CN101421715A - 创建虚拟机的主机级应用程序一致的备份 - Google Patents

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Abstract

主存一个或多个虚拟机的主机服务器可以按应用程序一致的方式备份主机卷和其上安装的一个或多个虚拟机。在一个实现中，主机级请求器指示主机级写入器标识哪些虚拟机有资格进行应用程序一致的备份。主机级请求器然后指示主机级写入器通过每一适当配置的虚拟机中的客机级请求器启动虚拟机备份，其中虚拟机在虚拟机卷中创建应用程序一致的备份。主机级请求器然后在主机级上启动服务器卷的快照。虚拟机级快照因此可从服务器卷的主机级快照内检索。

Description

创建虚拟机的主机级应用程序一致的备份
背景
1.背景和相关技术
随着计算机化系统的日益流行，存储和备份由相关联的用户和应用程序创建的电子文件和其他通信的需要也日益增加。一般而言，计算机系统和相关的设备出于各种原因创建文件，诸如在工作环境中创建一个文字处理文档，以及创建用于更复杂数据库的目的的文件的一般情况下。此外，许多这些文档可包括有价值的工作产品，或应该被保护的敏感信息。因此人们将会认识到，一个组织会想要定期备份电子文件，并藉此在需要时创建最初创建的文件的可靠的还原有各种原因。
随着计算机化系统被继续开发成更复杂的软件和硬件配置，与备份这些配置相关联的复杂性也增加。在其最简单的形式中，备份计算机涉及简单地从计算机盘或卷复制信息，并且将该信息传送到一备份位置。然而，简单地从盘复制数据在备份网络上的多个服务器上的大数据集的时候变得复杂得多，尤其是在数据集在备份过程期间不断改变的时候。例如，与简单地备份数据一起，关于大组织的某些问题可包括以快速、可靠且相对不中断的方式储存数据使得数据也可被快速恢复的需求。其它问题包括如何在第一种情况下访问各种服务器数据，尤其是当每一服务器都可能具有使得该服务器与另一服务器相比对于一给定备份程序更可访问或更不可访问的不同功能的时候。
在备份服务器数据时的这些类型的复杂性在虚拟化服务器环境中可能尤其困难。一般而言，虚拟服务器环境涉及对其上可安装一个或多个“虚拟机”的主机服务器的使用。这些虚拟机包括安装在主机服务器盘空间和资源(例如，主机存储器)的已分配部分上的操作系统的独特实例，且因此包括不同的机器边界。由此，每一虚拟机可以由一唯一网络标识符来表示，并且因此表现为在网络上与主机服务器本身分开且不同。另外，每一虚拟机还可具有在为该虚拟机分配的主机空间上做出的附加存储分区。此外，除了表现为与主机服务器不同的机器之外，虚拟机还可表现为主存多个驱动器或卷，尽管这些驱动器或卷是存在于主机服务器的物理盘上的。因此，可以理解，虚拟机可以用多种重要的方式来使用以更高效地分配组织中的硬件资源。
尽管有这些优点，但是简单地复制其上安装了虚拟机的主机卷并使该数据如所需地有用(例如，一致且有效)并不是一个简单的问题。这一困难的原因之一源自虚拟机本身的特性，由此它们被认为具有相对于其它虚拟机且相对于对应的主机服务器的不同身份(例如，包括不同的操作系统)。例如，主机服务器不能简单地指示虚拟机内的应用程序创建其数据的“应用程序一致的”快照，因为这一应用程序一般是在虚拟机的控制之下的。由此，当主机创建其上安装了虚拟机的卷(或多个卷)的快照或备份副本时，该虚拟机内部的进程可继续运行，并且因此，该虚拟机的副本可能包括对不同的时刻有效的数据和文件状态。即，该虚拟机的副本将不是“应用程序一致的”。如果要还原这一虚拟机，则它甚至可能即使不是完全不能运作也是不正确地运作。
一般而言，“应用程序一致的”备份意味着应用程序参与了备份准备过程，并且基于物理盘上以及存储器中有什么来产生要备份的应用程序文件。由此，要备份的这些文件或快照与应用程序的当前状态是一致的，并且可以由应用程序在稍后的时刻恢复。相反，“崩溃一致的”数据指的是一般在没有第一种情况中的牵涉到用于创建数据的应用程序的好处的情况下备份的数据。结果，在崩溃一致的备份期间的主要产物是一组在备份过程期间与物理盘上的内容相同的数据，而没有考虑到存储器中有什么，也没有考虑到应用程序状态。这类似于在总系统崩溃期间，诸如在掉电或重启期间文件数据可能如何存在，并且因此对例如应用程序一致没有任何保证。特别地，对于某些复杂的操作环境，尤其是在确保转换在备份之后尽可能地无缝是重要的情况下，一致的(即，应用程序和/或文件系统)一致备份方法是较佳的。
有各种用于创建卷数据的一致备份的方式。不幸的是，试图创建虚拟机(以及由其管理的对应卷)的应用程序一致的备份的常规系统一般不能在不首先暂停或关闭该虚拟机的情况下高效地创建应用程序一致的备份。这通常导致某些不需要的停机时间，这在一些具有某些“任务关键”软件的情况下会对管理员造成特别的困难。其一个原因是感兴趣的卷可能在没有对该卷做出附加写的同时被复制，使得通过应用程序生成的数据对于同一时刻都是一致的。当然，在其中容易的、连续的且高效的数据访问是重要的环境中，暂停或关闭虚拟机来制作备份副本较不合需要，并且会造成对组织资源的耗费。
组织可能尝试来创建虚拟机的应用程序一致的备份的其它方式是通过在给定虚拟机的每一实例内安装一特定备份代理。一般而言，备份代理将被配置成与操作系统内的应用程序写入器交互以创建应用程序一致的备份，正如一般可能在主机级对于主机服务器的主卷所完成的。不幸的是，仅仅对每一虚拟机安装新的备份代理并不是一件简单的事情。例如，组织通常需要对每一虚拟机购买新的单独的备份代理(或许可证)，然后在虚拟机内安装每一备份代理。可以理解，这对于可能运行几十、几百或甚至几千个虚拟机的大组织在成本和资源花费(例如，包括管理开销)方面会带来相当大的困难。
