CN101836197A - 使用用于最小化盘旋转时间和加速旋转操作次数的反向备份操作的系统和方法 - Google Patents

使用用于最小化盘旋转时间和加速旋转操作次数的反向备份操作的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于提供反向备份操作的系统和方法，用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地驱动器产生的功耗、热量和噪声。本发明在网络连接及其带宽足够时使用远程存储系统作为主要存储系统，使得本地硬盘可以保持在待机模式。如果网络连接不可用或不足以处理数据流，则本地硬盘加速旋转并且暂时用作用于读取和写入的主要存储。在必要和可能时，同步两个存储位置上的数据。

Description

使用用于最小化盘旋转时间和加速旋转操作次数的反向备份操作的系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请涉及与此同时提交的、序列号_、代理编号YOR920070458US1、名为“LOCAL FLASH MEMORY AND REMOTESERVER HYBRID CONTINUOUS DATA PROTECTION”的专利申请。
技术领域
本发明通常涉及用于备份数据同时延长本地硬驱动器的寿命并减少功耗、热量和噪声的方法和系统。具体地，本发明提供用于反向备份操作的方法和系统，用于保持本地硬驱动器处于待机模式(即，不旋转)、从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地驱动器产生的功耗、热量和噪声。
背景技术
硬盘是机械设备。(通常称为硬驱动器、硬盘或固定盘驱动器的硬盘或硬盘驱动器(HDD)是非易失性存储设备，其将数字编码的数据存储在具有磁性表面的快速旋转的盘片(platter)上。对于关于HDD的更多信息，见http://www.techweb.com/encyclopedia/defineterm.jhtml？term＝harddisk。)当它们的盘旋转时，HDD消耗功率，产生噪声，并且对震动和碰撞敏感。硬驱动器消耗桌上型计算机和笔记本计算机功率的5％到31％。这不仅增加了整个IT功耗并减少了便携式计算机的电池寿命，而且还增加了由系统产生的热量。过热可能导致用户不舒服，并且增加风扇从计算机散出热量以及空调冷却工作环境中的环境空气的功耗。办公室计算机消耗美国产生的电力的大约1％，并且数据中心消耗额外的1.2％。假设计算机数目的预期增长，这些分数预期在将来显著增加。该情形在大城市中尤其严重，其中电力价格最高，并且电源不可能一直增长。在这些情况下，扩展业务的唯一可能性是降低现有的功耗。
即使低强度办公室噪声(例如，来自工作站或膝上型计算机的HDD的旋转)也降低生产力、积极性、学习能力，并且甚至可能导致健康危机。以5,400-7,200RPM旋转的平均桌上型计算机硬驱动器的噪声水平典型地在30到50dBA之间。具有更高旋转速度的高性能硬盘产生更多噪声。盘头搜索相关的声音由于它们的不规则性质，更严重地干扰用户。(为了读写盘的表面，驱动器使用称为头的、位于致动臂端部的小电磁组件。在轴上存在用于每个盘片表面的一个头。该盘以非常高的速度旋转以允许头在盘的表面上快速移动。朝向致动臂的另一端是枢轴点，并且在端部是音圈，其移动头)。尽管有人可以争辩可能制造具有更好的隔音的计算机，但是存在对利用现有硬件降低办公室噪声的水平的系统和方法的需要。
此外，旋转硬盘驱动器是脆弱的并且对震动敏感。(作为工作站/膝上型计算机(特别是在膝上型计算机的情况下)跌落的结果，工作站以及膝上型计算机非常容易遭受物理碰撞。)盘头在磁盘盘片(disk platter)上移动的相对速度依赖于盘速度，并且对于15KRPM驱动器可以超过150英里每小时。在突然碰撞或振动的情况下，盘头可能碰到并损坏盘片表面。
陀螺效应恶化移动设备的问题。即使小的磁盘盘片损坏也可能产生从盘片、盘头和磁盘盘片上刮下的微粒的碰撞的连锁反应。因此，即使盘驱动头和盘片的单个碰撞也可能导致驱动器的快速丢失和数据的丢失。
处于待机模式的不转动盘消耗的功率和产生的热量比忙碌盘少一个数量级，并且比空闲转动盘至少少三倍。为了本应用的目的，术语“待机”指不旋转或不转动盘。此外，不转动或不旋转盘是无声的。它们还典型的对于震动的敏感少四到五倍，因此是更可靠的。因此，期望最小化盘旋转的时间。
