CN102959518A - 使用多个同时装置流的完全系统备份和增量备份的恢复 - Google Patents

Abstract

一种用于通过在从多个装置对完全备份和增量备份进行流传输的同时一起应用完全备份和增量备份来恢复文件系统的技术提供基于完全备份的更快的系统恢复，其中也必须应用增量备份。第一存储装置对完全备份进行流传输，同时至少一个第二存储装置对至少一个增量备份进行流传输。当在增量备份中检测到文件时，将它们写入而非完全备份中的对应文件。增量备份能够被预合并以把它们的数量减少到比可用于对备份进行流传输的存储装置的数量少一，从而能够连同预合并的增量备份一起对完全备份进行流传输以恢复文件系统。

Description

使用多个同时装置流的完全系统备份和增量备份的恢复

技术领域

本发明涉及计算机系统内的存储文件系统，更具体地讲，涉及一种使用多个同时装置流恢复完全备份和增量备份的系统恢复方法。

背景技术

在大规模计算机系统中，在灾难性事件(诸如，全系统故障)之后或者当由于对操作系统或软件的其它部件的有问题的改变导致必须退出软件升级时，可能需要执行完全文件系统恢复。当完全系统备份可用时，通常通过把大的顺序的恢复数据块写到包含待恢复的文件系统的存储器，使执行完全系统恢复的处理流水线化。如果备份被例如划分成多个独立的卷，则能够同时从几个备份流写恢复镜像，通常从较慢的装置(诸如，磁带存储装置)提供所述几个备份流。由于备份装置通常是恢复处理的限制带宽，所以使用大量备份装置会减少恢复文件系统所需的时间。

然而，在典型的系统备份管理方案中，以预定间隔(例如，周间隔)执行完全备份，并且更频繁地(例如，在每个工作日结束时或者按照甚至更短的间隔)执行增量备份。如果正在恢复的备份需要几次增量更新，则由于必须应用完全系统备份并随后应用每个增量备份，恢复处理会被显著减慢。另外，通常不从多个装置流恢复具有增量备份的完全系统备份，因为增量备份优先于完全备份和任何更早的增量备份。

因此，希望提供使用多个装置流一起恢复完全系统备份和增量系统备份。

发明内容

本发明实现为一种计算机执行的方法、计算机程序产品和计算机系统，其提供在把文件系统恢复到计算机系统内的目标存储器时从多个装置流恢复完全备份和增量备份。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，并且该计算机程序产品是用于执行该方法的程序。

该方法复制文件以从多个恢复装置恢复文件系统，并通过从第一存储装置读取完全备份并且在读取完全备份的同时还从对应的至少一个其它存储装置读取至少一个增量备份，连同完全系统备份一起对增量备份进行流传输。选择性地不从完全备份写从完全备份读取的文件，而是当在增量备份中找到所述文件时，将其从增量备份写到目标存储器。

如果没有足够的存储装置可用于连同完全备份一起恢复所有的增量备份，则增量备份能够被预合并到临时存储器以减少所需的增量备份的数量。能够重复预合并处理，直至合并后的增量备份的数量比可用于读取备份的存储装置的数量少一个，从而能够对预合并后的备份和完全备份进行流传输以恢复文件系统。能够执行所述预合并，作为备份的一部分或者恢复处理的一部分。

附图说明

现在将参照附图仅作为示例描述本发明的实施例，在附图中：

图1是示出实施了根据本发明实施例的技术的联网计算机系统的框图。

图2是根据本发明实施例的文件系统恢复方法的流程图。

图3是在图2中描述的文件系统恢复算法中使用的合并操作的流程图。

具体实施方式

本发明涉及计算机备份和恢复系统，特别地，涉及从多个流装置执行的文件系统恢复操作，其中在单次操作中应用完全备份以及一个或多个增量备份。备份镜像被排序并且在运行中合并增量备份镜像和完全备份镜像，从而能够从多个恢复装置对镜像进行流传输，而不需要像通常在文件系统恢复操作中所执行的那样在已恢复完全备份之后连续应用增量备份。如果与完全备份组合的增量备份的数量超过可用流式装置的数量，则多个增量备份被预合并到临时存储器上的单个备份镜像并且合并的镜像进一步与完全备份以及任何剩余的增量备份合并。

现在参照图1，在框图中绘出实施了本发明的实施例的联网计算机系统。工作站计算机系统10包括耦合到存储器MEM的处理器CPU，存储器MEM包含用于由CPU执行的程序指令，包括虚拟文件系统(VFS)接口11A，VFS接口11A为由工作站计算机系统10执行的特定操作系统(例如，WINDOWS操作系统)提供本机文件系统接口。工作站计算机10也被描绘为包括：图形显示器“显示器”和输入装置“输入装置”(诸如，鼠标和键盘)，用于与包括登录屏幕的用户界面和用于与连接到网络的其它计算机交互的其它用户界面(例如，用于管理完全备份和增量备份的选择的管理屏幕)进行交互，以应用并控制或编辑备份处理的调度并且启动本发明的恢复处理。工作站计算机系统还包括：硬盘控制器HDC 14，把处理器CPU对接到本地存储装置17A；和网络接口，把工作站计算机系统10A耦合到网络15，网络15可以是完全无线的、完全有线的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)，该组API提供对资源(诸如，本地存储器17A或者通过网络盘控制器(NWDC)18耦合到网络15的诸如存储装置17B和17C的远程存储器)的访问。