因此，存在可被解决的与备份虚拟机相关联的众多难题。
简要概述
本发明的实现包括被配置成创建一个或多个虚拟机的一致的主机级备份的系统、方法和计算机程序产品。具体地，本发明的实现提供了以一致的方式使用现有的备份请求器和写入器来备份主机服务器和对应的一个或多个虚拟机的，而不必导致对一个或多个虚拟机的操作的显著中断的能力。例如，在一个实现中，主机服务器写入器(例如，虚拟服务器VSS写入器)指示每一虚拟机创建其自己的虚拟机级卷数据的一个或多个应用程序一致的快照。主机服务器上的备份应用程序还创建其上安装了一个或多个虚拟机的主机级卷(例如，其虚拟硬盘文件)的快照。主机服务器然后可以从该主机级快照内检索先前创建的虚拟机级快照，并完成备份过程。
例如，从主机服务器的观点来看的创建虚拟机卷数据的一致备份而不必要求一个或多个虚拟机的停止或重启的方法可涉及标识具有用于涉及写入器的备份过程的一个或多个组件的至少一个虚拟机。另外，该方法可涉及向一个或多个虚拟机的每一个发送准备虚拟机级应用程序一致的快照的指令。该方法还可涉及标识至少一个虚拟机处的快照操作已完成。此外，该方法可涉及创建其上安装了所标识的一个或多个虚拟机的一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照。该方法还可涉及检索由至少一个虚拟机制作的虚拟机卷的应用程序一致的快照。
相反，从虚拟机观点来看的响应于来自主机服务器的主机写入器的指令创建一个或多个虚拟机卷的一致备份的方法可涉及从主机写入器接收标识可用软件组件的请求。该方法还可涉及从主机写入器接收获得由具有可用软件组件的至少一个的虚拟机主存的一个或多个卷的快照的请求。另外，该方法还可涉及向虚拟机上的一个或多个应用程序写入器发送准备对应的一个或多个虚拟机应用程序以供备份的指令。此外，该方法可涉及向主机写入器发送对主存在虚拟机内的一个或多个卷的每一个的快照准备已完成的信号。
提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
本发明的附加特征和优点将在以下描述中叙述，且其部分根据本描述将是显而易见的，或可通过对本发明的实践获知。本发明的特征和优点可通过在所附权利要求书中特别指出的手段和组合来实现和获得。本发明的这些和其他特征将通过以下描述和所附权利要求书而变得更加完全明显，或可通过对下文中所述的本发明的实践来获知。
附图简述
为了描述可获取本发明的上述和其他优点和特征的方式，将通过引用附图中示出的本发明的特定实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。可以理解这些附图仅描述本发明的典型实施例，从而不被认为是对其范围的限制，本发明将通过使用附图用附加特征和细节来描述和说明，附图中：
图1A示出了根据本发明的一个实现的概览示意图，其中主机级备份应用程序标识哪一个或多个虚拟机可用一致的方式来备份；
图1B示出了根据本发明的一个实现的图1A的组件，其中主机服务器结合虚拟机中的虚拟机级客机请求器启动备份过程；
图1C示出了图1A-1B的组件，其中主机服务器请求器创建其上安装了一个或多个虚拟机的主机卷的快照，使得主机级快照还包含虚拟机卷数据，该卷数据又包含早先由虚拟机执行的虚拟机级快照；
图1D示出了根据本发明的一个实现的概览示意图，其中图1A-1C所示的备份应用程序检索其中包含了虚拟机级快照数据的主机级快照数据；以及
图2示出了根据本发明的实现的从主机服务器和虚拟机的观点来看的包括一系列动作的方法的流程图，该方法用于提供安装在一个或多个主机服务器卷上的虚拟机的应用程序一致的备份。
详细描述
本发明的实现涉及被配置成创建一个或多个虚拟机的一致的主机级备份的系统、方法和计算机程序产品。具体地，本发明的实现提供了以一致的方式使用现有的备份请求器和写入器来备份主机服务器和对应的一个或多个虚拟机的，而不必导致对一个或多个虚拟机的操作的显著中断的能力。例如，在一个实现中，主机服务器写入器(例如，虚拟服务器VSS写入器)指示每一虚拟机创建其子集的虚拟机级卷数据的一个或多个应用程序一致的快照。主机服务器上的备份应用程序还创建其上安装了一个或多个虚拟机的主机级卷(例如，其虚拟硬盘文件)的快照。主机服务器然后可以从该主机级快照内检索先前创建的虚拟机级快照，并完成备份过程。
在阅读本说明书和权利要求书之后，可以理解，即使虚拟机不能被容易地标识为可被配置为进行一致的(例如，应用程序和/或文件系统)一致备份过程，主机服务器(例如，通过虚拟服务器写入器)也可允许创建虚拟机的仍然一致的备份。例如，虚拟机可被关闭或以其它方式不运行，或者虚拟机可以不安装适当的软件或硬件组件。尽管如此，主机服务器仍可使用不同的组件来以保存状态，然后至少暂时地暂停或停止虚拟机的方式复制主机卷和对应的虚拟机。主机服务器写入器然后允许虚拟机在制作了主机卷的快照之后继续执行。
在阅读本说明书和权利要求书之后，可以理解，本发明的实现可以提供以最小化停机时间、且不要求购买和安装新备份代理的方式对虚拟机的一致备份。由此，实现虚拟机解决方案的组织可用最小化组织的资源花费的方式在网络系统中提供更好的主机服务器、虚拟机和数据可用性。
因此，图1A示出了被配置成管理卷110和115的示例性主机服务器100。安装在卷110和115上的分别是虚拟机120和130。作为解释，尽管每一虚拟机120、130可被认为是一个级别上的单独的计算机化系统，但是当从主机100的级别来看时，每一虚拟机120、130也可被认为是“文件”(例如，虚拟机配置，即“VMC”文件以及一个或多个虚拟硬盘—“VHD”—文件)的集合。无论如何，尽管图1A示出了每一卷一个虚拟机，但是这并不是必需的，可以有安装在任何给定主机服务器100卷上的若干虚拟机。类似地，每一虚拟机可跨一个或多个主机服务器上的多个卷。
