JPH11120057A - ファイルバックアップ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックアップ用ファイルログ情報量を減らし、
ファイル単位のバックアップ処理とファイルアクセスの
同時実行を可能にする。 【解決手段】ファイル管理プログラム２０はアプリケー
ションプログラムからの入出力要求３１をメタデータ３
２として記録し、バックアッププログラムは、バックア
ップの開始時にファイルのロックを取得し、ファイル管
理プログラムから取得したメタデータに基づいてバック
アップ処理を行う。バックアップ処理終了後はロックを
開放する。ファイル管理プログラム２０はロックのかか
ったファイルに対して、バックアッププログラム以外か
ら更新要求があった場合は、新たなディスク領域を用意
して、上書きを防ぎ、バックアップするファイルの整合
性を崩さないように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のディスク装
置上に分散配置されたファイルに対する、並列入出力制
御方法に係わり、特にファイルをバックアップする場
合、ファイルバックアップ処理とファイルへアクセス処
理の同時実行を可能とするバックアップ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスク装置の故障などによるファイル
の破壊を防ぐために、定期的にファイルシステム全体を
バックアップする方法は広く利用されている。常にファ
イルシステム全体をバックアップすることも可能ではあ
るが、通常運用上は、差分バックアップ方法を利用す
る。差分バックアップ方法とは、初回に全ファイルシス
テムのバックアップを行い、次回からは、変更のあった
ファイルのみをバックアップする方法である。近年、フ
ァイル入出力高速化のニーズや、それに答える並列ファ
イルシステムの登場により、１ファイルで扱うデータ量
は２ＧＢを超える規模となってきている。ファイルシス
テム全体のバックアップと同様に、単一ファイルのバッ
クアップ処理も膨大な時間を要する。従って、ファイル
システム全体をバックアップする機能以上に、ファイル
単位で差分バックアップする機能が重要となってきてい
る。

【０００３】ＵＮＩＸファイルシステムの場合、ファイ
ルシステム全体をバックアップするdump コマンドな
ど、ファイルシステムの差分バックアップや、１つのフ
ァイルをバックアップするプログラムは存在する。しか
し、ファイル単位で差分バックアップを行う機能はな
い。また、特願平６−３０６２６８、「ロギングによる
ファイル復旧方法及び装置」では、差分データを用いて
ファイルの復旧を行うが、差分データとして、個々の要
求に対する入出力データを全て保持する必要がある。こ
の方法では、途中の入出力データをすべてログとして残
す必要があり、入出力単位が大きくなると、容量的に無
駄が生じる問題がある。ログストラクチャーファイルシ
ステム（ａｒｔｉｃａｌ ｅｎｔｉｔｉｌｅｄ ”Ｔｈ
ｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉ
ｏｎ ｏｆ ａ Ｌｏｇ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｆｉ
ｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ”，ｉｎ ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ， Ｖｏｌ．１０， １９９２）も同様な問題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ファイル単位で差分バ
ックアップを行う場合、更新要求をすべてログ情報（履
歴）として保持し、このログ情報に基づいて差分ダンプ
行うことは可能である。しかし、ファイル入出力単位が
大きい場合、全ての入出力ログ情報量は、元のファイル
容量以上に膨大になる可能性がある。また、差分バック
アップに用いる場合は、前回バックアップを行った時点
のデータとバックアップを行うデータの差分が必要なの
であって、途中のログデータ全てが必要ではない。例え
ば、同じ領域に対してデータＡを書き込んだ後に、デー
タＢを書き込む場合、始めのデータＡは失われてしまっ
て良いが、ログ方式の場合は、このデータをも保存す
る。従って、ログ方式における不要ログデータを省く必
要がある。

【０００５】バックアップ動作中にバックアップするフ
ァイルへのアクセスを許可し、書き込みを行うと、デー
タの整合性が崩れてしまう。従って、通常バックアップ
動作中は、バックアップを行うファイルやファイルシス
テムに対して、他のプログラムからのアクセスは禁止で
ある。しかし、ファイルシステムや、ファイルのデータ
量の膨大化に伴うバックアップ時間の増大により、バッ
クアップ中のアクセスを禁止することは、運用上問題と
なる。

【０００６】また、通常のバックアップは自動バックア
ップを行う場合、時間によってバックアッププログラム
を起動する。この場合、ファイルに対して更新処理が発
生していなかったとしても自動的にバックアップされて
しまい、効率的なバックアップを行う上では問題であ
る。

【０００７】本発明の目的は、ファイルのログ情報を限
定し、従来のログ機能で問題であったログ情報の無駄を
省き、そのログ情報を利用するバックアップ方法を提供
することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、ファイル管理プログ
ラムのアクセス制御機能により、データの整合性を崩す
ことなく、バックアップ動作とファイルアクセス動作の
同時実行を可能とする、バックアップ方法を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、実際のファイ
ル入出力要求量によって自動バックアップを行うことに
より、時間による自動バックアップの際に生じる無駄の
バックアップ処理を削減することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、バックアップ
を行うファイルに対して、ファイル管理プログラムは、
ファイルに対する入出力要求履歴をメタデータとして保
存し、バックアッププログラムは、バックアップ処理開
始時に、当該要求履歴を取得し、要求履歴に基づいてフ
ァイル上の、差分バックアップを行う領域を特定し、そ
の領域上のデータのみをバックアップする。