具有至少一个服务器存储器SMEM和服务器处理器SCPU的服务器机架计算机系统12也显示为耦合到网络15。在工作站计算机系统10B内设置并执行不同的VFS客户机11B以提供用于访问服务器机架12内的存储器、联网存储装置17B和17C以及工作站计算机系统10内的存储装置17A(如果存储装置17A被共享的话)的合适的本机API。通常与本发明一起使用的系统结构将包括大量的工作站计算机系统(诸如，工作站10)和大量的服务器机架(诸如，服务器机架12)。这种计算机系统内的存储器也将通常包括大批存储装置。然而，本发明的技术不依赖于规模并因此也能够在较小的系统结构内实施。多个备份和恢复装置19A-19D(例如，磁带驱动器)耦合到网络15以用于在介质“介质”(诸如，备份磁带)上产生和读取多个备份/恢复镜像，如将在以下更详细地描述的。本发明的备份操作能够由VFS客户机11A和11B中的任一个或二者或者在服务器机架12、工作站计算机系统10或耦合到网络15的另一系统内执行的另一处理(包括在联网存储装置17B和17C内的控制器内执行的处理)来控制。通常，本发明从安装在一个或多个恢复装置(诸如，装置19A-19D)中的备份存储器(诸如，介质“介质”)读取镜像，然后从备份镜像把文件系统恢复到目标存储器(诸如，联网存储装置17B和17C)上。

网络15可包括无线局域网(WLAN)、有线局域网(LAN)、广域网(WAN)或者在工作站计算机系统10和服务器机架12、存储装置17A-17C和耦合到网络15的任何其它系统和装置之间提供通信的任何其它合适的互连。另外，本发明涉及不限于特定计算机系统或网络结构的备份和恢复功能。最后，工作站计算机系统10和服务器机架12及其特定存储器MEM和文件系统接口对象11A和11B的规格并不暗示特定客户机-服务器关系或层级组织，因为本发明的技术可应用于没有特定机器被识别为服务器但至少一个机器提供执行根据本发明实施例的备份和恢复操作的程序或对象的实例和功能的分布式系统中。这些对象或接口根据本发明的方法和结构处理访问，如以下更详细地描述的。

现在参照图2，根据本发明实施例的文件系统恢复方法示出在流程图中。在描述的方法中，首先确定要应用的增量备份的数量N(步骤30)并且还确定可用恢复装置的数量M(步骤31)。如果N+1>M，即，为了包括完全备份而递增的增量备份的数量N大于可用恢复装置的数量M(判定33)，则多个增量备份被预合并到临时存储位置以减少增量备份的数量(步骤34)。重复步骤34和判定33，直至剩余的增量备份和完全备份能够由可用恢复装置同时读取。然后，通过合并完全备份和增量备份流，恢复完全备份和增量备份。

通过预合并操作产生的临时镜像包含每个文件的至多一个拷贝。临时镜像中的数据的总量不能超过要恢复的数据的总量。因此，在为文件系统分配的存储器中将会有足够的空间以保存每个预合并步骤的结果。能够对增量备份的任何子集执行预合并操作，并且在预合并最小的增量备份方面存在优点，从而临时镜像尽可能小。当执行多个预合并步骤时，由前一预合并步骤的临时镜像占据的盘空间能够被释放，因为数据被复制到文件系统的最终位置，从而仍然保证文件系统的已恢复部分和整个临时镜像容纳于分配的空间。类似地，在基于完全备份、临时镜像和任何另外的增量备份的最终合并和恢复期间，能够释放上一预合并操作的临时文件中的盘空间，因为它的数据在复制操作期间被读取。一些操作系统(诸如，AIX)支持因为不再需要已有文件而释放该文件内的盘空间的系统调用(例如，fclear)。在不支持这种操作的系统中，在剩余存储空间变为关键因素的恢复操作期间，由预合并产生的临时镜像被打碎成较小的临时文件的序列，从而当不再需要这些较小的文件的数据时，能够删除这些较小的文件。

在本发明的一个实施例中，预合并操作总是首先合并最新的增量备份。由于临时镜像中的文件将因此比所有其它增量备份和完全备份中的文件新，所以临时镜像可直接存储在文件系统的目标存储器中作为最终数据。可产生临时镜像的简略概要(例如，临时镜像中的文件的列表)以列举恢复的文件而不带有它们的数据或属性。随后的预合并操作以及与完全备份的最终合并于是能够参考该简略概要以确定是否已恢复更加新的数据。如果在每回合使用最新的增量备份执行多次预合并操作，则可在每次预合并操作更新该简略概要。

