JP5287366B2 - 管理サーバ、バックアップ方式、バックアップ方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、管理対象マシンが記憶するデータをバックアップする方式に関し、特に、前回のバックアップしたデータから変更された差分データをバックアップの対象とする差分バックアップの方式に関する。

業務サービスを動作させるサーバ、あるいは、業務端末（パーソナルコンピュータ）は、不慮の事故に備えるために重要なデータ、あるいは、ディスク全てをバックアップしておく運用が通常行われている。特に、業務サービスを動作させているサーバについては、昨今のサービスの無停止化の流れにより、可能な限りサーバの停止を抑えるような運用が求められている。従って、停止する場合においても、その時間を可能な限り短縮することが求められている。
例えば、重要なデータのみをバックアップする場合は、業務アプリケーションを停止させるなど、アプリケーションとしての静止点（意味的に整合性のとれた状態）を確保した上で、アプリケーションのデータをバックアップするなどの運用がなされている。また、システム（OS : Operating System）をバックアップする場合は、システムを停止してバックアップするなどの運用がなされている。

このような状況において、業務アプリケーションやシステムの停止時間を最小限に抑えるために、種々の差分バックアップ方式が考案されている。例えば、特許文献１では、業務ボリュームの差分データのみをコピーボリュームにコピーする技術が記載されている。
特許文献１の方式では、業務ボリューム（コピー元）の各ブロックに対して更新フラグが用意されており、そのフラグが更新のタイミングで管理されているため、前回バックアップが実行された（ボリュームが切り離された）時点から更新されたブロックが把握できるようになっている。そのため、次回バックアップを実行する場合に、どのブロックをコピーすれば良いかを特定できるようになっている。

特開２０００−３３０７３０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方式に従うと、バックアップ対象上に差分計算の仕組み（ストレージ装置、ファイルシステム）が必要であった。このため、システム構築のコストが高くなってしまっていた。一方、バックアップ対象に特別な仕組みが必要のない汎用的なディスクのバックアップ方式では、常にフルバックアップが必要となっていた。このため、バックアップ時間・バックアップデータ量が肥大化していた。

これらに対して差分バックアップを実現しようとした場合、フルバックアップを採取してから管理サーバ上で差分データを計算する方式、あるいは、前回採取したフルバックアップデータを管理対象マシンに送信して管理対象マシン上で差分を計算する方式をとらざるを得なかった。しかし、これらの方式では通信データ量が多くなってしまうため、実用的な方式ではなかった。
また、ディスクイメージレベルで差分を計算する場合、計算するブロックサイズの適正値はディスク上に実装されるファイルシステム、あるいは、ファイルシステム上で動作する業務アプリケーション等に依存するため、一概にブロックサイズを決めることができず、差分データ量が最適な量ではなかった。

本発明の目的は、差分計算の仕組み（ストレージ装置、ファイルシステム）を持たない管理対象マシンを対象として、管理サーバと管理対象マシン間の通信量を抑えながら、差分データ量を最適化するバックアップに関する技術を提供することである。

本発明に係る管理サーバの一態様は、管理対象マシンのデータをバックアップする管理サーバであって、前記管理対象マシンのフルバックアップデータを格納するフルバックアップデータ格納手段と、前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータを格納するハッシュデータ格納手段と、前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージを格納するブートイメージ格納手段と、前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記ブートイメージを前記管理対象マシンへ送信する送信手段と、前記ブートイメージを用いて前記管理対象マシンが起動された後、前記ハッシュデータを前記管理対象マシンへ送信し、前記管理対象マシンが抽出した差分データを受信するデータ送受信手段と、前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算し、前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納し、計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出し、計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する分割・結合手段と、を備える。

本発明に係るバックアップ方式の一態様は、管理サーバによって管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップ方式であって、前記管理サーバは、上述した各手段を備え、前記管理対象マシンは、前記ブートイメージと前記ハッシュデータとを受信し、前記差分データを送信するデータ送受信手段と、バックアップ対象データのハッシュデータを算出し、前記受信したハッシュデータと比較して差分データを作成する差分データ作成手段を備える。

本発明に係るバックアップ方法の一態様は、管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップ方法であって、前記管理対象マシンのフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段にバックアップし、前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータをハッシュデータ格納手段に格納し、前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージをブートイメージ格納手段に格納し、前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記ブートイメージを用いて前記管理対象マシンを再起動させ、前記管理対象マシンに前記ハッシュデータを通知して前記差分データを抽出させ、前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算し、前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納し、計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出し、計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する。

本発明に係るプログラムの一態様は、管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップを実現するプログラムであって、コンピュータに、前記管理対象マシンのフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段にバックアップする処理と、前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータをハッシュデータ格納手段に格納する処理と、 前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージを送信し、前記管理対象マシンを再起動させる処理と、前記管理対象マシンに前記ハッシュデータを通知して前記差分データを抽出させ、前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算する処理と、前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納する処理と、計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出する処理と、計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する処理と、を実行させる。

本発明によれば、差分計算の仕組み（ストレージ装置、ファイルシステム）を持たない管理対象マシンを対象として、管理サーバと管理対象マシン間の通信量を抑えながら、差分データ量を最適化するバックアップに関する技術を提供することが可能となる。

