例中应用程序的关闭(或虚拟机的整个备份实例的关闭)使得可以有序地关闭应用程序而不影响活动的虚拟机环境。这允许捕获确保一致的任意应用程序数据的状态，而不需要应用程序支持停顿或热备份。在另一个示例性实施例中，通过使用虚拟机技术、在减少对应用程序的生产实例的影响的同时提供具有对所支持的应用程序接口的完全存取的备份软件，可以实现生产应用程序的备份实例。

[0028]本发明的第一示例性实施例可以使用现有的虚拟机技术来创建运行中的应用程序的第二实例。这个第二实例可以以有序的方式被关闭而不影响生产实例，从而保证应用程序将其整个状态保存到存储器。然后，该存储器可以被备份，并因此可以捕获一致并可恢复的应用程序数据的状态。

[0029]图1是用于实现本发明一个实施例的计算机系统10的元件的示意性表示。图1中所示的计算机系统包括一个或多个处理器12、内存14(例如，只读和/或随机存取存储器)、连接到显示器18的显示适配器16、连接到一个或多个诸如键盘和鼠标之类的用户输入设备22的接口适配器20、存储器24(例如，磁盘或固态非易失性存储器)以及用于连接到外部网络的通信适配器26。如图1所示出的，各种部件经由总线结构28连接。在图1所示的例子中，存储器24可以用来存储程序和数据，并且还可以用作备份存储器。可替换地或额外地，另一个单独的存储器25可以用作备份存储器。应当理解，图1对于计算机系统的部件来说仅仅是示意性的和说明性的，并且用于实现本发明的计算机系统可以具有其他形式和/或用于实现本发明的计算机系统可以包括多个计算机。

[0030]例如，图2表示一个网络系统30，至少具有通过网络32连接的第一和第二计算机10.1和10.2。计算机10.1、10.2中每一个分别包括一个或多个处理器12.1、12.2，内存14.1、14.2以及存储器24.1、24.2，还包括其他部件，例如图1中说明的那些部件。在图2所示的网络系统30中，第一计算机10.1可被配置为生产系统，第二计算机系统可被配置为备份系统，其存储器用来备份所述生产系统。可替换地或额外地，第一和第二计算机系统10.1和10.2二者以及可能的其他计算机系统(未示出)都可被配置为生产系统。单独的存储器34可能作为另外的计算机系统的一部分，并且可用作备份存储器。

[0031]图3是在活动的生产系统的内存14中找到的部件的示意性表示。在这个例子中，保持在内存14和相关存储器24(见图1)中的软件和数据使一个或多个处理器12(见图1)实现一个或多个要保护的生产应用程序42可在其中运行的虚拟机环境(虚拟机)40。例如，生产应用程序42可以是一个停机率非常低的基本上连续运行(24/7)的应用程序(一个或多个计算机程序)。与生产应用程序相关联的是数据43。虽然在图3中仅示出了内存14，但是应当理解，即使当生产应用程序42在活动的或激活的虚拟机环境中是活动的或激活的时，生产应用程序42和相关联的数据43中至少一部分可以保持在存储器24中。

[0032]参考图4，说明第一示例性实施例100的操作。

[0033]在这个实施例中，要保护的生产应用程序42运行在如图3所示的虚拟机环境40中。虚拟机环境40被配置成允许创建虚拟机(内存储状态：in-memory state)及其关联的存储器的快照。对应用程序的活动的或激活的生产实例的仅有的影响是，由用于应用程序的特定虚拟机技术所决定的创建虚拟机快照的影响。

[0034]因此，在步骤102中，要保护的应用程序42(应用程序的生产实例42.1-见图5)运行在活动的或激活的虚拟机环境40.1中(见图5)。

[0035]在步骤104中，实用程序(例如快照应用程序编程接口(API)44-见图5)可操作地创建活动的虚拟机环境40.1的快照46(见图5)，其中，应用程序的生产实例42.1在所述虚拟机环境40.1中运行。对于快照实用程序的例子的说明可以例如在http://www.vmware.com/support/ws55/doc/ ws preserve.html处找到。