此外，每一虚拟机可管理附加驱动器，这些驱动器是其上安装了给定虚拟机的卷分配内的有效的附加卷分配。例如，图1A示出虚拟机120还管理一个或多个虚拟物理盘，这些盘仍是主机卷100的一部分。一般而言，每一虚拟物理盘也可由诸如虚拟硬盘文件(即，VHD 123、127等)等文件来表示。具体地，VHD文件被展示为虚拟机内部的物理盘，该物理盘中还可包含另外的一个或多个卷(未示出)的，其中每一卷具有其自己的全局唯一标识符(“GUID”)。由此，VHD文件123(在该图示中为简明起见仅包含一个卷)可能因而具有表现为驱动器“m:\”—或对给定操作系统适当的某一其它唯一标识符—的卷，而VHD 127(在该情况下也可仅包括一个卷)可能具有在网络上表现为驱动器“n:\”的卷，等等。
另外，图1A示出主机100包括备份应用程序105，其也可被称为“主机请求器”或“主机级请求器”。一般而言，备份应用程序105包括被配置成指导主机100处的备份事件的一系列计算机可执行指令。在一个实现中，诸如在例如微软操作环境中，备份应用程序105包括卷阴影复制服务(“VSS”)请求器。图1A还示出备份应用程序105进而可被配置成通过主机写入器125来指导其备份指令，主机写入器也可被称为“主机写入器”、“主机级写入器”、或“主机级虚拟服务器VSS写入器”。
一般而言，主机写入器125包括被配置成实现从备份应用程序105接收到的备份指令的一系列计算机可执行指令。在一个实现中，诸如在例如微软环境中，主机写入器125可以包括诸如与微软虚拟服务器一起使用的VSS写入器等VSS写入器。作为解释，此处对微软组件的引用仅是示例性的。具体地，在阅读了本说明书和权利要求书之后，可以理解，此处所描述的组件、模块、系统和功能可被应用于在其它操作环境中使用的各种各样组件、模块和功能。
为了执行对虚拟机的一致备份，主机100一般需要确定主存的虚拟机中的哪一个可报告被配置成使得一致备份在第一位置可能的适当组件。作为预备，此处继续参考“应用程序一致的”备份或快照过程。然而，可以理解，应用程序一致的备份过程仅是根据本发明的实现的“一致”备份操作的一个示例一致备份过程的其它示例包括文件系统和/或崩溃一致的备份过程。
无论如何，参考应用程序一致的备份，例如，某些虚拟机可能安装了用于制作应用程序一致的备份的适当的写入器和请求器，而其它虚拟机可能没有安装适当的写入器和请求器。对于不带此类适当的组件运行的虚拟机，主机100仍可备份这些虚拟机，但是可能不一定会以与带有适当组件的那些虚拟机相同的方式来进行。具体地，主机100可被配置成没有任何停机时间或中断(或虚拟地没有)地备份报告适当组件的虚拟机，并且替换地被配置成以至少某一停机时间或中断备份没有报告(即，缺少或不在工作)适当组件的虚拟机。
因此，图1A示出备份应用程序105(即，“主机请求器”)至少部分地通过向主机写入器125发送请求103来开始备份服务。在这一情况下，请求103指示主机写入器125标识哪些虚拟机可以没有“停机时间”地备份。例如，请求103指示主机写入器125查明虚拟机120、130等中的哪一个包括用于执行内部应用程序一致的备份的适当的客机写入器和/或请求器。在一个实现中，例如在微软环境中，这些组件可以包括与如在微软虚拟服务器基础结构中使用的“VM加”兼容的组件。
这些和其它类似地配置的虚拟机组件被配置成从具有例如主机级虚拟服务器VSS写入器(并响应来自它的指令)的虚拟机内交互。图1A还示出在接收到请求103之后，主机写入器125可以经由消息111(可以是，例如专用应用程序接口—“专用API”)与虚拟机120通信，并标识虚拟机120依据“版本x”来报告组件。例如，图1A示出虚拟机120包括“客机请求器140”。
图1A还示出主机写入器125还与虚拟机130(例如，经由消息111)通信，并且主机125标识虚拟机130依据“版本y”来报告组件。在这一具体情况下，“版本y”意味着虚拟机130没有用于一致备份过程的适当组件。响应于其与虚拟机(例如，120、130等)的通信，主机写入器125可以将其收集的响应的一个或多个消息发回备份应用程序105。例如，写入器发送消息113，该消息指示虚拟机120是版本“x”，并报告适当组件，并且还指示虚拟机130是版本“y”，但没有报告适当组件。
在接收之后，图1A示出备份应用程序105可以获得消息113，并且做出其自己的关于要备份哪些虚拟机以及不要备份哪些虚拟机的判定。例如，图1A示出判定模块107解析消息113的信息，将虚拟机120置于“要没有停机时间地备份的VM”类别，并将虚拟机130置于“以某一停机时间备份的VM”(或不要备份的VM)类别。在替换实现中，主机写入器125仅仅做出其自己的关于什么应或不应被备份(或以某一停机时间备份)的判定，然后将这些类别报告回备份应用程序105。无论如何，所示的类别本质上不一定意味着虚拟机130将不被备份。在大多数情况下，这仅仅意味着虚拟机120不能以适当地一致的方式备份，而虚拟机130可能仅被配置成以带有某一停机时间的一致方式来备份。在对每一虚拟机归类之后，备份应用程序105开始实现备份过程。
如图1B所示，例如，备份应用程序105向主机写入器125发送指令117a。指令117a进而告知主机写入器125至少对于虚拟机120开始应用程序一致的备份过程。主机写入器125然后准备其自己的通信117b，该通信告知虚拟机开始“涉及写入器的”备份过程。主机写入器125然后将消息117b发送给由备份应用程序105指示的每一虚拟机(例如，120)，并且每一指示的虚拟机进而通过其对应的客机内请求器接收消息117b。
