JP5430711B2 - 高性能な企業データ保護のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
最近の事件は、災害(人災と天災の両方)から迅速に回復する必要が極めて重要であることを証明している。企業レベルのバックアップおよび災害時回復システムは、この必要性に向けられている。最先端の技術では、バックアップ動作で典型的に最終生成されるのがバックアップボリュームであるが、これは稼働使用される前に相対的に冗長な「復元」プロセスを経なければならない。
本願は、2005年6月24日に出願され本願に参照として引用される米国特許仮出願第60/693,715号の出願日利益を主張するものである。また、本願は、本発明者らの共同発明であり本発明の譲受人に譲渡され本願と同日に出願された出願番号第__号の「バックアップイメージを仮想化するためのシステムおよび方法(System And Method for Virtualizing Backup Images)」と称する出願の完全な開示内容を参照として引用する。
●種々のストレージプラットフォームで本願明細書に記載される方法を容易にするように適合された当該スナップショット用の企業リポジトリを提供する。
●リアルタイムで代替の物理的な第一次ファシリティが設置され別のストレージユニットと協働で第一次ファシリテイ(the primary)として動作する能力を提供する。
●多重バックアップ時におよび単一ファイルシステムでのまたはいずれか一方の冗長性をブロックレベルの比較によって解消する能力を提供する。
(a)ソース(「第一次」)ファイルシステムの第二次システムに記憶されるベースレベル(base-level)のスナップショットを提供し、
(b)第二次システムに記憶され、以前のスナップショット以降に変更があったブロックのみを表現する第一次システムのブロックレベル(block-level)のインクリメンタル(incremental)スナップショットを提供し、かつ
(c)そのインクリメンタル(incremental)スナップショットイメージの少なくとも1つから、組込まれるストレージユニットとして直接使用することができる論理ディスクイメージを作成する(ただし、ステップ(b)のインクリメンタル(incremental)スナップショットはこのステップの即時実施を容易にする方法で必要に応じて作成されている)ことによって、提供される。
以下の用語は、本願明細書で使用されるように定義された意味がある。
企業のイメージ移動先(EID)は、APM(高度保護マネージャ)の一連の製品の一部である。この特徴は、ソフトウェア内で実施され、一旦ノードにインストールされた後は、そのノードがアプリケーションアウェア(application aware)の永久イメージインクリメンタル(incremental)用のニアライン(nearline)移動先として機能することができるようになる。このEIDノードは、さまざまな方法(ローカルディスク、iSCSIストレージなど)で構成され、さまざまな程度の保護および信頼性を提供する。各種ノードからのイメージバックアップは、この仕組みで統合、ニアライン化(nearlined)、およびバージョン化(versioned)される。ファイルシステムおよびアプリケーションの即時利用性は、このようなバージョン化されたイメージから影響を受けない。
(ベーシック(Basic):)
EIDノードは、ホットプラグ可能なRAIDとして構成されるようなローカルに取付けられるSATAドライブを有する。このストレージは、イメージ用のリポジトリとして使用される。バージョン化は、システム(Win 2003用VSSまたはLinux用LVM/EVMS)上で利用可能なスナップショット経由で実施される。イメージは、バンドルされたiSCIターゲットソフトウェア経由で読み書きLUNとしてエクスポートされる。
EIDノードは、小型ローカルドライブ(理想的にはミラー化されている)のみを有し、OSおよびEIDソフトウェアを保持する。バックエンドiSCSIストレージアレイ(または同様のネットワークインテリジェンス)は、バックアップイメージ用の実際の移動先として使用される。ストレージアレイは、LUN作成、スナップショット作成、LUNクローニング、LUNマスキング/アンマスキング(un-masking)機能をエクスポーズしてバンドルされたEIDソリューションに参加させる候補にするために必ず必要である。VSS/VDSまたはSMI-S APIを使用してEIDソフトウェアと外部ストレージの間のインタフェース上で標準化してもよい。
これは、上述の変更形態であり、ネットワークストレージアレイが、ソースマシンとEIDノードとで共有される場合である。ソースと移動先とでスナップショットを共有することによって、バックアップをこの構成で最適化することができる。EIDノードは、この構成ではバックアップヘッドとして作用する。
バックアップをテープまたはディスクのさらなるバックアップによって保護する必要がある。これは、二重保護と呼ばれている(二重保護に関する文書を参照のこと)。EIDノード上でのディスクへの第一のバックアップを、SAN上のテープ装置または第一のバックアップが存在するストレージとは異なるその他のディスクに送ることができる。これは、SANに存在するかまたはある種のリモートアプライアンスに取付けられる第二層または第三層のストレージである(可能であれば、別のEIDノード)。このため、EIDは多層ストレージに基づくデータ保護に対するエンドツーエンドソリューションにとって成功へのカギとなる。
(APMクライアントノード:)
このようなノードは、複数のスナップショットプロバイダのAPMクライアントおよびサポートを使用して構成される(利用可能な場合)。APMクライアントは、EIDターゲットを第二次ストレージにバックアップすることができる。また、第二次ストレージは、ベンダー供給ストレージハードウェアまたは汎用ATAストレージハードウェアにバックアップすることができる。スナップショットサポートは、ベーシック(basic、バンドルされたEOFM)またはコンプレックス(complex)であってよい。尚、各ボリュームは、別のスナップショットプロバイダを有することができる(複数のプロバイダが存在する時は、それらの使用が予め構成されるか、またはEIDノードによって指示されなければならない)。アプリケーションサポートが実施されるときには、第二次ターゲットおよびEIDターゲットの両方に同時に利用できる。