【００１１】また本発明では、バックアップ処理開始時
に、バックアッププログラムはファイル管理プログラム
に対してロック取得要求を発行する。ファイル管理プロ
グラムは、ロック中にバックアッププログラム以外のプ
ログラムからの書き込み要求が、バックアップ領域と重
なっている場合、新たなディスク領域を割り付けて、そ
こに書き込み要求を反映する。これにより、バックアッ
プ処理と他プログラムからのアクセスとの同時実行を可
能とする。

【００１２】また本発明では、ミラーファイルのバック
アップ処理時に、ファイル管理プログラムは、ミラーを
行う複製のうち一つを選択する。バックアッププログラ
ムからの読み込み要求は、選択した複製に対して処理す
る。他のプログラムからの読み書き要求がバックアップ
中に発生した場合は、選択した複製以外の複製に対して
反映する。これにより、バックアップ処理と他プログラ
ムからのアクセスとの同時実行を可能とする。

【００１３】また本発明では、蓄積する入出力履歴量に
敷居値を設け、この敷居値を超えたときに、ファイル管
理プログラムはファイルサーバにバックアップ要求を発
行することにより、自動バックアップ処理を行う。これ
により、時間による自動バックアップでは、ファイル入
出力要求量が少量の時でも発生する、無駄なバックアッ
プ処理を省くことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に全体の構成と、バックアッ
ププログラムの簡単な手順を示す。全体は、計算ノード
１と入出力ノード３〜６が高速ネットワーク１５を介し
て接続する。アプリケーションプログラムはいずれのノ
ード上でも実行可能である。各入出力ノードは物理ディ
スク装置（１０〜１３）とテープ装置１４が接続する。
入出力ノード２〜６上のアプリケーションプログラムか
らは、高速ネットワーク１５を介さずに直接上記入出力
装置にアクセス可能である。例えば、ディスク１０は入
出力ノード３から、テープ装置１４は入出力ノード２か
ら直接アクセス可能である。上記の各ノードと高速ネッ
トワークで１つの計算機システムを構成する。この計算
機システムは、アプリケーションプログラムからは、単
一の計算機として見える。即ち、アプリケーションプロ
グラムはノードの違いや、接続する入出力装置の接続場
所などを意識することなく、各入出力装置にアクセス可
能である。全ノードには、ファイル管理プログラム（フ
ァイルサーバ、ＦＳと略記する）が動作し、どのノード
上のプログラムからもファイルにアクセスすることが可
能となっている。アプリケーションプログラムがファイ
ルにアクセスする場合、このアプリケーションプログラ
ムが動作するノード上のファイル管理プログラム（ロー
カルファイル管理プログラム）が要求を受け付ける。次
に、ローカルファイル管理プログラムは、他のノード上
で動作するファイル管理プログラムと協調して、ファイ
ル入出力処理を実行する。

【００１５】ファイル管理プログラムが管理するファイ
ルは、２部分から成る。１つはデータ部で、アプリケー
ションプログラムが読み書きすることが可能である。も
う１つはメタデータで、ファイルの属性を保持する。フ
ァイルの属性は、ファイルサイズ、ファイル作成時刻、
アクセスモードなどである。メタデータもディスク装置
中に存在して、ファイル管理プログラムはファイル入出
力要求に応じてメタデータを更新する。

【００１６】入出力ノード２にはバックアッププログラ
ムが動作し、テープ装置１４に対してファイルのバック
アップを行う。計算ノードにはアプリケーションプログ
ラム３０（ＡＰ）が動作し、ファイル管理プログラム
（２０）を介してファイルにアクセスする。１ファイル
は、複数のディスク装置１０〜１３に分散配置されてお
り、上記複数ディスクへの並列アクセスにより、アプリ
ケーションプログラム３０は、高速ファイルアクセスが
可能である。

【００１７】本実施例では、バックアッププログラム４
０とファイル管理プログラムとが協調して、１ファイル
に対する差分バックアップ機能を提供する。バックアッ
ププログラムは出力装置への差分データの書き込み、お
よび、前回のバックアップから新たに更新されたファイ
ル上の領域（更新領域）の特定を行う。ファイル管理プ
ログラムは、バックアッププログラムに更新領域特定の
ために必要な入出力要求履歴を与え、バックアップ時
は、バックアッププログラムと他のプログラムの同時ア
クセスを可能とするための制御を行う。

【００１８】次に、アプリケーションプログラムからの
ファイルアクセスとバックアッププログラムの動作概要
を述べる。図１ではアプリケーションプログラムが、フ
ァイル上の領域Ａへの読み込みに続き、領域Ｂへの書き
込みを実行している。ファイルサーバ２０は、アプリケ
ーションプログラムが送った要求３１を、入出力要求履
歴３３、３４とし、これをメタデータ３２としてディス
ク装置１０に記録するとともに、ディスク装置への入出
力を実行する。このように、ファイルシステムはファイ
ルに対する入出力要求履歴を、メタデータとして記録す
る。