对于目前存在的“转动硬盘”问题的大多数解决方案的目标是便携式设备、服务器或RAID控制器的任一。“一种介质”解决方案正尝试只利用一种存储设备解决该问题。不幸的是，不可能预测未来(包括盘访问模式)，并且延迟写入增加了丢失数据的风险。与盘驱动器一直旋转的系统相比，数据读取误预测经常增加功耗。此外，在丢失高速缓存的读取请求的情况下，用户要花几秒钟等待盘驱动器加速旋转(spin-up)。延迟数据写入增加了数据丢失的机会，并且经常显著地加速旋转盘增加了硬盘磨损。例如，桌上型计算机硬盘在它们出故障之前，只能维持总共大约50,000次加速旋转过程。闪速存储器消耗极少的功率并且是快速的。然而，它比较小并且只能维持有限次数的写入。混合驱动器包含内置非易失性闪速存储器。它增加了可用于高速缓存的存储器量并且允许持久地存储一些数据写入量而不加速旋转盘驱动器。因此，混合驱动器允许预取更多数据并延迟将数据写到盘中，而不牺牲数据可靠性。不幸的是，混合驱动器只部分解决了上述问题。读取请求误预测和大容量写入仍然要求访问盘。此外，混合驱动器是要求替换现有硬驱动器的硬件解决方案，如果闪速存储器损坏则难以或不可能升级，并且对数据块操作，因此不访问文件系统级元信息。(元信息对数据预取优化是必需的。)利用硬盘驱动器和闪速驱动器作为两个独立设备工作的实验性驱动器级解决方案没有第一和第二个问题。
盘较少的服务器、工作站和小型客户端使用远程存储来替代本地硬盘。远程存储系统通常包括许多硬盘。这种系统可以根据数据流行度在盘上分发数据，使用多速盘或具有不同特性的盘，并且可以使一些盘专用于写入和读取高速缓存。这经常允许将显著数量百分比的磁盘保持关闭的能力。不幸的是，盘较少的客户端要求永久的和高质量的网络连接。因此，该技术不适于大多数移动系统。此外，盘较少的系统不常见，因此难以为用户和管理员配置和支持，因此使用硬盘驱动器的系统是最流行的。
即使没有服务读取和写入请求，大多数笔记本和服务器系统中的硬盘也保持在空闲模式中。不将它们的硬盘置于待机(不旋转)模式的系统经常增加比它们解决的问题更多的问题。
完全无盘的客户端对用户和管理员增加了不便。桌上型计算机解决方案具有高的延迟，并且在网络问题的情况下变得不可用。此外，这种系统具有不同的管理处理，其不受机器自身限制。这是为什么无盘桌上型计算机和服务器采用有限的原因。随着近来闪速存储器的大小的增加，期望闪速存储器可以替代系统盘。然而，目前以及至少在近期未来可用的大小仍然比用户需要的小的多并且贵的多。
组合多个(可能是不同的)盘的解决方案显示对服务器型工作负荷更有效。不幸的是，服务器和桌上型计算机只有一个(系统)盘。闪速存储器和硬盘的组合部分解决了问题，但是在闪速存储器读取失败的情况下，仍然可能导致缩短的寿命和长的存取延迟。之前给盘和闪存增加网络连接来存储数据的尝试显示在移动系统上提高了性能并延长了电池寿命。然而，它们可能缩短盘寿命，并且增加了服务器上的功耗，结果，增加了整体企业规模上的功耗。
数据可靠性和可用性通常是对存储系统最重要的要求。传统功率优化解决方案经常与这些要求矛盾，并且减少了用户和管理方便性。例如，频繁的加速旋转和减速旋转(spin-down)操作增加了数据可靠性和可用性，但是显著降低了寿命，因此降低了硬盘驱动器的可靠性。结果，在大多数服务器和桌上型计算机上，这些特征通常被禁止或配置大约一小时长的暂停。如果只考虑功率的收支平衡(break-even balance)，则笔记本硬盘可以多进行大约一个数量级的加速旋转操作，但是仍然将在一年内损坏。类似地，无盘客户端劣化性能，并且在网络基础设施出问题的情况下变得不能操作。
除了功耗，硬盘引起一组其它问题，如噪声、脆弱性和易于被偷或丢失。然而，服务器、桌上型计算机和移动系统具有不同的盘和不同的部署情景，这使得上面问题的一些变得重要或完全不重要。例如，笔记本中的盘在空闲状态下几乎不消耗功率，并且其功耗优化不仅在企业规模没有意义，并且通常对电池寿命有可以忽略的影响。企业中的桌上型计算机几乎一直可靠地连接到快速局域网，而笔记本可能在任何时候断开。
存在对客户端文件系统的需要，该客户端文件系统提供以下功能：
1.提供企业中的每个硬盘的运行数据保护(CDP或至少复制)，即使在由于暂时网络问题导致桌上型计算机丢失连接时或在移动客户端远离网络基础设施时，也不显著增加要求的备份存储的成本；
2.将本地硬盘加速旋转短的时间段，并且一天只有几次；
3.至少在典型的用户工作负荷下，类似于本地盘的操作提供数据存取延迟和带宽；以及
4.要求现有基础设施中的最小硬件和软件修改。
硬盘不可避免地和意外地出现故障。人们犯了错误并重写或删除了有用数据。硬盘或整个计算机丢失或被偷。数据备份系统尝试最小化这些有害事件的结果。传统备份系统周期性地创建文件子组的快照。这引起两个问题：
1.一些重要数据可能由于文件子组的选择错误而没有被保护(这通常在已经太迟的时候意识到)；以及
2.最近的(因此经常是最重要的)数据更新没有被保护。
第一个问题可以通过备份整个硬盘来解决。然而，这通常是耗时的并且因为用于备份的昂贵的存储系统而被认为是极其昂贵的。此外，增加备份存储量增加了企业功耗。