本発明に係るシステム構成を模式的に表した図である。 実施形態１の管理サーバ内で動作するプログラムの論理的な構造を模式的に表したブロック図である。 ディスク領域のフルバックデータのイメージを説明する図である。 差分データを説明する図である。 差分データ格納手段に格納する差分データのデータ構造を表す図である。 ハッシュ値の具体例を示す図である。 ワーキングエリアに格納するハッシュデータのデータ構造を表す図である。 バックアップデータを分割するブロックサイズを決定するロジックを表す図である。 今回採取した差分データを、１／２倍のブロックサイズで分割したと仮定した場合の差分データ量の変化の一例を表す図である。 今回採取した差分データを、２倍のブロックサイズで分割したと仮定した場合の差分データ量の変化の一例を表す図である。 管理対象マシン上で動作するブートイメージの論理的な構造を模式的に表したブロック図である。 管理サーバ及び管理対象マシンの処理全体の動作例を示すフローチャートである。 管理対象マシンの差分バックアップ処理の動作例を示すフローチャートである。 管理サーバの分割・結合処理の動作例を示すフローチャートである。 管理サーバの分割効率計算処理の動作例を示すフローチャートである。 管理サーバの結合効率計算処理の動作例を示すフローチャートである。 管理サーバのハッシュデータ計算処理の動作例を示すフローチャートである。 管理サーバのハッシュデータ比較処理の動作例を示すフローチャートである。 実施形態１の具体例を示すデータを表す図であり、（ａ）はフルバックアップデータ格納手段に格納されたフルバックデータ例を示し、（ｂ）はワーキングエリアに格納されたハッシュデータ例を示す。 管理対象マシンが差分データを作成するときのデータ例を示し、（ａ）はハッシュデータ計算手段が計算したハッシュデータ例であり、（ｂ）は差分データ作成手段が作成した差分データ例を示す。 管理サーバが差分データを作成するときのデータ例を示し、（ａ）は前回の領域のハッシュデータ例であり、（ｂ）は差分データ内のハッシュデータ例を示す。 管理サーバが結合効率計算を実施するときのデータ例を示し、（ａ）はブルバックアップデータのうち、差分データに対応するブロックであり、（ｂ）は差分データ例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

本発明では、管理対象マシン上に差分計算の仕組み（ハードウェア、あるいは、ソフトウェア）を持たない場合に適用可能なバックアップ方式を提供する。また、前回バックアップしたデータと異なる差分データをバックアップする方式を用いる。そのため、管理サーバは、差分バックアップ実行時に、前回採取したフルバックアップデータのハッシュデータを管理対象マシンに送信し、管理対象マシン上で差分データを計算する。さらに、管理サーバは、差分バックアップ実行後に、差分計算用のブロックサイズの適正値を計算し、適正値でなければ自動的にブロックサイズを変更する。以下図面を参照して各実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のシステム構成を模式的に表したものであり、管理サーバ１０００、管理用ネットワーク２０００、及び、管理対象マシン３０００〜５０００を含む。
管理サーバ１０００は、管理用ネットワーク２０００を経由して、管理対象マシン３０００〜５０００を管理・制御するソフトウェアを搭載したハードウェアである。
管理用ネットワーク２０００は、管理サーバ１０００が管理対象マシン３０００〜５０００を管理・制御するために経由するネットワークインフラである。
管理対象マシン３０００〜５０００は、管理サーバ１０００によって管理・制御されるハードウェアである。

図１は、本実施形態を模式的に説明するための例示であって、システム構成を制限するものではない。すなわち、管理対象マシンは、管理・制御するシステムに応じて任意の台数として構成可能である。

図２は、管理サーバ１０００内で動作する本実施形態のプログラムの論理的な構造を模式的に表したものである。管理サーバ１０００の構造は、バックアップデータ格納領域１１００、ブートイメージ格納領域１２００、ワーキングエリア（ハッシュデータ格納手段）１３００、分割・結合手段１４００、データ送受信手段１５００、及び、ブートイメージ送信手段１６００を含む。
ここで、バックアップデータ格納領域１１００、ブートイメージ格納領域１２００は、磁気ディスク等の不揮発性の記憶装置、および、そこに格納されるデータを管理するＤＢＭＳ（DataBase Management System）に相当する。

ワーキングエリア１３００は、メインメモリ等の揮発性の記憶領域に相当する。
分割・結合手段１４００、データ送受信手段１５００、ブートイメージ送信手段１６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実行されるプログラムモジュールに相当する。プログラムモジュールは、メモリにロードされ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の制御のもとで命令群が実行され、各手段の処理を実行させる。

バックアップデータ格納領域１１００は、フルバックアップデータ格納手段１１１０と、差分データ格納手段１１２０とを備える。
ブートイメージ格納領域１２００は、ブートイメージ格納手段１２１０を備え、ブートイメージ格納手段１２１０内にはブートイメージ１２２０が格納されている。
分割・結合手段１４００は、分割効率計算手段１４１０、ハッシュデータ計算手段１４２０、ハッシュデータ比較手段１４３０、及び、結合効率計算手段１４４０を備える。

以下、各構成要素について詳細に説明する。
フルバックアップデータ格納手段１１１０には、管理対象マシンのフルバックアップデータが格納される。
フルバックアップデータとは、管理対象マシンのディスク領域のコピーに相当し、例えば、図３に示すようなアドレス０からディスクの最大アドレスＮまでのデータのフルコピーを指す。

