TWI233733B - A real-time remote replication system and method thereof - Google Patents

Description

i233733_ 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 是關本，明係關於一種即時遠端備份系統及方法，且特別 於種能在數個LINUX電腦裝置中動態備份變異檔案 、、、罔路資料即時備份系統及方法。 【先前技術】 目則因網路技術的突飛猛進，造就了許多網路設備 n = rnet Appliance)或稱資訊設備（inf〇rmati⑽ P i ance)專新興產品的問世，例如由磁碟陣列（r a I j))所 、= ,、的網路儲存器（NAS，Network Attached Storage)。 1，、’、罔路儲存器大多可用於直接連接網路系統，以供位於 之使用者（來源端）電腦系統透過該網路系統下載大量 鞅，儲存至網路儲存器。然而，此類網路儲存器除了可作 為忒使用者電腦專屬的資料儲存，也可當作另一獨立作業 的異地備援系統（Rem〇te Backup Sys七㈣）。但正因為該 類、、罔路儲存器要能提供獨立的異地備援能力，其内除要具 備有暫存記憶體（RAM)或快閃記憶體（Flash R〇M)、數個磁 碟機及IC控制器外，最重要的是要有嵌入專屬的作業系統 及應用程式，但该專作業系統及應用程式之内容大多依各 廠商之需求不一而在設計上有所不同。 如市面已出現一種受歡迎的全自動網路備份軟體 (RSYNC SOFTWARE)，它原始碼是由一位名為Andrew

Trldgel 1的人所撰寫，但經由許多遍及世界各地的程式 開發者所改進，現係隸屬GNU通用公共授權（General Public License)下的一自由軟體，其具有簡單的安裝特

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惟，為更強化前述RSYNC軟體的備份效能，申請人認 ^能以下列方式達成：當一具Unux作業環境的客戶端電 腦系統内有發生任何變動的檔案事件時，立即將該發生 =的檔案資料直接通知RSYNC軟體進行備份’如此將使整 rf份速度更加快速’且不用每次到達約定的時間才進 及備份。但如要在具Linux作業環境的電 R s ‘V立取任何權案變動的訊息並自動通知該 多二?“著需要重新改寫其核心程式並要進行 【發=容】 對程式設計人員而言實非易事。 性及優異的快速備份功能。任何裝設該RSYNC備份軟體的 電腦系統可以依需要選擇性扮演一客戶端（client)或一伺 服端（Server) ’或甚至同時具有客戶端及伺服端兩種角 色。當兩台裝設有RSYNC軟體的電腦系統如一客戶端及一 伺服端之間要進行備份作業時，會先依照同一特定備份資 料演算邏輯（Rsync Algorithm)運算彼此間的檔案資料確 認（Checksum Test)，往後此客戶端只要設定一備份時間 檢查其内的檔案資料確認，即可發掘檔案中有發生里動的 部份並僅將此部份備份至飼服端，而非每次總是傳送整筆 樓案’藉此可以加快網路傳送速度，提高備份效率。 為解決上述習知技術之問題 於提供-種即時遠端備份系統及法”:二：：：目… 統之應用層中的播案變動事件，並來源端電腦，

