DE69831944T2

DE69831944T2 - Vorrichtung und verfahren zur sicherung eines plattenspeichersystem

Info

Publication number: DE69831944T2
Application number: DE69831944T
Authority: DE
Inventors: J. Richard CLIFTON; Sanjoy Chatterjee; P. John LARSON; R. Joseph RICHART; E. Cyril SAGAN
Original assignee: EMC Corp
Current assignee: EMC Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: JP3792258B2; WO1998053400A1; EP0983548B1; AU7572698A; DE69831944D1; CA2286356A1; JP2001520779A; US6081875A; EP0983548A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Datensicherungssysteme zur Verwendung mit Computern und im Besonderen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sichern eines Speichersystems auf Band, während das Speichersystem in Gebrauch ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Datenverarbeitungssysteme verwenden gewöhnlich wenigstens ein Plattenlaufwerk zum Speichern von Daten und Programmen. Der Hostrechner ruft vom Plattensystem die betreffenden Informationen ab, die gerade benötigt werden, und sendet neue oder aktualisierte Informationen oder Daten oder Programme, die der Hostrechner eventuell in Zukunft benötigen wird, aber zu diesem Zeitpunkt nicht im internen Hauptspeicher braucht, zur Speicherung an das Plattensystem.
Viele Organisationen wie große Unternehmen und staatliche Körperschaften haben extrem große Datenbanken für Informationen, die für sie leicht für schnellen Zugriff und rasches Modifizieren verfügbar sein müssen. Diese Datenbanken können unter einigen Umständen einem Terabyte von Daten entsprechen oder ein Terabyte von Daten überschreiten und erfordern große Datenspeichersysteme, die mehrere Plattenlaufwerke oder Plattenlaufwerkverbünde enthalten, die als ein einziges großes logisches Speichersystem organisiert sind. Oft gibt es einen Hostrechner oder Server, der ausschließlich und hauptsächlich der Abwicklung von Datenbanktransaktionen gewidmet ist. Die diversen Benutzer der Datenbank senden ihre Datenbankanforderungen an den Datenbankserver und erhalten die angeforderten Daten aus dem Datenbankserver über ein Netzwerk.
Organisationen, die derart große Datenbanken benutzen, müssen meist von Zeit zu Zeit aus geschäftlichen, rechtlichen oder archivierungstechnischen Gründen Sicherungskopien ihrer Datenbanken erstellen. Auch kann es sein, dass, obwohl moderne Plattensysteme im Allgemeinen hoch zuverlässige Vorrichtungen sind, einige Organisationen es wünschen, ihre Datenbanken als Schutz gegen die Möglichkeit eines Speichersystemausfalls sichern zu lassen.
Es ist daher allgemein üblich, regelmäßig eine teilweise oder vollständige Sicherung aller Daten im Plattensystem durchzuführen. Dies wird meist durch Kopieren der Daten, die gesichert werden sollen, auf Magnetbänder durchgeführt. Die Bänder werden dann für eine vom Systembenutzer bestimmte Zeitspanne aufbewahrt und können nötigenfalls zum Wiederherstellen eines bekannten Zustands des Systems verwendet werden.
Eine Anzahl von kommerziellen Dienstprogrammen sind zum Durchführen von Sicherungsvorgängen erhältlich. Im typischen Fall sind diese Dienstprogramme zum Ablaufen auf dem Datenbankserver vorgesehen. In einigen Fällen kann das Dienstprogramm auf einem anderen Rechnersystem laufen, das über das Lokalnetz (LAN) mit dem Datenbankserver kommuniziert. Das hat insofern Nachteile, als das Sichern einer Terabyte-Datenbank über ein Lokalnetz sehr langsam wäre und, ob das Sicherungsdienstprogramm nun auf dem Sicherungsserver läuft oder auf einem anderen Rechner am Lokalnetz, die Beteilung des Datenbankservers während des Sicherungsprozesses erforderlich ist. Die Einbeziehung des Datenbankservers leitet Verarbeitungsenergie von den Hauptaufgaben des Servers weg und kann die Reaktionszeit gegenüber Systembenutzern verschlechtern oder die zum Vervollständigen der Sicherung erforderliche Zeit verlängern.
Ein weiteres Problem bei dem Stand der Technik ist, dass Organisationen allgemein einen „Snapshot" (Momentaufnahme) ihrer Datenbank wünschen, wie sie zu einem bestimmten Zeitpunkt besteht. Eine Methode zum Gewährleisten der Datenkonsistenz während des Sicherns ist, den Zugriff auf die Daten während des Sicherungsvorgangs für Benutzer zu beschränken. Da die Sicherung extrem großer Datenbanken manchmal Stunden dauern kann, ist es für die Organisationen oft unakzeptabel, dass ihre Datenbanken während der Dauer der Sicherung für ihre Benutzer nicht verfügbar sind.
Systeme vom Stand der Technik wurden in der Bemühung entwickelt, dieses Problem zu lösen und es Benutzern weiterhin zu erlauben, in die Datenbank zu schreiben, während die Sicherung läuft. Beispielsweise offenbart US-Patent 5 535 381 ein System, bei dem eine Copy-on-Write-Methode zum verzögerten Kopieren (COW) verwendet wird, um „Original"-Daten vor dem Ausführen eines Schreibbefehls in separate Pufferspeicher zu sichern. Die COW-Daten werden auf dem Sicherungsband in separaten Banddatensätzen gespeichert, sodass das auf dem Band gespeicherte Bild kein Duplikat des Originalbildes ist und reintegriert werden muss, um das Originaldatenbild wieder zu erstellen.