このノードは、バックエンドiSCSIストレージ(ある場合)に依存して、ストレージ特有のプラグインを使用してインストールされるEIDソフトウェアを有する。プラグイン構成は、ライセンス情報と共にインストール中にハードワイヤードされる。基本構成は、2つの異なるOSすなわち、Windows 2003と、LVM/EVMSを使用するext3fs/xfsを備えたLinux 2.6である(2003/NTFS and Linux 2.6 with ext3fs/xfs with LVM/EVMS)。複数の永久スナップショットを使用するスパースファイルサポートによる64ビットのジャーナルファイルシステムが本質的に必要である。このような基準に適合するシステムは、EIDノードの候補となり得る(圧縮や暗号化などのファイルシステムの付加的なプロパティは、必須ではないが、付加的なコンプレクシティ(complexity)およびオーバーヘッドまたはいずれか一方に付加的な特徴を加えるために使用してもよい)。
図2は、ポイントインタイム(point-in-time)スナップショット、ブロックレベルのインクリメンタル(incremental)バックアップ、およびポイントインタイム(point-in-time)のフルボリュームイメージの作成の他、ファイルレベルの復元動作も図式的に示す図である。
プロトコルディレクタ(protocol director)は、APPH(アプリケーションヘルパ、アプリケーション(SQLサーバ、Exchangeなど)特有のバックアップ開始時および終了時の対話を仲介する)とBACKUP_PREPAREとのコンタクトを取る。APPHは、スナップショットハンドラとコンタクトを取り、スナップショットハンドラは、スナップショットコードとインクリメンタル(incremental)ブロックトラッキングインタフェース(block tracking interface)とをカプセル化し、一連のボリュームのスナップショットを作成し、変更ジャーナルをフラッシュ(flush)する。スナップショットハンドラは、ファイルシステムディスカバリの一環としてDISCOVER_LUNSを実行する。複数のLUNが、支援されるiSCSI(またはFCP(ファイバチャネルプロトコル、fibre channel protocol))ベンダーによってバックエンド化されるのを検出すると、これは、ベンダー特有の方法を呼び出し、同じiSCSIストレージエンティティ上に存在するボリュームセット(例えば、ストレージ装置上の一連のLUNを含むボリューム)のスナップショットを取る。専用プロバイダは、この機能性を提供するストレージベンダーごとに存在するが、ストレージベンダーから入手可能な場合には、VSSもしくはSMI-Sプロバイダを使用してもよい。付加的な構成情報は、この機能性(データベースから取得する必要がある)を提供するためにバックエンドストレージノードごとに必要とされる(この情報はローカル構成ファイルの一部としてキャッシャまたはセーブしてもよい)。大部分の外部プロバイダが、外部のどちらにも(またはVSS仲介で)変更ジャーナルの支援を提供しないため、バンドルされたEOFMスナップショットを取る必要がある。EOFMスナップショットは、変更ジャーナルのフラッシュ(flush)および変更されたブロックのトラッキングに単独で使用される。外部スナップショットは、現実のバックアップインスタンスまたはリモートコピー用の一貫性のあるソースを表現する。EOFMスナップショットを最初に取った後に外部スナップショットを取って、一貫性のあるイメージを生成する。ブロックが変わる場合には、小さなウィンドウが、両方のスナップショットの間に存在する。アプリケーションは、すでに休止されていいるので(アプリケーションの状態は、アプリケーションがバックアップを開始し、それによってそのトランザクションをディスクにフラッシュ(flush)したことを認識するように、APPH経由で仲介されている)、I/Oはそのために生成されるべきではない。ファイルシステムメタデータは、どちらも変更すべきではない(ファイルシステムは常時クラッシュ一貫性のある状態に回復することができる)。独立したファイルは、次のインクリメンタル(incremental)まで捕捉されない変更されたブロックを有してもよい。このウィンドウは小さいものであり、一貫性のない状態を有するサポートされないアプリケーションの残りのウィンドウは、極端に小さいことに、留意されたい。
(データ転送:)
(変更形態I:共有スナップショット=バックアップ)
SVHからのCREATE_SNAPSHOTは、以前のステップで共有スナップショットと共に戻る。
このシナリオには必要ない。
バックアップは非常に高速であるべきなので必要ない。
ファイル履歴は、バックアップLUNを使用してEIDノード上で生成される(任意)。このファイル履歴は、ある種の実施特有の方法でバックアップエクスプレスマスタ(backup express master)サーバに伝達されるべきである。
これは、変更ジャーナルがEIDノードにそのまま渡されるという事実を除き、ベースバックアップと同じ方法で進行する。尚、さらに、EIDノードは変更ジャーナル(CJ)をスナップショットIDによってインデックスされるローカルデータベースに格納する。
チェックサムをLUNイメージ上のすべての割り当てられたブロックについて算出し、スナップショットIDによってインデックスされるEIDデータベースに保存してもよい。チェックサムは、以下の3つの理由で重要である。
1.書込み後の検証能力。
2.信頼性のあるチェックポイント再起動の支援。
3.インクリメンタル(incremental)バックアップをブロックレベルトラッキングと共に実施する能力(ただし、コストは増加する)。