【００１９】バックアッププログラムは、次に述べる手
続きにしたがって、テープ装置１４にファイルの内容を
バックアップする。まず、前処理（１００）の後にユー
ザが指定したファイルに対する入出力要求履歴（メタデ
ータの一部）を取得し（１１０）、その履歴を解析して
最適化を行う（１２０）。次に、最適化した入出力要求
履歴に従って更新された領域のデータのみを読み込み
（１３０）、それをテープ装置へ書き出す（１４０）。
これにより、ユーザが指定するファイルの差分ダンプを
得ることができる。

【００２０】以降は、バックアップと同時実行する入出
力処理がない場合のバックアッププログラムの処理（単
純バックアップ処理）、および、入出力処理とバックア
ップ処理が同時に動作する場合の処理について詳細に説
明する。まず始めに、通常の入出力時、ファイル管理プ
ログラムによるメタデータのロギングについて説明す
る。

【００２１】通常の入出力処理に伴う要求履歴の作成 通常の入出力動作に伴う要求履歴作成処理を、図２、図
３を用いて説明する。図２は入出力動作に関連するコン
ポーネントの構成図で、図３はファイル管理プログラム
２０の入出力動作を示す。ファイル管理プログラムは、
アプリケーションプログラムからの要求を受け付ける要
求受け付け部（５０）と、メタデータを管理するメタデ
ータ管理部（５１）、並列入出力を実行する並列入出力
実行部（５２）から成る。入出力要求履歴に関するメタ
データ３２は、アプリケーションプログラムの入出力要
求に対応して、ファイル領域Ａの読み込み要求３３と、
ファイル領域Ｂへの書き込み要求３４を保持する。メタ
データは、通常ファイル管理プログラムがメモリ上にキ
ャッシュし、更新時、定めたディスク装置（メタデータ
格納用ディスク装置）に書き込む。ディスク上のメタデ
ータ全体６０は固定メタデータ６１と動的メタデータ６
２から成る。固定メタデータのサイズは、メタデータ作
成後変化しない。動的メタデータは、時間に伴いサイズ
が変化する。固定メタデータはファイルのサイズ、ファ
イルの作成時刻、ファイルのアクセス時刻、アクセスモ
ードなどを保持し、動的メタデータは入出力要求履歴、
ストライプ情報を保持する。入出力要求履歴は単調にサ
イズが増加する。

【００２２】次に、入出力時の処理について説明する。
アプリケーションプログラム３０は始めに、ファイル領
域Ａからの読み込みを行う。この要求は、アプリケーシ
ョンプログラム３０が動作する計算ノード１上のファイ
ル管理プログラム２０が受理する。ファイル管理プログ
ラム２０は図３に示すＦＳの処理手続き（８０）に従っ
て、要求を処理する。まず、上述のようにアプリケーシ
ョンプログラムからの要求を受け取り（８１）、この要
求に対する要求ＩＤを決定する（８２）。要求ＩＤは、
アプリケーションプログラムからの要求に対してファイ
ル管理プログラムが与えるＩＤで、全計算機システムで
一意に決まり、しかも、単調増大である。次に、受け取
った要求を入出力実行部が実行する（８３）。８４で実
行が成功したかどうかを判断し、成功の場合は、要求Ｉ
Ｄと共に入出力要求履歴をメタデータ格納用ディスク装
置（１０）に保存する（８５）。入出力要求が失敗した
場合は、入出力要求履歴を保存せずに結果を返す。これ
により、入出力要求履歴には成功した要求の記録のみが
残る。

【００２３】入出力要求履歴は、図５に示すレコードと
してメタデータ格納用ディスク装置上の動的メタデータ
格納エリアに記録される。各レコードが含むフィールド
は、要求ＩＤ（９０）、要求種別（９１）、オフセット
（９２）、長さ（９３）である。例えば、オフセット１
０２４バイトからの１２８バイトデータの読み込み要求
は、９５のように要求種別はｒｅａｄ、オフセットは１
０２４、長さは１２８となる。

【００２４】単純バックアップ実施例 以下に、バックアッププログラムの動作を説明する。始
めにプログラム起動時の動作を説明し、次に、バックア
ップの手順について説明する。本実施例では、バックア
ッププログラム動作時、他のプログラムが、ユーザが指
定したバックアップファイルにアクセスすることはない
と仮定する。

【００２５】図４はバックアッププログラム起動時の構
成を示す。ユーザ７０は入出力ノード７に接続する端末
７１を介して本計算機システムにアクセスする。ユーザ
がバックアップ実行を指示すると、バックアッププログ
ラムは、決められたノード上で実行が始まる。どのノー
ド上で実行するかは、計算機システムの運用により定ま
る。起動したバックアッププログラムは、計算機システ
ムの機器構成情報を取得し、テープ装置が接続する入出
力ノードを特定する。バックアッププログラムに対して
ユーザが出力装置を指定した場合は、その出力装置が存
在するノードを特定する。特定が終了すると、バックア
ッププログラムはＯＳが提供するリモートプロセス生成
機能により、特定したノード上に移動する。

【００２６】図４では、バックアッププログラム４０は
入出力ノード７で動作開始し、テープ装置１４が接続す
る入出力ノード２を特定する。その後、バックアッププ
ログラムは入出力ノード２へ移動し、そこでバックアッ
プ処理を実行する。この処理により、バックアッププロ
グラムが入出力ノード７にあった場合に発生する、ノー
ド７からノード２へのデータ転送オーバヘッドを削除す
ることが可能となる。