[0036]在步骤106中，在创建了其中有应用程序的生产实例42.1正在运行的虚拟机环境40.1的快照46之后，实用程序44可以可操作地使用快照46来启动运行相同应用程序的备份实例42.2的第二虚拟机环境40.2，如图6所示。这个第二虚拟机环境42.2形成备份实例虚拟机，所述备份实例虚拟机可以被配置为使其不与生产环境共享网络连接。例如，第二虚拟机环境不需要具有网络连接。第二虚拟机的启动还可被配置为使得与其相关联的内存和存储器与第一虚拟机的不同(如，在不同的地址范围内)，从而形成单独并可写的生产存储器快照。提供所述单独并可写的快照可使应用程序能将其状态刷新(flush)到磁盘，作为关闭过程的一部分，而不会影响第一实例。“可写的快照”可以以任何恰当的方式形成，例如通过使用检查点过程、特殊的快照过程、业务持续卷(BCVS：Business Continuance Volumes)过程、分割镜像(split-mirror)过程，或甚至将数据的拷贝存储于单独的磁盘组上。

[0037]由于第二机器(备份实例)不与第一机器(生产实例)共享网络连接，并且具有与第一机器(生产实例)不同的内存和存储器，因此第二机器(备份实例)可被称为与第一机器(生产实例)相“隔离的”。

[0038]在步骤108中，其中有应用程序的备份实例正在运行的第二虚拟机环境40.2(如图7中40.2’所示)以有序的方式关闭。以有序的方式关闭备份实例使得能够将其状态刷新到存储器(例如图1中示出的存储器24)，从而当机器重启动时备份实例能够重新开始。

[0039]在步骤110中，在第二虚拟机环境已被关闭之后，存储器中所存储的应用程序状态可以作为备份映像52(图7)而被保留和/或可从第二虚拟机环境的存储器中生成进一步的备份映像(图7中未示出)。任何这类备份映像都是一致的并可恢复的，因而可能希望商业应用程序从有序的关闭中恢复。

[0040]在步骤112中，备份映像的可恢复性可以可选地通过重新启动这个虚拟机并在重新启动之后测试应用程序的可用性来进行测试。

[0041]在图3至图7所示的过程中，应用程序的生产实例可以继续不受影响地运行(除了创建虚拟机快照的初始影响)。应用程序的备份实例可以在任意处被创建。例如，如果希望进一步改善备份的性能，可以从生产实例脱离主机地(off-host)创建备份实例，有可能创建在备份媒体服务器上(例如图2中的计算机系统10.2)。在这个示例性实施例中，不需要应用程序厂商的支持，并且备份过程中不涉及应用程序特定代码。

[0042]为故障解决或迁移的目的而创建应用程序的备用实例是公知的虚拟机(VM)技术的用途(例子可参见http://eval.veritas.com/downloads/news/ Illuminata-Aug05.pdf和http://www.usenix.org/event/usenix05/tech/general/ full papers/short papers/nelson/nelson html/index.html)。

[0043]参考图8说明另一个示例性实施例200。这个例子也利用虚拟机来最小化应用程序备份的生产影响。这个第二例子与第一个例子的不同之处在于，第二个例子不使用应用程序关闭来捕获应用程序数据的停顿状态，而是依赖应用程序支持接口进行备份。

[0044]因此，在步骤202中，要保护的应用程序42(应用程序的生产实例42.1-见图5)运行在活动的或激活的虚拟机环境40.1(见图9)中。

[0045]在步骤204中，实用程序(如快照应用程序编程接口(API)44-见图9)可操作地创建活动的虚拟机环境40.1的快照46(见图9)，其中，应用程序的生产实例42.1在所述虚拟机环境40.1中运行。

[0046]在步骤206中，在创建了其中有应用程序的生产实例42.1正在运行的虚拟机环境40.1的快照46之后，实用程序44可以可操作地使用快照46启动运行相同应用程序的备份实例42.2的第二虚拟机环境40.2，如图10所示。这个第二虚拟机环境42.2形成备份实例虚拟机，所述备份实例虚拟机可以被配置为使其不与生产环境共享网络连接。例如，第二虚拟机环境不需要具有网络连接。第二虚拟机启动还可被配置为使与其相关联的内存和存储器与第一虚拟机的不同(例如，在不同的地址范围内)，从而形成单独并可写的生产存储器快照。提供单独并可写的快照可使应用程序能将其状态刷新到磁盘，作为关闭过程的一部分，而不影响第一实例。“可写的快照”可以以任何恰当的方式形成，例如通过使用检查点过程、特定快照过程、业务持续卷(BCVS)过程、分割镜像过程，或甚至将数据的拷贝存储于单独的磁盘组上。