US-Patent 5 487 160 offenbart eine weitere COW-Methode, bei der Originaldaten auf einem Reserveplattenlaufwerk gespeichert werden, bis die Sicherung abgeschlossen ist, und dann der Inhalt des Reservelaufwerks in Bausch und Bogen auf das Sicherungsband übertragen wird. Auch hier ist das Bild auf dem Sicherungsband fragmentiert und erfordert einen Reintegrationsprozess zum Wiederzusammensetzen des Originalbildes.
EP-Patent 0566967 offenbart ein Verfahren zum Erstellen eines Snapshot-Bildes eines gewünschten Abschnitts der Daten auf einer Plattenperipherie in einem Datenverarbeitungssystem. Es erstellt eine Bitmap für eine Datensicherung von der Plattenperipherie auf eine Bandperipherie. Wenn ein verzögerter Kopierprozess in der Spurumlaufspeichereinheit ausgeführt wird, werden die relevanten Daten als Nebendateien in einen Speicher geschrieben. Es wird eine separate Bitmap von Daten geführt, die aktualisiert wurden und in Nebendateien gespeichert werden. Ein Problem bei diesem Verfahren ist, dass die die Speicherstelle von Blöcken betreffenden Daten wieder in die primäre Bitmap zurück geschrieben werden müssen und die Größe der Bitmapdatei je nach der Menge der als Nebendateien in den Speicher geschriebenen Daten groß sein kann.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme und Nachteile, indem sie Benutzern während des Sicherungsprozesses uneingeschränkten Zugang zum System erlaubt, während sie ein Snapshot-Sicherungsbild auf Band erstellt, das nicht rekonstruiert werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung, wie sie von den angehängten unabhängigen Ansprüche definiert wird, betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sichern einer Datenbank oder eines Speichersystems auf einem Bandsicherungssystem unter Verwendung von im Handel erhältlichen Software-Dienstprogrammen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Sicherungsband zu erstellen, das einen Snapshot der Datenbank enthält.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, schnelles konsistentes Sichern der Datenbank zu erlauben, während Benutzer weiterhin Zugriff haben.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass ein separates Sicherungsgerät zum Abwickeln der Übertragung der Datenbank von dem Plattensystem auf das Bandsystem verwendet wird.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, dass Blöcke der Original-Datenbankdaten vor der Übertragung auf das Sicherungsbandsystem vorübergehend gespeichert und wieder in das Datenbankbild integriert werden, bevor die Übertragung auf das Sicherungsbandsystem stattfindet.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass standardmäßige im Handel erhältliches Sicherungs-Dienstprogramme eingesetzt werden können.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass der Hostprozessor nicht an der Sicherung teilnehmen muss.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass das Sicherungsbild auf Band keine spätere Reintegration oder Rekonstruktion erfordert.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für normal fachkundige Personen nach Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung und Zeichnungen hierin verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystems zum Durchführen einer Sicherung.
2 zeigt die funktionelle Organisation des Datenverarbeitungssystems von 1.
3 zeigt den Fluss von COW 231.
4 zeigt den Fluss von ODCU (Originaldaten-Cache-Dienstprogramm) 243.
5 zeigt den Fluss von SRU (spezielles Lesedienstprogramm) 242.
6 zeigt die Organisation von MM (modifizierte Map) 245.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
Die bevorzugte Ausgestaltung und das bevorzugte Verfahren werden bezüglich dem Sichern einer in einem Plattenspeichersystem befindlichen großen Datenbank auf eine Bandperipherie besprochen. Normal fachkundige Personen werden verstehen, dass die hierin beschriebene(n) Vorrichtung und Methoden nicht auf Datenbanksicherungen begrenzt sind, sondern auch leicht zum Durchführen einer Sicherung eines beliebigen ausgewählten Abschnitts der Informationen in einem Speichersystem oder zum Durchführen einer vollständigen Sicherung aller Informationen in Speicher 130 angepasst werden könnten.
In 1 sind mehrere Benutzer 101 über Lokalnetz 110 mit Server 120 verbunden. Speicher 130 kommuniziert über Bus 162, entweder SCSI oder Fibre-Channel, mit Server 120. In einer bevorzugten Ausgestaltung eines Systems, bei dem Datenbank 131 in der Größenordnung von einem Terabyte Daten ist, könnte Server 120 beispielsweise ein Data General AViiON Modell 6600 Rechner sein, auf dem das Microsoft NT Betriebssystem läuft, und Speicher 130 könnte ein oder mehrere intelligente RAID-Festplattenverbünde sein, z.B. Data General CLARiiON Plattenverbünde, die als ein einzelner logischer Plattenspeicher organisiert sind. Speicher 130 enthält einen oder mehrere interne Prozessoren, die in 1 kollektiv als Speicherprozessor (SP) 132 abgebildet sind. SP 132 kann Programme ausführen und auf Befehle von Server 120 reagieren. SP 132 bietet die Fähigkeit von Speicher 130 zum Durchführen von Tasks wie dem unten beschriebenen verzögerten Kopieren (COW) ohne die Beteiligung von Server 120. Speicher 130 speichert verschiedene Daten und Programme, darunter Datenbank 131, die von Server 120 verwendet wird. Datenbank 131 könnte von einem von mehreren kommerziellen Datenbankanbietern bereitgestellt sein, z.B. Oracle, Microsoft oder Informix.