APPSボリュームは、スナップシヨットが取られた後のライブファイルシステム上でPOST_BACKUPイベントの一部として生成されるファイルとを含む。これらのファイルは、共有スナップショットには存在しない。これらのファイルは、独立してバックアップされなければならない。変更形態IIの「バックアップLUNへのローカルコピー」は、このケースで使用しなければならない。APPSは、バーチャルボリュームとして出現するが、APPSのバックアップは、ファイル全体をコピーすることによって達成され(ファイルごとのバックアップ)、ボリューム指向のブロックコピーでは達成されない。
(変更形態II:バックアップLUNへのローカルコピー)
EIDソフトウェアは、バックアップLUNまたはある種のカバーリングエンティティのスナップショットを取り、スナップショットIDを戻す。
データ転送用のiSCSI接続に信頼性かあり、内蔵されたリカバリアンドエラー(recovery and error)接続を有するので、必要にならないであろう。EIDソフトウェアは、DMAにトランスペアレントな制御接続部上でエラーから回復することができる。
これは、実施しなければならない。EIDソフトウェアは、書込みが成功した最新のブロックを記憶して、初期ハンドシェイク時にこれが中止されたバックアップを再起動する一貫であることを示しながら、そのブロックを渡さなければならない。
ファイル履歴は、バックアップLUNを使用してEIDノード上で生成される(任意)。このファイル履歴は、ある種の実施に特有の方法でバックアップエクスプレスマスタ(backup experess master)に伝達されるべきである。
このようなバックアップは、変更ジャーナルがローカルで使用されて、変更ブロックのみをプロセスの一部としてバックアップLUNにコピーする事実を除いて、ベースバックアップと同じ方法で進行する。
チェックサムは、LUNイメージ上のすべての割当てられブロックに対して算出され、スナップショットIDによってインデックスされるEIDデータベースに保存される。
APPSボリュームは、スナップショットが取られた後のライブファイルシステム上にPOST_BACKUPイベントとの一部として生成されるファイルを含む。このようなファイルは、バックアップスナップショットには存在しない。APPS LUNがローカルにマップされた後、ローカルで認識されたファイルシステムとしてフォーマットされなければならない。次に、APPSディレクトリ/ファイルは、APPHが指示した位置(スナップショットからではない)から、その全体が(ファイルごとに)APPSバックアップLUNにコピーされる。インクリメンタルバックアップ(incremental backup)時にAPPS LUNは、クリアにされて、新規のAPPSファイルセットがコピーされなければならない(古いスナップショットは、以前のバージョンのAPPファイルを維持する)。
変更形態IIと同様に、EIDソフトウェアが共有スナップショットを使用できないと決定した場合には、EIDソフトウェアは、バックアップLUNをiSCSIストレージ上にまたはローカルで作成し、それにソースノードとドライブIDを組合わせた独自の名称を付ける。LUN作成は、このノード(実際には基本構成)に支援されない場合には、履行されない。もし、不履行が起これば、ホストネーム(hostname)とポーディド(portid)とターゲットネーム(targetname)とルニド(lunid)は、ソースノードソフトウェアに、初期ハンドシェークの一部として戻されず、変更形態IIIが指示される。
EIDソフトウェアは、バックアップイメージファイルを含むボリュームのスナップショットを取り、スナップショットIDをDMAに戻す。
移動先に維持されるチェックポイント経由でネットワークの停止から回復するために必要である。
これは、実施する必要がある。EIDソフトウェアは書込みに成功した最新のブロックを記憶し、初期のハンドシェーク時にこれが中止されたバックアップを再起動する一貫であることを示しながら、このブロックを渡す必要がある。
このバックアップは、変更ジャーナルがローカルで使用されて変更ブロックのみを読取ってから、ネットワーク上にそのブロックを転送し、移動先上のバックアップイメージを更新するという事実を除き、ベースバックアップと同じ方法で進行する。
チェックサムは、バックアップイメージ上のすべての割当てられた/変更されたブロックに対して算出され、スナップショットIDによってインデックスされるEIDデータベースに保存される。
APPSディレクトリ/ファイルは、APPHに指示された位置から(スナップショットからではない)その全体が(ファイルごとに)読取られ、ネットワークを渡って移動先のEIDソフトウェアにコピーされ、そのEIDソフトウェアでは、ディレクトリ構造が(所定のバックアップディレクトリ位置に基づいて)作成され、そのソースのファイルと同一のコピーを反映する。インクリメンタル(incremental)バックアップ中に、APPSディレクトリは、クリアにされて、新規のAPPSファイルセットがソースから転送され、再度作成されなければならない(古いスナップショットは、以前のバージョンのAPPSファイルを維持する)。
(外部LUN/スナップショット管理用のプラグインアーキテクチャ)
EIDノード上の小規模データべースは、構成情報(バックエンドのiSCSIストレージなど)、認可情報、スナップショットID情報、チェックサム情報などを維持するために必要である。このデータベースは、EIDノードがある種のiSCSI/共有SANストレージをバックエンド化している場合に、特に必要である。バックアップエクスプレス(Backup Express)インフラストラクチャは、独自のスナップショットIDを扱っているが、EIDソフトウェアは、ローカルデータベース経由でスナップショットIDを逆参照することによって、これを正確なネットワークエンティティに翻訳しなければならない。
これは、SSSVHからジョブハンドラにリダイレクトされる正規のNDMP(ネットワークデータ管理プロトコル、Network Data Management Protocol)バックアップ経由で実施される(別の二重保護の説明を参照のこと)。テープに対する二重保護について留意すべき重要な点は、最初のバックアップの十分な/完全なイメージが、テープ上に作成されることである。それに続くテープのバックアップは、他の最初のバックアップインスタンスの十分なコピーである。インクリメンタル(incremental)に関する概念、またはあるテープのバックアップイメージを別のイメージに関連付ける方法に関する概念は、この設計の一部ではない。
