CN113728313A - 智能碎片整理vm内部的文件系统以在云中快速再复原并对云高效重复数据删除 - Google Patents

智能碎片整理vm内部的文件系统以在云中快速再复原并对云高效重复数据删除 Download PDF

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Abstract

一种示例性方法包括：将多个虚拟机(VM)中的每一个的相应磁盘分块以创建与所述VM中的每一个相关联的相应的多个区块；基于所述分块过程，创建包括所述VM中的一个或多个的集群；创建VM模板，所述VM模板的数据和磁盘结构与所述集群中的所述VM中的每一个的相应数据和磁盘结构匹配；以及响应于涉及VM磁盘中的第一VM磁盘的文件操作，对所述第一VM磁盘进行碎片整理，使得所述第一VM磁盘的磁盘结构与所述VM模板的磁盘结构相同。

Description

智能碎片整理VM内部的文件系统以在云中快速再复原并对云 高效重复数据删除
技术领域
本发明的实施方式大体上涉及数据保护。更具体地，本发明的至少一些实施方式涉及用于为具有逻辑上相似或相同但以不同方式物理存储在磁盘上的文件系统的VM提供云DR保护的系统、硬件、软件、计算机可读介质和方法。
背景技术
企业可能会生成大量重要数据，这些数据通常保存在某种类型的数据保护环境中。此类数据保护环境有助于确保在发生破坏数据或阻止访问数据的灾难时，数据是可恢复的。因此，灾难恢复(DR)是组织的一个关键过程。
一般来讲，对云系统的DR允许用户进行故障转移或执行虚拟机从本地环境到公共云环境的DR测试。为了提高效率并节约成本，数据存储在公共云中相对便宜的对象存储器中，并且仅在发起故障转移或DR测试时，才根据需要还原到块存储器。由于虚拟机(VM)重建过程中需要大量元数据且预期速度减慢，因此系统也不会以重复数据删除的形式保存数据，因为在这种情况下，重建需要从显著更大量的对象读取数据，并且因此总拥有成本(TCO)会更高。
VM的灾难恢复计划提出了一些特殊的挑战。例如，组中的VM可能具有逻辑上几乎相同的文件系统(FS)，但相应的文件系统可能以非常不同的方式物理存储在磁盘上。此外，一些过程可能会改变文件在VM的文件系统上的位置，使得在其他方面几乎相同的VM在其相应的VMDK二进制映像中可能具有实质性差异。此外，在许多情况下，从VM文件系统中删除的文件不会归零。因此，即使VM文件系统大部分为空，磁盘上也仍然可能存在大量垃圾。这些情况是成问题的。
例如，当出于DR目的将VM复制到云，然后还原多个几乎相同的VM时，可能很难或不可能仅使用单个块装置作为备份模板，然后仅保留与每个VM相关的差异。同样，如果有一个过程在不实际更改文件的情况下更改了VM文件系统结构，则该过程可能会在实际上原本相同的两个VM版本之间造成不必要的巨大差异。
附图说明
为了描述可获得本发明的至少一些优点和特征的方式，将通过参考在附图中示出的本发明的特定实施方式来呈现对本发明的实施方式的更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘本发明的典型实施方式，并且因此不被认为是对其范围的限制，本发明的实施方式将通过使用附图以另外的特征和细节来描述和解释。
图1公开了本发明的一些实施方式的示例性操作环境的各方面。
图2公开了示例性主机配置的各方面。
图2公开了用于创建VM模板的示例性方法的各方面。
图4公开了用于对VM磁盘进行碎片整理的方法的各方面。
图5公开了用于使用VM模板来还原一个或多个VM的方法的各方面。
具体实施方式
本发明的实施方式大体上涉及数据保护。更具体地，本发明的至少一些实施方式涉及用于为具有逻辑上相似或相同但以不同方式物理存储在磁盘上的文件系统的VM提供云DR保护的系统、硬件、软件、计算机可读介质和方法。本发明的至少一些实施方式结合包括一个或多个VM和云存储环境(诸如云数据中心)的生产站点来实现，但本发明的范围不限于该示例性环境。一般来讲，本发明的实施方式包括一种方法，该方法将允许相似VM的磁盘布局在更改后尽可能保持相似，从而允许客户节约云存储空间并在云中保留少量模板，以及在诸如多VM故障转移或DR测试的云DR用例中实现更快的恢复时间。