例如，图1B示出虚拟机120的客机请求器140接收消息117b。在一个实现中，主机写入器125可以通过一个或多个专用API、通过远程过程调用(“RPC”)等与客机请求器140通信(例如，消息111、117b等)，然而这并不是在所有实现中都是必需的。在其它实现中，诸如如果主机写入器125和客机请求器140位于分开的网络位置(或甚至不同的域)，则主机写入器125可以与其它适当的通信接口和/或组件通信。具体地，可以理解，本发明的实现也可甚至在需要通过广域网从远程位置备份虚拟机时实践。
无论如何，一旦被触发，客机请求器140因而根据备份应用程序105的初始指令开始其卷的备份过程。如图1B所示，例如，客机请求器140向安装在由虚拟机120管理的任何卷上的应用程序发送虚拟机内部消息117c。消息117c可包括对于每一应用程序写入器(例如，VSS写入器，未示出)的准备在其物理盘内包含的卷(例如，由VHD文件123、127表示)内管理的每一卷的应用程序一致的备份过程的指令。一般而言，每一应用程序写入器可包括可被包括在虚拟机内的应用程序和服务中，并且可帮助提供应用程序数据的应用程序一致的备份的计算机可执行指令。
对于当接收请求117c时正在运行的应用程序，应用程序写入器可能例如通过准备其数据存储并确保当创建快照时在卷(例如，123、127)上没有发生写入来响应。为使得盘上的数据一致，应用程序写入器还可能将其缓存器转储清除到盘，或将存储器内数据写出到盘。另外，应用程序写入器可提供关于要包括或排除的应用程序名称、图标、文件的信息，以及还原文件的策略。对于不在运行的应用程序，对应的应用程序写入器可以不响应消息117c，并且客机请求器140可能因而假定卷上应用程序写入器处理的所有数据都是一致的，关闭数据库，并且不需要任何附加的工作来执行备份。
一般而言，根据本发明的一个或多个实现的应用程序写入器可以与一个或多个组件相关联。每一组件进而可包括要作为整体来复制的一组文件(例如，数据库和一组日志文件)。由此，每一应用程序写入器将需要向适当的备份服务(例如，虚拟机请求器—例如，客机请求器140)提供每一组件的数据以及该组件的每一相应文件。每一应用程序写入器还可提供关于在逐个组件(因此是逐个组件文件)的基础上还原数据的信息。例如，在一个实现中，主机写入器125可以提供用于持久保持关于所管理的虚拟机(例如120、130等)的信息的文件列表。主机写入器125例如可对每一虚拟机报告特定虚拟机配置文件的路径、虚拟硬盘文件的任何路径等等。
无论如何，响应于指令117c，图1B示出卷123和127内对应的应用程序写入器产生其中的卷数据的应用程序一致的状态。相关应用程序对于对应的物理盘文件内的卷(例如，VHD 123、127)报告的卷数据被包含在卷快照中。例如，图1B示出VHD 123中的卷数据被复制为“干净数据副本”155，而VHD127中的数据150被复制为“干净数据副本”160。一般而言，这些“干净”数据副本155、160是客机卷快照内的数据的一致副本(例如，卷阴影副本)，并且一般不构成与快照本身分开的副本。具体地，“干净副本”155、160本质上分别是包含在虚拟盘文件(VHD)123和127(图1A)中的快照内的卷数据的应用程序一致的副本。
一旦每一适当配置的虚拟机(例如，120)制作了其物理盘卷的其内部的、应用程序一致的(或“干净”)副本(例如，数据145的副本155)，则主机写入器125可允许备份应用程序105开始制作其上安装了适当配置的虚拟机(例如，120)的主机卷(例如，110)的快照。然而，这些主机级快照内的虚拟机卷数据并不必定是应用程序一致的(即，“脏”或“崩溃一致”的)。
一般而言，“脏”副本是不能保证对于虚拟机卷数据是应用程序一致的副本，这至少部分地是由于它们未调用虚拟机内的涉及应用程序写入器的快照过程。例如，主机100可使用主机级应用程序写入器(例如，主机写入器125)来用涉及写入器的过程备份卷110，但是如上所述，这些主机级应用程序写入器将仅复制主机所查看的整个虚拟机文件。结果，即使使用主机级应用程序写入器来创建主机级卷数据的应用程序一致的副本，每一底层的虚拟机在制作卷110的主机级备份时也可经历各种数据改变。
例如，图1C示出主机写入器125向备份应用程序105发送消息157，其中消息157指示虚拟机(例如，120)的备份完成。由此，备份应用程序105可开始制作主机卷110(以及还有卷115等，如果适当的话)主机级快照。作为响应，图1C示出在本示例中备份应用程序105在卷110、115等处启动(例如，发信号135)备份过程。例如，在一个实现中，主机请求器105启动涉及写入器的备份过程，并通过主机级VSS组件(未示出)产生主机级卷110、115上的数据的应用程序一致的快照(即，除虚拟机文件外是应用程序一致的)。
例如，图1C示出主机100创建主机卷110、115的快照167、173。快照167、173还包括包含在其中的虚拟机VHD文件(即，卷110内的VHD文件123等)的副本。由于在主机级快照期间，虚拟机120、130没有在快照过程中涉及其对应的写入器，因此较新的主机级快照包括关于不是应用程序一致的虚拟机级卷的VHD卷数据(例如，156、161)。尽管如此，由于相关的虚拟机已经制作了其卷的应用程序一致的副本，因此主机级快照167内的VHD数据156包括先前创建(即，虚拟机创建)的应用程序一致的快照155。类似地，主机级快照167内的VHD数据161包括先前创建(即，虚拟机创建)的应用程序一致的快照160。如上所述，VHD文件127、127的主机级快照167(还有173)内的VHD数据156、161一般作为整体是崩溃一致的。