【００２７】次に、バックアップ処理手順を説明する。
ファイルバックアップ処理は、前処理、メタデータの取
得、最適化、データの読み込み、データの書き込みの各
手順から成る。

【００２８】前処理では、ファイル全体をバックアップ
するかどうかを判断する。ファイル全体のバックアップ
は、ユーザの指定により行うことも可能である。バック
アッププログラムは、書き込みディバイス上の出力媒体
のヘッダを参照し、ヘッダ情報が有効でないならば、フ
ァイル全体のバックアップを行う。有効なヘッダであっ
た場合は、差分バックアップを実行する。１ファイルが
１つの出力媒体に収まりきらない場合、バックアッププ
ログラムは複数の出力媒体にファイルのデータを出力す
る。この場合、各出力媒体をボリュームと呼ぶ。

【００２９】図６に出力媒体上のデータ（バックアップ
データ）フォーマットを示す。全体はヘッダ部とデータ
部に分かれる。ヘッダ部は更に、固定部と可変部に分か
れる。ヘッダ固定部は、マジック番号２００、ファイル
情報２０１、ボリューム情報２０２、ディレクトリ情報
２０３を有す。マジック番号は、出力装媒体中のデータ
がバックアップデータであることを示す。バックアップ
プログラムは、マジック番号のチェックによりヘッダが
有効であるかどうかを判断する。ファイル情報は、バッ
クアップを行ったファイルに関する情報を保持し、ファ
イル名などを含む。ボリューム情報は、この出力媒体固
有のデータで、通し番号（ボリューム番号）やヘッダ可
変部の長さを含む。例えば、あるファイルが４つのテー
プにバックアップされた場合、各テープには１から４の
ボリューム番号が与えられ、これはボリューム情報中に
記録される。ディレクトリ情報は、バックアップ履歴を
保持する。バックアップ履歴は、ボリューム番号（２０
５）、ボリューム中のオフセット（２０６）、長さ（２
０７）、日付（２０８）から成るレコードの集まりであ
る。ボリューム番号とオフセットで、このレコードが表
す差分データの格納場所が分かる。例えば、履歴として
ボリューム番号３、オフセット２９５である場合、ボリ
ューム番号３のテープ中、２９５テープブロックから、
差分データが格納されていることを示す。ヘッダ可変部
は、バックアップするファイルに固有の情報を含む。例
えば、バックアップするファイルが複数ディスク装置上
に分散は位置されている場合、ファイル上の領域とその
領域が格納されたディスク装置との対応を記録する装置
割り付けマップ（図１０）の情報を格納する。これによ
り、上記ファイルのディスク装置上への分散情報が保存
できる。データ部には、バックアップした差分データが
収まる。特定差分データの媒体上の位置特定は、ファイ
ルのリストア時、ディレクトリ情報を参照して行う。

【００３０】前処理ステップ（１００）でバックアップ
プログラムがファイル全体のバックアップを行うと判断
した場合は、直ちにデータの書き込みステップ（１４
０）に進む。通常初めてバックアップを行う時が、この
場合に相当する。そうでない場合は、メタデータの取得
ステップ（１１０）に進む。

【００３１】バックアッププログラムは、メタデータの
取得ステップ（１２０）で、ファイル管理プログラム２
２に対して要求を発行し、メタデータを取得する（図１
参照）。本要求を受理したファイル管理プログラム２２
は、メタデータがキャッシュ上にあれば、それをバック
アッププログラムに返す。キャッシュ上にない場合は、
メタデータを管理するノード１上のファイル管理プログ
ラム２０からメタデータを受け取り、それをバックアッ
ププログラム４０に返す。ファイル管理プログラム２０
はメタデータをファイル管理プログラム２２に転送した
後、記録されているメタデータを破棄する。

【００３２】最適化ステップ（１２０）では、取得した
入出力要求履歴をスキャンし、不要な要求を削除し、最
終的にバックアップ時点で更新された領域を特定する。
図８は横軸にファイルのオフセットをとり、縦軸に時間
をとったグラフ上に書き込み要求範囲をプロットした図
である。要求２１０が最初の書き込み要求で、要求２１
４が最後の書き込み要求である。例えば、要求２１４と
要求２１３が重なる領域２２０は、要求２１４に従って
ファイル管理プログラムが、要求２１３による書き込み
データ上に新たなデータを上書きする。これにより、要
求２１３の該当領域データは失われる。この２つの要求
により更新された領域は、２１６となる。このようにし
て、履歴中の全ての要求を調べて、前回のバックアップ
から今回のバックアップまでに更新された領域２１５を
得る。