更详细地，本发明的示例性实施方式涉及为实际上相似且差异非常小的VM提供云DR保护。为此，提供了相似性算法和分布式碎片整理(或“defrag”)算法。相似性算法尝试识别在相应的数据和文件系统方面彼此相似的VM，并且分布式碎片整理(或“defrag”)算法(诸如以代理的形式)使用预定义的一致逻辑在相似VM上布置数据，并尝试将相同的数据置于磁盘的相同偏移处。更具体地，碎片整理代理安装在需要保护的生产站点VM客户端上。碎片整理代理将数据置于相应的VM上，使得具有几乎相同数据的受保护机器的VM磁盘在其磁盘布局方面也几乎相同。
重要的是需要注意，由于文件系统属性和数据移动，即使包含相同文件和目录的相同文件系统也可能由于文件在磁盘上的不同放置而具有非常不同的磁盘结构。因此，即使同一虚拟机的版本在逻辑上彼此差异很小，也可能具有显著不同的磁盘二进制布局。
更详细地，安装在每个生产站点VM上的碎片整理代理将执行与空磁盘空间和磁盘上的数据相关的各种功能。例如，碎片整理代理将操作，使得当文件被删除时，碎片整理代理会将数据归零，即删除文件留下的空间用零填充，然后将这些零区域移动到磁盘的末尾。
同样，碎片整理代理将尽可能将相同的数据置于不同但相似的VM中的相应VM磁盘上的相同位置。为此，相似性算法将为VM集群提供样本VM，并且碎片整理代理操作以确保其他VM的数据将以与样本VM中相似的方式布置。例如，如果在新版本的VM中，某个过程只是将文件系统中的数据移动到新位置(诸如例如通过使用小的更改来重写文件)，则碎片整理代理将把数据移动到与文件覆写之前相同的位置。
于是有利的是，本发明的一些实施方式可提供相对于常规硬件、软件、系统和方法的配置和操作的各种益处和改进。为了说明，本发明的一个实施方式包括用于在要保护的VM群体之间尽可能多地建立和维护共有磁盘配置的过程。此外，本发明的一个实施方式提供单个VM恢复模板，该单个VM恢复模板可以为存储在云站点的块存储器中的全VM映像的形式，并且可用于还原VM群体中的相似VM。由于仅存储单个VM恢复模板，因此与使用多个恢复映像的布置相比，采用相对少量的块存储器，从而降低了成本，因为块存储器往往比例如对象存储器更昂贵。本发明的一个实施方式提供相对快速的DR过程，因为使用单个VM恢复模板来还原多个相似的VM。
应当注意的是，各种实施方式的前述有利方面仅以示例的方式呈现，并且本发明的示例性实施方式的各种其他有利方面将从本公开中显而易见。应当进一步注意的是，没有必要任何实施方式都实现或使得能够实现本文公开的任何此类有利方面。
A.示例性操作环境和操作的各方面
以下是对本发明的各种实施方式的示例性操作环境和相关联操作的各方面的论述。该论述不意图以任何方式限制本发明的范围或实施方式的适用性。
一般来讲，本发明的实施方式可结合单独地和/或共同地实现和/或致使实现数据管理操作的系统、软件和部件一起来实现。此类数据管理操作可包括但不限于数据读取/写入/删除操作、数据备份操作、数据还原操作、数据克隆操作、数据存档操作和灾难恢复操作。因此，虽然本文的论述在某些方面可针对数据保护环境和操作的论述，但本发明的范围不限于此。于是更一般地，本发明的范围涵盖公开的概念可能有用的任何操作环境。以说明而非限制的方式，本发明的实施方式可结合数据备份和还原平台(诸如Dell-EMCNetWorker和Avamar平台以及Dell-EMC RecoverPoint和VMWare SRM(站点恢复管理器)平台)来采用。
数据保护环境可采取公共或私有云存储环境、客户本地存储环境以及包括公共元素和私有元素的混合存储环境的形式，但本发明的范围也扩展到任何其他类型的数据保护环境。这些示例性存储环境中的任一个可部分地或完全地虚拟化。存储环境可包括数据中心或由数据中心组成，该数据中心可操作以为由一个或多个客户端发起的读取和写入操作提供服务，并执行灾难恢复(DR)操作，包括创建恢复磁盘并写入到恢复磁盘。
除了存储环境之外，操作环境还可包括一个或多个主机装置，诸如例如客户端，每个主机装置托管一个或多个应用程序。因此，特定客户端可采用一个或多个应用程序中的每个应用程序的一个或多个实例，或以其他方式与其相关联。一般来讲，客户端所采用的应用程序不限于任何特定功能或功能类型。例如，一些示例性应用程序和数据包括电子邮件应用程序(诸如MS Exchange)、文件系统以及数据库(诸如Oracle数据库和SQL Server数据库)。客户端上的应用程序可生成需要保护的新数据和/或修改后的数据。
本文中公开的任何装置或实体可受到根据本发明的各种实施方式的一个或多个数据保护策略的保护。可通过根据本发明的实施方式的数据保护策略来保护的装置的其他示例包括但不限于容器和VM。