[0047]由于第二机器(备份实例)不与第一机器(生产实例)共享网络连接，并且具有与第一机器(生产实例)不同的内存和存储器，因此第二机器(备份实例)可被称为与第一机器(生产实例)相“隔离的”。

[0048]这个示例性实施例可以使用快照技术来创建正在运行的应用程序的第二实例而不影响生产进程。这个第二实例可由传统的备份软件进行存取，从而允许对应用程序接口的完全存取，而不影响应用程序的生产实例。

[0049]在图9的步骤208中，也如图11中所示出的，在这个示例性实施例中，备份软件60然后被指示使用应用程序代理(例如现有的厂商提供的备份代理)来从备份虚拟机环境40.2备份应用程序的备份实例42.2，而不是从生产虚拟机环境备份生产实例42.1。备份软件可以应用所有使用支持的应用程序接口的备份特征，而不影响应用程序的生产实例。这使得能够使用应用程序厂商所支持的机制来创建备份。

[0050]在这个例子中，快照的使用使一个或多个生产应用程序的备份实例能够通过使用现有的虚拟机技术而创建，因此，在仍然为备分软件提供对所支持的应用程序接口的完全存取同时，减少了对生产实例的影响。这个示例性实施例允许使用应用程序厂商认可的备份方法，而没有通常与那些方法相关联的应用程序影响。

[0051]在图9至图11所示的过程中，应用程序的生产实例可以继续不受影响的运行(除了创建虚拟机快照的初始影响)。应用程序的备份实例可以在任意处创建。例如，如果希望进一步改善备份的性能，可以从生产实例脱离主机地创建备份实例，有可能创建在备份媒体服务器上(例如图2中的计算机系统10.2)。

[0052]在上述两个实施例中，应用程序42的软件被假定能够正确地处理断开的网络连接并且能够正确地执行有序的关闭。这些特性必须呈现在商业关键性应用程序中。

[0053]如讨论的那样，现有技术中对应用程序备份问题的解决方法总是要求或者关闭生产实例、或者热备份、或者停止来自应用程序厂商的支持，以保证备份映像的一致性。本发明的示例性实施例与之不同的是，这样的要求可以被避免。

[0054]需要注意的是，仅有虚拟机快照无法提供对提供备份的问题的充分解决方案，原因在于它们仅可被用来复原(re-instate)在捕获时间点运行相同版本应用程序的虚拟机。不保证存储器状态是一致的；不能从该环境的外部存取应用程序数据，并且不允许对应用程序数据进行搜索和精细恢复(granularrestore)。因此，仅靠生成虚拟机快照是不适合长期备份以及归档应用程序数据的。本发明的实施例与之不同在于，能够提供备份和归档软件特征。

[0055]应用程序厂商支持的某些现有备份方法使用生产实例，因此对于生产应用程序具有实际上的性能影响。使用应用程序的替换实例的现有解决方法要求使用应用程序的第二次安装来构造替换实例，所述应用程序的第二次安装在从生产实例中获得的存储器快照上启动。这总是带来一个或多个如下的缺点：这种过程需要生产实例的停顿，以创建存储器快照，这带来生产影响，或它不能保证应用程序数据的一致性。这种过程还需要由客户安装并配置应用程序的第二实例。

[0056]这种过程的一个实施例可通过专门用途的硬件来实现，或者通过在传统的通用计算机硬件上运行的计算机软件来实现。

[0057]实现本发明的计算机程序产品可以是载体介质上的计算机程序的形式。载体介质可以是存储介质，诸如固态的、磁的、光的、磁光的或其他存储介质。载体介质可以是传输介质，诸如广播、电话、计算机网络、有线、无线、电的、电磁的、光的或实际上任意其他传输介质。

[0058]因此，这里描述了一种系统、方法和计算机程序，通过创建捕获机器状态的快照映像，并随后从使用快照映像所创建的备份机器中备份应用程序，来提供生产机器环境中应用程序的生产实例的备份。应用程序的备份可以通过关闭备份机器或通过使用备份软件作用于应用程序的备份版本来实现。