Sicherungsgerät (BA) 140 ist mit Speicher 130, Sicherungsspeichereinheit (BSU) 150 und Lokalnetz (LAN) 110 verbunden. BA 140 kann ein beliebiger Rechner nach Wahl der Benutzer sein, der mit Speicher 130, BSU 150 und Lokalnetz 110 verbunden werden und arbeiten kann und ausreichend Verarbeitungskapazität zum Ausführen des Sicherungs-Dienstprogramms und zum Handhaben der Sicherungsdaten hat. BA 140 kann typisch ein kleinerer Rechner als Server 120 sein, beispielsweise ein Data General AViiON Modell 3600. BA 140 ist über eine Standardnetzverbindung 164 mit LAN 110 und über SCSI- oder Fibre-Channel-Busse 163 und 165 mit Speicher 130 und BSU 150 verbunden. BA 140 kann – muss aber nicht – die gleiche Betriebssystemsoftware wie Server 120 ausführen. BA 140 weist Prozessor 142 und Speichersystem 141 auf, das aus RAM-Speicher 144 und Plattenlaufwerk 143 besteht. Wie unten noch ausführlich besprochen wird, speichert Speichersystem 141 vorübergehend Originaldatenblöcke aus Speicher 130 und verwandte Informationen. BSU 150 könnte jedes beliebige Bandsystem großer Kapazität sein, beispielsweise ein Data General DLT Array-System.
In der Ausgestaltung von 1 kommuniziert BU (Sicherungsdienstprogramm) 141 mit Server 120 über LAN 110, um die Vorbereitung auf den Sicherungsprozess und das Einleiten des Sicherungsprozesses zu koordinieren. Unmittelbar vor dem Einleiten der Sicherung muss die Datenbank von Server 120 in einen Wartezustand versetzt werden. Dies erfordert im typischen Fall das vorübergehende Ausschließen neuer Datenbanktransaktionen, bis alle ausstehenden Transaktionen abgeschlossen worden sind und alle notwendigen Datenbankinformationen von Server 120 in Speicher 130 geschrieben worden sind. Dies gewährleistet, dass die Datenbank in einem stabilen konsistenten Zustand ist. Die Unterbrechung der normalen Datenbankverarbeitungsabläufe wird meist schnell und mit minimaler Störung für die Benutzer erreicht. Sobald das System in dem Wartezustand ist, kann die Sicherung gestartet werden und Benutzer können das System weiter normal benutzen, während die Sicherung stattfindet.
In 2 wird die funktionelle Organisation einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sicherungssystems abgebildet. Speicher 130 enthält Copy-on-Write-Programm (COW-Programm) 231 zur Ausführung durch SP 132 während des Sicherungsvorgangs. COW 231 kontrolliert auf Schreibbefehle an Speicher 130 von Server 120 und suspendiert, wenn ein Schreibbefehl erfasst wird, die Ausführung des Schreibvorgangs, bis eine Kopie der aktuell an dieser Speicheradresse in Speicher 130 befindlichen Daten hergestellt wurde. In der hierin beschriebenen Ausgestaltung von Speicher 130 werden Daten im Speicher 130 addressiert, kopiert und in Blöcken von 512 Bytes verschoben.
Die modifizierte Map (MM) 245 und der Originaldaten-Cache (ODC) 246 repräsentieren Bereiche des Speichersystems 141. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind MM 245 und ODC 246 in Plattenlaufwerk 143 befindliche Dateien und MM 245 ist in den Speicher eingeblendet (memory-mapped), um die Zugriffsgeschwindigkeit zu erhöhen. Wie unten noch ausführlicher besprochen wird, ist die Aufgabe des ODC 246, aus Speicher 130 kopierte Blöcke von „Originaldaten" vorübergehend aufzunehmen, bis sie zum Konstruieren des in BSU 150 zu speichernden Snapshot-Datenbankbildes benötigt werden.
MM 245 enthält einen Eintrag für jeden während der Sicherung in ODC 246 gespeicherten Block. Die Übertragung des assoziierten Blocks von ODC 246 zu BSU 150 oder das Überschreiben des Blocks in ODC 246 verursacht kein Entfernen des Eintrags Eintrag in MM 245. Der Inhalt und die Organisation der MM 245 ist in 6 abgebildet und wird unten besprochen.
BU 241, spezielles Lesedienstprogramm (SRU) 242 und Originaldaten-Cache- Dienstprogramm (ODCU) 243 sind in Prozessor 142 laufende Programme. BU 241 ist ein im Handel erhältliches Sicherungsdienstprogramm nach Wahl des Systembenutzers, beispielsweise Legato Networker oder Cheyenne ARCserver. Der Betrieb von SRU 242 und ODCU 243 ist für BU 241 transparent und BU 241 braucht zur Verwendung in dem offenbarten System nicht modifiziert zu werden. BU 241 glaubt, dass es direkt mit Speichers 130 kommuniziert und dass es die volle Kontrolle über die Sicherung hat.