差分データ格納手段１１２０には、管理対象マシンから今回採取したフルバックアップデータと、前回採取したフルバックアップデータとの差分データが格納される。差分データは、今回採取したフルバックデータと、前回採取したフルバックデータとをそれぞれ所定のブロックサイズに分割し、アドレスが同じブロックに格納されているデータを比較し、異なるブロックを集めたデータである。
例えば、図４に示すように、サイズＮのフルバックアップデータがあった場合、前回採取分と今回採取分を同じブロックサイズ（ｎ）で分割し、ブロック内のデータが前回採取分と完全に一致すれば「差分なし」、ブロック内のデータの一部でも前回採取分と異なれば「差分あり」とした場合の、「差分あり」のブロックを集めたデータを「差分データ」と定義する。
図５は、差分データを表すデータ構造を表している。差分データは、分割するブロックサイズに相当する「サイズ」、ブロックの先頭アドレスに相当する「アドレス」、実際のブロックデータに相当する「データ」から構成される。

ブートイメージ格納手段１２１０に格納されているブートイメージ１２２０は、差分バックアップを実行するために管理対象マシンに送信されるブートイメージ（差分バックアップ手段）に相当する。管理サーバ１０００が、ブートイメージ１２２０を管理対象マシンに送信・管理対象マシンを再起動することによって、ブートイメージ１２２０内の各種プログラムが動作して差分バックアップが実行される。従って、ブートイメージ１２２０は、差分バックアップを実現するプログラムであるといえる。ブートイメージ１２２０の詳細については図１１を用いて後述する。

ワーキングエリア１３００には、差分バックアップの事前準備として、フルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されているフルバックアップデータに対応する、ハッシュデータが格納される。
ここで、ハッシュデータとは、ハッシュ対象データをあるブロックサイズ（ｎ）で分割し、各ブロックのハッシュ値を集めたデータを「ハッシュデータ」と定義する。図６にハッシュ値の具体例を示す。
図７は、ハッシュデータを表すデータ構造を表している。ハッシュデータは、分割するブロックサイズに相当する「サイズ」、ブロックの先頭アドレスとブロックに対応するハッシュ値を格納した表から構成される。

分割・結合手段１４００は、バックアップデータ格納領域１１００を参照しながら、分割するブロックサイズを大小させた場合の差分データ量を計算し、次回の差分バックアップ時の最適なブロックサイズを決定するプログラムモジュールである。

図８は、最適なブロックサイズを決定するロジックを表している。現在のブロックサイズを分割した場合に、差分データ量が減少、同じ、あるいは増加のいずれになるかを各行に示す。また、現在のブロックサイズを結合した場合に、差分データ量が減少、同じ、あるいは増加のいずれになるかを各列に示す。現在のブロックサイズを分割したときに差分データ量が減少し、結合したときに差分データが同じあるいは増加した場合、ブロックサイズを分割する。現在のブロックサイズを分割したとき及び結合したときに差分データが同じである場合、ブロックサイズを結合する。現在のブロックサイズを分割したときに差分データ量が同じであり、結合したときに差分データが増加した場合、ブロックサイズを変更せず、現状維持する。なお、Ｎ／Ａ（Non Applicable）は適用不可の組み合わせを意味する。

図８では、今回採取した差分データを、１／２倍のブロックサイズで分割したと仮定した場合の差分データ量（分割、図９）と、２倍のブロックサイズで分割したと仮定した場合の差分データ量（結合、図１０）の計算結果により、次回の差分データの分割ブロックサイズをどのようにするかを定めている。

分割効率計算手段１４１０は、分割ブロックサイズを１／２倍にした場合に差分データ量が減少するかどうかを計算する。
ハッシュデータ計算手段１４２０は、指定された計算対象領域を、指定されたブロックサイズでハッシュデータを作成する。
ハッシュデータ比較手段１４３０は、指定された２つのハッシュデータを比較し、ハッシュ値が異なるもののリストを算出する。
結合効率計算手段１４４０は、分割ブロックサイズを２倍にした場合に差分データ量が増加するかどうかを計算する。

データ送受信手段１５００は、管理対象マシンへのハッシュデータの送信、および、管理対象マシンからの差分データの受信を行うプログラムモジュールである。

ブートイメージ送信手段１６００は、管理対象マシンにブートイメージ１２２０を送信し、そのブートイメージで管理対象マシンを再起動させるプログラムモジュールである。例えば、ＲＦＣ（Request For Comments）４５７８で規定されているＰＸＥ（Preboot eXecution Environment）プロトコルに従ったサーバプログラムでも良いし、管理対象マシン上で動作するいわゆるクライアントプログラムにＰｕｓｈ方式でブートイメージを送り込むものであっても良い。

ブートイメージ１２２０を管理対象マシンに送信し、そのブートイメージで管理対象マシンを再起動させる方法は既知の技術で十分実施可能であるため、本実施形態では、ブートイメージを送信して、そのブートイメージで管理対象マシンを再起動させる方法については特に定めない。

図１１は、管理対象マシン上で動作するブートイメージ１２２０の論理的な構造を模式的に表したものである。ブートイメージ１２２０は、データ送受信手段１２２１、差分データ作成手段１２２２、ハッシュデータ計算手段１２２３、及び、ハッシュデータ比較手段１２２４を備える。

データ送受信手段１２２１、差分データ作成手段１２２２、ハッシュデータ計算手段１２２３、ハッシュデータ比較手段１２２４は、ＣＰＵ等によって実行されるプログラムモジュールに相当する。