第二个问题通过运行数据复制得到部分解决。此外，恢复到文件的之前版本通常是期望的。例如，如果用户由于错误删除了一部分文档，则他可能需要恢复到文件的之前版本以恢复删除的部分。连续数据保护(CDP)即时(on-the-fly)为每个数据更新预留备份副本。这允许用户将任何文件恢复到时间上的任何之前状态。不幸的是，移动用户在没有连接到可靠网络链路时仍然没有被保护。
因此，存在对解决现有技术的至少一个不足的解决方案的需要。
发明内容
本发明提供这样的方法和程序产品，其提供反向备份操作用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地驱动器产生的功耗、热量和噪声。
本地硬盘和远程服务器上的数据复制是用于提高数据存活性的普通技术。例如，连续数据保护(CDP)系统可以在每次修改本地数据时将数据复制到远程服务器上。当网络连接及其带宽足够时，本发明使用远程存储系统作为主要存储系统。在从远程存储读取数据和将数据写入远程存储期间，本地硬盘可以处于待机模式。如果网络连接不可用不足以处理数据流，则本地硬盘加速旋转，并暂时用作用于读取和写入的主要存储。当可能时，同步两个存储位置上的数据。具体地，当驱动器加速旋转时，将之前交付给远程存储的所有写入被写到本地盘。当系统获得足够网络连接时，之前写入本地硬盘的数据被写到远程服务器。
可能在任何时候丢失网络连接的移动系统应当将交付给远程服务器的数据保持在存储器中。这些系统应当在将系统断电或丢失网络连接时将这种数据刷新到本地盘。注意，该数据总是持久存储在至少一个存储位置。因为服务器侧存储比本地存储更可靠，所以数据可靠性与普通CDP系统的情况相同。数据在可能时存储在CDP服务器上，在其它时候存储在本地硬盘上。有线NIC比硬盘消耗更少功率。现代无线网络接口和协议提供足够的安全性、带宽、低延迟，并消耗极少功率。此外，无线接口存在于大多数现代移动计算机中，并且一些甚至具有若干种类(例如，WiFi和蓝牙)。当没有读取或写入数据时，硬盘驱动器可以处于待机(不旋转)模式。因此，本地系统的功率节省源自(1)在硬驱动器正常保持空闲(盘正在旋转但是没有服务读取或写入请求)期间的功率节省以及(2)与传统盘功率节省方法相比的较不经常的加速旋转操作。此外，具有多个大的硬驱动器的备份存储系统经常消耗比使用备份服务器的各个计算机中的所有本地盘少的功率。因此，本发明允许减少企业中消耗的能量的总量。
本发明对于个人计算机和便携式设备具有以下优点：
1.客户端的功率节省(以及如果应用(各)备份服务器上的特定功率节省措施，则整个企业的功率节省)
2.减少的噪声水平；以及
3.对震动和振动的增加的盘驱动器生存力
与基于数据预取的标准解决方案相比，提出的发明要求更少的盘加速旋转，因此具有以下突出优点：
1.允许节省更多功率；生成更少或不生成噪声；以及使得盘较少受震动影响；
2.不减少盘寿命；以及
3.在高速缓存丢失的情况下，用户不必等待几秒钟直到盘加速旋转。
本发明的系统和方法还可以部署在配置为数据中心中的CDP客户端的服务器上。在该情况下，可以提供以下额外好处：
1.在计算节点上的减少的发热；以及
2.总的系统发热减少，因为如前所述，具有多个硬驱动器的存储系统可以更有效地的优化它们的功耗。
本发明允许根据需要(例如，在高I/O活动时段期间)在远程服务器和本地硬盘之间切换，并且各系统仍然配置为具有引导盘的普通系统，这对于用户是方便的。
附图说明
结合附图，从本发明的各方面的以下详细描述中，将更容易理解本发明的这些和其他特征，附图中：
图1A图示处于操作的“正常”模式的根据本发明的系统。
图1B图示在同步期间操作的根据本发明的系统。
图1C图示在使用用于文件存取的本地存储的操作中的根据本发明的系统。
图1D图示在高层次的根据本发明的系统。
图2示出本发明的系统的可堆栈实现的图示。
图3A图示用于确定何时需要同步的根据本发明的方法。
图3B图示用于确定要访问哪个数据存储的根据本发明的方法。
图4图示根据本发明的客户端。
附图不需要依比例确定。附图仅仅是示意性表示，不旨在描绘本发明的特定参数。附图旨在仅描绘本发明的典型实施例，因此不应当被认为是限制本发明的范围。在附图中，相似的标号表示相似元件。
具体实施方式
本发明的连续数据保护(CDP)客户端文件系统提供对于所有数据的分级运行数据保护，并且允许大多数企业硬盘在大多数时间保持在待机状态(没有盘片转动)。本发明的CDP客户端文件系统不减少盘的寿命，以便用在实际企业中。CDP客户端文件系统实际上增加数据可靠性，降低整体功耗，使得企业更环保，通过提高性能增加用户方便性，并且降低办公室噪声水平。
总而言之，本发明的CDP客户端文件系统提供以下功能：
1.提供企业中的每个硬盘的运行数据保护(CDP或至少复制)，即使在由于暂时网络问题导致桌上型计算机丢失连接时或在移动客户端离开网络基础设施时，也不显著增加要求的备份存储的成本；