ディスクに対する二重保護(DP2D)は、元の/最初のバックアップからディスク上に別のバックアップを作成することによって、ディスク上でのバックアップイメージの寿命を延長する。このケースのあらゆる努力は、インクリメンタル(incremental)データを転送し第三次のバックアップを更新することによって、後続のバックアップを作成することに向けられている。以下に、様々なシナリオを挙げる。
このシナリオでは、第三次ディスクストレージは、EIDノードからアクセス可能である(第二次および第三次のストレージは、一定の単一ベンダーインタフェース(Hitachi TagmaStore)を経由してアクセスされる大規模な多層ストレージ配置の一部であってもよい)。このケースでは、二重保護バックアップは、適切な第三次の位置が選択されて、LUNがローカルEIDノード上でアンマスクまたは組込まれた後で、EIDソフトウェアによって履行されるローカルのブロックレベルのインクリメンタル(incremental)コピーを経由して進行する。
ベンダーが、第二次ノードと第三次ノードの間でデータを転送するために効率的でアプライアンスを実装したブロックミラーリング法を有する場合には、EIDソフトウェアは、ベンダー特有のAPIセット経由でイメージ転送/更新を始動し、二重保護バックアップを作成する。
第三次ストレージが、EIDノードから物理的に離れているときには、リモートのEIDノードは、「ネットワークコピー」経由でバックアップを始動し、ローカルEIDノードからデータを引き出す。
データをEIDノードと第二次ノードの間で転送しなければならないときには、適用可能なバックアップクライアント転送法を使用する。すなわち、第二次ノードに連絡しEIDノードからデータを引出すように要求する。EIDソフトウェアは、DP2Dバックアップを認識し、保存されたビットマップを使用して第二次イメージを適切な(通常は最新の)スナップショットから更新する。
一旦、二重保護ジョブが、最初のバックアップを保護するために作成されると、プロトコルディレクタは、スナップショットフェーズをスキップする以外は、正規のEIDバックアップとほとんど同様にEIDバックアップを始動する。
二重保護に関する記載を参照:
ファイル履歴が、EIDノード上でバックアップの最後に生成され、バックアップエクスプレス(backup express)データベースに取込まれるときに、ブラウジングが通常はデータベースのカタログブラウズ機能を介して発生する。ファイル履歴が生成されないとき(生成中のファイル履歴がコンピュータ的に集中的であるか、または過度に多いストレージ領域を必要とするとき)、EIDソフトウェアと連絡を取ることによってNDMPディレクトリブラウズ機能を使用することができる。ブラウジングは、EIDノード上にバックアップLUNを組込んでから、既存の「スナップdirリスト(snap dir list)」メカニズムを使用してファイルシステムをブラウジングするか、または、ブラウジングが必要なときにイメージファイルから「rawtoc」を生成することによって、提供されてもよい。テープに対する二重保護では、認識可能なファイルシステムとしてLUNを組込むオプションが利用できない場合には、ファイル履歴が二重保護動作中にイメージの一部としてまたはファイルごとのアーカイバルフォーマットを構築するように生成する必要がある。
(復元フロー)
一旦、復元選択(restore selection)が (インスタンス用のバックアップドキュメントがAPPHによってアプリケーションオブジェクトからファイルに翻訳された後に、ユーザまたはプロトコルディレクタによって) 生成されて、コンテンツファイルが作成されると、SSSVHは、復元ターゲット上のノードソフトウェアとコンタクトを取り、それにコンテンツファイル(EIDノードはこのコンテンツファイルからデータを取る)、ノード上でのパスおよびスナップショットのIDを渡す。次に、復元ターゲット上のノードソフトウェアは、EIDソフトウェアとコンタクトを取り、復元パスとスナップショットを渡す。一旦EIDノードは、この情報を検査すると、スナップショットIDとボリュームの組合わせを復元ターゲット上でLUNとしてエクスポーズできるかどうかを決定する。これが可能である場合、(バックアップとほぼ同様に)LUNがEIDノードによってローカルにまたは共有SANストレージ上のいずれかで作成され、ホストネーム(hostname)とポーティド(portid)とターゲットネーム(targetname)とルニド(lunid)が復元ターゲットに渡される(注:ホストネームはEIDノードと同じであってはならない)。一旦復元ターゲット上のノードソフトウェアがこのLUNをマップすることができると、ハンドシェークは完了する。即時利用性については、これが本質的に復元プロセスを完了する。それ以外の場合には、ノードソフトウェアがマップされたLUNから復元ターゲット位置にファイル/ディレクトリのローカルコピーを実施する(注:これは、APPSファイルが論理的にバックアップされる方法とまったく同様である)。
EIDノードは、LUNが(セキュリティの理由などから)要求中のノードにエクスポーズできない、または、初期ハンドシェークが完了後に要求中のノードがLUNをマップすることができないと決定することは可能である。この状況(低い優先順位)では、従来の復元が進行し、EIDソフトウェアが要求されたファイルをバックアップイメージから読取り、そのファイルをネットワーク上に送り、復元ターゲット上のノードソフトウェアが受信したデータからローカルにファイルを再度作成する。この状況では、「rawtoc」は、ポストバックアッププロセスから既存のものか、または、復元用にオンザフライ(on the fly)で作成された(さらに望む場合にはキャッシュされた)ものが要求される。
これは、LUNマップされた/IAスタイルの復元に不要であるが、(実装される限りは)従来の復元に有用になる場合がある。