现在参照图3，显示了在图2的算法中使用的合并操作。一旦从完全备份镜像对文件信息进行了流传输(步骤40)，如果已从一个或多个增量备份镜像对来自同一文件的文件信息进行了流传输(判定42)，则将从包含该文件的最新增量备份恢复该文件(步骤46)并且能够跳过完全备份中的该文件的其余部分(步骤48)。否则，如果该文件仅存在于完全备份镜像中，则从完全备份镜像恢复该文件(步骤44)。

所述备份镜像类似于由备份/恢复处理通常使用的备份镜像，但文件通常按照规范次序（canonical order）顺序地布置在备份介质上，从而连同完全备份一起对增量备份进行流传输，以使所需的恢复时间最小化。为了完成该排序，通常根据文件的全目录路径按照索引节点（inode）或者按照字母顺序将文件排序。当读取介质时，足够提前地读取介质以确定文件信息，例如文件名或索引节点编号，从而能够进行比较以确定包含该文件的最新增量备份，而不必中断流传输。当使用如上所述的合并的流的概要时，该概要仅需要包含文件标识符。

尽管已参照本发明的优选实施例具体地显示并描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，可以对本发明做出前述和其它的形式和细节上的改变。

Claims (9)

1.一种用于把文件系统恢复到目标存储器的计算机执行的方法，该方法包括：

从多个存储装置中的第一存储装置对包含文件系统的完全备份的第一备份流进行第一读取；

在执行第一读取的同时，从所述多个存储装置中的对应的至少一个第二存储装置对包含文件系统的对应的至少一个增量备份的至少一个第二备份流进行第二读取；

确定所述至少一个第二备份流是否包含通过第一读取而读取的文件的拷贝；

响应于确定所述至少一个第二备份流不包含通过第一读取而读取的文件的拷贝，对通过第一读取而读取的文件进行到目标存储器的第一写入；以及

响应于确定所述至少一个第二备份流包含通过第一读取而读取的文件的拷贝，对通过第二读取而读取的文件进行到目标存储器的第二写入。

2.如权利要求1所述的计算机执行的方法，其中所述完全备份和所述至少一个增量备份按照共同规范次序存储文件系统的文件，并且其中该方法还包括：

继续对第一备份流进行第一读取；

在把通过第二读取而读取的文件写入到目标存储器之后，继续对第二备份流进行第二读取以确定所述对应的至少一个增量备份中的下一文件的标识符；

把通过第一读取而读取的文件的标识符与所述对应的至少一个增量备份中的所述下一文件的标识符进行比较；以及

停止对第二备份流进行第二读取，直至比较的结果指示已在第一备份流中到达所述下一文件。

3.如权利要求2所述的计算机执行的方法，其中所述完全备份和所述至少一个增量备份中的文件的共同规范次序是根据文件的索引节点的次序。

4.如权利要求2所述的计算机执行的方法，其中所述完全备份和所述至少一个增量备份中的文件的共同规范次序是文件的字母排序。

5.如权利要求1所述的计算机执行的方法，还包括在执行第一读取、第二读取、第一写入和第二写入之前：

对所述至少一个增量备份中的第一增量备份进行第三读取；

对所述至少一个增量备份中的第二增量备份进行第四读取；

确定所述至少一个增量备份中的第二增量备份是否包含通过第三读取而读取的另一文件的拷贝；

响应于确定所述至少一个增量备份流中的第二增量备份不包含通过第三读取而读取的所述另一文件的拷贝，对通过第三读取而读取的所述另一文件进行到临时存储器的第三写入以产生合并的增量备份；以及

响应于确定所述至少一个增量备份中的第二增量备份不包含通过第三读取而读取的所述另一文件的拷贝，对通过第四读取而读取的文件进行到临时存储器的第四写入以产生合并的增量备份，并且其中在把所述另一文件写入到临时存储器之后，第二读取读取临时存储器以读取合并的增量备份。

6.如权利要求5所述的计算机执行的方法，其中响应于确定所述多个存储装置的数量不足以对执行文件系统的恢复所需的完全备份和所有增量备份进行流传输，执行第三读取、第四读取、第三写入和第四写入。

7.如权利要求6所述的计算机执行的方法，其中所述方法还包括：

把所有需要的增量备份的数量加一除以所述多个存储装置的数量以产生所需的预合并迭代的次数；

对于每次预合并迭代，重复第三读取、第四读取、第三写入和第四写入以产生合并的增量备份；以及

在完成预合并迭代之后，执行第一读取、第二读取、第一写入和第二写入。

8.一种计算机系统，包括用于执行程序指令的处理器和耦合到用于执行程序指令的处理器的存储器，其中所述程序指令包括用于把文件系统恢复到目标存储器的程序指令，其中所述程序指令包括可由处理器执行以执行权利要求1至7中任一项的所有步骤的程序指令。

9.一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，该计算机可读存储介质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把文件系统恢复到目标存储器的程序指令，其中所述程序指令包括当被执行时使计算机系统执行权利要求1至7中任一项的所有步骤的程序指令。

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