2.将本地硬盘加速旋转短的时间段，并且一天只有几次；
3.至少在典型的用户工作负荷下，类似于本地盘的操作提供数据存取延迟和带宽；以及
4.要求现有基础设施中的最小硬件和软件修改。
为了解决上述挑战，本发明的CDP客户端提供以下优点：(1)缓冲所有时间的保护；(2)反向备份操作；以及(3)所有数据保护。此外，本发明的CDP客户端文件系统是模块化的，以便适合任何现有的企业IT基础设施。本专利申请将具体讨论(2)反向数据操作。
本发明的连续数据保护(CDP)客户端文件系统在正常状况下反向备份和本地硬盘存储的使用，也就是说，所有的读取和写入请求将正常发送到远程备份目标而不是本地盘。本发明的系统100在图1A中示出，具有CDP客户端101，其具有连接到CDP系统108(如IBM的用于文件的连续数据保护(CDP))的应用102。(用于文件的Tivoli CDP是集成恢复解决方案，其在损坏、用户错误、病毒或系统故障情况下提供完全的数据保护。对于更多信息，见http://www.306.ibm.com/software/tivoli/resource-center/storage/cdp.jsp？S_TACT＝104CB62&ca＝104CB627)。CDP系统108经由外部通信信道112和网络113连接到远程服务器110，使得可以对于远程服务器110进行写入操作114和读取操作116。系统100还具有本地硬驱动器105。CDP可以提供在服务器侧(110)。在该情况下，必须实现特殊机制来允许远程客户端从版本确定(versioning)文件系统请求文件的特定版本。注意，还可以在客户端上运行可堆栈版本确定文件系统。该实现允许系统使用现有的文件服务器(例如，NFS或CIFS服务器)110而没有任何修改，但是预期具有差的性能。在典型使用中，根据本发明，将用于应用102的数据(长期)存储在远程服务器110中，并且当网络113和远程服务器110运行时，应用102根据需要执行对它的读取/写入操作。
图1B示出在远程服务器110与CDP客户端101的本地硬驱动器105同步期间、本发明的系统200的图示。同步(由双向读取/写入箭头118所示)发生在客户端101关机时(使得本地硬驱动器105具有在远程服务器110是客户端的主要存储期间的所有更新)，发生在客户端101启动时(使得本地硬驱动器105和远程服务器110具有由于客户端崩溃或其非正常关机而已经丢失的更新)，当客户端重新获得与服务器的连接时，当服务器故障或网络故障或没有足够能力来处理到/从服务器110的数据传输时，或当客户端具有太多对本地硬驱动器105的未完成写入时。当它们存在时导致同步的其他状况包括通过用户的手动盘加速旋转，并且由于用户方便性的加速旋转在这里没有提到。这在图1C中由通过内部通信信道106的应用102和本地硬驱动器105之间的读取/写入箭头122/120示出。
图1D中示出基本网络图。网络适配器(图4中的网络适配器438)耦合到系统以使得系统100(如图1D所示，客户端101)能够通过居间的私有或公共网络(网络113)，变为耦合到目标服务器(远程服务器110)或远程打印机(打印机120)或存储设备(存储122)。(计算机网络由使用电信网络连接在一起的多个计算机构成，用于共享数据、资源和通信的目的。对于更多信息，见http://historyoftheinternet.org)。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡仅仅是当前可用的几种类型的网络适配器。(网卡、网络适配器或NIC(网络接口卡)是设计来允许计算机通过计算机网络通信的一块计算机硬件。它是OSI层1(物理层)和层2(数据链路层)设备，因为它提供对联网介质的物理访问，并且通过MAC地址的使用提供低层寻址系统。它允许用户通过使用电缆或无线地相互连接。)
如上面讨论的，本发明的客户端反向远程服务器110和本地硬盘105的角色：本地硬盘105变为远程存储的数据的备份。它在局域网基础设施(LAN/WAN 113)有问题、不足以用于高带宽工作负荷时，以及当移动客户端在断开模式中运行或具有差的网络连接时使用。
反向操作模式允许本发明的客户端将系统和其他本地工作站硬盘大多数时间保持关闭。在某种意义上，在服务器连接出问题的情况下或当远程存储带宽或延迟将导致用户的明显不便时，本地硬盘变为恢复机制。
