DE69729011T2

DE69729011T2 - System und verfahren zum unterhalten eines logisch konsistenten backups unter verwednung von minimalen daten-transfer

Info

Publication number: DE69729011T2
Application number: DE69729011T
Authority: DE
Inventors: Richard Ohran
Original assignee: EMC Corp
Current assignee: EMC Corp
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2017-11-08
Also published as: AU5174098A; WO1998020419A1; EP1012716A1; DE69729011D1; ATE266228T1; EP1012716B1; US6085298A; US6073222A; CA2268929A1; EP1012716A4; AU726915B2; US5835953A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Sicherung von Computerdaten und insbesondere ein System und Verfahren für die Backup-Sicherung der in einem Massenspeichersystem oder einer Mehrzahl von Massenspeichersystemen eines oder mehrerer Computer befindlichen Daten auf ein einziges Backup-System.
2. Derzeitiger Stand der Technik
Es besteht kaum Zweifel daran, dass Computer die Art und Weise, wie Unternehmen Informationen sammeln, verwalten und nutzen radikal verändert haben. Computer sind zu einem integralen Bestandteil der meisten geschäftlichen Transaktionen geworden, in einigen Fällen in einem Ausmaß, dass bei einem Ausfall des Computers der Geschäftsverkehr nicht mehr möglich ist. Banken, Versicherungsgesellschaften, Maklerfirmen, Finanzdienstleister und eine Vielzahl anderer Unternehmen verlassen sich auf Computernetze, um Informationen, die einer ständigen Änderung unterliegen, zu speichern, zu manipulieren oder anzuzeigen. Der Erfolg oder Misserfolg einer wichtigen Transaktion kann davon abhängig sein, ob sowohl genaue als auch aktuelle Informationen zur Verfügung stehen. In bestimmten Fällen hängt die Glaubwürdigkeit eines Dienstleisters, oder gar seine Existenz, von der Verlässlichkeit der in einem Computernetz aufbewahrten Informationen ab. Dementsprechend sind sich Unternehmen in der ganzen Welt des kommerziellen Wertes ihrer Daten bewusst und suchen nach verlässlichen, kostengünstigen Wegen, die in ihren Computernetzen gespeicherten Informationen zu schützen. In den Vereinigten Staaten von Amerika verlangen außerdem die Federal Banking Regulations, dass Banken Schritte zur Sicherung kritischer Daten unternehmen.
Wichtige Daten können durch Naturkatastrophen, terroristische Handlungen, oder durch profanere Ereignisse wie Ausfall der Computerhardware und/oder -software gefährdet sein. Zwar unterscheiden sich diese Gefahren in vielerlei Hinsicht, doch sind sie tendenziell in ihrer geographischen Ausdehnung begrenzt. Daher beinhalten viele Vorgehensweisen zur Sicherung von Daten die Erstellung einer Kopie der Daten und das Unterbringen dieser Kopie in sicherer geographischer Distanz von der ursprünglichen Datenquelle. Zwar mag die geographische Trennung einen wichtigen Teil der Datensicherung darstellen, doch reicht sie alleine für einen vollständigen Schutz der Daten nicht aus.
Der Vorgang der Erstellung einer Kopie der Daten wird häufig als Backup der Daten oder als Erstellen einer Backup-Kopie der Daten bezeichnet. Bei der Erstellung einer Backup-Kopie von in einem Computer oder einem Computer-Netz gespeicherten Daten sind mehrere wichtige Faktoren zu berücksichtigen. Zunächst muss eine Backup-Kopie von Daten logisch konsistent sein. Eine logisch konsistente Backup-Kopie enthält keine logischen Inkonsistenzen wie z. B. korrumpierte oder nicht richtig beendete Dateien. Zweitens muss eine Backup-Kopie von Daten ausreichend aktuell sein, um Veralterung von Daten zu vermeiden. Die Zeit zwischen den Backups, die weitestgehend darüber entscheidet, ob eine Backup-Kopie veraltet ist, muss ausreichend kurz sein, damit die Daten des Backups noch zu gebrauchen sind, falls sie benötigt werden. Für bestimmte Anwendungen, wie Netze, in denen finanzielle Transaktionen gespeichert sind, können Daten, die eine Woche alt sind, nutzlos und viel häufigere Backups erforderlich sein. Wie häufig Backup-Kopien erstellt werden können, ist von vielen Faktoren abhängig wie der Frage, ob das Backup während der normalen Geschäftsabläufe durchgeführt werden kann, von der Zeit, die für die Erstellung einer Backup-Kopie benötigt wird, und so weiter.
Um eine Backup-Kopie von Daten zu erstellen, wurden bisher unterschiedliche Herangehensweisen gewählt. Jede dieser Vorgehensweisen hat bestimmte Vor- und Nachteile. Die vielleicht einfachste Vorgehensweise zur Erstellung einer Backup-Kopie wichtiger Daten ist das Kopieren der wichtigen Daten von einem Massenspeichersystem, wie dem von einem Computernetz genutzten magnetischen Speichersystem, auf eine zweite Massenspeichereinrichtung, die als Archiv dient. Die zweite, als Archiv dienende Massenspeichereinrichtung ist häufig eine Speichereinrichtung, die für die Speicherung großer Datenmengen auf Kosten eines unmittelbaren Zugriffs auf die Daten konzipiert ist. Eine häufig angewandte Art der Archivspeicherung ist die Speicherung auf Magnetband. Bei diesen Backup-Systemen werden Daten vom Massenspeichersystem auf ein oder mehr Magnetbänder kopiert. Die Magnetbänder werden dann entweder lokal oder an einem entfernten Ort gelagert für den Fall, dass mit dem Haupt-Massenspeichersystem Probleme entstehen. Wenn sich Probleme mit dem Haupt-Massenspeichersystem ergeben, dann können die Daten von dem Magnetband entweder auf dasselbe oder ein anderes Massenspeichersystem kopiert werden.
Zwar bietet die Verwendung von Magnetband oder anderer archivierender Speichermittel als Maßnahme zum Schutz vor Datenverlust den Vorteil, relativ einfach und billig zu sein, doch unterliegt sie auch schwerwiegenden Einschränkungen. Eine solche Einschränkung hängt mit der Art zusammen, wie solche Backups erstellt werden. Wenn Daten von einem Massenspeichersystem auf ein Backup-Band gespeichert werden, so kopiert das Kopierverfahren die Daten im allgemeinen Datei für Datei. Anders ausgedrückt, eine Datei wird von dem Massenspeichersystem auf das Band kopiert. Wenn diese Kopie vollständig ist, so wird eine andere Datei von dem Massenspeichersystem auf das Band kopiert. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis alle Dateien kopiert sind.