^ Ύ I自動通知一網路備份I 1233733 五、發明說明（3) 體如RSYNC只對檔案中發生變動的部 電腦系、統中，故每次備份皆能以較二以備份至指定端 成快速網路傳送並提高備份效率之目=貧料負載及處理達 且，本發明之次要目的在於提 — 土 統及方法’可在多個具Linux作業環境種？，端備份系 使一來源端電腦系統及一指定端電、、細糸統之間， 趨近於同步（sync)。 統之間的標案更新 统及之再：目的在於提供—種即時遠端備份系 : 計人員在無需重新改寫一電 細糸、、先中原有核心程式（Kernel)下，即 份檔案的變動訊息。 罕勿也u備 =成前述…f發明係提供—種即時遠端備份系 、、先及方法運用於-網路系統中，1該網路系統至少 — 具L i nux作業環境之來源端電腦系統及一具l i ηυχ作業 之指定端電腦系統’其中每-電腦系統至少分成一核心： 及一應用層。 曰 前述即時遠端備份系統包括：一成對的網路備份單 元、一核心載入模組及一工作排程模組。其中該對網路備 =單元，可分別裝設於前述指定端電腦系統及該來源端電 腦系統中；該核心載入模組’係位於該來源端電腦系統之 核心層中，其具有一置換單元、一呼叫判斷單元及一訊息 處理單元。當該來源端電腦系統中之應用層有發生任何^ 案變動事件時，該核心載入模組之置換單元事先在核心^ 置換的新系統呼叫’會在同時通知一核心作業程式與該^

五、發明說明（4) 二有：f變動事件發生，並使該核心載入模組之 '“理類型，以決定是否使該訊 該檔案變動私案k動訊息予該工作排程模組， ^交動Λ心至少包括欲備份檔案的名稱及路徑。 單元：程模ί包括一排程處理單元、-排程管理 息算邏輯來處置前述核心載入模組之訊 八=_!早兀所產生的檔案變動訊息，並據此產生一備份今 ::别述該網路備份單元，#中該備 ‘： 2的槽案路徑。之后，該網路備份單元即可 、ί = 載的檔案路徑’僅將檔案中變動㈣二 使備分效率更高、網路傳=系統中存放’因此可 運用。網供一種即時遠端備份方法，係 ^ ^網路系統中且該網路系統至少遠接目τ · ^ ^ ^ ^ ^ ^ t ^ ^ ^ ^ ^Li nux Λ // Γ" ! 電腦系統，其中每一電腦㈣$ ,丨、二作業續境之指定端 層，前述方法！：以統…成-核心層及-應用 時，應用層發生-權案變動事件 -核心程式進行：荦變動：;m口該來源端電腦系統之 4;=所設定並預先载入該核心層中與至=始Ϊ 藉由該系統呼叫被呼叫，使前述核心栽入模組迅速得 1233733

五、發明說明（5) 知有檔案變動事件，並判斷出此系統 設的系：乎叫之-，，該核心載入模組 變動訊息，否則結束該核心載入模組，盆 ^檔案 息至少包括檔案發生變動的檔案名稱及路役'乂 .案變動訊 元中 將前後產生的檔案變動訊息加以依序^列在1列單 f件列單元中依序取出每一播案變動訊息加以處 以對應產生一備份命令，其中該備份命令至少勺 動的檔案路徑；以 I ^ & 該網路備份單元即可直接依據前述備份命令内所記載 的檐案路控’將檔案中變動的部份經由該網路系 該指定端電腦系統。 ’、、’、 刀 【實施方式】 如第1圖所示，依據本發明較佳實施例之一即時遠端 備伤糸統1 0 0係運用於一網路系統2 〇中，且該網路系統2 〇 至少連接一具Linux作業環境之來源端電腦系統1〇及一具 L i nux作業環境之指定端電腦系統3 〇。每一電腦系統丨〇及 20皆分成一核心層（Kernel Space)102及一應用層（User

Space) 1 04，其中該核心層1 〇2分佈有一核心作業程式 (kernel)108 〇 前述即時遠端備份系統1 〇 〇至少包括：一核心載入模 組（Loadable Kernel Module)110，係設置於該來源端電 腦系統1 0之核心層1 0 2中，以偵測應用層1 0 4中有無發生特 定檔案變動事件（File Modification Events) 1〇6(細節