本发明的系统200可以实现为可堆栈设备驱动器或作为如图2所示的可堆栈文件系统。可堆栈设备驱动器操作下面的文件系统高速缓存，并且不直接访问元信息，因此在这里不考虑。可堆栈文件系统(如图2所示的可堆栈文件系统200)操作上面的文件系统缓存，直接访问元信息，并且可以再使用保持良好的代码或其它现有文件系统的特征。实现提出的功能的可堆栈文件系统200可以安装在两个低层文件系统上：本地文件系统，如安装在本地硬盘105上的Ext3104；以及远程文件系统，如NFS 206或CIFS。本发明的可堆栈文件系统200可以使用两个低层文件系统104和206的任何作为主要文件系统。在最简单情况中，如果一段时间未使用，则本地盘驱动器105将通过APM或ACPI自动关闭。(高级电源管理(APM)是由Intel和Microsoft开发的API，其允许在IBM兼容个人计算机上运行的操作系统利用BIOS(计算机的固件的一部分)工作以实现电源管理。ACPI意图作为APM的后继。高级配置和电源接口(ACPI)规范是由HP、Intel、Microsoft、Phoenix和Toshiba开发的、首次在1996年12月发布的开放工业标准，其定义用于硬件识别、主板和设备配置和电源管理的共同接口。根据其规范，“ACPI是操作系统指导的配置和电源管理(OSPM)中的关键元素”。)在更复杂的情况下，可堆栈文件系统200可以明确使得本地硬盘105处于待机模式。
独立的客户端侧解决方案必须支持完全在客户端侧的备份数据的数据版本确定。例如，这可以通过使用安装在远程文件系统上的VersionFS可堆栈文件系统来实现。在该情况下，客户端可以与任何标准文件服务器通信而不要求服务器侧的任何改变。不幸的是，因为客户端和服务器之间发送的过多请求和数据量，这种实现可能具有差的性能。由于性能的原因，可能必须支持服务器侧的文件版本确定并且支持允许客户端恢复到任何之前文件版本的特定协议。
普通CDP系统只备份用户文件系统的子组。然而，问题在于用户经常在选择文件的子组来备份时犯错误。本发明不允许这点，因为所有都备份。
因为较小的高速缓存存储器消耗，所以压缩不仅节省存储空间，而且还可以提高服务器性能。在任何情况下，程序二进制和其它可重新生成文件的备份可以使得从备份恢复这些文件比重新安装对应的程序和重新生成一些其它文件更容易。
无论如何，如果备份可重新生成数据是不期望的，则仍然可以备份这种文件或只备份最常用的文件。
所述可堆栈文件系统实现可以自然地扩展以支持安装在闪存设备上的非常低层文件系统。该非常低层文件系统可以类似于混合驱动器和驱动器级的闪存解决方案使用，以缓冲写入并保持一些额外预取的数据。然而，文件系统级的实现具有若干另外的优点：
1.访问元信息以作出更聪明的数据预取决定；
2.页面高速缓存上的操作，其提高性能；以及
3.其它文件系统的再使用。例如，提出的可堆栈文件系统可以安装到为闪存(例如，JFFS2)专门设计的文件系统上，以延长闪速驱动器寿命。
基于若干条件将数据更新与本地盘每天同步几次。该用于确定同步实现的方法300在图3A中示出，并且在步骤302开始。在步骤303，确定是否正在安装存储系统。如果是，则在步骤306，同步处理继续，其中本发明的CDP客户端在远程服务器和本地硬驱动器之间同步数据。这保证即使在下一次启动操作时到远程服务器的网络连接不可用，该系统将仍然在本地具有所有数据以自主操作。然后，该方法进行到步骤322，其中该方法终止。如果不是，则在步骤308，确定系统是否已经用完存储器，如果不是，则在步骤304，确定是否正在拆卸存储系统。如果是，则同步处理在上述步骤306继续。在步骤308，如果确定系统已经用完存储器，则在步骤310，确定本发明的CDP客户端是否配置为加速旋转本地硬盘并将标记的缓存页提交给本地盘。如果不是，则在步骤312放弃各页，并且处理在步骤322终止。该方法适于永久服务器和工作站。即使它们重启或它们的软件崩溃，它们的本地硬盘也可以在随后的启动时间期间重新同步。如果是，则在步骤318，CDP客户端加速旋转本地硬盘，并且在步骤320，CDP客户端将标记的高速缓存页提交给本地硬盘，并且处理在步骤322结束。该配置对于可能在任何时间变得与服务器断开的移动计算机是必须的。它们通常配备有2.5英寸硬盘，并且可以支持相对频繁的加速旋转操作。此外，该模式在具有不稳定网络连接的办公室环境中可能是必须的。本发明的系统具有用于性能改进的若干优化。具体地，如果客户端在步骤312没有放弃各页，则在同步时它们不必从服务器提取。此外，如果数据没有被客户端修改，则服务器上的信息不改变，因此不需要重新验证数据和元数据。CDP客户端标记被修改的存储器高速缓存页(在图4中的代表性客户端402中示出高速缓存430)，并且不提交给本地盘(图4中的418)(即使它们提交给远程存储系统)。在304，如果确定没有正在拆卸存储系统，则在314，确定到远程存储系统的带宽或延迟是否导致对用户的明显不便。如果是，则处理进行到步骤306，并且如上所述继续。因此，本发明的系统和方法加速旋转盘，不仅因为它检测通过使用本地存储可以节省功率，而且因为如果存在长时段的高带宽数据读取活动。
如果系统页高速缓存被未完成的写请求填满，则本发明的系统和方法对写入进行相同操作。再次，这对避免由于过多高速缓存清除导致的用户不便和提高数据可靠性是必须的。