【００３３】図７は上記最適化を行う手順を示す。入出
力要求履歴中には読み込み要求も含まれているので、こ
れを除去する（１２１）。次に、最新要求から履歴をス
キャンして行く。まず始めに、最新要求を変数ｃｏｖｅ
ｒに記憶し（１２２）、一つ古い要求を変数ｒｅｑに記
憶する（１２３）。ステップ１２４でｒｅｑがｃｏｖｅ
ｒが示す領域に完全に含まれるかどうかを調べる。含ま
れる場合は、ｒｅｑが表す要求以降の要求によりｒｅｑ
が示す範囲は上書きされてしまっているので、ｒｅｑが
示す要求を捨てるために、何もせずにステップ１２６に
進む。完全に含まれない場合は、ｃｏｖｅｒが示す領域
にマージする（１２５）。次にスキャンが終了であるか
どうかをチェックし（１２６）、そうであるならば終了
する（１２７）。まだスキャンする要求が残っている場
合は、ステップ１２３からの手順を繰り返す。

【００３４】１４が最後の書き込み要求である。例え
ば、要求２１４と要求２１３が重なる領域２２０は、要
求２１４に従ってファイル管理プログラムが、要求２１
３による書き込みデータ上に新たなデータを上書きす
る。これにより、要求２１３の該当領域データは失われ
る。この２つの要求により更新された領域は、２１６と
なる。このようにして、履歴中の全ての要求を調べて、
前回のバックアップから今回のバックアップまでに更新
された領域２１５を得る。

【００３５】図７は上記最適化を行う手順を示す。入出
力要求履歴中には読み込み要求も含まれているので、こ
れを除去する（１２１）。次に、最新要求から履歴をス
キャンして行く。まず始めに、最新要求を変数ｃｏｖｅ
ｒに記憶し（１２２）、一つ古い要求を変数ｒｅｑに記
憶する（１２３）。ステップ１２４でｒｅｑがｃｏｖｅ
ｒが示す領域に完全に含まれるかどうかを調べる。含ま
れる場合は、ｒｅｑが表す要求以降の要求によりｒｅｑ
が示す範囲は上書きされてしまっているので、ｒｅｑが
示す要求を捨てるために、何もせずにステップ１２６に
進む。完全に含まれない場合は、ｃｏｖｅｒが示す領域
にマージする（１２５）。次にスキャンが終了であるか
どうかをチェックし（１２６）、そうであるならば終了
する（１２７）。まだスキャンする要求が残っている場
合は、ステップ１２３からの手順を繰り返す。

【００３６】上記の手順を図８の例にあてはめた場合に
ついて説明する。まず、ｃｏｖｅｒに要求２１４を記憶
し、ｒｅｑに、要求２１３を記憶する。ステップ１２４
でｒｅｑはｃｏｖｅｒに完全に含まれていないことがわ
かるので、ステップ１２５でマージする。ステップ１２
３に戻って、ｒｅｑに要求２１２を記憶する。要求２１
２はマージされてできたｃｏｖｅｒに含まれていないの
で、これもｃｏｖｅｒにマージする。要求２１１の場合
は、ｃｏｖｅｒに完全に含まれるので、何もしないで次
に進む。要求２１０はマージされて、最終的に２１５を
得る。

【００３７】最適化の後、バックアッププログラムは最
適化ステップで得られた最適化要求２１５に基づいて、
該当する部分のデータを読み込む（１３０）。次にデー
タの書き込みステップ（１４０）で、データをテープ装
置１４のテープに書き込む。以上でバックアップが完了
する。

【００３８】別な実装方法として、最適化ステップに相
当する処理を、ファイル管理プログラムが、入出力要求
履歴を保存するときに行うことも可能である。この場
合、バックアッププログラムが受理した入出力要求履歴
は、既に更新領域を示しているので、バックアッププロ
グラムは最適化手順を省くことができる。

【００３９】最後に、リストア処理を簡単に説明する。
リストア処理は、リストアを行うユーザが専用のプログ
ラムを起動することにより実行する。図６のディレクト
リ情報（２０３）が示すように、バックアップデータを
含む出力媒体は、通常複数の差分データを含んでいる。
従って、リストア時はどの時点のデータをリストアする
かを指定する必要がある。もし、指定がないときは最新
データをリストアする。リストアプログラムは、ヘッダ
情報に従って、指定された時点のファイルをリストアす
る。ディレクトリ部の最初のエントリは一番古い差分デ
ータを示す。一番古い差分データには、元のファイルす
べてがリストアされている。従って、リストアプログラ
ムは、まずこの差分データを読み込み、ファイルを作成
する。次に、指定された時点までの差分データを、上記
ファイルに反映することにより、指定された時点でのフ
ァイルをリストアする。ヘッダ可変部２０５に装置割り
付けマップが存在する場合は、同マップが示す分散配置
情報に基づいてファイルを作成する。但し、正確に指定
された物理ディスク装置に配置するか、あるいは、配置
形状のみを反映するかはリストアプログラムのオプショ
ンである。

【００４０】次に、バックアッププログラムとファイル
アクセスが同時に動作する場合の処理について説明す
る。

【００４１】ファイルアクセスとバックアップの同時実
行実施例 単純バックアップ方法は、従来のバックアップ方法と同
様に、他プログラムによるバックアップを行うファイル
（バックアップファイル）への入出力を許さないバック
アップ方法である。従って、何らかの形で他プログラム
による出力要求を抑制する必要があり、適応範囲が限ら
れる。本実施例では、上記の制約を外し、ファイルアク
セスとバックアップを同時に行うことを許すバックアッ
プ方法について述べる。