第9頁 1233733 五、發明說明（6) 待后詳述）；一工作排程模組1 2 0，係設置於該來源端電腦 系統1 0之應用層1 〇 4中，用於將前述核心載入模組丨丨〇傳來 的每一檔案變動訊息加以佇列排程，藉使每一檔案變動訊 息經處理后對應可產生一備份命令；一成對的網路備份單 元130，302，如一對RSYNC備份軟體，係分別裝設於前述 來源端電腦系統1 0及該指定端電腦系統3 〇之應用層1 〇 4 中，以指定成客戶-伺服端關係。當該網路備份單元1 3 〇接 收前述工作排程模組1 2 0傳來的備份命令時，即執行播案 變動備份至該指定端電腦系統3 〇之網路備份單元3 〇 2存' 放0 請進一步見第2圖，前述核心載入模組丨丨〇具有一置換 單元112、一呼叫判斷單元114及一訊息處理單元116。其、 中該置換單元11 2用於事先將核心層丨〇 2内特定的原始系統 呼叫（System Calls)置換成一些自定的新系統呼叫1〇9。 f實上，每一系統呼叫係為一種函式（functi〇n)並永久 在义固、疋的圮憶體中，當該來源端電腦系統10之應用居 發^檔案變動事件如刪除/儲存檔案、刪除/建立目均 錄：：案關閉a夺，必會呼叫相對應的系統呼叫以通知 心程式1 0 8進行前社〔於棄傲私 乂七 ^ 系統呼叫1 no 案艾作，是以透過更換此新的 知梓索抖备古13可達到無需須改核心程式108又可快速猂

時之目的。當此新的系統呼叫i〇9被呼叫X 曰迅Λ 核心載入模組110，使前述核心載入根 端備彳八知有槽案變動的事件發生。此外，該即時遠 細備w統m還可設計成具有—使用 t

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示），其上设有一網路自動備份開關，以供使用者依兩要 選擇啟動或關閉網路自動備份功能。但當使用者係關"閉該 網路自動備份功能時，該核心載入模組丨i 〇之置換單元丨i 2 會自動換回或稱存回原始系統呼叫。 正如前述，當此新的系統呼叫丨09通知該核心載入模 組110時，該核心載入模組110之呼叫判斷單元114會先判 斷此新系統呼叫1 09是否屬其預定的新系統呼叫之二，像

疋SYS—RMDIR， SYS一MKDIR, SYS一REMANE, SYS LINK SYS —CHMOD等；如果為"是，，時，則由該訊息處理單元116依 據收到的系統呼叫，相對產生一檔案變動訊息予該工作排 程模組1 2 0處理，其中該檔案變動訊息至少包括檔案發生 變動的檔案名稱及路徑；反之，如果為”否"，則不予理 會’結束違核心載入模組11 〇。 刖述工作排程模組1 2 0 ,包括一排程管理單元1 2 2、一 仔列單元（queue)124及一排程處理單元126，其中該排程 處理單元124與排程管理單元126皆利用同一種期約運算邏 輯（Scheduling Algorithm)處置前述核心載入模組11〇之 ，息處理單元11 6所產生的檔案變動訊息，而前述期約運 算^輯的運算模式又必須與前述網路備份單元丨3 〇之運算 邏輯協同（Coord i nation)，方能確保多筆資料在分別處 理/傳遞時不會有遺漏的意外發生。利用前述期約運算邏 輯，前述該排程管理單元122可將收到的前後訊息依序填 入（Crammiing)該佇列單元124中，以及該排程處理單元、 126依序自該佇列單元丨24中取出每一檔案變動訊息加以處