Um die Integrität der Daten, die auf das Band gespeichert werden, sicherzustellen, muss darauf geachtet werden, dass die Datei sich nicht verändert, während das Backup durchgeführt wird. Ein einfaches Beispiel soll der Erläuterung dienen: Angenommen in einer Datei seien die Kontostände aller Kunden einer Bank gespeichert. Falls es zugelassen wird, dass die Kontostände sich während des Zeitraums, in dem das Backup der Datei erstellt wird, ändern, so besteht die Möglichkeit, dass die Datei in einem logisch inkonsistenten Zustand zurückgelassen wird. Wird beispielsweise von einem Kontostand ein Backup erstellt und dieser Kontostand unmittelbar nach der Erstellung des Backups mit $ 100,00 belastet und werden dieselben $ 100,00 einem zweiten Konto gutgeschrieben, so kann sich eine Situation ergeben, in der dieselben $ 100,00 zwei verschiedenen Konten gutschrieben wurden.
Um eine solche Situation zu verhindern, dürfen sich die Daten einer Datei nicht verändern, während die Backup-Kopie erstellt wird. Ein einfacher Weg, die Änderung von Daten zu verhindern, ist die Sperrung des Zugangs zu der Datei während des Backup-Vorgangs. In einem solchen System wird der Zugriff auf die Dateien gesperrt, während die Datei gesichert wird. Diese Vorgehensweise wird von einer Vielzahl von Netzen angewendet, bei denen der Zugang zum Massenspeichersystem nach Geschäftsschluss gesperrt werden kann. Wenn beispielsweise ein Unternehmen am Ende jedes Tages schließt und sein Computer-Netz während der Nacht im Wesentlichen ungenutzt lässt, kann der Zugang zum Netz des Nachts gesperrt und diese Zeit zur Durchführung eines Backup-Vorgangs genutzt werden. Hierdurch ist die Backup-Erstellung jedoch auf ein einmal tägliches Backup außerhalb der Ge schäftszeiten beschränkt. Für einige Geschäftsvorgänge kann dies jedoch nicht ausreichend sein.
Eine zunehmende Zahl von Computernetzen wird von Computerunternehmen genutzt, die weltweit operieren, daher werden diese Netze möglicherweise 24 Stunden am Tag an sieben Tagen der Woche benötigt. Ein solches Netz jeden Tag für einige Stunden zu schließen, um ein Band-Backup zu erstellen, kann das Unternehmen in signifikanter Weise beeinträchtigen. Für solche Unternehmen ist die Erstellung eines Backup-Bandes in traditioneller Art und Weise unpraktisch und nicht durchführbar.
Als Versuch, den Bedürfnissen solcher Unternehmen gerecht zu werden oder die Häufigkeit der Backups zu steigern, kommt manchmal eine Vorgehensweise des Kopierens von in Computernetzen gespeicherten Daten zur Anwendung, die als "Data Shadowing" bekannt ist. Ein Daten-Shadowing-Programm durchläuft zyklisch alle Dateien in einem Computernetz, oder einen Satz ausgewählter kritischer Dateien, und prüft die Datums- und Uhrzeitzuschreibung jeder Datei. Wenn seit der letzten Prüfung des Status der Datei durch das Daten-Shadowing-Programm Daten in diese Datei geschrieben wurden, so wird eine Kopie der Datei an das Backup-System geschickt. Die Daten werden von dem Backup-System empfangen und auf Bändern oder anderen Medien gespeichert. Die Schattendaten sind gewöhnlich aktueller als die aus einem Band-Backup wiedergewonnenen Daten, da wenigstens ein Teil der Information während der Geschäftsstunden gespeichert wird. Trotzdem können Schattendaten veraltet und falsch sein. So ist es beispielsweise nicht ungewöhnlich, dass ein Shadowing-Programm für das Shadowing von mehreren tausend Dateien zuständig ist. Ebenfalls nicht ungewöhnlich ist, dass Aktivität in Dateien ausbruchsartig stattfindet, wobei für kurze Zeit in einer oder in zwei Dateien eine hohe Aktivität stattfindet, gefolgt von einem Ausbruch an Aktivität in mehreren anderen Dateien. Somit kann es sein, dass ein Daten-Shadowing-Programm einen Großteil seiner Zeit damit verbringt, eine Vielzahl inaktiver Dateien auf ihren Zustand hin zu prüfen, während in mehreren anderen Dateien rapide Veränderungen stattfinden. Wenn das System abstürzt oder aus anderen Gründen nicht zur Verfügung steht, bevor das Daten-Shadowing-Programm dazu gekommen ist, die kritischen Dateien zu prüfen, können Daten verloren gehen.
Ein anderes Problem bei Daten-Shadowing-Programmen ist die Tatsache, dass sie gewöhnlich bei Daten, die in sehr großen Dateien gespeichert sind, nicht funktionieren. Man denke an ein System mit einer einzigen, sehr großen Datenbank und mehreren, viel kleineren Dateien. Nehmen wir an, dass die primäre Information eines Unternehmens in der großen Datenbank gespeichert ist, so ist vernünftiger Weise anzunehmen, dass das Lesen dieser sehr großen Datenbank und das Schreiben von Daten in diese einen sehr großen Teil des Geschäftstages einnimmt. Und angenommen, dass die Erstellung einer Backup-Kopie dieser sehr großen Datenbank möglich wäre, so könnte die Zeit, die dafür benötigt wird, eine Backup-Kopie einer solch großen Datenbank zu erstellen, die Anwendung des Daten-Shadowing unpraktikabel machen. Das Daten-Shadowing-Programm kann versuchen, eine Kopie der großen Datenbank nach der anderen zu erstellen. Das Erstellen einer solch großen Anzahl von Kopien bedeutet nicht nur einen enormen Zeitaufwand, sondern erfordert auch einen enormen Backupspeicherplatz.
Ein anderes Problem von Systemen des Daten-Shadowing-Typs besteht darin, dass offene Dateien in der Regel nicht kopiert werden. Wie weiter oben beschrieben, muss eine Datei während der Erstellung einer Backup-Kopie eingefroren werden, um zu verhindern, dass die Datei während des Backup-Vorganges geändert wird. Daher versuchen Daten-Shadowing-Systeme gewöhnlich nicht, offene Dateien zu kopieren. Wer den in einer großen Datenbank kontinuierlich Änderungen vorgenommen, so ist diese ständig offen, und ein Daten-Shadowing-System wird diese Datenbank aus dem einfachen Grunde, dass die Datei geöffnet ist, möglicherweise nicht kopieren. Zumindest aus diesen Gründen werden Daten-Shadowing-Systeme in der Regel nicht für sehr große Dateien empfohlen.
Eine andere Vorgehensweise, die angewandt wurde mit dem Ziel, einige dieser Beschränkungen zu überwinden, besteht in einem Verfahren, bei dem ein zeitlicher Ablauf von Daten erfasst und gesichert wird. Beispielsweise ist die Plattenspiegelung ["disk mirroring"] oder das "Duplexing" ein Bestandteil vieler Systeme. Bei der Plattenspiegelung oder dem Duplexing werden die in einem primären Massenspeichersystem vorgenommenen Änderungen an ein anderes Backup- oder sekundäres Massenspeichersystem geschickt. Anders ausgedrückt, wird ein Datenblock in das primäre Massenspeichersystem geschrieben, so wird derselbe Datenblock in ein separates Backup-Massenspeichersystem geschrieben. Dadurch dass jede Schreiboperation in ein zweites Massenspeichersystem kopiert wird, können zwei Massenspeichersysteme synchronisiert werden, so dass sie zum gleichen Zeitpunkt praktisch identisch sind. Ein solches System bietet Schutz vor bestimmten Fehlerarten, jedoch bleibt es empfänglich für andere Arten von Fehlern.