データ送受信手段１２２１は、管理サーバ１０００からの前回採取したフルバックアップデータに対応するハッシュデータの受信、および、管理対象マシン上で作成した差分データの管理サーバ１０００への送信処理を行う。
差分データ作成手段１２２２は、管理対象マシンのディスク領域から計算したハッシュデータと、管理サーバ１０００から受信した前回採取分のフルバックアップデータに対応するハッシュデータから、差分データを作成する処理を行う。
ハッシュデータ計算手段１２２３は、管理対象マシンのディスク領域を、管理サーバ１０００から受信したハッシュデータ内のブロックサイズでハッシュデータを作成する。
ハッシュデータ比較手段１２２４は、管理サーバ１０００から受信した前回採取分のフルバックアップデータに対応するハッシュデータと、管理対象マシンのディスク領域から計算したハッシュデータの比較処理を行う。

次に、図２、図１１〜１８を参照して本実施形態の動作について説明する。ユーザからの操作等によって差分バックアップが指示されると（図１２のステップＳ１１）、図２のブートイメージ送信手段１６００は、管理対象マシンにブートイメージ１２２０を送信するとともに、管理対象マシンを再起動させる（図１２のステップＳ１２）。図２のデータ送受信手段１５００は、管理対象マシン内で差分バックアップ処理の開始が確認されると、ワーキングエリア１３００に格納したハッシュデータ（以降、このハッシュデータを「ハッシュデータ１」とする）を管理対象マシンへ送信する（図１２のステップＳ１３）。

管理対象マシンは、ブートイメージ１２２０を受信し（図１２のステップＳ２１）、再起動される。再起動された管理対象マシンは、図１１のブートイメージ１２２０で起動し（図１２のステップＳ２２）、差分バックアップ処理（図１３）を開始する（図１２のステップＳ２３）。
差分バックアップ処理が開始されると、図１１のデータ送受信手段１２２１は、管理サーバ１０００から前回採取したフルバックアップデータのハッシュデータ１を受信する（図１３のステップＡ１）。
管理サーバ１０００からハッシュデータ１を受信後、図１１の差分データ作成手段１２２２は、計算対象領域として「管理対象マシンのディスク領域」を、サイズとして「ハッシュデータ１のサイズ」を入力としてハッシュデータ計算手段１２２３を呼び出す（図１３のステップＡ２）。ハッシュデータ計算手段１２２３の具体的な動作は図１７に示す通りである。まず、ハッシュデータ計算手段１２２３は、計算対象領域（ここでは、「管理対象マシンのディスク領域」）とサイズ（ここでは、「ハッシュデータ１のサイズ」）とを受け付け、計算対象領域をサイズのブロックに分割する（図１７のステップＥ１）。次にハッシュデータ計算手段１２２３は、各ブロックのハッシュ値を計算し（図１７のステップＥ２）、サイズ＋ハッシュ値の集合を「ハッシュデータ」として出力する（図１７のステップＥ３）。

管理対象マシンのディスク領域のハッシュデータ（以降、このハッシュデータを「ハッシュデータ２」とする）を計算後、差分データ作成手段１２２２は、ハッシュデータ比較手段１２２４を使用してハッシュデータ１とハッシュデータ２を比較し（図１３のステップＡ３）、ハッシュ値が異なるブロックを集めて差分データを作成し、データ送受信手段１２２１を使用して管理サーバ１０００に差分データを送信する（図１３のステップＡ４）。ハッシュデータ比較手段１２２４の具体的な動作は図１８に示す通りである。まず、ハッシュデータ比較手段１２２４は、二つのハッシュデータ（ここでは、ハッシュデータ１、ハッシュデータ２）を受け付け、ハッシュデータ１の各ハッシュ値について、対応するハッシュデータ２のハッシュ値を比較し（図１８のステップＦ１）、ハッシュ値が異なるもののリストを出力する（図１８のステップＦ２）。

図２の管理サーバ１０００は、データ送受信手段１５００によって管理対象マシンから差分データを受信すると、その差分データを差分データ格納手段１１２０に格納し（図１２のステップＳ１４）、分割・結合処理（図１４）を開始する（図１２のステップＳ１５）。

図２の分割効率計算手段１４１０は、フルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されているフルバックアップデータのうち、差分データ格納手段１１２０に格納されている差分データに対応する領域（前回の領域）を抽出する（図１４のステップＢ１、図１５のステップＣ１）。

前回の領域を抽出後、分割効率計算手段１４１０は、計算対象領域として「前回の領域」を、サイズとして「差分データ内のサイズの１／２倍」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼びだして（図１５のステップＣ２）、ハッシュデータ３を作成させる。その後、分割効率計算手段１４１０は、計算対象領域として「差分データ内のデータ」を、サイズとして「差分データ内のサイズの１／２倍」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼び出して（図１５のステップＣ３）、ハッシュデータ４を作成させる。具体的には、ハッシュデータ計算手段１４２０は、計算対象領域（ここでは、「前回の領域」または「差分データ内のデータ」）とサイズ（ここでは、「差分データ内のサイズの１／２倍」）とを受け付け、計算対象領域をサイズのブロックに分割する（図１７のステップＥ１）。次にハッシュデータ計算手段１４２０は、各ブロックのハッシュ値を計算し（図１７のステップＥ２）、サイズ＋ハッシュ値の集合を「ハッシュデータ」として出力する（図１７のステップＥ３）。