SRU 242 und ODCU 243 kommunizieren mit und steuern MM 245 und ODC 246. SRU 242 führt die folgenden Aufgaben durch: (1) Weiterleiten von Datenleseanforderungen von BU 241 an Speicher 130, (2) Zurückerhalten der angeforderten Daten vom Speicher 130, (3) Ablegen der erhaltenen Daten in einem RAM-144-Pufferspeicher, während die Speicher-130-adressen der erhaltenen Blöcke mit MM 245 verglichen werden, um zu ermitteln, ob irgendwelche früher aus diesen Adressen gelesenen Datenblöcke sich bereits in ODC 246 befinden, (4) falls sich einer oder mehrere derartige bereits gelesene Blöcke in ODC 246 befinden, Ersetzen der aktuell im Pufferspeicher befindlichen Blöcken aus den gleichen Adressen durch jene Blöcke aus ODC 246, (5) Modifizieren von MM 245, um anzuzeigen, dass jene Blöcke zu BU 241 übertragen wurden, und (6) Weiterleiten des Inhalts des wieder abgeglichenen Pufferspeichers an BU 241.
In einer bevorzugten Ausgestaltung filtert SRU 242 auch die Schreibbefehle aus BU 241. Schreibbefehle an Subsysteme von BA 140 werden zugelassen, aber Versuche von BU 241, während des Sicherungsprozesses in Speicher 130 zu schreiben, falls sie vorkommen, werden nicht erlaubt.
ODCU 243 führt die folgenden Aufgaben durch: (1) Überwachen von COW-Datenübertragungen aus Speicher 130, (2) Ermitteln, ob die aus Speicher 130 erhaltenen COW-Blöcke Teil des Bereichs von Speicher 130 sind, der gesichert wird, (3) wenn ja, Vergleichen der Adresse von jedem der erhaltenen COW-Blöcke mit dem Inhalt von MM 245, um zu ermitteln, ob bereits ein Eintrag für einen der erhaltenen Sicherungsblöcke existiert, (4) Erstellen eines Eintrags in MM 245 für jeden erhaltenen Original-COW-Block und (5) Speichern von Original-COW-Blöcken in ODC 246.
In 6 ist die funktionelle Organisation von MM 245 abgebildet. Beim Einleiten der Sicherung ist MM 245 leer. Wenn die Sicherung gestartet wurde, veranlasst jeder Schreibbefehl von Server 120 zu einem Datenblock in Speicher 130, dass COW 231 zuerst die existierenden Daten aus dieser Adresse kopiert und sie als einen COW-Block an ODCU 243 sendet. Wenn ODCU 243 einen COW-Block aus Datenbank 131 erhält und die Originaldaten aus diesem Block nicht bereits im ODC 246 sind, erstellt ODCU 243 einen Eintrag in MM 245 für diesen Block. Im Verlauf der Sicherung sammelt MM 245 eine Mehrzahl von Einträgen 1-N, wobei jeder Eintrag einen während der Sicherung von Speicher 130 nach ODC 246 kopierten Originaldatenblock repräsentiert. Nur der erste von einer Adresse erhaltene COW-Block wird in ODC 246 gespeichert. Spätere COW-Blöcke mit der gleichen Adresse werden von ODCU 243 ignoriert.
Jeder Eintrag 1-N in MM 245 umfasst vier Informationsfelder. In der hierin beschriebenen Ausgestaltung besteht die Speicheradresse jedes Blocks in Speicher 130 aus einem eindeutigen Identifikator der spezifischen physikalischen oder logischen Komponente in Speicher 130, in der sich dieser betreffende Datenblock befindet, und einem Offset zu dem spezifischen 512-Byte-Block in der Komponente. Diese zwei Adresskomponenten werden in den Feldern 610 und 620 von MM 245 gespeichert und stellen einen eindeutigen Identifikator für jeden Datenblock in Speicher 130 bereit. Feld 630 enthält den Zustand des assoziierten Datenblocks. Jeder Block in ODC 246 befindet sich in einem von zwei Zuständen: von BU 141 gelesen oder von BU 141 noch nicht gelesen. Und schließlich enthält Feld 640 den Offset in den ODC 246, wo sich der assoziierte Datenblock befindet.
Wenn Datenbank 131 in einen Wartezustand versetzt worden ist, wird die Sicherungsoperation eingeleitet. 3 illustriert den Betrieb von COW 231. In Schritt 310 überwacht COW 231 alle Befehle von Server 120 an Speicher 130, um Schreibbefehle zu erfassen. Wenn in Schritt 320 ein Schreibbefehl an Speicher 130 erfasst wird, wird der Befehl in Schritt 330 suspendiert und die relevanten Daten werden in Schritt 340 kopiert. Ein Schreibbefehl von Server 120 könnte einen einzelnen Datenblock oder eine Anzahl von Datenblöcken adressieren. Alle von dem Schreibbefehl adressierten Blöcke werden in Schritt 340 kopiert. Der kopierte Datenblock bzw. die kopierten Datenblöcke wird/werden in Schritt 350 an BA 140 gesendet. Nach dem Kopieren des Blocks oder der Blöcke kann der Schreibbefehl von Server 120 durchgeführt werden.