Die hauptsächliche Fehlerart, welche durch die Plattenspiegelung überwunden wird, sind Hardware-Fehler. Werden beispielsweise Daten gleichzeitig auf zwei Platten geschrieben, dann stehen, falls die eine Platte ausfällt, die Daten immer noch auf der anderen Platte zur Verfügung. Sind die beiden Platten mit zwei separaten Plattenkontrollern verbunden, so bleiben bei einem Ausfall eines einzelnen Plattenkontrollers oder einer einzigen Platte die Daten immer noch über die andere Plattenkontroller-Platte-Anordnung zu gänglich. Ein solches Konzept kann ausgeweitet werden, so dass es ganze Systeme umfasst, in denen ein sekundärer Netz-Server einen primären Server spiegelt, wobei im Falle eines Fehlers im primären Netz-Server der sekundäre Netz-Server übernehmen und die Operation fortführen kann. Die Produkte der Novell^®SFT-Linie verwenden Varianten dieser Technologie.
Zwar bieten derartige Systeme einen sehr verlässlichen Schutz gegen Hardware-Fehler und ermöglichen außerdem nahezu sofortigen Zugriff auf Backup-Kopien kritischer Daten, doch schützen sie nicht gegen Fehler der Software. Mit der zunehmenden Komplexität der Software steigt auch die Wahrscheinlichkeit von Software-Fehlern. In den heute existierenden, komplexen Computer-Umgebungen, in denen multiple Computersysteme, welche multiple Betriebssysteme betreiben, miteinander in einer Netzumgebung verbunden sind, steigt die Wahrscheinlichkeit von Software-Fehlern, die gelegentlich Systemabstürze verursachen. Tritt ein solcher Software-Fehlar auf, so kann es sein, dass sowohl das primäre Massenspeichersystem als auch das gespiegelte Massenspeichersystem in einem logisch inkonsistenten Zustand zurückgelassen werden. Man nehme beispielsweise an, dass ein Software-Fehler während eines Updates der Datenbank aufgetreten ist. In einer solchen Situation hätten sowohl das primäre Massenspeichersystem als auch das gespiegelte Massenspeichersystem den gleichen Schreibbefehl erhalten. Wenn der Software-Fehler während der Ausgabe des Schreibbefehls auftrat, kann es sein, dass beide Massenspeichersysteme in einem identischen, logisch inkonsistenten Zustand zurückgelassen werden. Falls es sich bei dem gespiegelten Massenspeichersystem um die einzige Form des Backups in dem Netz handelt, könnten kritische Daten für immer verloren sein.
Falls das Backup an einem entfernten Ort durchgeführt werden soll, nehmen die mit der oben beschriebenen Technologie verbundenen Probleme zu. Beispielsweise kann, falls eine Platte an einem entfernten Ort gespiegelt werden soll, die Menge der an den entfernten Ort übertragenen Daten erheblich sein. Deshalb muss zwischen dem primären Ort und dem sekundären oder Backup-Ort eine Kommunikationsverbindung hoher Geschwindigkeit bestehen. Hochgeschwindigkeitskommunikationsverbindungen sind in der Regel teuer. Falls eine zeitliche Abfolge von Daten über eine Kommunikationsverbindung an ein Backupsystem an einem entfernten Ort geschickt werden soll, dann wird die Verlässlichkeit der Kommunikationsverbindung darüber hinaus zu einem bedeutenden Faktor. Sollte die Kommunikationsverbindung aus irgendeinem Grunde zeitweilig unterbrochen werden, so würde die Synchronisation zwischen dem primären Massenspeichersystem und dem sekundären oder Backup-Massenspeichersystem verloren gehen. Es müssen dann Schritte unternommen werden, um die beiden Massenspeichereinrichtungen miteinander in Einklang zu bringen, sobald die Kommunikationsverbindung wiederhergestellt ist. Somit ist die Spiegelung eines primären Massenspeichersystems an einem entfernten Ort normalerweise schwierig und sehr teuer.
Die Probleme beim Backup eines einzigen Systems an einem entfernten Ort werden noch komplizierter, wenn ein einziger entfernter Ort für mehrere primäre Systeme zuständig ist. Die Anwendung eines File-by-File-Backup-Verfahrens benötigt erhebliche Zeit, wenn die Massenspeichereinrichtungen des primären Systems relativ groß sind. In einer solchen Situation reicht eine einzige Nacht möglicherweise nicht aus, um alle primären Orte an einem einzigen entfernten Ort zu sichern. Somit ist in einigen Situationen das File-by-File-Transferverfahren nicht anwendbar. Ähnliche Probleme bestehen bei der Remote-Disk-Spiegelungstechnologie. Da ein Remote-Disk-Spiegel normalerweise eine dedizierte Kommunikationsverbindung erfordert, muss das Backup-System ausreichend schnell sein, um die Kommunikation einer Mehrzahl dedizierter Kommunikationsleitungen zu handhaben. Die Menge der Daten, die von dem Backup-System empfangen und gespeichert werden müssen, können die Fähigkeiten des Backup-Systems schnell überfordern.
Es wäre daher ein Fortschritt auf diesem Gebiet der Technik wenn ein Backup-System zur Verfügung stünde, mit dem die Erstellung eines logisch konsistenten Backups sichergestellt wäre. Es wäre außerdem ein Fortschritt auf diesem Gebiet der Technik, wenn ein Backup-System zur Verfügung stünde, mit dem die Backup-Sicherung von Daten ohne Beendigung des Anwenderzugriffs zu dem Massenspeichersystem möglich wäre. Des Weiteren wäre es sehr wünschenswert, über ein Backup-System zu verfügen, das in der Lage ist, ein Backup offener Computerdateien durchzuführen. Es wäre außerdem höchst wünschenswert, über ein Backup-System zu verfügen, dass in der Lage ist, ein Backup von Dateien durchzuführen, während die Dateien geändert werden, um die für die Erstellung einer Backup-Kopie erforderliche Zeit zu verringern. Es wäre sehr wünschenswert, wenn ein einziges Backup-System zur Verfügung stünde, mit dem eine Mehrzahl von primären Systemen bedient werden kann. Und schließlich wäre es ebenfalls ein Fortschritt auf diesem Gebiet der Technik, wenn ein Backup-System zur Verfügung stünde, mit dem diese Aufgaben entweder lokal oder über die Entfernung unter Anwendung einer Kommunikationsverbindung niedriger Bandbreite erfüllt werden könnten.