ハッシュデータ３、および、ハッシュデータ４を作成後、分割効率計算手段１４１０は、ハッシュデータ比較手段１４３０を呼び出す。図２のハッシュデータ比較手段１４３０はハッシュデータ３とハッシュデータ４とを比較する（図１５のステップＣ４）。具体的には、ハッシュデータ比較手段１４３０は、二つのハッシュデータ（ここでは、ハッシュデータ３、ハッシュデータ４）を受け付け、ハッシュデータ３の各ハッシュ値について、対応するハッシュデータ４のハッシュ値を比較し（図１８のステップＦ１）、ハッシュ値が異なるもののリストを出力する（図１８のステップＦ２）。

次に、分割効率計算手段１４１０は、ブロックサイズが１／２倍であった場合の差分データ量を計算する（図１５のステップＣ５）。
分割効率計算手段１４１０は、計算結果が元々の差分データよりも小さい場合は「差分データサイズが減る」と判断し（図１５のステップＣ８）、そうでない場合は「差分データサイズは減らない」と判断する（図１５のステップＣ７）。

分割効率計算処理の結果、差分データ量が減少する場合（図１４のステップＢ２のＹ）、分割・結合手段１４００は、分割サイズが１／２倍である方が適正値であると判断し、差分データをフルバックアップデータ格納手段１１１０内のフルバックアップデータにマージ（図１４のステップＢ９）後、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成する（図１４のステップＢ１０）。具体的には、分割・結合手段１４００は、計算対象領域として「フルバックアップイメージ」を、サイズとして「１／２倍のサイズ」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼び出して、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成させる（図１７のＥ１〜Ｅ３）。分割・結合手段１４００は、作成したハッシュデータをワーキングエリア１３００に格納して、処理を終了する。

分割効率計算処理の結果、差分データ量が減少しない場合（図１４のステップＢ２のＮ）、図２の結合効率計算手段１４４０は、フルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されているフルバックアップデータを、差分データ格納手段１１２０に格納されている差分データ内のサイズの２倍のサイズでブロックに分割し、差分データ内のデータを包含するブロック（結合領域）を抽出する（図１４のステップＢ３、図１６のステップＤ１）。
結合領域を抽出後、結合領域と差分データ内のデータ量を比較し（図１６のステップＤ２）、サイズが同じであれば「データサイズは増えない」と判断し（図１６のステップＤ５）、そうでなければ「データサイズが増える」と判断する（図１６のステップＤ４）。

結合効率計算処理の結果、差分データ量が増加する場合（図１４のステップＢ４のＹ）、分割・結合手段１４００は、現状の分割サイズが適正値であると判断し、差分データをフルバックアップデータ格納手段１１１０内のフルバックアップデータにマージ（図１４のステップＢ７）後、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成する（図１４のステップＢ８）。具体的には、分割・結合手段１４００は、計算対象領域として「フルバックアップイメージ」を、サイズとして「前回と同じサイズ」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼び出して、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成させる（図１７のＥ１〜Ｅ３）。分割・結合手段１４００は、作成したハッシュデータをワーキングエリア１３００に格納して、処理を終了する。

結合効率計算処理の結果、差分データ量が増加しない場合（図１４のステップＢ４のＮ）、分割・結合手段１４００は、分割サイズが２倍である方が適正値であると判断し、差分データをフルバックアップデータ格納手段１１１０内のフルバックアップデータにマージ（図１４のステップＢ５）後、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成する（図１４のステップＢ６）。具体的には、分割・結合手段１４００は、計算対象領域として「フルバックアップイメージ」を、サイズとして「２倍のサイズ」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼び出して、次回管理対象マシンに送信するハッシュデータを作成させる（図１７のＥ１〜Ｅ３）。分割・結合手段１４００は、作成したハッシュデータをワーキングエリア１３００に格納して、処理を終了する。

上述したように、図１７に示したハッシュデータ計算処理は、ハッシュデータ計算手段１４２０、あるいは、ハッシュデータ計算手段１２２３が実現する動作例を示す。また、図１８に示したハッシュデータ比較処理は、ハッシュデータ比較手段１４３０、あるいは、ハッシュデータ比較手段１２２４が実現する動作例を示す。

次に、図２、図１１、図１３〜１８、および、具体例（図１９〜２１）を用いて、本実施形態の動作（動作１）を詳細に説明する。なお、ここでは具体例を中心に説明し、上述した動作と同様である一部分を省略する。

前提として、図１９（ａ）に示すフルバックアップデータが図２のフルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されており、図１９（ａ）のフルバックアップデータに対応するハッシュデータが図２のワーキングエリア１３００に格納されているとする。ハッシュデータの内容例を図１９（ｂ）に示す。

ユーザからの操作等によって差分バックアップが指示されると、図２のブートイメージ送信手段１６００は、管理対象マシンにブートイメージ１２２０を送信するとともに、管理対象マシンを再起動させる（図１２のステップＳ１２）。

再起動された管理対象マシンは、図１１のブートイメージ１２２０で起動し（図１２のステップＳ２２）、差分バックアップ処理（図１３）を開始する（図１２のステップＳ２３）。
差分バックアップ処理が開始されると、図１１のデータ送受信手段１２２１は、管理サーバ１０００から図１９（ｂ）のハッシュデータを受信する（図１３のステップＡ１）。
図１９（ｂ）のハッシュデータを受信後、図１１の差分データ作成手段１２２２は、計算対象領域として「管理対象マシンのディスク領域」を、サイズとして「５１２Ｋ」（「Ｋ」はキロバイト）を入力としてハッシュデータ計算手段１２２３を呼び出す（図１３のステップＡ２）。ハッシュデータ計算手段１２２３が計算したハッシュデータ例を図２０（ａ）に示す。