[0059]虽然在所描述的例子中，使用虚拟机技术来创建生产应用程序的备份实例，然后使用备份实例来创建应用程序的备份，但也可以使用其他技术。例如，可替代地使用将物理机器的映像恢复到另一个物理机器上的软件产品。因此，应当理解，请求保护的发明不限于这里所描述的特定实施例。

[0060]因此，虽然上面的实施例已被描述得相当详细，但对本领域技术人员来说，一旦完全理解了上述公开的内容，那么大量的改变和修改将是显而易见的。本发明的权利要求打算被解释为包含了所有这些变化和修改及其等价物。

Claims (24)

1、一种计算机系统，可操作用于：

提供其中运行有应用程序的第一机器实例；

获取所述第一机器实例的快照映像；

从所述快照启动第二机器实例；以及

从所述第二机器实例备份所述应用程序。

2、如权利要求1所述的计算机系统，其中所述第二机器实例不与所述第一机器实例共享网络连接。

3、如权利要求1所述的计算机系统，其中所述第二机器实例的存储器形成所述第一机器实例的存储器的可写的快照。

4、如权利要求1所述的计算机系统，进一步可操作用于关闭所述第二机器实例，由此应用程序的状态被保存到所述第二机器实例的存储器中。

5、如权利要求4所述的计算机系统，进一步可操作用于备份应用程序的状态。

6、如权利要求1所述的计算机系统，进一步可操作用于指示备份软件使用应用程序代理来在所述第二机器实例上备份所述应用程序。

7、如权利要求1所述的计算机系统，其中所述第一机器实例和所述第二机器实例可同时操作。

8、如权利要求1所述的计算机系统，其中所述第一机器实例是第一虚拟机，所述第二机器实例是第二虚拟机。

9、一种对在第一机器实例中运行的应用程序执行备份的方法，所述方法包括：

获取所述第一机器实例的快照映像

从所述快照启动第二机器实例；以及

从所述第二机器实例备份所述应用程序。

10、如权利要求9所述的方法，包括配置所述第二机器实例，使其不与所述第一机器实例共享网络连接。

11、如权利要求9所述的方法，其中所述第二机器实例的存储器形成所述第一机器实例的存储器的可写的快照。

12、如权利要求9所述的方法，包括关闭所述第二机器实例，由此应用程序的状态被保存到存储器。

13、如权利要求12所述的方法，可操作用于备份保存到存储器的应用程序状态。

14、如权利要求9所述的方法，包括备份软件使用应用程序代理来在所述第二机器实例上备份所述应用程序。

15、如权利要求9所述的方法，其中除创建快照映像的初始影响之外，所述第一机器实例继续不受影响地运行。

16、如权利要求9所述的方法，其中所述第一机器实例是第一虚拟机，所述第二机器实例是第二虚拟机。

17、一种载有可在计算机系统上操作的程序指令的载体介质，用于对在第一机器实例中运行的应用程序执行备份，其中所述计算机系统具有至少一个处理器和存储器，所述程序指令可用于：

获取所述第一机器实例的快照映像；

从所述快照启动第二机器实例；以及

从所述第二机器实例备份所述应用程序。

18、如权利要求17所述的载体介质，其中所述程序指令可用于配置所述第二机器实例，使其不与所述第一机器实例共享网络连接。

19、如权利要求18所述的载体介质，其中所述第二机器实例的存储器形成所述第一机器实例的存储器的可写的快照。

20、如权利要求17所述的载体介质，其中所述程序指令可用于关闭所述第二机器实例，由此应用程序的状态被保存到存储器。

21、如权利要求17所述的载体介质，其中所述程序指令可用于备份被保存到存储器的应用程序状态。

22、如权利要求17所述的载体介质，其中所述程序指令可进一步用于使备份软件使用应用程序代理来在所述第二机器实例上备份所述应用程序。

23、如权利要求17所述的载体介质，其中除创建快照映像的初始影响之外，所述第一机器实例继续不受影响地运行。

24、如权利要求17所述的载体介质，其中所述第一机器实例是第一虚拟机，所述第二机器实例是第二虚拟机。

Images