WO 96/12232 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung einer statischen Momentaufnahme (Schnappschuss), oder eines Abbildes (Image), von Daten, die in einem Massenspeichersystem gespeichert sind. Das System speichert Datenblöcke in einer Mehrzahl von Speicherstellen und enthält einen Aufbewahrungsspeicher, der während eines Backup-Vorganges eine statische Momentaufnahme von Daten speichern kann. Die statische Momentaufnahme repräsentiert die ganze virtuelle Massenspeichereinrichtung zu einem Zeitpunkt, und die ganze Massenspeichereinrichtung wird von dem primären System in das Backup-System während eines zweiten Zeitintervalls, nach dem besagten Zeitpunkt, kopiert, so dass eine Backup-Sicherung sämtlicher Speicherstellen erstellt wird.
"Storage Management Mechanism for Managing Snapshot Pages", IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 35, Nr. 4B, September 1992, Seiten 26–29 (XP-000313841) beschreibt eine Speicherverwaltungsmethode zur Bewahrung von Momentaufnahmen- oder Schnappschussabbildern von Daten, so dass das Schnappschussabbild in Backup-Medien gesichert werden kann, während es gleichzeitig den Benutzern erlaubt ist, das Live-Datenabbild zu ändern. Das Verfahren kopiert nur die Daten, die gerade geändert werden, um den zur Aufbewahrung des Schnappschussabbildes erforderlichen Zwischenspeicher zu reduzieren. Das Verfahren verwendet eine Bit-Map, um Änderungen in Seiten aufzuspüren (minimale Mengen an virtuellem Speicher), die auftreten, während ein Schnappschuss gemacht wird.
Die oben erwähnten Probleme des früheren Standes der Technik werden mit der vorliegenden Erfindung erfolgreich überwunden; die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Backup-Sicherung einer primären Massenspeichereinrichtung in einer Backup-Speichereinrichtung.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Backup-Sicherung von Datenblöcken, die während eines ersten Zeitintervalls verändert werden, welches sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt, während die Datenmenge verringert wird, die an das Backup-System geschickt werden muss, wobei das Verfahren in einem Computersystem abläuft, das ein Primärsystem umfasst, welches ein Massenspeichersystem, das Datenblöcke in einer Mehrzahl von Speicherstellen abspeichert, welche jeweils eine eindeutige Adresse haben, und ein Aufbewahrungsspeichermittel zur Bereitstellung einer Momentaufnahmenspeicherstelle (Schnappschussspeicherstelle) aufweist, und wobei das Computersystem außerdem ein Backup-System mit einer Backup-Speicherstelle umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: während eines ersten Zeitintervalls, das sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt, werden ausschließlich die Speicherstellen des Massenspeichersystems identifiziert, die sich aufgrund der Abspeicherung neuer Daten in diesen Speicherstellen während des ersten Zeitintervalls verändert haben; während eines zweiten Zeitintervalls, das sich von dem zweiten Zeitpunkt bis zu einem dritten Zeitpunkt erstreckt, wenn ein Datenblock verändert werden soll, der zu dem zweiten Zeitpunkt in einer beliebigen identifizierten Speicherstelle gespeichert wurde, wird im Aufbewahrungsspeichermittel eine Momentaufnahme (Schnappschuss) des unveränderten Datenblocks aufbewahrt, bevor dieser Datenblock verändert wird, so dass die im Aufbewahrungsspeichermittel gespeicherten unveränderten Datenblöcke abgerufen werden können, obwohl nach dem zweiten Zeitpunkt neue Daten in das Massenspeichersystem geschrieben werden; während des zweiten Zeitintervalls werden die im Aufbewahrungsspeichermittel gespeicherten unveränderten Datenblöcke abgerufen und die abgerufenen Datenblöcke werden in die Backup-Speicherstelle des Backup-Systems transferiert; die transferierten Datenblöcke werden vom Backup-System in einem temporären Speichermittel gespeichert bis alle zu transferierenden Datenblöcke empfangen wurden; und nachdem alle zu transferierenden Datenblöcke empfangen wurden, führt das Backup-System die transferierten Datenblöcke einem Backup-Speichermittel zu, welches alle vor dem ersten Zeitpunkt vorgenommenen Veränderungen einschließt, um das Backup-Speichermittel auf den Stand des zweiten Zeitpunkts zu bringen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Computerprogrammcodes zur Anwendung in einem Computersystem, umfassend ein Massenspeichermittel, welches eine Mehrzahl von Datenblöcken in einer Mehrzahl von Speicherstellen speichert, die jeweils eine eindeutige Adresse haben, und ein Backup-System mit einem Backup-Speichermittel, wobei der Computerprogrammcode vom Computer ausführbare Befehle aufweist, umfassend: ein Mittel, durch das identifiziert wird, in welchen der Speicherstellen neue Datenblöcke während eines Zeitintervalls gespeichert wurden, das sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt; ein Mittel, durch das zu besagtem zweiten Zeitpunkt eine statische Momentaufnahme der Speicherstellen, in denen neue Datenblöcke zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt gespeichert wurden, aufbewahrt wird, wobei die statische Momentaufnahme mindestens einen unveränderten Datenblock einschließt, der nach dem zweiten Zeitpunkt von einer der identifizierten Speicherstellen in das Mittel zur Aufbewahrung einer statischen Momentaufnahme transferiert wurde, bevor die genannte eine der identifizierten Speicherstellen verändert wird, indem ein neuer Datenblock hinein geschrieben wird, wobei die statische Momentaufnahme aufbewahrt wird, ohne dass der Zugriff der Benutzer auf den Massenspeicher beendet wird; ein Mittel, durch das die Datenblöcke, die durch die statische Momentaufnahme aufbewahrt wurden, in ein Backup-System transferiert werden; ein Mittel, durch das das Backup-System veranlasst wird, die transferierten Datenblöcke in einem temporären Speichermittel zu speichern, bis alle zu transferierenden Datenblöcke empfangen wurden; und ein Mittel, durch das das Backup-System veranlasst wird, nachdem alle zu transferierenden Datenblöcke empfangen wurden, die transferierten Datenblöcke einem Backup-Speichermittel zuzuführen, welches alle vor dem ersten Zeitpunkt vorgenommenen Veränderungen einschließt, um das Backup-Speichermittel auf den Stand des zweiten Zeitpunkts zu bringen.
Das vorliegende System und Verfahren bietet drei signifikante Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Zunächst vermindert das Backup-System und -Verfahren der vorliegenden Erfindung die Menge an Daten, die zur Erstellung eines Backups erforderlich ist, indem nur diejenigen Datenblöcke der primären Massenspeichereinrichtung gesichert werden, die sich verändern. Zweitens wird mit dem System und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Sicherheit des Backups hervorgehoben, indem sichergestellt wird, dass sich die primäre Speichereinrichtung in einem logisch konsistenten Zustand befindet, wenn ein Backup erstellt wird. Drittens, da die für die Erstellung eines Backup benötigten Daten auf absolute Minimum reduziert werden, und da Backups nur von logisch konsistenten Zuständen erstellt werden, kann die Häufigkeit der Backups erhöht werden, um eine viel höhere Anzahl logisch konsistenter Zustände zu erfassen. Mit dem Backup-System und -Verfahren der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, ohne den Zugang des Benutzers zu dem Massenspeichersystem zu beenden.