管理対象マシンのディスク領域のハッシュデータ（図２０（ａ）のハッシュデータ）を計算後、差分データ作成手段１２２２は、ハッシュデータ比較手段１２２４を使用して図１９（ｂ）のハッシュデータと図２０（ａ）のハッシュデータを比較する（図１３のステップＡ３）。アドレス０、５１２Ｋで始まるブロックのハッシュ値が異なるため、差分データ作成手段１２２２は、これらを差分データ（図２０（ｂ）の差分データ）として作成し、データ送受信手段１２２１を使用して管理サーバ１０００に差分データを送信する（図１３のステップＡ４）。図２０（ｂ）に作成した差分データ例を示す。この例では、アドレス０から始まる５１２Ｋ、及びアドレス５１２から始まる５１２Ｋの部分について、差分データを作成した場合を示している。

図２の管理サーバ１０００は、データ送受信手段１５００によって管理対象マシンから差分データを受信すると、その差分データを差分データ格納手段１１２０に格納し、分割・結合処理（図１４）を開始する。
図２の分割効率計算手段１４１０は、フルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されている図１９（ａ）のフルバックアップデータのうち、差分データ格納手段１１２０に格納されている図２０（ｂ）の差分データに対応する領域（前回の領域）を抽出する（図１５のステップＣ１）。

分割効率計算手段１４１０は、前回の領域を抽出後、ハッシュデータ計算手段１４２０に前回の領域について、小さいブロックサイズを用いてハッシュデータを計算させる。具体的には、ハッシュデータ計算手段１４２０は、計算対象領域として「前回の領域」を、サイズとして「２５６Ｋ」を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼びだして（図１５のステップＣ２）、ハッシュデータ（前回の領域）を作成させる。図２１（ａ）に、作成されたハッシュデータ（前回の領域）例を示す。ハッシュデータ計算手段１４２０がハッシュデータ作成後、分割効率計算手段１４１０は、計算対象領域として「図２０（ｂ）の差分データ内のデータ」を、サイズとして「２５６Ｋ」（５１２Ｋの１／２倍）を入力としてハッシュデータ計算手段１４２０を呼び出して（図１５のステップＣ３）、ハッシュデータ（差分データ内のデータ）を作成する。図２１（ｂ）にハッシュデータ（差分データ内のデータ）例を示す。

図２１（ａ）のハッシュデータ（前回の領域）、および、図２１（ｂ）のハッシュデータ（差分データ内のデータ）を作成後、図２の分割効率計算手段１４１０は、図２１（ａ）のハッシュデータ（前回の領域）と図２１（ｂ）のハッシュデータ（差分データ内のデータ）を入力としてハッシュデータ比較手段１４３０を呼び出す（図１５のステップＣ４）。ハッシュデータ比較手段１４３０は、ハッシュ値が異なるのはアドレス２５６Ｋ、７６８Ｋで始まるブロックのみとなることを検出する。従って、差分データ量が５１２Ｋとなる（図１５のステップＣ５）ため、「差分データサイズが減る」と判断する（図１５のステップＣ８）。

分割効率計算処理の結果、差分データ量が減少するため、分割サイズが２５６Ｋである方が適正値であると判断し、図２０の差分データをフルバックアップデータ格納手段１１１０内の図１９（ａ）のフルバックアップデータにマージ（図１４のステップＢ９）後、計算対象領域として「フルバックアップデータ」を、サイズとして「２５６Ｋ」を入力としてハッシュデータ（次回管理対象マシンに送信するハッシュデータ）を作成（図１４のステップＢ１０）、ワーキングエリア１３００に格納して、処理を終了する。
以上により、次回差分バックアップ時の分割ブロックサイズは２５６Ｋで実行される。

次に、図２、図１１〜１８、および、具体例（図１９〜２０、図２２）を用いて、本実施形態の動作（動作２）を詳細に説明する。

前提として、図１９（ａ）のフルバックアップデータが図２のフルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されており、図１９（ａ）のフルバックアップデータに対応するハッシュデータが図２のワーキングエリア１３００に格納されているとする。ハッシュデータの内容例を図１９（ｂ）に示す。
また、説明を簡略化するため、図１４のステップＢ２にて差分データが減少しないと判断された状態であるとする。

分割効率計算処理の結果、差分データ量が減少しないため、図２の結合効率計算手段１４４０は、フルバックアップデータ格納手段１１１０に格納されている図１９（ａ）のフルバックアップデータを、１０２４Ｋ（５１２Ｋの２倍）のサイズでブロックに分割し、差分データ内のデータを包含するブロック（図２２（ａ）のフルバックアップデータの０〜１０２４Ｋの箇所）を抽出する（図１６のステップＤ１）。
図２２（ａ）のフルバックアップデータの０〜１０２４Ｋの箇所と、図２２（ｂ）の差分データ量を比較し（図１６のステップＤ２）、サイズが同じであるため「データサイズは増えない」と判断できる（図１６のステップＤ５）。具体的には、図２２（ａ）の場合、一つのブロックが１０２４Ｋであるが、差分データとして抽出された領域（図２２（ｂ））が一つのブロックの領域に対応している。このため、差分データ量が増えない。