在创建主机级卷的主机级快照167、173之后，主机100将需要从主机级卷快照167、173内检索虚拟机级快照。在一个实现中，这涉及将主机级VHD快照数据156、161回退到对应的虚拟机级快照数据155、160。为此，主机写入器125可以首先使用展示底层数据的任意数量的适当组件来将这些主机级和虚拟机级快照挂载到文件系统内。例如，备份应用程序105可以将主机写入器125配置为制作可写(而非只读)的主机快照167、173等(以及底层VHD文件快照)。此外，主机写入器125可以获得关于主机级快照的设备ID，并使用这些ID来标识对应于所封装的VHD文件(例如，123、127)的不同“设备ID”。
在展示了来自可写主机级快照167、173内的虚拟机VHD文件之后，主机服务器100然后可以挂载对应于VHD文件的每一设备ID，使得每一VHD文件表现为主机级的物理盘。具体地，主机写入器125可使用关于主机快照内的VHD文件123和127的设备ID结合映像挂载器组件来标识VHD文件123和127内的每一卷。例如，图1C示出主机服务器(例如，经由主机写入器125)发送挂载设备ID的指令，包括VHD文件123和VHD文件127的设备ID作为自变量。在特别地关于例如微软操作环境的一个实现中，主机100可使用“VHDImageMounter”(VHD映像挂载器)组件来接收和执行挂载指令175。
挂载来自主机快照167内的VHD文件123、127进而可展示这些VHD文件内的操作系统，这进而允许虚拟机级快照155、160在主机服务器100上展示。具体地，在这一情况下挂载来自卷110的主机快照167内的VHD文件123、127展示了主机快照167的不同VHD数据156、161内的虚拟机级快照155、160。由此，图1C还示出主机100将主机快照167内的VHD文件123挂载为驱动器“x:\”，这展示了VHD数据156，并且还展示了其中的早先创建的虚拟机级快照数据155；并且还将来自主机快照167内的VHD文件127挂载为驱动器“y:\”，其中主机快照167还包括VHD数据161，该数据具有其中展示的早先创建的虚拟机级快照数据160。
既然备份应用程序105已经挂载了来自主机快照167内的VHD文件123、127，备份应用程序105现在可以将主机级快照167的VHD数据156、161回退到虚拟机级卷快照的VHD数据155、160。如图1D所示，例如，备份应用程序105使用组件接口185(例如，VSS组件接口)来回退驱动器“x”和“y”内的脏和干净快照数据。在一个实现中，备份应用程序105使用用户接口185来简单地删除或盖写VHD数据156、161，并且用对应的干净VHD数据155、160来替换它。
一旦做出这一替换，备份应用程序105就不仅纠正或调整(即，回退、替换)了VHD文件123、127的快照，而且还改变了总体主机级快照167，使得其底层虚拟机级卷数据现在是完全一致的。即，主机级快照内的所有虚拟机数据现在也可被认为是应用程序一致的。此外，对虚拟机级快照155、160的控制已被置于主机100备份过程的控制中。由此，当主机100制作其卷快照的其自己的应用程序一致的备份时，该主机级备份现在可包括每一适当配置的虚拟机的应用程序一致的备份。
上述组件和过程主要是对于其中所标识的虚拟机(例如，120)提供指示具有用于创建一致备份的适当软件组件的配置的响应的情况描述的。具体地，这些虚拟机(例如，120)能以极少或没有停机时间来备份。然而，如上所述，可能存在其中给定虚拟机引起因不在运行而没有提供响应，或者提供指示它没有被配置成进行一致备份的响应的替换情况。例如，虚拟机130可能正在运行不包括诸如适当应用程序写入器(例如，阴影复制服务的正确版本)、适当客机请求器(例如，140)等某些所需软件组件的操作系统。在这些替换情况中，本发明的实现仍可提供可能需要或可能不需要至少某些后续的停机时间(如果后者需要确保数据是一致的)的对虚拟机(例如，130)的至少崩溃一致的备份。
例如，主机写入器125可以调用通信接口(未示出)并指示该接口保存虚拟机130(和/或其它类似地限制的虚拟机)的全部状态。在特别地关于微软操作环境的一个实现中，例如，主机写入器125可以调用虚拟服务器通信接口(即，“VS COM API”，未示出)。该通信接口然后可向主机写入器125报告其何时完成了保存虚拟机130状态。具体地，该通信接口可将此报告给主机写入器125，后者进而允许备份应用程序105创建虚拟机130所处的对应主机卷(即，卷115)的快照。
除了保存虚拟机130状态之外，该通信接口还可使用任何适当的虚拟和/或专用API来暂时暂停或停止虚拟机操作。如果该通信接口标识例如对虚拟机130状态的任何改变，则该通信接口可报告该信息。这一报告进而可以使得备份操作失败，并导致更适当的时刻的重启。具体地，备份应用程序105可以继续重复这些步骤，直到备份应用程序105以所需一致性的状态完成了创建卷115的快照。
一旦备份操作完成，主机100因而创建了卷100及其对应的虚拟机(例如，120)的应用程序一致的副本，并且还创建了卷115及其对应的虚拟机(例如，130)的一致(即，至少崩溃一致的)副本。可以理解，卷115的这一副本不仅可以是崩溃一致的，而且还可以是对于VHD文件的状态“VHD一致的”。具体地，保存虚拟机状态可提供可在稍后的时刻按需成功恢复的有效且一致的VHD文件。
在又一实现中，根据本发明的组件还可包括对硬件提供者的使用来提供先前描述的许多一致快照功能。当使用例如“VSS硬件提供者”(例如，丛/镜像提供者)等硬件提供者时，卷110、115存储可以驻留在在单独的位置中“制作镜像”的“盘阵列”上。当到了创建主机级快照(即，对于虚拟机不是应用程序一致的)的时候，硬件提供者可以只需“断开”卷及其对应的镜像之间的镜像。这可将主机级快照展示为分开的、独立的盘设备。备份应用程序105然后可调用任意数量的虚拟盘服务(“VDS”)和/或卷阴影复制服务器(“VSS”)API来制作可写卷的镜像、操纵该卷的镜像、然后展示并挂载底层的干净(即，应用程序一致的)快照数据155、160。这种硬件解决方案还可用于诸如在存储区域网络(“SAN”)环境中的远程连接的存储卷，以创建分布在若干存储介质上的虚拟机的应用程序一致的备份。