操作环境中的任何装置(包括客户端、服务器和主机)都可采取软件、物理机或虚拟机(VM)或这些的任何组合的形式，但任何实施方式都不需要特定的装置实现方式或配置。类似地，数据保护系统部件(诸如例如数据库、存储服务器、存储卷(LUN)、存储磁盘、复制服务、备份服务器、还原服务器、备份客户端和还原客户端)也可采取软件、物理机或虚拟机(VM)的形式，但任何实施方式都不需要特定的部件实现方式。在采用VM的情况下，可采用管理程序或其他虚拟机监视器(VMM)来创建和控制VM。
如本文所用，术语“数据”的范围很广。因此，该术语以举例而非限制的方式涵盖诸如可由数据流分段过程产生的数据段(或简称为“段”)、数据区块、数据块、原子数据、电子邮件、任何类型的对象、文件、通讯录、目录、子目录、卷以及上述一项或多项的任何组。
本发明的示例性实施方式适用于能够以模拟、数字或其他形式存储和处理各种类型对象的任何系统。尽管可以举例的方式使用术语(诸如文档、文件、块或对象)，但本公开的原理不限于表示和存储数据或其他信息的任何特定形式。相反，此类原理等同地适用于能够表示信息的任何对象。
现在特别注意图1，操作环境100可包括数据保护环境或由数据保护环境组成。数据保护环境可包括企业数据中心、云数据中心或两者。数据保护环境可支持各种数据保护过程，包括例如数据复制、重复数据删除、克隆、数据备份和数据还原。如本文所用，术语备份旨在广义地解释，并且包括但不限于部分备份、增量备份、全量备份、克隆、快照、连续复制和任何其他类型的数据拷贝，以及上述内容的任何组合。上述任何内容可以被重复数据删除，也可以不被重复数据删除。
一般来讲，图1中的示例性操作环境100包括生产站点200和数据中心300，该数据中心可为云存储数据中心，但这不是必需的。生产站点200(其可采取例如企业或组织场所的形式)可包括任意数量的“n”个生产VM 202。同样，数据中心300可以为但不必须为公共云站点，诸如具有Amazon弹性块存储库(Amazon EBS)的Amazon AWS、Microsoft Azure或Google Cloud。
需要注意的是，如本文所用，术语“VM”的范围很广，一般是指硬件和/或软件的任何组合的虚拟化表示。所公开的VM不限于任何特定功能或功能组的执行。可用来实现本发明的实施方式的一些示例性VM是部件的虚拟化，这些部件包括但不限于文件系统、应用程序、数据库、磁盘、处理器、存储元件、存储器元件、软件、硬件以及这些的任何组合。
一般来讲，生产VM 202可参与生产站点200处的计算系统和其他系统的操作，并且生产VM 202可共同形成集群。生产VM中的一个(图1中指定为VM1 204)可用作用于配置其他生产VM 202的相应文件系统和/或数据的模板或样本。在一些实施方式中，提供并非生产VM的样本VM 204。
生产站点200或替选地数据中心300可另外包括相似性模块206。一般来讲，相似性模块206识别在例如它们相应的数据和/或磁盘布局方面彼此相似的那些生产VM 202。相似性模块206可以是独立模块，但这不一定是必需的。就其操作而言，相似性模块206可自动地或在用户(诸如管理员)的发起下查询或轮询一组生产VM 202，以确定在那些生产VM 202之间是否存在以及在何处存在任何此类相似性。一组生产VM 202具有足够相似的数据和磁盘布局以被相似性模块206指定或视为彼此“相似”的程度不必需是固定的，但这种程度可以是固定的，并且可例如基于特定应用程序或操作环境的要求根据需要进行定义。例如，管理员或其他用户可定义构成两个或更多个生产VM 202之间的足够相似性的内容。
存在多种方式来确定或决定生产VM 202是否彼此相似。确定相似性时要检查的一个方面是同一VM的不同备份副本。然而，至少在某些情况下，大部分数据可能会被置于其他生产VM 202上的相同磁盘位置。另一种评估相似性的方式是让用户手动指示哪些VM是由模板创建的。在某些操作环境中，例如，还可使用如Dell-EMC VMware vRealize Automation(vRA)的管理工具来检索此数据。这种方法在也有VM(例如用户VM)由于其通过模板的创建而彼此非常相似的情况下(其中客户使用相似软件创建了所有VM)可能是有效的。
同样，相似性模块206可包括聚类算法或由聚类算法组成，该聚类算法体现为例如生产站点202处的聚类模块，其可与生产站点VM202的磁盘的分块结合使用。聚类模块可包括相似性模块208和区块模块208，或者由相似性模块和区块模块组成。