結合効率計算処理の結果、差分データ量が増加しないため、分割サイズが１０２４Ｋである方が適正値であると判断し、図２０の差分データをフルバックアップデータ格納手段１１１０内の図１９（ａ）のフルバックアップデータにマージ（図１４のステップＢ５）後、計算対象領域として「フルバックアップデータ」を、サイズとして「１０２４Ｋ」を入力としてハッシュデータ（次回管理対象マシンに送信するハッシュデータ）を作成（図１４のステップＢ６）、ワーキングエリア１３００に格納して、処理を終了する。

以上により、次回差分バックアップ時の分割ブロックサイズは１０２４Ｋで実行される。

（その他の実施形態）
実施形態１では、分割・結合手段１４００は、ブロックサイズを２分の１に分割、または２倍に結合する場合を説明したが、これ以外の数値を用いてブロックサイズを変更してもよい。例えば、分割・結合手段１４００は、ブロックサイズに現在の値より小さい減少値を用いた場合と、ブロックサイズに現在の値の倍数値を用いた場合との差分データ量を算出し、差分データ量に応じて前記ブロックサイズを計算してもよい。減少値は、現在の値の約数であることが好ましい。また、倍数値は、現在の値のＭ倍（Ｍ＞０の整数）を用いる。

具体的には、設定方法は、図８に示すロジックと同様であり、分割・結合手段１４００は、減少値を用いたときに、差分データ量が減少する場合に、ブロックサイズを減少値に設定する。減少値を用いたとき及び倍数値を用いたときに差分データ量が同じである場合に、ブロックサイズを倍数値に設定する。減少値を用いたときに差分データ量が同じであり、かつ、倍数値を用いたときに差分データ量が増加する場合に、ブロックサイズを変更しない。

実施形態１では、フルバックアップデータとは、管理対象マシンのディスク領域のアドレス０からディスクの最大アドレスＮまでのデータのフルコピーである場合を説明したが、ディスク領域の連続した所定の範囲内をコピーする場合であっても本発明を適用することができる。このような場合、フルバックアップデータとは、予めバックアップすると定めたディスク領域の完全なバックアップデータを意味することになる。

また、実施形態１で説明した各手段を、プログラムを用いて実現する場合、プログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録することが可能である。また、実施形態１で説明した各記憶領域は、プログラムによって、管理サーバ１０００もしくは管理対象マシンの記憶領域内に確保することができる。

一例として、プログラムはコンピュータへ次の処理を実行させる。管理対象マシンのフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段１１１０にバックアップする処理。フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータをワーキングエリア（ハッシュデータ格納手段）１３００に格納する処理。管理対象マシンがバックアップを開始するときに、フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、ハッシュデータを用いて管理対象マシンに抽出させるブートイメージを送信し、管理対象マシンを再起動させる処理。管理対象マシンにハッシュデータを通知して差分データを抽出させる処理。フルバックアップデータと差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算する処理。差分データを反映させた最新のフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段へ格納する処理。計算したブロックサイズを用いて最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出する処理。計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とをハッシュデータ格納手段に格納する処理。

以上説明したように、上記各実施形態のいずれかによれば次のような効果を奏する。
第１の効果は、差分計算の仕組みを管理対象マシンに持つ必要がないため、システム構築のコストを削減できることである。その理由は、差分計算の仕組み（バックアップモジュール）を管理サーバに持ち、それを差分バックアップ実行時に管理対象マシンに送信するためである。

第２の効果は、フルバックアップを採取してから管理サーバ上で差分データを計算する方式、あるいは、前回採取したフルバックアップデータを管理対象マシンに送信して管理対象マシン上で差分を計算する方式と比べて、ネットワーク負荷が小さくなることである。その理由は、あらかじめ計算しておいたハッシュデータのみを管理対象マシンに送信し、それにもとづいて差分計算を行っているためである。

第３の効果は、特定のアクセス傾向を示す管理対象マシンについて、バックアップを採取すればするほど、差分データ量が最適化（最小化）されることである。その理由は、差分バックアップ実行後に、差分計算用のブロックサイズの適正値を計算し、適正値でなければ自動的にブロックサイズを変更しているためである。

本発明によれば、管理対象マシン上に差分計算の仕組みを持たせなくても、リーズナブルに差分バックアップを行うことができる。また、ディスクアクセスに特徴の出る（ランダムではない）管理対象マシンのバックアップに適用できる。

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。

１０００ 管理サーバ
１１００ バックアップデータ格納領域
１１１０ フルバックアップデータ格納手段
１１２０ 差分データ格納手段
１２００ ブートイメージ格納領域
１２２０ ブートイメージ
１２２１ データ送受信手段
１２２２ 差分データ作成手段
１２２３、１４２０ ハッシュデータ計算手段
１２２４、１４３０ ハッシュデータ比較手段
１３００ ワーキングエリア
１４００ 分割・結合手段
１４１０ 分割効率計算手段
１４４０ 結合効率計算手段
１５００ データ送受信手段
１６００ ブートイメージ送信手段
２０００ 管理用ネットワーク
３０００〜５０００ 管理対象マシン

Claims (10)