1233733 五、發明說明（8) 理，以對應產生一備份命令予該網路備份單元1 3 〇，令該 網路備份單元13〇開始執行備份工作，該備份命令至少包 括槽案發生變動的路徑。事實上，前述該排程處理單元 126與該排程官理單元丨22各自包含一些特定的執行緒 (Threads)，其中至少一執行緒用於定義一可調整的最佳 工作時間間隔（Optimized Time Interval)，以限定及協 調該兩單元122， 126在該佇列單元124中放入/取得前後訊 :包及傳送命令的工作"隹，對於熟悉該軟體技術者而言， 若將4兩單元122及126合併成同一單元仍屬本發明之範 脅。 一旦該網路備份單元丨30直接收到前述工作排程模組 1 20傳來有關備份檔案異動的命令時，即依據該命令中所 提供的變動檔案之路徑，在該來源端電腦系統丨〇中執 案資料確認（Checksum Test)，以比對出該來源端電腦系田 J10 端電腦系統30兩者棺案間的差異，之後僅將檔 j f二爻動的部份透過網路系統2 0傳予該指定端電腦系統 七因為本發明之即時遠端備份系統1 00係採動態性地截 取每一發生變動的檔案訊息，再將該檔案變動訊息 予網路備份單元130處理，而非如習知技術係以約定備接/ 時間或人為指定該網路備份單元1 3 〇運算整個該來源端^ 腦系統1 0以找出所有發生變動的檔案且一次備份完' 此可使網路備分效率更高，且避免網路壅塞、 度更快。 』路傳送速 第12頁 1233733

五、發明說明（9) 遠端：：方：3圖/牛依據本發明第1及2圖所實施之-即時 % W切方法，其步驟如下： 步，，即將核心程式中至少一原始系統呼 接模組110所設定的-新系統呼叫109。 接者步驟6 1 ，即堂锋办、広χ山雨 太 發+ u & + 该來源端電腦系統10之應用層104 生 4虽案變動事件如冊丨丨& / 檔宏Μ卩日士 卞戈冊〗除/儲存檔案、刪除/建立目錄、 3關閉，’即進行步驟62，gp呼叫一對應的（預置）系統 精以通知核心層1 〇 2中之核心程式丨〇 8進行步驟 64 ’即進行前述檔案變動工作。 '妾著步驟6 5 ’當此系統呼叫i 〇 9被呼叫時，亦會同時 =口该核心載入模組110之呼叫判斷單元114，使前述核心 载入模組11 0迅速得知有檔案變動的事件發生。 步驟70，该核心載入模組！ j 〇之呼叫判斷單元i ι 4判斷此系 、’先乎叫1 0 9疋否屬於其預設的系統呼叫之一，像是 ’、 SYS 一 RMDIR，SYSJKDIR, SYS — REMANE，SYS — LINK， SYS — CHMOD等，如果為”是”時，則進行步驟72，由該訊息 處理單元11 6依據該系統呼叫丨〇9，相對產生一檔案變動u訊 息予該工作排程模組1 20，其中該擋案變動訊息至少包括 檔案發生變動的檔案名稱及路徑；反之，如果為”否”， 進行步驟7 4，則結束。 、 步驟76，前述工作排裎模組丨2 〇將收到的前後訊息依 序符列至一符列單元1 2 4中。 步驟80，前述工作排程模組丨2〇自該佇列單元124中依 序取得的檔案變動訊息’對應產生一備份命令予該網路備

第13頁 1233733 五、發明說明（10) 該網路備份單元130開始執行備份工作，該 〒々至 > 包括發生變動的檔案路徑。 12〇/Λ85二網路備份單元130收到前述工作排程模組 有1備伤檔案異動的備份命令時，依據該備份命 變動槽案之路徑，在該來源端電腦系統!〇中 i；^!ioi；!(Checksum Test) ^ ==變動的部份透過網路系謂傳予Ϊ指定二 不限於本實施例中的ί;:二：ΪΓΓ系統100並 J 野的網路架構，亦可運用在一對 夕的網路架構或多對多的網路架構中。 ^以i本發明之即時遠端備份方法係採動態性地截取 網路二11動5檔案訊息’即將該檔案變動訊息直接轉予 備彳八& :早兀30處理，而非如習知技術係以事先約定的 人為指定該網路備份單元運算整個該來源端電 可祛ί，找出所有發生變動的檔案后一次備份完成，因此 快吏備分效率更高，避免網路壅塞，故使網路傳送速度更 限定ίί本發明已以較佳實施例揭露如上’然其並非用以 神ίίΓ: ’ ί何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精 範圍H富可做些許更動與潤傅，因此本發明之保護 圍虽視後附之申請專利範圍所界定者為準。 1233733__ 圖式簡單說明 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下： 第1圖係顯示依據本發明較佳實施例之一即時遠端備 份系統之主要架構； 第2圖係為依據前述第1圖之即時遠端備份系統之細部 結構；以及 第3圖為一流程圖，係顯示依據本發明實施例之即時 遠端備份方法。