例如，生产站点200或替选地数据中心300可包括区块模块208，该区块模块用于将生产VM 202的磁盘分块成相对大的块，诸如4MB。然后，对于每个生产VM 202，区块模块208创建散列向量，并运行将生产VM 202聚类成若干组的过程。具体地，可使用聚类算法(诸如例如k均值(k-means)聚类算法)来执行该聚类过程，其中通过识别正在考虑的生产VM 202不共有的块或区块的量来确定两个或更多个生产VM 202之间的距离，即这些VM 202彼此之间的相对相似性。最后，关于生产站点200，并且如下面更详细地讨论的，生产VM 202中的每一个可包括碎片整理代理202a的相应实例。
继续参考图1，在本发明的至少一些实施方式中，数据中心300用作DR目标。也就是说，将在数据中心300处备份生产VM 202中的一个或多个。在本文别处更详细讨论的一个特定实施方式中，在数据中心300处备份代表一组生产VM 202中的每个生产VM 202的单个生产VM 202，然后作为DR过程的一部分使用所述单个生产VM 202来还原该组的生产VM 202。
数据中心300可包括块存储器302和对象存储器304两者。如本文所指出的，在资金方面，块存储器302可能比对象存储器304相对更昂贵。例如，作为备份过程的一部分，可创建生产VM 202(诸如VM1 202)的全映像306并将其存储在对象存储器304中。作为DR过程的一部分，随后使用全映像306来在数据中心300处还原生产VM1 202，然后使用已还原的VM1308结合任何差异VM备份310来在数据中心300处还原生产VM 202中的一个或多个。在图1的示例中，指示了单个还原的生产VM2 312，但可基于还原的VM1 308在数据中心300处还原多个生产VM 202。
最后，提供可托管在数据中心300处的恢复算法314。在其他实施方式中，恢复算法314可托管在与生产站点200和数据中心300通信的独立服务器上。在其他实施方式中，恢复算法314可托管在生产站点200处。一般来讲，恢复算法通过创建还原的VM1 308，然后使用还原的VM1 308和差异VM备份310来在数据中心300处还原一个或多个生产VM 202，从而实现和/或致使实现生产VM 202的DR过程。
B.示例性碎片整理代理的各方面
如先前所指出的，每个生产VM 202可包括碎片整理代理202a的相应实例。当存在时，模板VM 204还提供有碎片整理代理204a。虽然不需要特定的布置，但碎片整理代理202a的实例可诸如由例如管理员推送到它们相应的生产VM 202。替选地，可在创建生产VM 202时将碎片整理代理202a构建到生产VM 202中。如下文更详细地讨论的，生产VM 202上的碎片整理代理202a将把数据置于各自的VM磁盘上，使得彼此具有几乎相同数据的受保护机器(即生产VM 202)的VM磁盘在其相应的磁盘布局中也将几乎彼此相同。即，示例性碎片整理代理202a包括分布式碎片整理算法，该算法使用预定义的一致逻辑在相似的生产VM 202上布置数据，并尝试将相同的数据置于生产VM 202的相应磁盘的相同偏移处。
更详细地，示例性碎片整理代理202a至少执行以下过程，其中第一过程涉及生产VM 202的磁盘上的空白空间。具体地，当从生产VM 202的磁盘中删除文件时，碎片整理代理202a将数据归零，并将零区域移动到磁盘的末尾。即，通过删除文件而获得的可用空间用零填充，然后这些零区域将被移动到生产VM 202磁盘的末尾。因此，在一组相似的生产VM 202中，不仅生产VM 202的磁盘将具有相同的数据，而且该数据将以相同的方式布置在这些磁盘中的每一个上。
即，相似性算法将为集群提供样本VM 204，并且其他生产VM 202的数据将以与样本VM 204中相似方式布置，然后碎片整理代理202a将尝试将不同生产VM 202中的相同数据置于磁盘上的相同位置。例如，如果在新版本的生产VM 202中，某一过程只是将该生产VM202的文件系统中的数据移动到生产VM 202的磁盘上的新位置(诸如例如通过使用小的更改来重写文件)，则碎片整理代理202a将把数据移动到发生文件覆写之前的相同磁盘位置。
C.示例性恢复过程的各方面
继续参考示例性碎片整理代理202a，可以看出，利用形成集群的生产VM 202中的碎片整理代理202a实例，可检测到不同生产VM 202上的相同磁盘区域，然后可创建、存储并使用单个模板(诸如例如VM1 204)来在数据中心300处创建EBS或其他磁盘。当从该单一云VM1 308还原一个或多个生产VM 202时，创建EBS或其他磁盘的快照，并向该磁盘应用快照和需要恢复的(一个或多个)生产VM 202之间的任何更改以生成还原的(一个或多个)VM2312。