その他のブロックレベルの復元と同様に、MAP_LUNは選択されたスナップショットから復元ターゲット上にiSCSIまたはFCP経由でボリュームセットをマップするために(スナップショットハンドラに実装されるものとして)呼出される。スナップショットハンドラは、EIDノード上のCREATE_LUN_FROM_LUNを呼出して、スナップショット内のLUNを作成しエクスポーズする。次に、APPSボリュームは、ローカルiSCSIマウントまたはネットワークマウントのいずれかを介してローカル名スペースに同様にマップされる。一旦このステップが完了すると、SSSVHがAPPHにその復元を完了するよう指示する。APPHは、必要な場合にAPPSボリュームからIAボリュームにログファイルをコピーしてアプリケーションまたはデータベースを回復させる。EIDソフトウェアはIA復元に関してまったくコンタクトされていないことに留意されたい。
該当なし。
ボリュームロールバックは、バックアップ時間が存在するため、復元が元の位置およびすべての変更ジャーナルに対して行われる場合に限り可能である。このような基準が作られない場合には、フルボリューム復元を始動することができる(これは、いずれにしても、ボリュームロールバックの悪化したケースである)か、または、復元ジョブが履行されない(IA復元の機能性を考慮すれば、これはまったく実装される必要がない)。
フルボリーム復元:大規模なフルボリューム復元に限り重要である。バックアップに似た再起動メカニズムによって実施されるが、チェックポイントは復元ターゲットノードソフトウェアによって追跡され、再接続時に通信される。復元にDMAによるキャンセル後の再起動が必要であるか否かは、この文書の範囲外である。
復元にローカルコピーが関わるので、エラー回復は不要であるべきである。キャンセル/一時停止後の再起動性が望まれる場合もある。
これは、復元ターゲットがLinuxを稼動している場合のフルボリューム復元の特殊なケースである。Linuxノードソフトウェアは、修正バージョンのjndmpcによって駆動され、上述とまったく同じに動作し、カスタムLinuxカーネル上で利用できる場合には、SCSIイニシエータを活用する。エラー回復/再起動性は、この状況では必要不可欠である。さらに標準的なメカニズムが、所定のノードのエクスプレスDR(express DR)バックアップ用のスナップショットをブラウジングするために存在する必要がある。これは、EIDソフトウェアたはEIDノード上のスナップショットハンドラによってエクスポーズされるインタフェース上の一部であるべきである。スナップショットディレクトリのリスト化は、スナップショット用に予め定義された命名法で十分なこともあるが、適切なインタフェースが適合するスナップショットを列挙するために定義されなければならないこともある。
これは、大規模の復元に非常に望ましく、フルボリューム復元と同様に実施されるべきである。
ニアライン化されたデータは、オフライン媒体(テープ)上のデータよりも、安全でなければならない。この理由は、データが所定の許可を与えられているネットワーク上でまたは小規模のアカウントのセットが生きておりアクセス可能であるからである。あるいは、小規模のアカウントセットの情報が漏れる場合もある。一つのオプションは、ニアラインストレージに存在するデータを暗号化することである(利用可能な場合には、ネーティブファイルシステムの暗号化を使用してもよい)。これは、即時利用性の復元をシャットダウンするが、付加されるセキュリティは、その価値を高めることができる。ディスクおよびテープまたはいずれか一方に対する二重保護は、特に、長期にわたる場合には、アーカイブ上の理由が暗号化の最有力な候補である。
図3は、ブロックレベルのインクリメンタル(incremental)バックアップとファイルレベルのインクリメンタル(incremental)復元の動作を、図2よりも詳細に、複数の上述の原理を説明する方法で示す図である。示される例には、以下のイベントおよび動作が関係する。
●午前10時:これは、ベースバックアップ後のすべのバックアップが自動的にインクリメンタル(incremental)であるため、インクリメンタル(incremental)バックアップである。ベースバックアップ以後に変更されたブロック(302)のみが転送されている点に留意されたい。第二次ストレージ装置上のスナップショット(342)は、午前10時における第一次システム上のすべてのデータ(ボリューム/ディレクトリ/ファイル)を表現する合成されたベースバックアップイメージである。
●午前11時:午前10時のバックアップ以後に変更されたブロック(303)のみが転送されている。第二次ストレージ装置上のスナップショット(343)は、第一次システム上の午前11時のすべてのデータを表現する。
●午前12時:午前11時のスナップショット(343)が、バックアップエクスプレス(backup express)復元スクリーン上に表示されるバックアップインスタンスから選択される。このバックアップインスタンスから、3ファイル(351)が復元用に選択される。
二重保護は最初のイメージバックアップをテープまたはディスクににバックアップし、それらのライフサイクルを管理し、最初のバックアップの期限がきれるかまたはディスクストレージが利用不可能になったときにテープから直接復元することによって、インテリジェントディスクストレージに、最初のイメージバックアップを保護する。
(ディスクに対するAPM(APM2D):)
1.ファイルシステムのイメージは、アプリケーション特有のメタデータ(APPS)と一緒にディスクにバックアップされる。このデータは、即時利用性および即時仮想化またはいずれか一方を可能にする形態で存在する。
2.イメージバックアップが支援されないファイルシステム/OSは、ファイルとしてディスクにバックアップされ、ソースファイルシステムのポイントインタイム(point-in-time)コピーとして移動先ディレクトリ下に存在する。