符號說明： 10 來 源 端 電 腦 系 統 1 12 置換單元 20 網 路 系 統 114 呼叫判斷單元 30 指 定 端 電 腦 系 統 116 訊息處理單元 100 即 時 遠 端 備 份 糸統 122 排程管理單元 102 核 心 層 124 佇列單元 104 應 用 層 126 排程處理單元 106 檔 案 變 動 事 件 120 工作排程模組 108 核 心 作 業 程 式 130, 3 0 2 網路備份單 109 系 統 呼 叫 1 10 核心載入模組

60，61，62，64，65, 70，72，74，76，80，85 為操作 步驟

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Claims (1)

1233733 六、申請專利範圍 1 · 一種即時遠端備 路系統至少連接一 其中每一電腦系統 即時遠端備份系統 一核心載入模 設至少一自定的系 内發生一檔案變動 模組對應產生一檔 一工作 動訊息加以 份系統 來源端 至少分 包括： 、组，於 統呼叫 事件時 案變動 多且，將 程，並 ;以及 份單元 腦系統 份命令 的部份 排程模 仔列排 份命令 網路備 源端電 來的備 中變動 放。 生一對應備 至少一 中，當該來 排程模組傳 息，將檔案 腦系統内存 ’係運用於一網路系統中且該網 電腦系統及一指定端電腦系統， 成一核心層及一應用層，且前述 該來源端電腦系統之核心層中預 ’當該來源端電腦系統之應用層 ’使該系統呼叫通知該核心載入 訊息； 前述核心載入模組傳來的檔案變 依序處理每一檔案變動訊息以產 ，裝設於前述來源端電腦系統 之網路備份單元接收到前述工作 時，直接依此命令提供的槽案气 經由網路系統備份至該指定端電 2 ·如申請專利範圍第1項所述之即時遠端備份系統，其中 該核心載入模組進一步具有一置換單元，係將自定的系統 呼叫與該來源端電腦系統中原始的系統呼叫作置換。'' 3.如申請專利範圍第2項所述之即時遠端備份系統，進— 步具有一使用者介面，其上設有一網路自動備份開關，可 依使用者依需要選擇啟動或關閉網路自動備份功能，其中 當網路自動備份功能關閉時’該核心栽入模組之置換單元 會自動換回該原始系統呼叫。

1233733^ 六、申請專利範圍 4.如申請專利範圍第1項所述之即時遠端備份系統，其中 該核心載入模組進一步具有： 八 呼叫判斷單元’係判斷該系統呼叫之類型是否屬於 其預設的系統呼叫範圍之一 ’以決定是否對應產生一崇 變動訊息；以及 系 一訊息處理單元，依據前述呼叫判斷單元對的判斷結 果’相對產生一檔案變動訊息予該工作排程模組。 σ 5 ·如申凊專利範圍第1項所述之即時遠端備份系統，其中 讜檔案變動訊息至少包括檔案發生變動的擋案名稱及 徑。 崎 6·如申請專利範圍第丨項所述之即時遠端備份系統，其中 該排程模組進一步包括：一佇列單元，用於依序佇列 收容前述核心載入模組傳來的檔案變動訊息。 7·如申請專利範圍第6項所述之即時遠端備份系統，其中 該工作排程模組進一步包括··一排程管理單元，係將前後 甙息依序放入該佇列單元中，以及一排程處理單元，係自 該佇列單元中依序取出前後訊息並據此傳送對應的備份# 令。 〜刀口P 8·如申請專利範圍第7項所述之即時遠端備份系統，其中 前述排程管理單元及該排輕處理單元皆使用相同於同一 運算邏輯。 ' 9·如申請專利範圍第8項所述之即時遠端備份系統，其中 前述排程管理單元與該排稃處理單元使用的運算邏輯與前 述網路備份單元之一運算邏輯協同，以確保資料在分別處