Die vorliegende Erfindung geht von der Annahme aus, dass eine primäre Massenspeichereinrichtung, die mit einem primären Computer verbunden ist, und ein Backup-Speichersystem, das mit einer Backup-Speichereinrichtung verbunden ist, identische Daten enthalten. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass eine vollständige Kopie der Massenspeichereinrichtung in der Backup-Einreichung erstellt wird, und zwar entweder unter Anwendung traditioneller Backup-Verfahren oder traditioneller Plattenspiegelungsverfahren. Sobald die primäre Massenspeichereinrichtung und die Backup-Speichereinrichtung die gleichen Daten enthalten, verfolgt die vorliegende Erfindung die in der primären Massenspeichereinrichtung vorgenommenen Änderungen. Dieses Verfolgen geschieht durch Identifizieren derjenigen Speicherzellen in der primären Massenspeichereinrichtung, die neue Daten enthalten, welche seit der Zeit, in der die Backup-Speichereinrichtung mit der primären Massenspeichereinrichtung synchron war, in diese eingeschrieben wurden. Durch Identifizieren der Änderungen, die in der primären Massenspeichereinrichtung vorgenommen wurden, identifiziert die Erfindung diejenigen Änderungen, die in der Backup-Speichereinrichtung durchgeführt werden müssen, um die Backup- Speichereinrichtung auf den Stand der primären Massenspeichereinrichtung zu bringen.
Sobald die in der Backup-Speichereinrichtung durchzuführenden Änderungen identifiziert sind, werden die Änderungen zum Backup-System geschickt. Das Backup-System verfügt dann über alle Daten, um die Backup-Speichereinrichtung auf den Stand der primären Massenspeichereinrichtung zu bringen. Damit die ursprünglichen Daten der primären Massenspeichereinrichtung während des Backup-Vorganges erhalten bleiben, wird eine statische Momentaufnahme (statischer Schnappschuss) der primären Massenspeichereinrichtung gemacht. Dieser statische Schnappschuss erfasst die Veränderungen, die in der primären Massenspeichereinrichtung vorgenommen wurden und die zum Backup-System transferiert werden müssen. Um das Backup für die Anwender transparent zu machen, wird die Momentaufnahme bevorzugt auf eine Weise gemacht, die zu keiner Unterbrechung des Anwenderzugangs zu der primären Massenspeichereinrichtung führt.
Die vorliegende Erfindung enthält einen Mechanismus, der identifiziert, wann sich die primäre Massenspeichereinrichtung in einem logisch konsistenten Zustand befindet, um festzustellen, wann ein statischer Schnappschuss gemacht werden sollte. Durch die Identifizierung eines logisch konsistenten Status und dann die Momentaufnahme der bis zu diesem Zeitpunkt durchgeführten Änderungen ist garantiert, dass das Backup-System einen logisch konsistenten Status erfasst, wenn die Änderungen an das Backup-System transfe riert werden. Durch das Erfassen von Schnappschüssen von aufeinander folgenden logisch konsistenten Zuständen ist das Backup in der Lage, einen logisch konsistenten Zustand nach dem anderen zu erfassen. Sollten die Backup-Daten jemals benötigt werden, so werden sich die Backup-Daten auf diese Weise in einem logisch konsistenten Zustand befinden. Das Backup-System bewegt sich von einem logisch konsistenten Status zu einem anderen logisch konsistenten Status und eliminiert somit eines der Probleme des Standes der Technik.
Dadurch dass die vorliegende Erfindung für die Sicherung eines Massenspeichersystems eine Datenblock-Vorgehensweise wählt, wird mit der vorliegenden Erfindung die Menge der Daten, die zur Erstellung eines Backups transferiert werden müssen, auf das absolute mögliche Minimum reduziert. Weist beispielsweise eine große Datenbank fünf Datensätze auf, die sich verändern, so würden Systeme des Standes der Technik die gesamte große Datenbank kopieren. Mit der vorliegenden Erfindung werden jedoch nur die fünf Datensätze, die sich verändert haben, kopiert. Da die Datenmenge minimiert ist, eignet sich die vorliegende Erfindung besonders gut für das Backup von Daten in einem Backup-System an einem entfernten Ort. Die vorliegende Erfindung kann Kommunikationsverbindungen mit niedriger Bandbreite verwenden, um Backup-Daten an eine entfernte Backup-Stelle zu transferieren. Beispielsweise werden in vielen Fällen herkömmliche Telefonwählleitungen mit einem 56,6-kBaud-Modem für viele Situationen völlig ausreichen.
Da die zur Erstellung einer Backup-Kopie benötigten Daten durch die vorliegende Erfindung minimiert werden, kann eine Reihe von Backup-Kopien, eine nach der anderen, erstellt werden. Hierdurch wird es möglich, den Status einer einzigen Massenspeichereinrichtung mit größerer Häufigkeit zu erfassen. Zusätzlich kann ein einziges zentralisiertes Backup-System eine Mehrzahl von Primärservern unterstützen, so dass jeder der Server auf demselben Backup-System gesichert werden kann.
Demgemäß ist es ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren für die Backup-Sicherung von Massenspeichern bereitzustellen, mit denen die Menge an Daten, die an ein Backup-System transferiert werden müssen, minimiert wird.
Ein anderes zentrales Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens für die Backup-Sicherung von Massenspeichern, welche in der Lage sind, logisch konsistente Zustände zu erfassen, so dass das Backup nicht in einem logisch inkonsistenten Zustand zurückgelassen wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, es zu ermöglichen, dass das Backup-System aufeinander folgende logisch konsistente Backup-Zustände erfasst, um eine Reihe von logisch konsistenten Backup-Zuständen zur Verfügung zu stellen.
Zusätzliche Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung aufgeführt und ergeben sich zum Teil aus der Beschreibung, oder sie zeigen sich bei der Anwendung der Erfindung. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können erreicht und verwirklicht werden mittels der Instrumente und Kombinationen, auf die in den beigefügten Ansprüchen im Einzelnen hingewiesen wird. Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen näher ersichtlich oder sie ergeben sich aus der Anwendung der Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Art und Weise, wie die oben genannten sowie andere vorteile und Ziele der Erfindung erhalten werden, zu erläutern, folgt nun eine detailliertere Beschreibung der oben in Kürze beschriebenen Erfindung unter Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen der Erfindung, die in dem beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben und daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung beschränkend zu verstehen sind. Die Erfindung wird durch die beiliegenden Zeichnungen mit zusätzlicher Spezifizität und zusätzlichem Detail beschrieben und erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1: ein Blockdiagramm, in dem ein System der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
2: ein Diagramm, in dem der Ablauf eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung erläutert wird;
3: ein Blockdiagramm auf Systemebene, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4: eine Darstellung der Verfahrensdetails einer Ausführungsform des Massenspeicher-Schreib-Lese-Verarbeitungsblocks von 3;
5: Verarbeitungsdetails einer Ausführungsform des primären Backup-Verarbeitungsblocks von 3;
6: die Verarbeitungsdetails einer Ausführungsform des Backup-Lese-Verarbeitungsblocks von 3;
7A und 7B: Diagramme, die ein Beispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellen;
8: ein Verfahren zur Identifizierung von Unterschieden zwischen einem Massenspeichersystem und einem Backup-Speichersystem;
9: die Verarbeitungsdetails einer Ausführungsform des Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblocks von 3;
10: die Verarbeitungsdetails einer Ausführungsform des Backup-System-Verarbeitungsblocks von 3.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erfindung wird unter Verwendung von Flussdiagrammen beschrieben, um entweder die Struktur oder die Verarbeitung von bestimmten Ausführungsformen zur Realisierung des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Diese Art der Verwendung der Diagramme zur Präsentation der Erfindung sollte nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend verstanden werden. Die vorliegende Erfindung kontempliert sowohl ein System als auch ein Verfahren für die Backup-Sicherung einer primären Massenspeichereinrichtung in einer Backup-Speichereinrichtung. Die derzeit bevorzugte Ausführungsform des Systems zur Sicherung einer primären Massenspeichereinrichtung in einer Backup-Speichereinrichtung umfasst einen oder mehr Universalrechner. Das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch mit einem beliebigen Spezialrechner oder anderen Hardware-Systemen angewandt werden, welche alle im Schutzumfang der Erfindung enthalten sind.
Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, sind auch computerlesbare Medien, die darin kodierte computerausführbare Instruktionen enthalten. Derartige computerlesbare Medien können alle zur Verfügung stehenden Medien sein, auf die ein Universal- oder Spezialcomputer Zugriff hat. Beispielsweise (ohne Beschränkung) können solche computerlesbaren Medien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere Bildplattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere Magnetspeichereinrichtungen, magnetooptische Speichereinrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium umfassen, das dazu verwendet werden kann, das gewünschte Programmcodemittel zu speichern und auf welches durch einen Universalrechner oder Spezialrechner Zugriff genommen werden kann. Kombinationen der oben Genannten fallen ebenfalls in den Bereich der computerlesbaren Medien. Register einer CPU oder einer anderen Recheneinheit, die computerausführbare Instruktionen speichern, wobei sie diese Dekodieren und Ausführen, fallen ebenfalls in den Bereich der computerlesbaren Medien.
Computerlesbare Instruktionen umfassen z. B. ausführbare Instruktionen und Daten, die einen Universalcomputer oder einen Spezialcomputer dazu veranlassen, bestimmte Funktionen oder eine bestimmte Gruppe von Funktionen auszuführen.
Unter Bezug auf 1 wird nun ein Blockdiagramm auf Systemebene einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgestellt. Das – allgemein mit 10 gekennzeichnete – System umfasst ein oder mehr Primärsysteme 12, ein Backupsystem 14, und ein Backup-Transportmittel für den Transport der Daten zwischen einem Primärsystem 12 und einem Backup-System 14. In 1 ist das Backup-Transportmittel als Backup-Transportverbindung 16 dargestellt. In 1 kann das Primärsystem 12 jede Art von vernetztem oder Einplatz-Computersystem sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Primärsystem um einen Netzserver-Computer handeln, der mit einem Computernetz wie dem Computernetz 18 verbunden ist. Das primäre System 12 kann auch ein Einplatzsystem sein. Es kann sich bei dem primären System 12 auch um einen Backup- oder Standby-Server eines Computernetzes handeln, der mit einem primären Server verbunden ist. Die vorliegende Erfindung kann mit jeder Art von Computersystem angewandt werden. In diesem Sinne soll der Begriff "Primär..." oder "primär" nicht ein Computersystem als primären Netzwerkserver (im Gegensatz zu einem Backup- oder Standby-Netzwerkserver) definieren oder beschreiben. In dieser Beschreibung weist der Begriff "Primär..." oder "primär" auf die Tatsache hin, dass das System angeschlossene Massenspeichermittel für die Speicherung einer Kopie der Daten aufweist, die gesichert werden sollen. Anders ausgedrückt wird der Begriff "Primär..." oder "primär" verwendet, um das System von dem Backup-System 14 zu unterscheiden.
Mit dem Primärsystem 12 ist ein Massenspeichermittel für die Speicherung einer Vielzahl von Datenblöcken an einer Vielzahl von Speicherstellen verbunden. Jede der Speicherstellen ist durch eine eindeutige Adresse oder einen anderen Mechanismus gekennzeichnet. Bei den Massenspeichermitteln kann es sich um einen beliebigen Speichermechanismus handeln, der Daten speichert, welche unter Verwendung der vorliegenden Erfindung gesichert werden sollen. Beispielsweise können solche Speichermittel einen oder mehr magnetische oder magnetooptische Plattenlaufwerke umfassen. Es wird jedoch angenommen, dass ein solches Massenspeichermittel eine Mehrzahl von Speicherstellen aufweist, welche zur Speicherung von Datenblöcken verwendet werden können. Die Speicherstellen werden durch eine eindeutige Adresse oder einen eindeutigen Index adressiert, so dass ein bestimmter Datenblock an diese Stelle geschrieben oder aus dieser Stelle abgerufen werden kann. In 1 z. B. ist ein solches Massenspeichermittel durch die Massenspeichereinrichtung 20 dargestellt.
Der Begriff "Datenblock" wird verwendet, um einen Block von Daten zu beschreiben, der in das Massenspeichermittel geschrieben oder aus diesem ausgelesen wird. Der Begriff "Datenblock" ist im weiten Sinne zu verstehen und schließt Daten in jeder Größe oder jedem Format ein. Beispielsweise werden in einem einzelnen Sektor auf einer Platte gespeicherte Daten korrekterweise als Datenblock bezeichnet. Auch die Menge von Daten, die in einer Gruppe oder einem Cluster von Sektoren gespeichert ist, kann korrekterweise als ein Datenblock bezeichnet werden. Handelt es sich bei dem Mas senspeichermittel um ein RAM oder um eine andere durch Wort oder Byte adressierbare Speichervorrichtung, so kann der Begriff Datenblock auf ein Byte, ein Wort oder eine Dateneinheit aus einer Mehrzahl von Wörtern angewandt werden.
Wie unten näher beschrieben, verwenden unter den Schutzbereich dieser Erfindung fallende Ausführungsformen während des Backupvorganges eine statische Momentaufnahme (einen statischen Schnappschuss), der ganzen oder eines Teils der Massenspeichereinrichtung. In den Schutzbereich der Erfindung fallende Ausführungsformen umfassen daher Aufbewahrungsspeichermittel für die Speicherung von Datenblöcken des genannten Massenspeichermittels, um eine statische Momentaufnahme des Speichermittels zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erstellen. Wie unten näher beschrieben, kann ein solches Aufbewahrungsspeichermittel jede Art von schreibbarer Speichereinrichtung wie RAM, EEPROM, Magnetplattenspeicher und dergleichen umfassen. Ein solches Aufbewahrungsspeichermittel kann auch einen Teil der Massenspeichereinrichtung 20 umfassen. In 1 ist ein solches Aufbewahrungsspeichermittel z. B. als Schnappschussspeichereinrichtung 22 dargestellt. Das Aufbewahrungsspeichermittel wird unten näher besprochen.