按照如此方法，本发明的实现还可包括对例如客机请求器140的使用以创建特定虚拟机(例如，120)内的硬件可转移的、应用程序一致的快照。例如，如为SAN卷的快照配置的虚拟机120内的组件(例如，适当配置的VSS组件)可创建附连到客机(例如，虚拟机120、130)的远程卷的涉及写入器的快照(未示出)，对于该快照因而没有主机服务器100VHD文件。客机请求器140然后可以导入该快照并将该快照表现为主机服务器上的单独逻辑单元号(“LUN”)。主机写入器125然后可以要求备份应用程序105(即，主机请求器)备份该LUN作为备份虚拟机120的一部分。备份应用程序105因此可以备份整个LUN(即，客机或虚拟机级快照)，使得例如对于虚拟机卷的主机级快照的回复不是必要的。
因此，图1A-1D以及对应的文字提供了用于以一致的方式提供虚拟机的主机级备份的多种系统、组件和接口。除了上述内容之外，本发明的各实现还可以按照包括用于实现特定结果的一个或多个动作的方法来描述。例如，图2示出从主机100和虚拟机120的观点来看的创建虚拟机的主机级应用程序一致的备份的流程图。图2的方法和对应的动作在下文中参考图1A-1D的系统和组件来描述。
例如，图2示出从主机100的观点来看的在不必要求停止或暂停一个或多个虚拟机的情况下创建一个或多个虚拟机的每一个的应用程序一致的副本的方法包括标识主机上的一个或多个虚拟机的动作210。动作210包括标识具有用于涉及写入器的备份过程的一个或多个组件的至少一个虚拟机。例如，备份应用程序105(即，“主机请求器”105)询问(经由消息103)主机写入器125在主机100上存在什么虚拟机，以及这些虚拟机中的哪一些可以用应用程序一致的方式(即，有极少或没有停机时间)来备份。
主机写入器125，例如VSS写入器向每一虚拟机(例如，120、130)发送对应的版本请求111，并标识存在什么软件组件来协助备份过程(例如，客机请求器140)，诸如可用于创建应用程序一致的副本的组件。主机写入器125然后向备份应用程序105发送对应的响应113。备份应用程序105然后例如经由判定模块107判定所标识的虚拟机中的哪一些可以使用应用程序一致的方法来备份(即，“要备份的VM”，其包括适当的组件)，以及要使用其它方法来备份的虚拟机(即，“要以某一停机时间备份的VM”，其不包括适当的组件或被关闭)。
因此，图2还示出从虚拟机120的观点来看的创建一个或多个虚拟机卷的一致备份的方法包括接收标识组件的请求的动作210。动作210包括从主机写入器接收标识可用软件组件的请求。例如，虚拟机120(例如，经由客机请求器140)接收版本请求111，该请求包括标识虚拟机120是否包括客机请求器以及一个或多个应用程序写入器(和/或其适当版本)的请求，因为这些将是用于创建应用程序一致的备份的适当组件。虚拟机120然后返回对应的响应，主机写入器125将该响应格式化为消息113并发送给备份应用程序105。
另外，图2示出的从主机100的观点来看的方法包括向该组虚拟机发送备份请求的动作220。动作220包括向一个或多个虚拟机的每一个发送准备一个或多个虚拟机卷的一个或多个机器级快照的指令。如图1B所示，例如，备份应用程序105向主机写入器125发送备份虚拟机120的指令117a，其中虚拟机120是具有用于以极少或没有停机时间来创建应用程序一致的快照的适当组件的一组虚拟机的一部分。主机写入器125进而向虚拟机120处的客机请求器140发送启动涉及写入器的备份准备的指令117b。
因此，图2示出从虚拟机120的观点来看的方法还包括从主机写入器接收快照请求的动作230。动作230包括从主机写入器接收用可用软件组件中的至少一个来创建由虚拟机主存的一个或多个卷的快照的请求。例如，客机请求器140从主机写入器125接收消息117b，其中消息117b包括开始涉及写入器的快照过程的请求。由此，虚拟机将开始准备其由每一VHD文件(例如，123、127等)管理的卷的快照。
另外，图2示出从虚拟机120的观点来看的方法包括向一个或多个应用程序写入器发送备份指令的动作240。动作240包括向虚拟机上的一个或多个应用程序写入器发送准备对应的一个或多个虚拟机应用程序以用于快照的指令。例如，图1B示出客机请求器140向VHD文件123、127内的卷上的应用程序写入器(未示出)发送消息117c。在一个实现中，这可涉及向对应于诸如数据库、电子邮件或其它类似的应用程序等应用程序的写入器发送准备相关卷数据的快照的请求。
此外，图2示出从虚拟机120的观点来看的方法包括发送指示虚拟机快照的完成的信号的动作250。动作250包括向主机写入器发送对主存在虚拟机内的一个或多个卷的每一个的快照操作已完成的信号。例如，在完成虚拟机快照活动之后，客机请求器向主机写入器125发送完成信号(未示出)。响应于该信号，主机写入器125然后可以向备份应用程序105发送消息157，告知备份应用程序105完成主机级快照操作。
因此，图2还示出从主机100的观点来看的方法包括标识虚拟机快照的完成的动作260。动作260包括标识至少一个虚拟机处的快照操作已完成。例如，如上所述，主机写入器125发送消息157，该消息指示虚拟机级快照已完成。