在任何情况下，本发明的CDP客户端以可配置的频率，例如至少一天一次或在低系统活动的特定时间，周期性同步各副本。这在图3A中示出，其中在步骤314，如果到远程存储系统的带宽或延迟没有导致对用户的明显不便，则处理进行到步骤315，其中确定是否已经达到用于同步的预定的时间、预定的频率或预定的活动量。如果不是，则处理在步骤322结束，或者可替代地，如果是，则处理进行到步骤306，如前所述。图3A图示以顺序方式检查的用于同步的条件(步骤303、304、314、315)，但是可替代地，可以以并行方式检查用于同步的条件。
可替代地，用户可能由于特定原因想要手动打开盘有限时间量。
本发明的CDP客户端保持关于加速旋转操作的速率和总的旋转时间的信息，并且相应地平衡用户方便性。因此，如果在最近几天盘被加速旋转太多次数或在总时间上旋转太长，则即使在高带宽使用的情况下，本发明的CDP客户端也将不加速旋转本地硬盘。
图3B图示通过客户端确定在需要读取或写入操作时访问哪个数据存储的方法300B，并且在步骤302B开始，并且继续到步骤304B，其中确定到远程服务器的网络连接是否可用。如果不是，则在步骤306B，根据情况从本地硬驱动器读取数据或将数据写入本地硬驱动器，并且处理在步骤322B结束。如果是，则在步骤308B，确定远程服务器否是开机并且运行，在步骤314B，确定到远程存储系统的带宽或延迟是否导致对用户的明显不便，并且如果是，则处理进行到上述步骤306B。如果不是，则在步骤316B，根据情况从远程服务器读取数据或将数据写入远程服务器，并且处理在步骤322B结束。
如图4所示，系统400中的客户端402反向备份操作，用于将本地硬驱动器(本地硬驱动器存储418)保持在待机模式，从而延长本地硬驱动器(本地硬驱动器存储418)并减少由驱动器(本地硬驱动器存储418)产生的功耗、热量和噪声。如同许多数据处理系统，适于存储和/或执行程序代码的客户端402将包括通过系统总线直接或间接耦合到存储器元件的至少一个处理器(处理单元406)。存储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器(RAM 430)、大容量存储(本地硬驱动器存储418)和高速缓存存储器(高速缓存432)，该高速缓存存储器提供至少一些程序代码的暂时存储以便减少在正常操作期间必须从远程服务器110取回代码、或在远程服务器110不可用时的操作期间从本地硬驱动器存储418取回代码的次数。输入/输出或I/O设备(外部设备416)(包括但不限于键盘、显示器、指向设备等)直接或通过居间I/O控制器(I/O接口414)耦合到系统。客户端402还具有闪存440。
应当理解的是，本发明典型地经由硬件和/或软件计算机实现。这样，并且客户端系统和/或服务器将包括本领域已知的计算机化组件。(其中)这种组件典型地包括处理单元、存储器、总线、输入/输出(I/O)接口、外部设备等。
还应当理解的是，尽管已经描绘和描述了用于连续数据保护的包括本地闪存和远程服务器混合的特定实施例，但是本发明可以结合任何类型的备份服务器实现。
尽管在此示出和描述为这样的系统和方法，其用于反向备份操作将本地硬驱动器保持待机模式，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少有本地驱动器产生的功耗、热量和噪声，但是要理解的是，本发明还提供各种可替代的实施例。例如，在一个实施例中，本发明提供计算机可读/可用的介质，其包括用于使得计算机基础设施能够允许反向备份操作的计算机程序代码。为此，计算机可读/可用介质包括实现本发明的各种处理步骤的每个的程序代码。要理解的是，术语计算机可读介质或计算机可用介质包括程序代码的任何类型的物理体现的一种或多种。具体地，计算机可读/可用介质可以包括体现在一种或多种便携式存储制造产品(例如，致密盘、磁盘、带等)上的、计算设备的一种或多种数据存储部分(如存储器和/或存储系统(例如，固定盘、只读存储器、随机存取存储器、缓存存储器等))上的程序代码、和/或在网络上传播的(例如，在程序代码的有线/无线电分发)的数据信号(例如，传播信号)。
在另一实施例中，本发明提供计算机实现的方法，使用反向备份操作将本地硬驱动器保持待机模式，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少有本地驱动器产生的功耗、热量和噪声。在该情况下，可以提供计算机化的基础设施，并且可以获得(例如，创建、购买、使用、修改等)用于执行本发明的处理步骤的一种或多种系统，并将其部署到计算机化的基础设施。为此，系统的部署可以包括以下的一个或多个：(1)将程序代码安装到计算设备上，如来自计算机可读介质的计算机系统；(2)将一个或多个计算设备增加到计算机基础设施；以及(3)并入和/或修改计算机基础设施的一个或多个现有系统以允许计算机化的基础设施执行本发明的处理步骤。