二重保護は、最低1つ(望む数)の最初のバックアップのバーチャルコピーをディスクまたはテープに作成する。ここで重要な点は、続くバックアップは、同一の変換されないコピーであることである。最初のバックアップは、フリーズされたポイントインタイム(point-in-time)のイメージであるので、コピーを将来いつでも作成し、ファイルシステムの元の状態を依然として捕捉することができる。元のバックアップの多くのコピーを迅速にまたはポリシー決定時にいつでも作成することができるので、ツイニング(twinning)はそれ以上必要ない。支援されるアプリケーションに関しては、アプリケーションコンシステント(application consistent)なスナップショットが、テープバックアップが元の最初のバックアップ時に行われたかのように、テープに保存される。
GUIは、最初のバックアップジョブのリストの二重保護スクリーンに存在する。尚、これらのジョブは、二重保護用の候補である。これは、左のペインがバックアップジョブであるという事実以外は、従来のイメージまたはNDMPバックアップスクリーンに似ている。(装置選択は当初に、デフォルトクラスターとノードグループを含んだメディアプールを暗黙のうちに選択することにより回避される)二重保護ジョブは、最初のバックアップジョブネームと一緒にNDMPジョブとして、または、定義の一部としての最初のバックアップjobidとして保存される。スケジュールは単純であり、APM2Dとまったく同様のバックアップスケジュールであり、ベースインクリメンタル(incremental)またはディファレンシャル(differential)の設定はしない。最初のバックアップジョブの選択された特定のインスタンス(すなわちjobid)を有する二重保護ジョブは、関連スケジュールをもたず、ジョブは起動後に削除される。ジョブハンドラが、JOB_STARTを受理し、これが二重保護ジョブであることを決定すると、CREATE_DP_JOBをジョブ名またはジョブIDを引数として指定するデータベースに発行する。データベースは、jobidを与えられると(snapidを参照することによって)ジョブ用のバックアップドキュメントを取得することができる。ジョブ名を与えられると、最新のバックアップジョブIDは、ジョブ用のバックアップドキュメントを検索するために使用される。バックアップドキュメントは、テープにNDMPジョブを元のAPM2Dジョブに一致するように構成することができることが要求される最初のバックアップの完全な状態を含む。元のジョブ1対1のマッピングは、ソース文の同等のセットを生じるDP_JOBに作成される。
/vol/vol1/.snapshot/snapname/qtree2、
/vol/vol1/.snapshot/snapname/APPS-qtree
二重保護ジョブは、EIDソフトウェアまたは外部NDMPデータサーバ(所有権のあるNASバックアップ方法を含む)を介して仲介されるAPMバックアップである。最初のバックアップは、イメージファイルまたは複製されたディレクトリであり得る。EIDソフトウェアは、それらをバックアップするときに、二重保護バックアップがなされていると認知して、イメージの場合または論理バックアップとしてはそれらが複製されたディレクトリである場合には、元のフォーマットを保存しながらそれらをバックアップする。外部エージェントは、それらのネーティブフォーマット(dumpまたはtar)で、イメージまたは複製されたディレクトリをバックアップする。
長期アーカイブまたは規制の必要上、二重保護バックアップはtar、cpio、paxなどのある種のポータブルフォーマットの論理バックアップにイメージバックアップを変換する場合がある。このようなバックアップをWORMテープまたはWORMドライブに送信して、コンプライアンス条件を満たすことができる。データは、最初のバックアップ時に保存されるファイル履歴を使用してこのアーカイブから復元可能である。直接アクセス復元(direct access restore (DAR))は、このように二重の保護プロセス時にファイル履歴生成を要求する関連fh_infoと共にファル履歴を再保存することを要求する。
各二重保護ジョブは、「sscat」の最初のバックアップと同じ多さのタスクをカタログ登録する。元のタスクおよびジョブID用のsscatの新しいフィールドは、元のジョブに対する参照を追跡するために追加される(この一部として、これが最初のバックアップジョブに対する高レベルで重要な構成であるので、sscatの一部としてファイルされるsnapidを追加することもできる)。二重保護ジョブは、第二次ディスクの位置を反映するパス名と共にsscatに独自の同等のディスクエントリを有する。
最初のバックアップとその後の二重保護バックアップは、別のジョブとして処理されるので、各々が独自の保持期間を有する。最初のバックアップの期限が切れると、二重保護バックアップがポリシーに依存して存在することを保証するためにチェックが行われる。保護されていない最初のバックアップが存在する決定がなされる場合、警告が出されるか、または、二重保護ジョブがこの時点でトリガされる場合がある。
復元ブラウズは、復元表現用に元のジョブインスタンスから$NDMPDATAを戻す。RJIプロセスも、適切な復元明細を作成するために元のssfileからファイル履歴を含むように強化される。プロセスは、元のssfileから復元パス名と一緒に二重保護バックアップに関係するテープウィンドウを生成することを伴う。二重保護バックアップ用のssfileのルートディレクトリー(カタログ化される唯一のもの)は、無視される。
通常のNDMPバックアップである二重保護テープバックアップは通常のNDMP復元により出現し、適合するファイルシステムに直接復元するために利用できる。元の第二次ディスクの位置が破壊されるか、破損される状況では、APM2Dの位置を再作成するか、または、段階的に復元するか仮想化を遂行するために、このようなバックアップを元の位置に復元することができる。アプリケーションが関与しない場合、これらの復元を正常のNDMP復元としてジョブハンドラーによって処理することができ、かつ、完全なソリューションの一部になり得る。
第一次ボリュームを以下の手順に従って二次ボリューム上にミラー化してもよい。
第二次ボリュームを組込む。