需要注意的是，本发明的实施方式可采用模板VM 204来还原少至单个生产VM202。然而，识别彼此相似的生产VM 202的更大集合将能够使用相对较少的模板VM1 204，并且因此能够使用更少的全VM映像来存储在EBS或数据中心300中，这继而将减少所需的相对昂贵的块存储空间302的量，并且还改进DR恢复时间。由于单个模板(诸如例如VM1 204)可用于还原多个VM2 312，因此无需在数据中心300处创建和存储多个模板和/或全VM1映像，因而本发明的实施方式在实现重复数据删除方面是有效的。这种重复数据删除为客户节省了资金，因为它减少了数据中心300处消耗的块存储器302的量。
现在转到一些示例性DR恢复过程的各方面，本发明的实施方式操作以创建临时恢复VM1 308，其附接有与待还原VM 202磁盘大小相同的磁盘。从对象存储器304读取对象，具体地，从VM1全映像306读取对象，并将其写入附接的磁盘。接下来，安装磁盘文件系统(FS)，并安装允许在云上(诸如例如在数据中心300处)启动磁盘的驱动程序修改。一旦磁盘准备就绪，临时恢复VM1 308将关闭，磁盘将作为启动磁盘附接到新VM，并且新VM将还原为VM2312。需注意，非启动磁盘具有相同的过程，但不需要为该非启动磁盘安装驱动程序。
D.示例性主机和服务器配置
现在简要参考图2，图1中所公开的任一个或多个部件可采取物理计算装置的形式，或者可包括物理计算装置，或者可在物理计算装置上实现，或者可由物理计算装置托管，该物理计算装置的一个示例以400表示。同样，在前述元件中的任一者包括虚拟机(VM)或由VM组成的情况下，该VM可构成图2中公开的物理部件的任何组合的虚拟化。
在图2的示例中，物理计算装置400包括：存储器402，该存储器可包括以下项中的一者、一些或全部：随机存取存储器(RAM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)404、只读存储器(ROM)和永久性存储器；一个或多个硬件处理器406；非暂时性存储介质408；I/O装置410以及数据存储装置412。物理计算装置400的一个或多个存储器部件402可采取固态装置(SSD)存储器的形式。同样，提供了包括可执行指令的一个或多个应用程序414。
此类可执行指令可采取各种形式，包括例如可执行以执行本文公开的任何方法或其部分的指令、和/或可由存储站点(不管是在企业本地，还是在云存储站点)、客户端、生产站点、数据中心、备份和还原服务器中的任一者执行/在上述任一者处执行以执行本文公开的功能的指令。同样，此类指令可以是可执行的，以执行本文公开的任何其他操作，包括但不限于读取操作、写入操作、备份操作、存储操作、快照操作、分块操作、相似性评估操作、恢复操作(包括灾难恢复操作)、重复数据删除操作、和还原操作。
E.一些示例性方法的各方面
接下来参考图3，提供了关于创建VM模板的方法的细节，该模板可用作对VM群体的磁盘进行碎片整理的基础，其中这种方法的一个示例总体以500表示。在一些实施方式中，方法500可由其示例在本文公开的区块模块和相似性模块协同执行。然而，该功能分配仅以举例的方式提供，并且不意图以任何方式限制本发明的范围。
方法500可在诸如例如通过区块模块对一个或多个生产VM的相应磁盘进行分块502时开始。磁盘可被分块502成任何合适大小的块。在一些实施方式中，区块的大小为4MB，但磁盘可被分块成更大或更小的块。通常(但不一定)，每个被分块的磁盘都被分块成与其他磁盘的区块大小相同的块。
接下来，为每个VM创建504区块的散列向量。例如，相似性模块然后基于向量彼此的比较来评估向量并将VM聚类506为一个或多个相似性组。具体地，可使用聚类算法(诸如例如k均值聚类算法)来执行该聚类过程506，其中通过识别正在考虑的生产VM 202不共有的块或区块的量来确定两个或更多个生产VM 202之间的距离，即这些VM 202彼此之间的相对相似性。两个或更多个VM共有的区块越多，这些VM就越相似。
一旦已识别出相似的生产VM，则诸如例如通过相似性模块来创建508VM模板，其中VM模板的磁盘结构和数据与生产VM的磁盘结构和数据相似或相同。与生产VM一样，VM模板包括碎片整理代理的实例。当相应的碎片整理代理做出更改(结合图4进一步讨论)时，在数据中心或其他数据保护环境获取510VM模板的全映像并备份512。