1233733 六、申請專利範圍 理時不會有遺漏。 1 0 ·如申明專^利範圍第9項所述之即時遠端備份系統，其中 該排程處：早元與排程管理單元分別具有至少一特定的執 仃緒，=疋義一可調整的最佳工作時間間隔。 tw申^專利範圍第1項所述之即時遠端備份系統，其中 4中的檔案訊息至少包括擋案發生變動的路徑。 K /專利範圍第1項所述之即時遠端備份系統，其中 f : 12 !腦系統進一步設有另一網路備份單元用於接收 來源鈿電腦系統傳來的備份資料。 13. -種即時遠端備份系統’係於裝設於一來源端電腦系 統中，W纟源電腦系統經由一網路系統至少連接一指 =】腦”，其中每一電腦系統至少具有一核心層以放 $ m程式，及一應用層以放置—網路備份單元，且前 述即時运端備份系統包括： 抓至入模㈤’於該來源端電腦系統之核心層中預 口又至夕一自疋的系統呼叫，當該來源 内發生一檔荦變動塞杜而伟兮$ 二、、先之應用曰 户理日卑t 系統呼叫通知該核心程式 是否對應產生一檔案變動訊息；以及”之類型決疋 一工作排程模組，將前述核心載榲 動訊息加以仔列排程，並依序處理；一 的槽案變 =送-備份命令予該來源端電腦系統以對 =網路備份單元備份經由該網路系統備份變二 料至该指定端電腦系統内存放。 的^案貝

第18頁 1233733 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之即時遠端備份系統，其 中該檔案變動訊息至少包括樓案發生變動的檔案名稱及路 徑。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之即時遠端備份系統，其 中該備份命令至少包括檔案發生變動的路徑。 16· —種即時遠端備份方法，係運用於一網路系統中且該 網路系統至少連接一來源端電腦系統及一指定端電腦系 統，其中每一電腦系統至少分成一核心層及一應用層，前 述方法包括： 當該來源端電腦系統之應用層發生一檔案變動事件 時’即呼叫一對應的系統呼叫以通知該來源端電腦系統之 一核心程式進行檔案變動工作，其中該系統呼叫係為一核 心載入模組所設定並預先載入該核心層中； 藉由該系統呼叫被呼叫，使前述核心載入模組迅速得 知有檔案變動事件，因而判斷此系統呼叫之類】， 是否相：產生一播案變動訊息； 類t以决疋 一 將前後產生的檔案變動訊息加以依序佇列在一仔列單 以斜^ Ϊ佇列單元中依序取出每一檔案變動訊息加以處理 以對應產生一備份命令；以及 邛份ί:路備份單元依據前述備份命令，將檔案中變動的 ° 由该網路系統備份至該指定端電腦系統。 Υ·#如^請專利範圍第16項所述之即時逮端備份方法，其 μ襠案變動訊息至少包括檔案發生變動的檔案名稱及路

第19頁 1233733 六、申請專利範圍 徑。 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之即時遠端備份方法，其 中該備份命令至少包括發生變動的檔案路徑。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述之即時遠端備份方法，其 中當該核心載入模組判斷此系統呼叫係屬於其預設的系統 呼叫之一時，該核心載入模組會相對產生一檔案變動訊 息，否則結束該核心載入模組。

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