1. 管理対象マシンのデータをバックアップする管理サーバであって、
   前記管理対象マシンのフルバックアップデータを格納するフルバックアップデータ格納手段と、
   前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータを格納するハッシュデータ格納手段と、
   前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージを格納するブートイメージ格納手段と、
   前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記ブートイメージを前記管理対象マシンへ送信する送信手段と、
   前記ブートイメージを用いて前記管理対象マシンが起動された後、前記ハッシュデータを前記管理対象マシンへ送信し、前記管理対象マシンが抽出した差分データを受信するデータ送受信手段と、
   前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算し、前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納し、計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出し、計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する分割・結合手段と、を備える管理サーバ。
2. 前記分割・結合手段は、前記ブロックサイズに現在の値より小さい減少値を用いた場合と、前記ブロックサイズに現在の値の倍数値を用いた場合との差分データ量を算出し、前記差分データ量に応じて前記ブロックサイズを計算することを特徴とする請求項１記載の管理サーバ。
3. 前記分割・結合手段は、前記減少値を用いたときに、前記差分データ量が減少する場合に、前記ブロックサイズを前記減少値に設定し、前記減少値を用いたとき及び前記倍数値を用いたときに前記差分データ量が同じである場合に、前記ブロックサイズを前記倍数値に設定し、前記減少値を用いたときに差分データ量が同じであり、かつ、前記倍数値を用いたときに差分データ量が増加する場合に、前記ブロックサイズを変更しないことを特徴とする請求項２記載の管理サーバ。
4. 前記分割・結合手段は、前記減少値として前記現在の値の２分の１を用い、前記倍数値として前記現在の値を２倍した値を用いることを特徴とする請求項２または３記載の管理サーバ。
5. 管理サーバによって管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップ方式であって、
   前記管理サーバは、
   前記管理対象マシンのフルバックアップデータを格納するフルバックアップデータ格納手段と、
   前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータを格納するハッシュデータ格納手段と、
   前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージを格納するブートイメージ格納手段と、
   前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記ブートイメージを前記管理対象マシンへ送信する送信手段と、
   前記ブートイメージを用いて前記管理対象マシンが起動された後、前記ハッシュデータを前記管理対象マシンへ送信し、前記管理対象マシンが抽出した差分データを受信するデータ送受信手段と、
   前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算し、前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納し、計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出し、計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する分割・結合手段と、を備え、
   前記管理対象マシンは、
   前記ブートイメージと前記ハッシュデータとを受信し、前記差分データを送信するデータ送受信手段と、
   バックアップ対象データのハッシュデータを算出し、前記受信したハッシュデータと比較して差分データを作成する差分データ作成手段と、を備えるバックアップ方式。
6. 管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップ方法であって、
   前記管理対象マシンのフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段にバックアップし、
   前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータをハッシュデータ格納手段に格納し、
   前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージをブートイメージ格納手段に格納し、
   前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記ブートイメージを用いて前記管理対象マシンを再起動させ、
   前記管理対象マシンに前記ハッシュデータを通知して前記差分データを抽出させ、
   前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算し、
   前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納し、
   計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出し、
   計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納するバックアップ方法。
7. 前記ブロックサイズの計算は、
   前記ブロックサイズに現在の値より小さい減少値を用いた場合と、前記ブロックサイズに現在の値の倍数値を用いた場合との差分データ量を算出し、
   前記差分データ量に応じて前記ブロックサイズを計算することを特徴とする請求項６記載のバックアップ方法。
8. 前記ブロックサイズの計算は、
   前記減少値を用いたときに、前記差分データ量が減少する場合に、前記ブロックサイズを前記減少値に設定し、
   前記減少値を用いたとき及び前記倍数値を用いたときに前記差分データ量が同じである場合に、前記ブロックサイズを前記倍数値に設定し、
   前記減少値を用いたときに差分データ量が同じであり、かつ、前記倍数値を用いたときに差分データ量が増加する場合に、前記ブロックサイズを変更しないことを特徴とする請求項７記載のバックアップ方法。
9. 前記ブロックサイズの計算は、
   前記減少値として前記現在の値の２分の１を用い、前記倍数値として前記現在の値を２倍した値を用いることを特徴とする請求項７または８記載のバックアップ方法。
10. 管理対象マシンのデータをバックアップするバックアップを実現するプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記管理対象マシンのフルバックアップデータをフルバックアップデータ格納手段にバックアップする処理と、
    前記フルバックアップデータを複数のブロックに分割するブロックサイズと、各ブロックに対応する複数のハッシュ値とを含むハッシュデータをハッシュデータ格納手段に格納する処理と、
    前記管理対象マシンがバックアップを開始するときに、前記フルバックアップデータと現在のデータとの差分データを、前記ハッシュデータを用いて前記管理対象マシンに抽出させるブートイメージを送信し、前記管理対象マシンを再起動させる処理と、
    前記管理対象マシンに前記ハッシュデータを通知して前記差分データを抽出させる処理、
    前記フルバックアップデータと前記差分データとを用いて、次のバックアップに用いるブロックサイズを計算する処理と、
    前記差分データを反映させた最新のフルバックアップデータを前記フルバックアップデータ格納手段へ格納する処理と、
    計算したブロックサイズを用いて前記最新のフルバックアップデータを分割した各ブロックに対応するハッシュ値を算出する処理と、
    計算したブロックサイズと算出したハッシュ値とを前記ハッシュデータ格納手段に格納する処理と、を実行させるプログラム。

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