第一次ボリュームから第二次ボリュームにコピーされるブロックのリストを作成する。
リストが到着した後、第一次および第二次ボリュームに新規ブロックを書込む。
ブロックが書込まれる際に、先ほどのブロックのリストからブロックを除去する。
前述のリストをトラバースし、バンド幅が利用できて便利であるときは常に、第一次ボリュームから第二次ボリュームまでそのようなトラバースの結果として生じるブロックをコピーする。
前述のリスト上のすべてのブロックがコピーされるまで続ける。
複数のシステムがバックアップ動作でバックアップされている場合、マシンにはバックアップに関係する他のマシン上のブロックと同一である多数のブロックがあることは珍しくない。複数のマシンに同じオペレーティングシステムファイル、同じアプリケーションまたはデータファイルをそのマシン上にインストールさせたときに、これが起こる場合がある。同じ内容をもつブロックを何度も格納することは冗長である。冗長性は、ストレージの余計な利用だけではなく、複製ブロックを転送および格納するバンド幅の冗長な使用にも関わる。
以下は、本発明で提供される高速アプリケーション回復を示す一連の例である。
以下の例は、ファイラ(NASファイラなど)上でバックアップイメージから作成される仮想ストレージに帰属させることによって待機中または元サーバ上で迅速にアプリケーションをオンラインに導入するために、本発明で提供される能力を具体的に示す。
アプリケーション復元は、概ね以下の2つのプロセスである:回復されるデータファイルを復元してから、アプリケーションを復元する(前進復帰回復として知られる)。ユーザは、災害、ユーザによるエラーの種類または他の業務上の必要性により、バックアップのインスタンスまたはPITイメージ(通常は最新のもの)を選択する。第一のステップは、ユーザが選択したPITボリュームイメージからファイラ上でオンザフライ(on the fly)でアドレス指定可能な仮想ストレージ(LUN)を作成することによって達成される。これらのLUNは、次に問題のターゲットノードに対して視覚化される。次に、LUNは、ファイラへのiSCSIログインを介して復元ターゲット上のローカルディスクとして帰属される。実際のデータの移動が関与しないので、このプロセスはほとんど瞬間的である。一旦アプリケーションデータファイルがターゲットノードのローカル名スペースで見えた後は、アプリケーションを適切なアプリケーション特有のAPIを使用してプログラム的に回復する。これには、ファイラバックアップ位置から必要に応じて取得される付加的なログファイルのアプリケーションを必要とする場合がある。これは、アプリケーションインスタンスをバックアップのポイントインタイム(point-in-time)までに送る。現在のログが利用できる場合、故障発生時点までのロールフォワードは可能である。バックアップがスナップショットバックアップであるので、アプリケーションは非常に短期間ホットバックアップモードであり、少数のトランザクションのみがデータベースをコンシスタント(consistent)な状態にするために適用されなければならない。相対的に単純なこれらのステップの迅速さにより、アプリケーションは、FARプロセスが始動された後、わずか数分で立上ることができる。従来の復元と比較して、FARは日単位または時間単位から分単位までより高速にアプリケーションダウンタイムを桁違いに短縮しつつある。FARは、データセットのサイズとは関係なく、高速になる。
FARで全てが終わるのではない。FARがブロック変更を完了した後、トラッキングを使用するこができるし、必要であれば、ローカルスライスアタッチメント(local slice attachment)を行ってもよい。これはバックグラウンドでの復元を進行可能にする一方、アプリケーションの起動および実行も可能にする。変更ブロックのトラッキングが可能であるので、インクリメンタル(incremetal)バックアップは復元のポイントインタイム(point-in-time)から開始してもよい。このアプリケーションは、最終的にすべての最近の変更(復元以後)を維持して、最小限のダウンタイムで元のまたは別のノードに戻り、フェールバックする場合がある。
●ソースノードおよびターゲットノードは、実行中であり、APMに関して認可されている必要がある(アプリケーションがもしあれば、個別に認可される必要がある場合がある)。
●NAS装置または第二次ストレージユニットは、iSCSIに関して認可される必要がある。
●ターゲットノードには、iSCSIイニシエータソフトウェアをインストールする必要がある(iSCSI HBAも支援される)。
待機中ノードは最小限のアプリケーションのインストールと一緒に予め構成される必要がある。
●プラットホーム/アプリケーションのサポートには、Windows XP/Windows2000/Windows2003、SQL Serve 2000(SP2以上)、Exchange 2000(SP2以上)/Exchange 2003、SQL Server 2005、Oracle、Linuxを含む。
(例1:APPsに対するIV(即時検証、instant varification)
ライトウェイトな(lightweight)検証:アプリケーション(一般にはデータベース)が正確に起動/回復し、そのためにバックアップの正確さを検証する。
Exchange:ストアの組込みは、一般に重要なステップである。さらなる検証は、代替ノードの「eseutil」を用いて実施することができる。
SQL Server:データベースの組込みは、一般に重要な検証ステップである。さらなる検証は、「DBCC」を介してまたはSQLクエリを実行することによって、実施される。
無し。検証は、一過性の動作であり、iSCSIログオフまたはリブートが、マシンの状態をクリアにする。APPs用のIVは、次の検証の実行により以前の検証マッピングをクリーンアップするように構成される。マップされたドライブと一緒にマシンの状態を確保する必要はない。このため、この代替ノードをさらにバックアップする必要はない。
必要性:ダウンタイムが、分レベルまで最小限化される。大部分の最近のアプリケーションのバックアップ状態は、復元される(バックアップの頻度次第では、ほとんどデータは失われないこともある)。