Wie fachkundige Personen gut verstehen, kann COW 231, falls erwünscht, mit zusätzlicher Funktionalität ausgebildet sein, je nach der verfügbaren Verarbeitungskapazität und Speicherkapazität von SP 132. In der hierin beschriebenen Ausgestaltung wird eine relativ unkomplizierte COW-231-Methode besprochen. COW 231 macht eine Kopie aller Schreibvorgänge nach Speicher 130 und suspendiert den gesamten Schreibvorgang, bis alle Blöcke kopiert worden sind. In einer alternativen Ausgestaltung könnte COW 231 eine relativ große Schreibanforderung, d.h. eine Schreibanforderung, die eine relativ große Anzahl von Blöcken betrifft, in eine Anzahl kleinerer inkrementeller Schreibvorgänge unterteilen. COW 231 könnte dann jeden inkrementellen Schreibvorgang suspendieren, bis der Abschnitt der von diesem inkrementellen Schreibvorgang adressierten Blöcke kopiert worden ist. In einer weiteren Ausgestaltung könnte COW 231 eine Map der spezifischen zu sichernden Adressen führen und nur dann eine Kopie herstellen, wenn Schreibvorgänge für diese spezifischen Speicherbereiche vorgesehen sind. In noch einer weiteren alternativen Ausgestaltung könnte COW 231 eine Tabelle der Adressen von Blöcken in Speicher 130 führen, die bereits kopiert wurden, und verzögertes Kopieren (Copy-on-Write) nur für jene Blöcke durchführen, die während der Sicherung nicht schon einmal kopiert wurden.
4 illustriert die Art und Weise, wie ODCU 243 die in Schritt 350 zu BA 140 gesendeten COW-Blöcke handhabt. Beim Einleiten des Sicherns leitet ODCU 243 Schritt 410 ein, die Überwachung auf COW-Blöcke von Speicher 130. Wenn ein Block oder mehrere Blöcke in Schritt 420 aus Speicher 130 erhalten werden, werden die Adressen der erhaltenen Blöcke in Schritt 430 überprüft, um zu ermitteln, ob die erhaltenen Daten Teil des Abschnitts von Speicher 130 sind, der gesichert wird. Wenn die erhaltenen Daten nicht Teil des Bereichs von Speicher 130 sind, der gesichert wird, werden die Blöcke in Schritt 440 ignoriert und ODCU 243 setzt sein Überwachen fort. Wenn die erhaltenen Daten Teil des Bereichs von Speicher 130 sind, der gesichert wird, wird MM 245 überprüft, um zu ermitteln, ob ein Eintrag für den eindeutigen Identifikator von einem der erhaltenen Blöcke bereits in MM 245 vorliegt, was bedeutet, dass die Originaldaten von diesem Block bereits in ODC 246 gespeichert wurden. Wenn in MM 245 bereits ein Eintrag für eine Blockadresse existiert, dann repräsentieren die gerade erhaltenen Daten einen nachfolgenden Schreibvorgang zu demselben Block während der Sicherung. In diesem Fall wird der erhaltene Block ignoriert und die Überwachung in Schritt 410 fortgesetzt.
Wenn die Adresse eines erhaltenen Blocks in Schritt 460 in MM 245 nicht gefunden wird, dann wird in Schritt 470 für diesen Block ein neuer Eintrag in MM 245 erstellt. Zum Durchführen einer Sicherung einer einzelnen Datenbank ist es unnötig, Datenblöcke nach ihrer Sicherung in ODC 246 zu behalten. ODCU 243 kann daher den ODC-Offset eines Blocks wiederverwenden, der bereits zu BSU 150 verschoben wurde, wie von Zustand 630 angezeigt wird, wenn kein derartiger Offset verfügbar ist. Wenn kein zuvor benutzter ODC- Offset verfügbar ist, weist ODCU 243 einen neuen ODC-Offset zu. Als eine alternative Ausgestaltung kann die Wiederverwendung von ODC-Offsets verboten werden, wodurch sichergestellt wird, dass jedem Eintrag in MM 245 während der Sicherung ein eindeutiger ODC-Offset zugewiesen wird und alle ODC-Datenblöcke in ODC 246 behalten werden. Schließlich wird der erhaltene Block in Schritt 480 in ODC 246 gespeichert.
5 illustriert den Betrieb von SRU 242. Wie oben angedeutet, aus der Sicht von BU 241, gibt BU 241 Lesebefehle an Speicher 130 aus und erhält die angeforderten Daten zurück, die es dann wiederum an BSU 150 sendet. Tatsächlich ist SRU 242 zwischen BU 241 und Speicher 130 angeordnet. In Schritt 510 überwacht SRU 242 auf Lesebefehle von BU 241 an Speicher 130. Lesebefehle werden in Schritt 540 an Speicher 130 weitergeleitet. Wenn der Lesebefehl nicht an Speicher 130 gerichtet ist, wird der Lesebefehl zur Durchführung in Schritt 530 an sein Ziel weitergeleitet. Speicher 130 ruft die angeforderten Daten in Schritt 540 ab und sendet sie zum Sicherungsgerät zurück.