另外，图2示出从主机100的观点来看的方法包括创建一个或多个主机级快照的动作270。动作270包括创建其上安装了至少一个虚拟机的一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照。例如，备份应用程序105发送在主机卷110、115处继续备份过程的指令(例如，135)。如图1B所示，这可得到包括非应用程序一致的VHD文件123、127数据156、161的主机快照167。如此处所讨论的，主机级快照167的不同VHD数据尽管不一定对于VHD文件123、127是应用程序一致的，但仍包括先前创建的应用程序一致的VHD快照数据155、160。具体地，卷110的主机级快照167可以在除了VHD文件123、127等之外的所有其它方面都是应用程序一致的。
在诸如具有硬件提供者的另一实现中，主机级快照可以在制作了镜像的主机级卷的情况下通过断开其上安装虚拟机的主机卷与对应的镜像卷之间的镜像来制作。镜像卷因而包括主机卷的快照。该快照还包括先前获得的其一个或多个卷的虚拟机级快照，其中虚拟机级快照是应用程序一致的。虚拟机级快照因而可以从主机的镜像卷中检索。
此外，图2示出从主机100的观点来看的方法包括检索在主机快照的VHD文件内封装的虚拟机级快照的动作280。动作280包括从一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照中检索一个或多个虚拟机卷的一个或多个虚拟机级快照。例如，如图1D所示，主机100可以用虚拟机级VHD快照数据155替换VHD 123内的主机级VHD快照数据156(例如，经由VSS组件)。类似地，主机100可以用虚拟机级VHD快照数据160替换VHD 127内的主机级VHD数据161。或者，在硬件提供者的情况下(即，断开主机卷和镜像卷之间的镜像)，如上所述，虚拟机级快照可从挂载的镜像卷中展示和检索。在任一情况下，主机级备份数据(例如，195)因而可以至少部分地基于虚拟机级快照数据。
因此，图1A-2和相应的文字提供了可用于创建一个或多个主机卷上的虚拟机的适当地一致的备份副本的多种系统、组件和机制。如此处所描述的，根据本发明的组件可用于创建虚拟机的一致备份，该创建不需要虚拟机的停机时间，也不需要购买需要单独安装和管理的附加备份代理。此外，此处所描述的组件可以利用常规的阴影复制服务来生成虚拟机的一致快照，然后从主机级快照内检索虚拟机快照。
本发明的各实施例可以包括含有各种计算机硬件的专用或通用计算机，这将在以下做出进一步讨论。本发明的范围内的各实施例也包括用于携带或其上储存有计算机可执行指令或数据结构的计算机可读介质。这样的计算机可读介质可以是可由通用或专用计算机访问的任何可用介质。
作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或可用于承载或存储计算机可执行指令或数据结构形式的所需程序代码装置且可由通用或专用计算机访问的任何其它介质。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线或硬连线或无线的组合)传输或提供给计算机时，该计算机将该连接完全视为计算机可读介质。因此，任何这样的连接被适当地称为计算机可读介质。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围之内。
计算机可执行指令包括例如，使通用计算机、专用计算机、或专用处理设备执行某一功能或某组功能的指令和数据。尽管用对结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。
本发明可具体化为其它具体形式而不背离其精神或本质特征。所述实施例在所有方面都应被认为仅是说明性而非限制性的。从而，本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述指示。落入权利要求书的等效方式的含义和范围内的所有改变应被权利要求书的范围涵盖。

Claims (20)

1.一种在计算机化环境中的主机服务器处的方法，所述主机服务器具有安装在一个或多个主机卷上的一个或多个虚拟机，虚拟机被配置成管理所述一个或多个主机卷上的一个或多个虚拟机卷，所述方法在不必需要停止或重启所述一个或多个虚拟机的情况下创建虚拟机卷数据的应用程序一致的备份，所述方法包括以下动作：
标识具有用于涉及写入器的备份过程的一个或多个组件的至少一个虚拟机；
向所述至少一个虚拟机发送准备一个或多个虚拟机卷的对应的一个或多个虚拟机级快照的指令；
标识所述至少一个虚拟机处的快照操作已完成；
创建其上安装了所述至少一个虚拟机的一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照；以及
从所述一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照中检索所述一个或多个虚拟机卷的一个或多个虚拟机级快照。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个虚拟机卷的虚拟机级快照是应用程序一致的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主机级快照包括所述一个或多个虚拟机卷的一个或多个不同快照，所述方法还包括用所述一个或多个虚拟机卷的一个或多个虚拟机级快照来替换所述一个或多个主机级快照内的所述一个或多个不同快照的数据的动作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述一个或多个主机级快照从只读数据转换成可写数据的动作。