アプリケーション特有の注記:
必要性:アプリケーションデータは、ローカルのまたはSAN帰属のストレージに最終的に復元して戻されなければならない。第二次ストレージからのストレージを用いることのみが、一時的なオプションとなり得る。
必要性:バックグラウンド復元が必要ない理由は、待機ノードが一時的であり、低い性能で十分だからであるか(フェールバックは、元のサイトが再構成された後、起こる場合がある)、または、バックアップイメージを記憶するファイラがアプリケーションをホストするために十分強力だからである。
A.低品質―第二次ストレージへのiSCSIの組込み:アプリケーションは、特に、一時的な状況であり、高品質のストレージおよびノードが修復されるかまたは独立して復元された後で、フェールバックが短期間で期待される場合には、iSCSI上でストレージを適度に実施しながら耐久することができる場合がある。
B.高品質―第二次〜第三次への複製またはバックアップ後の元のファイルからのコピーによって確立される高性能ストレージへのiSCSIの組込み:アプリケーションは十分に機能し、これが永久的なソリューションになり得る。ただし、これは、フェールバックを含まない。
1.現在実行中ノード上でアプリケーションを短期間シャットダウンする。
2.第二次ストレージと代替ストレージの間にある関係が成立しており、元の第二次ストレージが最終移動先に近い位置にある場合には、複製ソースおよび移動先を逆転させ、現在のストレージから第二次ストレージを再同期化し、アップデートする。あるいは、ステップ3に移動する(このプロセスは、最新の共通スナップショットを除去し、それ以後のコピーを変更する。これは、フェールバックが故障発生時の直後に適切に始動されたと仮定して、迅速に完了すべきである)。
3.所望のノードに対してFARを実施する。
4.アプリケーションインスタンスは、待機ノード上に位置し正規の動作をレジュームできる状態(最新の変更を有して)に戻る。
(アプリケーション特有の注記:)
必要性:分析または報告用に第二のコピーを一般に取得しているのは、広範なディスクスペースで高価なスプリットミラー技術を実現してきた贅沢な余裕のある大企業である。FARを使用すれば、これははるかに低コストで実現可能になるだけではなく、ほぼ瞬間的に複数の移動先に実施される。企業は、自信をもってより分析的な可能性を探求し、競争力がつく。
使用されるPITイメージ:通常は最新のものであるが、過去のあるポイントインタイム(point-in-time)での分析的または業務上の理由に依存する(最近のクリスマスセールに関するデータということもありえる)。
必要性:付加的な保護および長期保持またはいずれか一方は、テープのバックアップを必要とする。ニアラインイメージはすぐに期限が切れるため、テープバックアップは必ずといってよいほど長期保持のためには必要である。
必要性:直接取り付けられたまたは従来のSANストレージをブロック指向のNASファイラに、コスト、統合、性能、または管理上の理由から移動する必要がある場合がある。
必要性:法律的理由。一般に、コンプライアンスは、所有権のあるハードウェアに関連する高価なソリューションを伴う。第二次WORMストレージに対するバックアップエクスプレス(backup express)イメージのバックアップは、過去のある時点のマシン状態を即時に正確に再作成することができる手ごろなソリューションを提供する。
図4(AおよびB)は、即時利用性を利用して、復元プロセス時に仮想的に業務への割込みを削除する即時利用性および回復のシナリオである。
●午前11時00分:第一次ノード300上でのディスク故障前のNAS107上の最新ルーチンバックアップを示す。
●午後12時00分:ボリュームD406が故障する。午後12時05分、数分以内に、第二次トレージユニット上の論理ユニット番号(LUN)411を介して午前11時00分のバックアップインスタンスが、iSCSI(412)を介してマッピングされ、文字Dを駆動する。業務は継続する。第二次ストレージユニット107へのiSCSIの接続は、ユーザに見えるようになっている。データの変更は、第二次ストレージユニット上の「ライブデータエリア(live data area)」414に記憶される(四角で囲んだ白いブロック)。午前11時のバックアップインスタンス413自体は、読込み専用であり、変わらない。
●午後12時05分から午後1時00分。故障したディスク406を新規のディスク421に交換する。正常な業務の使用は、第二次ストレージユニット107への生きたiSCSI接続を介して続行する。
●午後1時00分〜1時45分。午前11時のバックアップインスタンスは、第一次装置300とその新規のディスク421に転送される(451)。生きたiSCSI接続を介した業務は、システムが午前2時45分に停止されるまで途切れることなく続く。
●午前2時45分~午前3時。管理者は、データの再同期化(遅延ミラー)(452)を実施する。この期間、ユーザはシステムを利用できない。即時利用性によって、管理者は一晩のメンテナンス期間に柔軟に再同期(452)を実施する。
●午前3時00分。復元が完了し、即時利用可能性接続は、ボリュームDを新規のディスク421に再マップすることによって、終了する。
Claims (1)
- ボリュームをより初期の状態にロールバックする方法であって、
固有ジョブ識別子によって前記ボリュームをアドレス指定し、当該アドレスに指定されるボリュームをロックおよび組込み解除し、
前記ボリュームのスナップショットを取り、変更ジャーナルをフラッシュ(flush)し、
前記スナップショットを組込まれるボリュームとしてマッピングし、
復元される所望の状態の時間以降のすべて変更ジャーナルを論理的にANDで結合し、ビットマップファイルを作成し、前記ビットマップファイルのコンテンツを前記スナップショトに関連するコンテンツファイルに追加し、
前記ビットマップファイルを使用し、前記マッピングされたボリュームからブロックのセットのみを復元する、方法。
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