Da es sich bei dem System 12 um jede Art von Universal- oder Spezialcomputer handeln kann, kann das Primärsystem 12 auch jede andere Hardware umfassen, aus der ein Universal- oder Spezialcomputer aufgebaut ist. Beispielsweise kann das Primärsystem 12 auch Prozessormittel für das Ausführen von programmierbaren Codemitteln umfassen. Das Prozessormittel kann ein Mikroprozessor oder eine andere CPU-Einrichtung sein. Das Prozessormittel kann auch verschiedene Spezialrechner wie digitale Signalprozessoren und dergleichen umfassen. Das primäre System 12 kann auch andere herkömmliche Computerkomponenten umfassen, wie Displaymittel, die dazu dienen, dem Benutzer die Ausgabe anzuzeigen, Eingabemittel für die Eingabe von Daten in das Primärsystem 12, Ausgabemittel für die Ausgabe von Hardcopy-Ausdrücken, Speichermittel wie z. B. RAM, ROM, EEPROM und dergleichen.
Das Backup-System 14 von 1 umfasst Backup-Speichermittel für die Speicherung von Datenblöcken, die von dem Primärsystem 12 erhalten wurden. Das Backup-Speichermittel kann jede beliebige Art von Speichereinrichtungen umfassen, die in der Lage ist, Datenblöcke zu speichern, die von einem Primärsystem erhalten wurden. Beispielsweise kann das Backup-Speichermittel eine Speichereinrichtung umfassen, die mit der Massenspeichereinrichtung eines Primärsystems identisch ist. Verfügt das Primärsystem z. B. über eine große Magnetplatte, so kann das Backup-Speichermittel ebenfalls eine große Magnetplatte umfassen. wenn das Backup-Speichermittel das gleiche ist wie das Massenspeichermittel des Primärsystems, so kann das Backup-Speichermittel das Massenspeichermittel des primären Systems eng spiegeln. Als weiteres Beispiel kann das Backup-Speichermittel archivierende Speichereinrichtungen wie ein Magnetbandlaufwerk oder ein optisches oder magnetooptisches Laufwerk umfassen. Die Art der Speichereinrichtungen, die für das Backup-Speichermittel Verwendung finden können, ist lediglich durch die spezifische Anwendung, in der sie verwendet werden, begrenzt. In einigen Situationen kann es wünschenswert sein, über ein Backup-Speichermittel zu verfügen, das dem Massenspeichermittel des Primärsystems stärker ähnelt. In anderen Fällen kann es völlig akzeptabel sein, über Speichermittel des Archivtyps zu verfügen, die für die Speicherung großer Datenmengen auf Kosten eines schnellen Zugriffs optimiert sind. Es ist lediglich erforderlich, dass das Backup-Speichermittel in der Lage ist, Datenblöcke, die aus dem Massenspeichermittel des Primärsystems in das Backup-System transferiert werden, zu speichern. In 1 ist das Backup-Speichermittel als Backup-Speichereinrichtung 24 dargestellt.
Wie unten näher beschrieben, kann das Backup-Speichersystem 14 Backup-Erfassungsmittel für die Speicherung von Datenblöcken umfassen, welche an das Backup-System 14 übermittelt werden, bis alle Datenblöcke erhalten wurden. Da mit der vorliegenden Erfindung nur bestimmte Datenblöcke transferiert werden, kann eine Situation entstehen, in der ein logisch inkonsistenter Zustand geschaffen wird, falls nur einige der Datenblöcke der Backup-Speichereinrichtung 24 zugeführt werden. ihn dies zu verhindern, kann es wünschenswert sein, die transferierten Datenblöcke an einer separaten Stelle, wie einem Backup-Speichermittel, zu sichern, bis alle Datenblöcke erhalten wurden. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine vollständige Gruppe von Datenblöcken erhalten wird, bevor eine Aktion stattfindet. Backup-Erfassungsmittel können jede Art von Speicher umfassen, die in der Lage ist, vom Primärsystem 12 empfangene Datenblöcke zu speichern. So können Backup-Erfassungsmittel beispielsweise RAM, Magnetplattenspeicher oder jedes andere Speichermedium umfassen. Es ist allerdings bevorzugt, dass Backup-Erfassungsmittel eine ausreichende Geschwindigkeit haben, um in der Lage zu sein, Datenblöcke so schnell zu speichern, wie sie empfangen werden. Backup-Erfassungsmittel müssen dem Backupsystem 14 auch Datenblöcke bereitstellen, so dass das Backup-System 14 die Datenblöcke an sein angeschlossenes Backup-Speichermittel transferieren kann. In 1 wird das Backup-Erfassungsmittel durch den Backup-Erfassungspuffer 26 dargestellt.
Um Daten zwischen einem Primärsystem 12 und einem Backup-System 14 zu transferieren, wird eine Backup-Transportverbindung 16 genutzt. Die Backup-Transportverbindung 16 ist ein Beispiel für das Backup-Transportmittel für den Transport von Daten zwischen dem primären System 12 und dem Backup-System 14. Die Backup-Transportverbindung 16 kann jede Kombination von Hardware und/oder Software umfassen, die benötigt wird, um Datenübermittlung zwischen dem Primärsystem 12 und dem Backup-System 14 zu ermöglichen. Beispielsweise kann es sich bei der Backup-Transportverbindung 16 um ein lokales Netz (LAN), ein weiträumiges Netz (WAN), eine Wählverbindung, die Standard-Telefonleitungen oder Hochgeschwindigkeitskommunikationsleitungen nutzt, das Internet oder jeden anderen Mechanismus handeln, der es ermöglicht, dass Daten zwischen dem Primärsystem 12 und dem Backup-System 14 fließen. Wie unten näher erläutert, ist die vorliegende Erfindung so gestaltet, dass sie die Menge der Daten, die zwischen dem Primärsystem 12 und dem Backup-System 14 fließen, minimiert, so dass nur diejenigen Daten transferiert werden, die erforderlich sind, um das Backup-Speichermittel, wie die Backup-Speichereinrichtung 12, auf einen Stand mit dem primären Massenspeichermittel, wie der Massenspeichereinrichtung 20, zu bringen. Hierdurch wird es möglich, dass die Backup-Transportverbindung 16 eine größere Vielfalt von Technologien einschließt, die bei den Systemen des Standes der Technik nicht anwendbar sind. Die Bandbreitenerfordernisse für die Backup-Transportverbindung 16 sind normalerweise sehr gering: eine 56,6-kBaud-Wählverbindung ist für viele Zwecke völlig ausreichend.