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，主机请求器通过主机写入器将所述备份指令分程传送到所述一个或多个虚拟机的每一个中的客机请求器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个虚拟机级卷是在一个或多个虚拟盘文件中管理的，使得每一不同的快照包括具有其中包含的虚拟机级快照的虚拟盘文件的快照。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括挂载对应于所述一个或多个不同快照中的每一个的设备标识符的动作，其中所述至少一个虚拟机的每一虚拟硬盘文件被展示为所述主机上的物理盘。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括标识对于其不能标识用于涉及写入器的备份过程的所述一个或多个组件的一个或多个不同虚拟机的动作。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括标识所述一个或多个不同虚拟机已进行了保存或关闭之一的动作。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述标识对其不能标识所述一个或多个组件的一个或多个不同虚拟机的动作还包括标识所述一个或多个不同虚拟机不包括适当配置的客机请求器和适当配置的虚拟机级应用程序写入器中的至少一个。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括保存所述一个或多个不同虚拟机的每一个的状态的动作。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括至少暂时地暂停所述一个或多个不同虚拟机的操作的动作。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在标识了所述状态已被保存之后创建其上安装了所述一个或多个不同虚拟机的每一主机卷的快照的动作。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括指示所述一个或多个不同虚拟机中的每一个继续进行操作的步骤。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其上安装了所述至少一个虚拟机的所述一个或多个主机卷是在由一个或多个外部存储组件主存的一个或多个盘中实现的，所述一个或多个外部存储组件被配置成使用以下的至少之一来创建所述一个或多个外部盘的一个或多个快照：
(i)基于硬件的快照创建方法；
(ii)由一个或多个存储阵列展示的快照创建方法。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述创建一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照的动作允许所述一个或多个主机级快照在所述主机服务器上被独立地管理，其中所述一个或多个主机级快照可以在单独的读写卷中变换，并且其中所述一个或多个虚拟机级快照可以从所述一个或多个主机级快照内检索。
17.一种在计算机化环境中的虚拟机处的方法，其中所述虚拟机被安装在主机服务器卷上，所述方法响应于来自所述主机服务器的主机写入器的指令创建一个或多个虚拟机卷的应用程序一致的备份，所述方法包括以下动作：
从主机写入器接收标识可用软件组件的请求；
从所述主机写入器接收用所述可用软件组件中的至少一个创建由所述虚拟机主存的一个或多个卷的快照的请求；
向所述虚拟机上的一个或多个应用程序写入器发送准备对应的一个或多个虚拟机应用程序以便用于所述快照的指令；以及
向所述主机写入器发送对由所述虚拟机主存的一个或多个卷的每一个的快照操作已完成的信号。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一个可用软件组件是随所述虚拟机安装的客机请求器，其中所述客机请求器从所述主机写入器接收所述请求，并将所述指令发送给所述一个或多个应用程序写入器。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，一个或多个所述虚拟机卷中的至少一个驻留在网络存储介质上，所述方法还包括以下动作：
通过网络将所述至少一个卷的快照从所述网络存储介质导入到所述主机服务器；以及
将所述主机服务器处的所述快照表现为逻辑单元号，其中所述主机服务器可以将对应于所述逻辑单元号的快照备份为一致数据。
20.一种在计算机化环境中的主机服务器处的计算机程序产品，所述主机服务器具有安装在其上的一个或多个虚拟机，所述计算机程序产品具有其上储存的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使得所述主机服务器处的一个或多个处理器执行一种方法，所述方法在不必需要停止或重启所述一个或多个虚拟机的情况下创建所述一个或多个虚拟机的每一个的应用程序一致的备份，所述方法包括以下动作：
标识具有用于涉及写入器的备份过程的一个或多个组件的至少一个虚拟机；
向所述至少一个虚拟机发送准备一个或多个虚拟机卷的对应的一个或多个虚拟机级快照的指令；
标识所述至少一个虚拟机处的快照操作已完成；
创建其上安装了所述至少一个虚拟机的一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照；以及
从所述一个或多个主机卷的一个或多个主机级快照中检索所述一个或多个虚拟机卷的一个或多个虚拟机级快照。
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