【００４２】図９は、本バックアップ方法の概略を示す
図である。単純バックアップ処理との違いは、バックア
ッププログラムの開始時にバックアップするプログラム
に対してロックを取得し、バックアップ処理終了後に同
ロックを開放する点である。ファイル管理プログラム
は、バックアップ中に発生するバックアップファイルへ
の更新によって、バックアップデータの整合性が崩れる
ことを防ぐ必要がある。従って、ファイル管理プログラ
ムは更新要求を受け付けると、新たなディスク領域を割
り付けて、そこに更新要求を反映する。即ち、ファイル
管理プログラムは、この領域に関して一時的に２バージ
ョンを用意し、一方はバックアッププログラム用に元デ
ータを残し、他方には、同時アクセスプログラム用に更
新データを反映する。以下に、本実施例の場合のバック
アッププログラムの動作と、ファイル管理プログラムの
動作について述べる。

【００４３】バックアッププログラムは、図９に示すよ
うに処理の始めで、ファイル管理プログラム（２２）に
対して、バックアップファイルに対するロックを要求す
る（１５０）。このロックの取得により、入出力履歴を
固定し、バックアップを行う時点を決定すると共に、こ
れ以降のファイルに対する要求がバックアップ処理に影
響しないことをファイル管理プログラムは保証する。以
降のバックアッププログラム処理は、前実施例と同じで
ある。但し、メタデータとして取得するのは、ロックを
かけた時点の要求履歴である３３、３４である。要求１
５３、１５４はロック要求後の入出力要求であるため、
バックアッププログラムが処理する履歴情報には含めな
い。前実施例と同様のバックアップ処理終了後、ステッ
プ１５１で、ファイルバックアッププログラムはロック
の開放をファイル管理プログラムに対して発行し、処理
を完了する。

【００４４】ファイル管理プログラム２２は、本実施例
では、入出力履歴情報の固定処理、および、バックアッ
ププログラムからのデータアクセスに対して、同時発生
する他のファイル入出力要求が影響を及ぼさないことを
保証する処理を行う。バックアップ時点の入出力履歴固
定のために、バックアッププログラムが発行したロック
要求を受理したファイル管理プログラムは、図１１に示
すロック処理（１６０）を実行する。ステップ１６１
で、ロックするファイルの履歴を更新する可能性のある
要求を一時的に停止する。ロック要求受け付け時、ロッ
クするファイルに対する処理が途中の場合は、それを完
了させる。ロック要求受け付け以降に到着した新たな要
求に対しては、その処理を一時的に停止する。このよう
に、このファイルに対するロック以外の処理を一時中断
する。次に、メタデータに仕切り（１５２）を入れる
（１６２）。仕切りにより、バックアップの対象とする
入出力要求履歴を、仕切り以前の履歴に制限する。次
に、バックアッププログラムの最適化手順（１２０）と
同様の処理を行い、仕切り以前の履歴によって更新され
たファイル上の領域（更新領域）を特定する（１６
３）。最後に、一時停止を解除する。停止解除後ファイ
ル管理プログラムは、当ファイルに関するファイル入出
力要求を履歴として保存するが、それは仕切りによっ
て、それ以前の履歴と区別可能である。

【００４５】更新領域特定処理（１６３）の際、ファイ
ル管理プログラムは、装置割り付けマップの分割を行
う。装置割り付けマップは、図１０に示す構造をしてお
り、ファイル上の領域とその領域のデータを収める物理
装置との対応を示す。例えば、図１０では、領域１７０
のデータはディスク装置１０に格納されることを示す。
分割処理では、特定された更新領域と元の装置割り付け
マップから、新しい装置割り付けマップ１７２を作成す
る。この処理では、装置割り付けマップの各領域につい
て、その領域が更新領域を含んでいれば、更新領域を含
む部分と含まない部分に分割する。例えば、領域１７３
（ディスク装置１１に割り付けられている）は更新領域
を含んでいるので、これを含む領域（１７４）と含まな
い領域（１７５）に分割する。装置割り付けマップ１７
２は、ストライプするディスク装置（１０〜１３）上の
ファイル管理プログラムに転送される。以上で、ロック
処理は終了である。

【００４６】次に、バックアップ最中にバックアップを
行うファイルへの書き込み要求があった場合の処理につ
いて述べる。ファイル管理プログラムは、バックアップ
プログラム以外のプログラムによる書き込み要求処理時
に、装置割り付けマップ１７２を参照し、書き込み要求
領域が更新領域を含んでいる場合、更新領域への上書き
をせずに、新たなディスク領域を割り付けてそこにデー
タを書き込む。ディスク装置１０が接続するノード３上
のファイル管理プログラム２１の処理を図１２を用いて
説明する。書き込み要求を受理したファイル管理プログ
ラム２１は、保持する装置割り付けマップを参照し、デ
ィスク装置１０への書き込み要求領域１８０が更新領域
を含むこと特定する。その場合、要求を分割し、更新領
域を含まない部分に関しては、上書きする。そうでない
部分に関しては、新たなディスク領域１８４を割り付け
て、そこに要求を書き込む。これにより、バックアップ
用のデータは、ディスク領域１８２、１８３に存在し、
バックアップ中に更新された最新データは、ディスク領
域１８４，１８３上に存在する。