如在此使用的，要理解术语“程序代码”和“计算机程序代码”是同义词，并且意味着一组指令的代码或符号的任何语言的任何表示，该组指令意图使得计算设备具有信息处理能力，以直接地或在下面的任一或两者之后执行特定功能：(a)转换为另一语言、代码或符号；和/或(b)以不同材料形式再现。为此，程序代码可以体现为以下的一种或多种：应用/软件程序、组件软件/函数库、操作系统、用于特定计算的基本I/O系统/驱动器和/或I/O设备等。
为了说明和描述的目的，已经呈现本发明的各个方面的前面描述。意图不在于是穷尽性的或将本发明限于公开的精确形式，显然，许多修改和变体是可能的。对于本领域技术人员可以明显的这种修改和变体意图在于包括在权利要求定义的本发明的范围内。

Claims (22)

1.一种用于反向数据备份的方法，用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式并最小化盘加速旋转操作的数量，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由系统中的本地硬驱动器产生的功耗、热量和噪声，该系统具有用于存储来自客户端的数据的远程服务器，该客户端用于通过网络将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据，该客户端具有至少一个本地硬驱动器，用于提供存储在远程服务器上的客户端数据的备份，该方法包括以下步骤：
a.确定是否存在用于将远程服务器上存储的客户端数据与本地硬驱动器同步的一个或多个条件；以及
b.如果存在所述一个或多个条件的至少一个，则在远程服务器和本地硬驱动器之间同步客户端数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个条件中的一个是正在安装存储系统。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个条件中的一个是正在拆卸存储系统。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个条件中的一个是客户端和远程存储系统之间的带宽或延迟对系统的一个或多个用户造成明显的不便。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个条件中的一个是从上次同步开始已经经过预定时间量，所述一个或多个条件中的另一个是已经达到同步的预定频率速率，并且所述一个或多个条件中的另一个是已经超过将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据的预定活动量。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个条件中的一个是客户端已经用尽存储器。
7.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：
确定客户端是否配置为将数据提交给本地硬驱动器；
如果不是，则放弃各页；以及
如果是，则加速旋转本地硬驱动器并将数据提交给本地硬驱动器。
8.如权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：确定是否存在任何其它条件，并且如果是，则在远程服务器和本地硬驱动器之间同步数据。
9.如权利要求1所述的方法，如果没有一个条件存在，则还包括在远程服务器和本地硬驱动器之间不同步客户端数据的步骤。
10.一种用于在具有客户端中的本地数据存储和远程数据存储的系统中确定客户端要访问哪个数据存储的方法，该客户端和远程数据存储经由网络连接，该方法包括以下步骤：
确定网络是否运行；
如果不是，则客户端访问本地数据存储；
如果是，则确定远程数据存储是否运行；
如果不是，则客户端访问本地数据存储；
如果是，则确定到远程存储系统的带宽或延迟是否导致用户的明显不便；
如果是，则客户端访问本地数据存储；以及
如果不是，则客户端访问远程数据存储。
11.一种用于在系统中运行的计算机可读介质中的计算机程序产品，该系统包括网络I/O、CPU和一个或多个数据库，用于实现反向备份操作的方法，用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式并最小化盘加速旋转操作的数量，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由系统中的本地硬驱动器产生的功耗、热量和噪声，该系统还包括用于存储来自客户端的数据并将客户端数据存储在其上的远程服务器，该客户端用于通过网络将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据，该客户端具有至少一个本地硬驱动器，用于提供存储在远程服务器上的客户端数据的备份，该方法包括以下步骤：