Allgemein bestimmt und wählt das als BU 241 eingesetzte im Handel erhältliche Dienstprogramm die spezifische Datenmenge, die es mit jeder Leseanforderung von Speicher 130 anfordern wird. Wie oben besprochen verwendet Speicher 130 in einer bevorzugten Ausgestaltung einen 512-Byte-Datenblock als seine Standarddateneinheit für Manipulieren und Adressieren. Meist ist die von BU 241 gelesene Datenmenge beträchtlich größer als 512 Bytes. Beispielsweise könnte es sein, dass BU 241 mit jedem Lesebefehl 64 Kbyte anfordert. SRU 242 leitet die Leseanforderung an Speicher 130 weiter und legt, wenn der Speicher die angeforderten Daten zurücksendet, die zurückgesendete Datenmenge in einen Pufferspeicher in RAM 144. An diesem Punkt können einige der Datenblöcke in dem Pufferspeicher Blöcke sein, die nach dem Einleiten der Sicherung modifiziert wurden. Um sicherzustellen, dass die Sicherung einen echten Snapshot erstellt, müssen alle derartigen modifizierten Datenblöcke in dem Pufferspeicher durch die entsprechenden Originaldatenblöcke aus ODC 246 ersetzt werden, bevor die angeforderten Daten an BU 241 geliefert werden.
Daher wird in Schritt 560 die in Speicher 130 befindliche eindeutige Adresse jedes Blocks in dem Pufferspeicher mit den in MM 245 gespeicherten Adressen verglichen, um zu ermitteln, ob Originaldaten für diese Adresse in ODC 246 verfügbar sind. In Schritt 570 wird jeder Block in dem Pufferspeicher, der eine Adresse hat, die mit einer in MM 245 gespeicherten Adresse übereinstimmt, verworfen und durch den Originaldatenblock aus ODC 246 ersetzt. In Schritt 580 wird das Zustandsfeld von MM 245 jedes Originaldatenblocks, der in den Pufferspeicher gelegt wurde, aktualisiert, sodass es reflektiert, dass der Block in Vorbereitung auf seine Sicherung in BSU 150 aus ODC 246 gelesen wurde. Die Änderung des Blockzustands in Schritt 580 dient ODCU 243 als Anzeige dafür, dass der von diesem Block in ODC 246 eingenommene Bereich überschrieben und zum Speichern eines anderen Blocks verwendet werden kann. In Schritt 590 wird der Inhalt des Pufferspeichers, der jetzt nur aus Originaldaten besteht, zur Übertragung an BSU 150 an BU 241 weitergeleitet.
Die oben beschriebene bevorzugte Ausgestaltung stellt ein Mittel zum Herstellen einer Snapshot-Sicherung von Datenbank 131 mithilfe eines separaten Sicherungsgeräts bereit, das nicht erfordert, dass Server 120 am Sicherungsprozess beteiligt ist, und von Speicher 130 nur COW-Fähigkeit erfordert. Es versteht sich, dass die Funktionen von MM 245 und ODC 246 so implementiert werden könnten, dass sie in Speicher 130 liegen, und die Dienstprogramme SRU 242 und ODCU 243 könnten so implementiert sein, dass sie in SP 132 anstelle von Prozessor 142 ausgeführt werden. In dieser alternativen Implementierung würden die Speicherung von COW-Datenblöcken und der Abgleich von COW-Daten und Datenlesevorgängen in Reaktion auf Leseanforderungen von BU 142 gänzlich innerhalb Speicher 130 erfolgen. Diese Implementierung würde den vom Prozessor 142 geforderten Verarbeitungsaufwand verringern, die Notwendigkeit für das Vorhandensein der Platte 142 verringern oder beseitigen und den Verkehr auf Bus 163 verringern, sie würde aber bewirken, dass die Arbeitslast von SP 132 erhöht würde und Speicher 130 die Speicherung von MM 245 und ODC 246 übernehmen müsste.
Die besondere Ausgestaltung oben ist in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten. Der Umfang der Erfindung wird von den angehängten Ansprüchen und nicht der vorhergehenden Beschreibung angezeigt.

Claims

Verfahren zum Erstellen einer Snapshot-Aufnahme eines gewünschten Teils der Daten, die sich auf einer Plattenperipherie in einem Datenverarbeitungssystem befinden, das einen mit der Plattenperipherie verbundenen Hostrechner und einen mit dem Hostrechner und der Plattenperipherie verbundenen Sicherungsrechner hat, wobei der Sicherungsrechner einen Originaldaten-Cache und eine Map hat, die für jeden in dem Originaldaten-Cache gespeicherten Datenblock die entsprechende Adresse des genannten Datenblocks in der Plattenperipherie enthält, wobei das Datenverarbeitungssystem ferner eine mit dem Sicherungsrechner verbundene Bandperipherie hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Lesen von ein oder mehreren Blöcken der gewünschten Daten aus der Plattenperipherie; b) Ermitteln in einem ersten Ermittlungschritt durch Vergleichen der Adressen in der Map mit den Adressen der erhaltenen Blöcke, ob ein oder mehrere Datenblöcke, die zuvor aus der gleichen Plattenperipherieadresse gelesen wurden wie die ein oder mehreren in Schritt a) gelesenen Datenblöcke, in dem Originaldaten-Cache verfügbar sind; c) wenn ja, Übertragen der ein oder mehreren zuvor gelesenen Datenblöcke aus dem Originaldaten-Cache auf die Bandperipherie mithilfe der Map, um die Daten aus dem Originaldaten-Cache für die ein oder mehreren in Schritt a) gelesenen Blöcke einzusetzen; und d) wenn nicht, Übertragen der ein oder mehreren in Schritt a) aus der Plattenperipherie gelesenen Datenblöcke auf die Bandperipherie.