现在参考图4，提供了关于根据本发明的各种实施方式的一些示例性方法的细节，其中一个示例性方法总体以600表示。一般来讲，示例性方法600涉及VM的一部分或全部的智能碎片整理，但方法600的其他实施方式可全部或部分地应用于其他装置。在至少一些实施方式中，VM或其他装置的被碎片整理的部分是该VM或其他装置的文件系统的一部分。
通过方法600所例示的方法的实施方式可在生产站点处全部或部分地执行。在特定实施方式中，方法600由VM的碎片整理代理或其他装置诸如例如在生产站点处全部或部分地执行。同样，通过方法600所例示的方法的实施方式可结合样本或模板VM来执行。
示例性方法600可在检测到602涉及VM文件系统中的文件的文件操作时开始。文件操作可为例如写入或删除操作。在写入操作的情况下，将在写入请求中所识别的数据写入604到VM模板所指定的VM磁盘位置。
当检测到的文件操作602是文件删除操作时，将文件数据归零606，并将归零区域移动608到VM磁盘的特定部分(诸如磁盘的末尾)。在VM磁盘上为归零区域指定的特定目的地可在模板VM中指定，模板VM可例如由驻留在发生文件删除的VM上的碎片整理代理的实例访问。VM模板可通过相似性算法(其示例在本文公开)创建，并且VM模板可与其数据正在移动的VM一起驻留在生产站点处。
如所指出的，方法600的范围并非仅限于删除操作，而是可附加地或替选地应用于可被检测到602或可接收到关于其的通知的文件写入和文件修改操作。为了说明，如果在新版本的VM中，某个过程只是将该VM的文件系统中的数据移动到新位置(诸如例如通过使用小的更改来重写文件)，则该VM处的碎片整理代理实例将把数据移动到与文件覆写之前相同的位置。更一般地，响应于VM磁盘上的数据修改操作，碎片整理代理将如VM模板所指示的那样移动608 VM磁盘上的数据。
因此，一组VM上的每个碎片整理代理实例都操作以(除其他外)对相关联的VM的磁盘进行碎片整理，并将共有数据存储在每个VM磁盘上相同的相应位置。以此方式，碎片整理代理共同操作，以确保在相似VM的群体或集群中的每个VM上具有相似或相同的磁盘结构和数据。每个VM磁盘上要实现的磁盘结构和数据的基础由VM模板提供，该VM模板由碎片整理代理访问。
现在参考图5，提供了关于使用VM模板的全映像在目标站点(诸如例如云数据中心)处还原一个或多个VM的示例性方法的细节。这种方法的一个示例在图5中总体以700表示。在至少一些实施方式中，方法700的部分或全部可在数据中心(诸如例如云存储站点)处执行，但这不是必需的。
方法700可从接收702用于备份的一个或多个全映像开始。所述全映像可为VM模板的全映像，该VM模板可位于生产站点处，但这不是必需的。可临时地、定期地或以任何其他基础接收702全映像。在已经接收到全映像后，将它们存储在数据中心704处，例如存储在对象存储器中。
在VM模板的至少一个全映像的存储704之后的某个点，接收706到灾难恢复(DR)请求。可生成和接收706与生产站点处的问题相关的DR请求。该问题可能是导致数据(诸如例如一个或多个生产VM)损坏或丢失的一个或多个事件。可从生产站点、管理员或其他实体接收的DR请求可指定在数据中心和/或另一DR目标站点处还原一个或多个生产VM。
在接收到DR请求706之后，然后创建708临时恢复VM。该临时恢复VM是基于VM模板的全映像创建的708。VM模板的全映像可驻留在数据中心处。在某些情况下，在数据中心处可能存在VM模板的多个全映像，并且恢复VM的创建可基于这些映像中的任一个。可基于在DR请求中识别的特定的还原点或时间来选择用于创建临时恢复VM 708的特定全映像。
在已经创建708临时恢复VM之后，然后使用临时恢复VM来还原710在DR请求中识别的(一个或多个)VM。有利的是，由于在这些生产VM之间建立的相似性，可使用基于VM模板创建的单个临时恢复VM来还原多个生产VM。
当(一个或多个)生产VM已在数据中心处还原710时，然后可关闭712临时恢复VM。如果在创建VM全映像之后已经生成并存储了VM全映像的任何增量备份，则可向已还原的生产VM应用714这些增量备份或差异，使得已还原的生产VM准确地反映生产VM在受DR事件影响之前的关于其存储的数据和磁盘结构两者的配置。一旦已还原的生产VM完全更新，它们就可投入使用并运行716。至少在一些实施方式中，已还原的生产VM驻留在数据中心处并且在数据中心处可访问。然而，已还原的生产VM可驻留在任何其他DR目标上，并且不一定托管在数据中心处。
F.示例性计算装置和相关联的介质