a.确定是否存在用于将远程服务器上存储的客户端数据与本地硬驱动器同步的一个或多个条件；以及
b.如果存在所述一个或多个条件的至少一个，则在远程服务器和本地硬驱动器之间同步客户端数据。
12.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述一个或多个条件中的一个是正在安装存储系统。
13.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述一个或多个条件中的一个是正在拆卸存储系统。
14.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述一个或多个条件中的一个是客户端和远程存储系统之间的带宽或延迟对系统的一个或多个用户造成明显的不便。
15.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中所述一个或多个条件中的一个是从上次同步开始已经经过预定时间量，所述一个或多个条件中的另一个是已经达到同步的预定频率速率，并且所述一个或多个条件中的另一个是已经超过将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据的预定活动量。
16.如权利要求12所述的计算机程序产品，其中条件中的一个是客户端已经用尽存储器。
17.如权利要求16所述的计算机程序产品，还包括以下步骤：
确定客户端是否配置为将数据提交给本地硬驱动器；
如果不是，则放弃各页；以及
如果是，则加速旋转本地硬驱动器并将数据提交给本地硬驱动器。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，还包括以下步骤：如果不是，则确定是否存在任何其它条件；以及如果是，则在远程服务器和本地硬驱动器之间同步数据。
19.如权利要求11所述的计算机程序产品，其中，如果没有一个条件存在，则该方法还包括在远程服务器和本地硬驱动器之间不同步客户端数据的步骤。
20.一种用于在系统中运行的计算机可读介质中的计算机程序产品，该系统包括网络I/O、CPU和一个或多个数据库，用于实现反向备份操作的方法，用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式并最小化盘加速旋转操作的数量，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由系统中的本地硬驱动器产生的功耗、热量和噪声，该系统还包括用于存储来自客户端的数据并将客户端数据存储在其上的远程服务器，该客户端用于通过网络将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器访问客户端数据，该客户端具有至少一个本地硬驱动器，用于提供存储在远程服务器上的数据的备份，该方法包括以下步骤：
确定网络是否运行；
如果不是，则客户端访问本地数据存储；
如果是，则确定远程数据存储是否运行；
如果不是，则客户端访问本地数据存储；
如果是，则确定到远程存储系统的带宽或延迟是否导致用户的明显不便；
如果是，则客户端访问本地数据存储；以及
如果不是，则客户端访问远程数据存储。
21.一种用于反向备份操作的系统，用于将本地硬驱动器保持在待机(不旋转)模式并最小化盘加速旋转操作的数量，从而延长本地硬驱动器的寿命并减少由本地硬驱动器产生的功耗、热量和噪声，该系统包括：
a.用于存储来自客户端的客户端数据的远程服务器；
b.通过网络连接到远程服务器的客户端，用于通过网络从远程服务器读取客户端数据和将客户端数据写入远程服务器，该客户端具有至少一个本地硬驱动器，用于提供存储在远程服务器上的客户端数据的备份；以及
c.处理单元，用于确定是否存在用于将远程服务器上存储的客户端数据备份到本地硬驱动器使得客户端数据的备份存储在本地硬驱动器上的一个或多个条件，并且用于将客户端数据从远程服务器备份到本地硬驱动器，并且如果所述一个或多个条件全部存在，则将客户端数据从远程服务器备份到本地硬驱动器。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述一个或多个条件中的一个是从上次同步开始已经经过预定时间量，所述一个或多个条件中的另一个是已经达到同步的预定频率速率，并且所述一个或多个条件中的另一个是已经超过将客户端数据写入远程服务器和从远程服务器读取客户端数据的预定活动量。
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