Verfahren nach Anspruch 1 und ferner umfassend den Schritt des Wiederholens aller Schritte a) bis d) des Verfahrens nach Anspruch 1, bis der gesamte gewünschte Teil auf die Bandperipherie übertragen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: vor dem Schritt b) und wenn mehr als ein Datenblock aus der Plattenperipherie gelesen wurde, Ablegen wenigstens einiger dieser Datenblöcke in einem Pufferspeicher; dann Durchführen eines zweiten Ermittlungsschrittes für jeden in dem Pufferspeicher abgelegten Block: Ermitteln, ob ein zuvor aus der gleichen Plattenperipherieadresse gelesener Datenblock in dem Originaldaten-Cache verfügbar ist; und wenn ja, Ersetzen des derzeit in dem Pufferspeicher befindlichen Datenblocks durch den zuvor gelesenen Datenblock; Übertragen des Inhalts des Pufferspeichers auf die Bandperipherie; Fortfahren mit allen Verfahrensschritten nach Anspruch 1, angefangen mit Schritt b), für alle nicht in dem Pufferspeicher abgelegten Datenblöcke.
Verfahren nach Anspruch 3 und ferner umfassend den Schritt des Wiederholens aller Schritte des Verfahrens nach Anspruch 3, bis der gesamte gewünschte Teil auf die Bandperipherie übertragen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Überwachens auf einen Schreibbefehl von dem Hostrechner an die Plattenperipherie; Durchführen der folgenden Schritte vor dem Schritt b), wenn ein Schreibbefehl erfasst wird: (i) Suspendieren des Schreibbefehls; (ii) Kopieren der Daten aus den Plattenperipherieadressen, an die der Schreibbefehl gerichtet ist; (iii) Speichern der in Schritt (ii) kopierten Daten in dem Originaldaten-Cache und (iv) Ausführen des Schreibvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt des Wiederholens aller Schritte des Verfahrens nach Anspruch 5, bis der gesamte gewünschte Teil auf die Bandperipherie übertragen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Plattenperipherie Copy-on-Write-Fähigkeit hat und das ferner das Durchführen eines Copy-on-Write-Prozesses umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Überwachen auf einen Schreibbefehl von dem Hostrechner an die Plattenperipherie und, falls vor Schritt b) ein Schreibbefehl erfasst wird, Durchführen der folgenden Schritte: (i) Suspendieren des Schreibbefehls; (ii) Kopieren der Daten von den Adressen, an die der Schreibbefehl gerichtet ist; (iii) Durchführen der folgenden Schritte für jeden in Schritt (ii) kopierten Datenblock: (1) Vergleichen der Adresse des Blocks mit einer Liste von Adressen von Blöcken, die zuvor in einem Originaldaten-Cache gespeichert wurden; (2) Verwerfen des Blocks, wenn sich die Adresse des Blocks auf der Liste befindet; (3) wenn die Adresse des Blocks sich nicht auf der Liste befindet, Speichern des Blocks in dem Originaldaten-Cache und Hinzufügen der Adresse des Blocks zu der Liste; und (4) Ausführen des Schreibvorgangs; und wenn vor dem ersten Ermittlungsschritt kein Schreibbefehl erfasst wird, Schritt b) und alle übrigen Schritte nach Anspruch 1.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (iii) (3) den zusätzlichen Schritt des Speicherns eines Zeigers auf die Speicherstelle des Blocks in dem Sicherungsrechner umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (iii) (3) den zusätzlichen Schritt des Speicherns eines Zustandanzeigers für den Block umfasst, wobei der genannte Zustandsanzeiger anzeigt, ob der Block aus dem Sicherungsrechner gelesen wurde.
System zum Erstellen einer Snapshot-Aufnahme eines gewünschten Teils der Daten, die sich auf einer Plattenperipherie in einem Computersystem befinden, umfassend: einen Hostrechner (120); eine Plattenperipherie (130), die mit dem Hostrechner verbunden ist und einen internen Prozessor hat; eine Bandperipherie (150) zum Speichern einer Sicherungskopie eines gewünschten Teils der Daten, die sich auf der Plattenperipherie befinden; einen Sicherungsrechner (140), der mit dem Hostrechner und der Plattenperipherie verbunden ist, wobei der Sicherungsrechner einen Originaldaten-Cache und eine Map hat, die für jeden in dem Originaldaten-Cache gespeicherten Datenblock die entsprechende Adresse des genannten Datenblocks in der Plattenperipherie enthält; wobei der Sicherungsrechner zum Lesen von einem oder mehreren Blöcken der gewünschten Daten aus der Plattenperipherie, zum Ermitteln durch Vergleichen der Adressen in der Map mit den Adressen der erhaltenen Blöcke, ob ein oder mehrere zuvor von der gleichen Plattenperipherieadresse gelesene Datenblöcke in dem Originaldaten-Cache verfügbar sind, und zum Übertragen der ein oder mehreren zuvor gelesenen Datenblöcke aus dem Originaldaten-Cache auf die Bandperipherie mithilfe der Map, um die Daten aus dem Originaldaten-Cache für die ein oder mehreren von dem Sicherungsrechner gelesenen Blöcke einzusetzen, und ansonsten Übertragen der von dem Sicherungsrechner gelesenen Datenblöcke auf die Bandperipherie.