本文公开的实施方式可包括使用包括各种计算机硬件或软件模块的专用或通用计算机，如下文更详细地讨论的。计算机可包括处理器和承载指令的计算机存储介质，这些指令在由处理器执行和/或致使由处理器执行时，执行本文公开的任一种或多种方法。
如上面所指出的，本发明的范围内的实施方式还包括计算机存储介质，该计算机存储介质是用于承载计算机可执行指令或数据结构或其上存储有计算机可执行指令或数据结构的物理介质。此类计算机存储介质可以是可由通用或专用计算机访问的任何可用物理介质。
以举例而非限制的方式，此类计算机存储介质可包括硬件存储装置，诸如固态磁盘/装置(SSD)、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、闪存存储器、相变存储器(“PCM”)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或任何其他硬件存储装置，其可用于以计算机可执行指令或数据结构的形式存储程序代码，该程序代码可由通用或专用计算机系统访问和执行以实现本发明公开的功能。上述各项的组合也应包括在计算机存储介质的范围内。此类介质也是非暂时性存储介质的示例，并且非暂时性存储介质还涵盖基于云的存储系统和结构，但本发明的范围不限于非暂时性存储介质的这些示例。
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装置执行特定功能或功能组的指令和数据。尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但应当理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，本文公开的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例性形式公开的。
如本文所用，术语“模块”或“部件”可指在计算系统上执行的软件对象或例程。本文描述的不同部件、模块、引擎和服务可实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如，实现为单独的线程)。虽然本文描述的系统和方法可用软件来实现，但用硬件或软件和硬件的组合来实现也是可能的和所设想的。在本公开中，“计算实体”可以是如本文先前定义的任何计算系统，或者在计算系统上运行的任何模块或模块组合。
在至少一些实例中，提供了一种硬件处理器，该硬件处理器可操作以执行用于执行方法或过程(诸如本文公开的方法和过程)的可执行指令。硬件处理器可包括也可不包括其他硬件的元件，诸如本文公开的计算装置和系统。
在计算环境方面，本发明的实施方式可在客户端-服务器环境中执行，无论是网络环境还是本地环境，或者在任何其他合适的环境中执行。适于本发明的至少一些实施方式的操作环境包括云计算环境，在云计算环境中，客户端、服务器或其他机器中的一者或多者可驻留在云环境中并在云环境中操作。
本发明可在不脱离其精神或基本特性的情况下以其他特定形式实施。所描述的实施方式在所有方面仅被视为说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前述描述来指示。在权利要求的等效意义和范围内的所有变化都包含在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
将多个虚拟机(VM)中的每一个的相应磁盘分块以创建与所述VM中的每一个相关联的相应的多个区块；
基于所述分块过程，创建包括所述VM中的一个或多个的集群；
创建VM模板，所述VM模板的数据和磁盘结构与所述集群中的所述VM中的每一个的相应数据和磁盘结构匹配；以及
响应于涉及VM磁盘中的第一VM磁盘的文件操作，对所述第一VM磁盘进行碎片整理，使得所述第一VM磁盘的磁盘结构与所述VM模板的磁盘结构相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由驻留在其VM磁盘是所述文件操作的对象的VM处的碎片整理代理执行碎片整理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在已经对所述磁盘进行碎片整理之后，所述VM磁盘上存储的数据与所述VM模板的磁盘上存储的数据相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述集群的创建基于对所述VM不共有的区块量的识别。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述VM不共有的所述区块量低于阈值时，将那些VM包括在所述集群中。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对于每个VM，对所述VM磁盘的所述区块进行散列化；以及