【００４７】領域１８５に対しては、ディスク上の領域
１８２と１８４の２つが対応するので、読み込み時は、
どちらか一方の領域を選ぶ必要がある。これは、以下に
述べるように、バックアッププログラムと、それと並列
動作するアプリケーションプログラムとで、異なるディ
スク領域にアクセスするように、ファイル管理プログラ
ムが制御する。バックアッププログラムがファイル上の
領域１７０を読み込む場合は、ディスク装置上の領域と
して１８１、１８２、１８３のデータにアクセスする。
これに対して、アプリケーションプログラムが領域１７
０にアクセスする場合は、ディスク上の領域１８１、１
８４、１８３にアクセスする。この機能により、バック
アッププログラムは、並列動作する他のアプリケーショ
ンプログラムによる書き込み要求が発生した場合でも、
矛盾なく元のデータにアクセスできる。

【００４８】他のディスク装置上のデータに対しても、
上記と同様な管理を行う。バックアップ終了時は、バッ
クアッププログラムがロックの開放要求を発行する。こ
れを受け取ったファイル管理プログラムは、バックアッ
プファイルに関するファイル入出力を一時停止し、ディ
スク領域１８４のようなバックアップ開始後に更新され
たデータを反映する。例えば、ディスク装置１０に関し
ては、ディスク領域１８４の内容をディスク領域１８２
にコピーする。この場合、データ量が大きい場合は、実
際にコピーするのではなく、管理ポインタを張り替える
だけでも良い。次に、仕切りを削除し、一時停止を解除
してロック開放処理を終了する。

【００４９】自動バックアップ実施例 ここでは、自動バックアップ機能の実施例について説明
する。自動バックアップは、通常ある一定の時間間隔で
バックアッププログラムを起動する。例えば、ＯＳが一
定時間間隔でコマンドを起動する機能を有していた場
合、コマンドとしてバックアッププログラムを指定する
ことにより、自動バックアップ機能を実現することがで
きる。この場合、ファイルに対する入出力動作が行われ
ていない場合でも、バックアップ処理が実行され、無駄
なバックアップ処理を行う可能性がある。本実施例で
は、バックアップ処理は一定量のファイルの更新により
起動するので、時間による起動に比べて効率的である。

【００５０】図１３は自動バックアップ時の構成を示
す。前記ファイルアクセスとバックアップ同時実行実施
例の構成に加え、入出力ノード２にバックアップサーバ
１９０が動作する。自動バックアップ機能を有効にする
ために、ユーザやシステム管理者の指定によって、ファ
イル管理プログラムはメタデータ中の入出力要求履歴敷
居値１９１とバックアップサーバ情報を設定する。入出
力要求履歴量はファイル入出力に従って単調増加するの
で、ある時点でこの量が設定した敷居値を超える。この
時、ファイル管理プログラムはバックアップサーバ情報
を参照してバックアップサーバを特定し、そのバックア
ップサーバに対してバックアップ要求１９２を送信す
る。バックアップ要求を受信したバックアップサーバ１
９０は、ユーザが起動する場合と同様に、バックアップ
プログラム４０を起動する。バックアッププログラム
は、ファイルアクセスとバックアップ同時実行実施例と
同様に、バックアップデータをテープ装置１４に出力す
る（１９３）。一方、アプリケーションプログラム３０
は、バックアップ処理と同時にファイルに対するアクセ
スを行うことが可能である。

【００５１】さらに、自動バックアップ機能を有効にす
る時、出力データ先としてファイルを指定することも可
能である。これにより、ファイルのチェックポイントデ
ータを自動作成することが可能である。

【００５２】ミラーファイルのバックアップ実施例 ここでは、バックアップファイルがミラーファイルであ
る場合の、バックアップ実施例について述べる。ミラー
ファイルの場合、ファイルは複数の複製を有し、ファイ
ル管理プログラムは、通常、このファイルに対する更新
を全ての複製に対して行う。バックアップ時、ファイル
管理プログラムは、あらかじめ選択した複製からデータ
を読み込む。同時実行する他のプログラムからの入出力
要求は他の複製に対して実行する。以下に各手順につい
て説明する。

【００５３】始めに、バックアッププログラムからのロ
ック取得要求受信時に、ファイル管理プログラムは入出
力要求履歴に仕切りを入れた後、複製の選択を行う。複
製の選択では、指定されたファイルに関する複数の複製
から、一つ複製を選択し、それをバックアップ用複製と
し、これ以外の複製を更新用複製とする。次に、ロック
処理の完了をバックアッププログラムに通知する。以
降、バックアッププログラムからの読み込み要求に対し
ては、常にバックアップ用複製からデータを読み込む。
バックアッププログラムからの書き込み要求はエラーと
する。バックアッププログラム以外のプログラムからの
要求は、更新用複製に対して要求を反映する。バックア
ップ処理が完了し、バックアッププログラムがロック開
放を要求した時、ファイル管理プログラムは当該ファイ
ルに関する要求を一時停止し、仕切り以降の要求履歴を
参照して、更新用複製の更新内容をバックアップ用複製
に反映する。次に、ロック開放完了をバックアッププロ
グラムに通知する。以降、このファイルに関する要求
は、通常どおりすべての複製に反映する。以上の方法に
より、バックアップ処理と同時にファイル入出力が可能
となる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、入出力要求の履歴を残
し、これを利用することによりファイル単位の差分バッ
クアップが可能である。また、ログデータとして入出力
要求のみを収集するので、通常の入出力データも収集す
るファイルロギング方法に比べて、少容量のログ情報で
バックアップ処理を行うことが可能である。また、バッ
クアップ処理とファイルアクセスとの同時実行機能によ
り、バックアップを行いながらファイルにアクセスする
ことが可能であるので、ファイルのバックアップ処理を
待つことなくそのファイルに対する入出力を実行するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のファイルバックアップ処理が動作す
る計算機システムの構成図である。