System nach Anspruch 10, bei dem die Plattenperipherie Copy-on-Write-Fähigkeit hat, wobei der Sicherungsrechner Folgendes umfasst: ein Mittel zum Erhalten von Copy-on-Write-Daten von der Plattenperipherie, ein Mittel zum Speichern der Copy-on-Write-Daten in dem Sicherungsrechner, ein Mittel zum Anfordern von Sicherungsdaten von der Plattenperipherie, ein Mittel zum Erhalten von Sicherungsdaten von der Plattenperipherie in Antwort auf eine Anfrage, ein Mittel zum Übertragen von Daten auf die Bandperipherie und ein Mittel zum Auswählen der erhaltenen Sicherungsdaten oder der gespeicherten Copy-on-Write-Daten zum Übertragen auf die Bandperipherie.
System nach Anspruch 10, bei dem der Sicherungsrechner Folgendes hat: ein Daten-Cache-Dienstprogramm mit einem Mittel zum Erhalten von Copy-on-Write-Daten (COW-Daten) von der Plattenperipherie und einem Mittel zum Speichern der COW-Daten in dem Originaldaten-Cache; ein Sicherungsdienstprogramm mit einem Mittel zum Ausgeben von Lesebefehlen an die Plattenperipherie, einem Mittel zum Erhalten von Daten von der Plattenperipherie und einem Mittel zum Senden von Daten zu der Bandperipherie; und ein Lesedienstprogramm mit einem Mittel zum Erhalten von Daten von der Plattenperipherie in Antwort auf einen Lesebefehl von dem Sicherungsdienstprogramm; ein Mittel zum Vergleichen der Plattenperipherieadresse erhaltener Daten mit Plattenperipherieadressen von COW-Daten; ein Mittel, um dem Sicherungsdienstprogramm Daten bereitzustellen; und ein Mittel zum Auswählen der dem Sicherungsdienstprogramm bereitzustellenden Daten aus den von der Plattenperipherie erhaltenen Daten oder den in dem Originaldaten-Cache gespeicherten COW-Daten.
System nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Sicherungsrechner ferner Folgendes umfasst: ein Mittel zum Speichern der Plattenperipherieadresse der COW-Daten in der Map in der Map des Originaldaten-Caches; und ein Mittel zum Zuweisen und Speichern, in der Map, eines Zeigers auf die COW-Daten in dem Originaldaten-Cachemittel zum Prüfen der Map auf gespeicherte Adressen, die mit den Adressen von Daten übereinstimmen, die von der Plattenperipherie erhalten wurden.
System nach Anspruch 13, bei dem das Mittel zum Auswählen für jede von dem Sicherungsdienstprogramm angeforderte Adresse die erhaltenen Daten auswählt, wenn in der Map keine entsprechende Adresse gefunden wird, und die Originaldaten-Cache-Daten auswählt, wenn in der Map eine entsprechende Adresse gefunden wird.
System nach Anspruch 13, bei dem das Daten-Cache-Dienstprogramm ferner ein Mittel hat zum Prüfen der Map vor dem Speichern von COW-Daten in dem Originaldaten-Cache und Speichern der Daten in dem Originaldaten-Cache nur dann, wenn die Map anzeigt, dass nicht bereits Daten von der gleichen Plattenperipherieadresse in dem Originaldaten-Cache gespeichert sind.
System nach Anspruch 14, bei dem das Daten-Cache-Dienstprogramm ferner ein Mittel zum Speichern eines Zustandsfeldes in der Map für jeden COW-Eintrag hat, wobei das genannte Zustandsfeld anzeigt, ob die entsprechenden COW-Daten in dem Originaldaten-Cache von dem Lesedienstprogramm-Auswahlmittel ausgewählt wurden oder nicht.
System nach Anspruch 16, bei dem das Lesedienstprogramm ferner ein Mittel zum Modifizieren des Inhalts des Zustandsfeldes hat, wenn das Lesedienstprogramm die mit diesem Zustandsfeld assoziierten COW-Daten aus dem Originaldaten-Cache auswählt.
System nach Anspruch 13, bei dem das Mittel zum Zuweisen des Zeigers ein Mittel hat zum Neuzuweisen eines zuvor zugewiesenen Zeigers, wenn das mit dem zuvor zugewiesenen Zeiger assoziierte Zustandsfeld anzeigt, dass die mit diesem Zeiger assoziierten COW-Daten von dem Lesedienstprogramm-Auswahlmittel ausgewählt wurden.