对于每个VM，创建散列化的VM磁盘区块的向量，
其中，基于所述向量的比较将VM包括在所述集群中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述文件操作是文件删除操作或文件重写操作，并且当所述文件操作是文件重写操作时，所述操作还包括将文件数据移动到执行所述重写操作之前所述文件数据所在的相同位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述第一VM磁盘进行碎片整理包括：
将与所述文件操作相关的数据归零，使得所述第一VM磁盘在所述数据先前驻留处包括零；以及
将所述零移动到所述第一VM磁盘的由所述VM模板指定的磁盘位置。
9.一种非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由一个或多个硬件处理器执行时执行以下操作：
将多个虚拟机(VM)中的每一个的相应磁盘分块以创建与所述VM中的每一个相关联的相应的多个区块；
基于所述分块过程，创建包括所述VM中的一个或多个的集群；
创建VM模板，所述VM模板的数据和磁盘结构与所述集群中的所述VM中的每一个的相应数据和磁盘结构匹配；以及
响应于涉及VM磁盘中的第一VM磁盘的文件操作，对所述第一VM磁盘进行碎片整理，使得所述第一VM磁盘的磁盘结构与所述VM模板的磁盘结构相同。
10.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，由驻留在其VM磁盘是所述文件操作的对象的VM处的碎片整理代理执行碎片整理。
11.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，在已经对所述磁盘进行碎片整理之后，所述VM磁盘上存储的数据与所述VM模板的磁盘上存储的数据相同。
12.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，所述集群的创建基于对所述VM不共有的区块量的识别。
13.根据权利要求12所述的非暂时性存储介质，其中，当所述VM不共有的所述区块量低于阈值时，将那些VM包括在所述集群中。
14.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，所述操作还包括：
对于每个VM，对所述VM磁盘的所述区块进行散列化；以及
对于每个VM，创建散列化的VM磁盘区块的向量，
其中，基于所述向量的比较将VM包括在所述集群中。
15.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，所述文件操作是文件删除操作或文件重写操作，并且当所述文件操作是文件重写操作时，所述操作还包括将文件数据移动到执行所述重写操作之前所述文件数据所在的相同位置。
16.根据权利要求9所述的非暂时性存储介质，其中，对所述第一VM磁盘进行碎片整理包括：
将与所述文件操作相关的数据归零，使得所述第一VM磁盘在所述数据先前驻留处包括零；以及
将所述零移动到所述第一VM磁盘的由所述VM模板指定的磁盘位置。
17.一种非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由一个或多个硬件处理器执行时执行以下操作：
接收VM模板的全映像备份；
存储所述VM模板的所述全映像备份；
接收标识要还原的一个或多个目标VM的DR请求；
根据所述VM模板的所述全映像备份创建临时恢复VM；
使用所述临时恢复VM来还原所述目标VM中的一个或多个；以及
向已还原的目标VM应用任何差异备份。
18.根据权利要求17所述的非暂时性存储介质，其中，所述操作还包括在已还原所述一个或多个目标VM之后关闭所述临时恢复VM。
19.根据权利要求17所述的非暂时性存储介质，其中，在云数据中心处执行所述操作。
20.根据权利要求17所述的非暂时性存储介质，其中，在还原之后，能够在云数据中心处访问所还原的目标VM。
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