【図２】実施形態のファイル管理プログラムの構成図で
ある。

【図３】ファイル管理プログラムの通常の入出力処理の
流れを示す図である。

【図４】バックアッププログラム起動時の動作を示す図
である。

【図５】メタデータとして記録される入出力要求履歴を
示す図である。

【図６】出力媒体上のバックアップデータのフォーマッ
トを示す図である。

【図７】バックアッププログラムの最適化処理の流れを
示す図である。

【図８】更新履歴を時系列的に示す図である。

【図９】ファイルアクセスとバックアップの同時実行を
示す図である。

【図１０】装置割り付けマップの構成を示す図である。

【図１１】ファイル管理プログラムによるロック処理の
流れを示す図である。

【図１２】新たなディスク領域の割り付け処理を示す図
である。

【図１３】自動バックアップ処理時の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…計算ノード、 ２〜６…入出力
ノード、３０…アプリケーションプログラム、２０〜２
２…ファイル管理プログラム、 １５…高速ネットワー
ク、１０〜１３…ディスク装置、 １４…テ
ープ装置、４０…バックアッププログラム、 １０
０…前処理ステップ、１１０…メタデータの取得ステッ
プ、 １２０…最適化ステップ、１３０…データの読
み込みステップ、 １４０…データ書き込みステップ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク装置とテープ装置が接続する複数
   の入出力ノードと、当該装置が接続しない複数の計算ノ
   ードが、専用高速ネットワークで接続した並列計算機シ
   ステム上で、ファイル単位のバックアップを行うバック
   アッププログラムと、当該プログラムからのファイルア
   クセス要求に応答して、入出力を制御するファイル管理
   プログラムによるファイルバックアップ方法において、
   ファイルは複数のディスク装置に分散格納されいて、フ
   ァイル管理プログラムは、当該ファイルの更新時に、更
   新情報をメタデータとして記録し、バックアッププログ
   ラムは、指定された当該ファイルのバックアップが最初
   である場合は、全ファイルをバックアップし、そうでな
   い場合は、ファイル管理プログラムから更新情報メタデ
   ータを取得し、更新情報の最適化を行い、更新されたフ
   ァイル上の領域についてのみバックアップを行い、バッ
   クアップ終了後更新情報メタデータを消去することを特
   徴とするファイルバックアップ方法。
2. 【請求項２】請求項１のファイルバックアップ方法にお
   いて、バックアップを行う前にファイルに読み書きロッ
   クをかけて更新記録に仕切りを入れ、バックアッププロ
   グラムがバックアップを行っている最中に、更新要求が
   あり、当該更新要求がバックアップを行う領域と重なっ
   ている場合は、上記更新要求を更新情報メタデータに残
   すとともに、更新要求用データを新たなディスクブロッ
   クに記録し、バックアップの終了時、メタデータは仕切
   りより前を消去し、新たなディスクブロック上の更新デ
   ータをマージすることを特徴とするファイルバックアッ
   プ方法。
3. 【請求項３】請求項２のファイルバックアップ方法にお
   いて、ミラーされているファイルに対して、バックアッ
   プ最中に他プログラムによる更新要求があった場合、ミ
   ラー用の複数の複製から一つを選びバックアップ用複製
   とし、バックアップ要求処理はバックアップ用複製を用
   いて行い、当該更新要求はバックアップ用複製以外の複
   製に反映し、バックアップ終了時にバックアップ用複製
   にそれ以外の複製の内容を反映することを特徴とするフ
   ァイルバックアップ方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のファイルバックアップ方法
   において、起動されたバックアッププログラムはバック
   アップ処理を行う前に、物理装置の構成情報を取得し、
   指定されたバックアップ出力装置が直接接続するノード
   にバックアッププログラムが移動することを特徴とする
   ファイルバックアップ方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４のファイルバックアップ方法
   において、バックアップ管理プログラムがあるノード上
   で動作し、ファイル管理プログラムは、ある一定量メタ
   データが蓄積された時点でバックアップサーバに対して
   バックアップ要求を送り、バックアップサーバは、該当
   要求にしたがってバックアッププログラムを自動的に起
   動しバックアップを行うことを特徴とするファイルバッ
   クアップ方法。
6. 【請求項６】請求項５のファイルバックアップ方法にお
   いて、ファイル管理プログラムは、ある一定量メタデー
   タが蓄積された時点で別のディスクに対して、バックア
   ップを行うことにより、チックポイントデータを自動的
   に作成することを特徴とするファイルバックアップ方
   法。