In 2 ist eine Übersicht über das Verfahren dargestellt, das zur Backup-Sicherung eines Massenspeichermittels, wie der Massenspeichereinrichtung 20 von 1, in einem Backup-Speichermittel, wie der Backup-Speichereinrichtung 24 aus 1, verwendet wird. Anfänglich geht das in 2 dargestellte Verfahren davon aus, dass die Massenspeichereinrichtung und die Backup-Speichereinrichtung aktuell sind. Anders ausgedrückt enthält die Backup-Speichereinrichtung eine Kopie der in der Massenspeichereinrichtung gespeicherten Daten. Dies lässt sich durch Anwendung einer beliebigen Anzahl konventioneller Technologien erreichen. Welche Art von Technologie verwendet wird, wird in hohem Maße von der Art der Medien abhängen, die für die Backup-Speichereinrichtung eingesetzt werden. Handelt es sich beispielsweise bei der Backup-Speichereinrichtung um eine Platte ähnlich der Platte, die für die Massenspeichereinrichtung verwendet wird, so kann eine Plattenspiegelung oder ein anderes Mittel angewandt werden, um die Daten von der Massenspeichereinrichtung in die Backup-Speichereinrichtung zu kopieren. Wenn die Backup-Speichereinrichtung andererseits Magnetband oder einen anderen Speicher des Archivtyps verwendet, so kann ein Backup in der Weise erstellt werden, in der solche Archivband-Backups herkömmlicherweise erzeugt werden. In 2 wird davon ausgegangen, dass die Backup-Speichereinrichtung eine aktuelle Kopie der in der Massenspeichereinrichtung zum Zeitpunkt T₀ gespeicherten Daten enthält.
Beginnend beim Zeitpunkt T₀ wird mit dem in 2 zusammengefassten Verfahren die Aktualität der Backup-Speichereinrichtung in Bezug auf die Massenspeichereinrichtung aufrechterhalten. Das in 2 zusammengefasste Verfahren erfasst aufeinander folgende logisch konsistente Zustände. Dies bedeutet, dass sich die Backup-Speichereinrichtung entweder von einem logisch konsistenten Zustand zu einem nachfolgenden logisch konsistenten Zustand bewegt, oder es ermöglicht der Backup-Speichereinrichtung, aufeinander folgende logisch konsistente Zustände zu erfassen. Dies bedeutet einen erheblichen Vorteil gegenüber den Systemen des Standes der Technik, die die Backup-Speichereinrichtung in einem logisch inkonsistenten Status zurücklassen können. Dadurch dass sichergestellt wird, dass sich die Backup-Einrichtung in einem logisch konsistenten Zustand befindet, wird mit der vorliegenden Erfindung garantiert, dass stets ein brauchbares Backup zur Verfügung steht.
Wieder Bezug nehmend auf 2: Beginnend mit dem Zeitpunkt T₀ werden die in dem Massenspeichersystem durchge führten Änderungen verfolgt. Dies ist in 2 durch den Block 28 dargestellt. Die Änderungen werden vorzugsweise dadurch verfolgt, dass Speicherstellen der Massenspeichereinrichtung identifiziert werden, in die beginnend mit dem Zeitpunkt T₀ neue Daten eingeschrieben wurden. Wie unten näher erläutert, kann dies durch Bewahren eines Abbildes erfolgen, welches diejenigen Speicherstellen identifiziert, die beginnend mit dem Zeitpunkt T₀ neu eingeschriebene Daten enthalten. Alternativ hierzu kann eine Liste der Speicherstellen, die beginnend mit dem Zeitpunkt T₀ neu eingeschriebene Daten enthalten, geführt werden.
Zu einem gewissen Zeitpunkt ist es wünschenswert, die durchgeführten Änderungen zu erfassen und an das Backup-System zu transferieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform identifiziert das System einen logisch konsistenten Zustand der Massenspeichereinrichtung und macht eine statische Momentaufnahme wenigstens derjenigen Speicherstellen, die seit dem Zeitpunkt T₀ geändert wurden. In 2 wird der logisch konsistente Zustand als Zeitpunkt T₁ identifiziert und eine Momentaufnahme gemacht.
Eine statische Momentaufnahme soll Daten so bewahren, wie sie zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren, so dass die Daten nach diesem bestimmten Zeitpunkt in ihrem ursprünglichen Zustand zur Verfügung stehen, und zwar auch dann, wenn in dem Massenspeichersystem nach dem Zeitpunkt der Momentaufnahme Änderungen durchgeführt werden.
Es bestehen viele Möglichkeiten, einen solchen statischen Schnappschuss zu erzeugen. Alle diese Verfahren funktionieren mit der vorliegenden Erfindung, jedoch wird einigen Verfahren aufgrund verschiedener Vorteile der Vorzug gegeben. Die Details bezüglich der Art und Weise, wie ein statischer Schnappschuss gemacht wird, sowie ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung eines statischen Schnappschusses sind unten beschrieben. Allerdings ist es für diese Zusammenfassung wichtig zu verstehen, dass jedes Verfahren, mit dem ein statischer Schnappschuss erzeugt werden kann, zusammen mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Es wird jedoch bevorzugt, dass der statische Schnappschuss erzeugt wird, ohne den Schreib- oder Lesezugriff des Benutzers auf die zur Massenspeichereinrichtung zu beenden.
Zum Zeitpunkt T₁, werden die zwischen T₀ und T₁ identifizierten Änderungen gesichert, indem sie zur Backup-Speichereinrichtung geschickt werden. Dies ist in 2 durch den Pfeil 30 und Block 32 dargestellt. Die Änderungen werden zur Backup-Speichereinrichtung geschickt, wobei nur Daten transferiert werden, die in denjenigen Speicherstellen gespeichert sind, in denen zwischen dem Zeitpunkt T₀ und dem Zeitpunkt T₁ neue Daten eingeschrieben wurden. Da die Daten zum Zeitpunkt T₁ durch einen Schnappschuss bewahrt werden, stehen diese Daten für den Transfer zur Backup-Speichereinrichtung zur Verfügung, obwohl nach dem Zeitpunkt T₁ neue Daten in die Massenspeichereinrichtung geschrieben werden. Das Abbild oder ein anderer Mechanismus, der verwendet wurde, um zu verfolgen, welche Speicherstellen Daten enthielten, die zwischen dem Zeitpunkt T₀ und dem Zeitpunkt T₁ eingeschrieben wurden, wird zur Identifikation der Daten verwendet, die an die Backup-Speichereinrichtung transferiert werden sollen. Man beachte, dass lediglich die Datenblöcke transferiert werden, die zwischen T₀ und T₁ geändert wurden. Somit werden nur inkrementelle Änderungen verschickt und es werden keine ganzen Dateien transferiert, es sei denn, dass die ganze Datei verändert ist.
Wie unten näher erläutert, werden die Daten, wenn sie von der Backup-Speichereinrichtung erhalten werden, vorzugswei se an einer temporären Stelle gepuffert, bis alle Daten von Zeitpunkt T₀ bis T₁ transferiert worden sind. Sobald alle Daten transferiert sind, können die Änderungen der Backup-Speichereinrichtung zugeführt werden, um diese auf den Stand des Zeitpunkts T₁ zu bringen. Alternativ hierzu können die zwischen dem Zeitpunkt T₀ und T₁ aufgetretenen Änderungen als inkrementelles Backup bewahrt werden, so dass eine Rekonstruktion des zum Zeitpunkt T₀ existierenden logisch konsistenten Status und des zum Zeitpunkt T₁ existierenden logisch konsistenten Status möglich ist, falls gewünscht.
Da nach dem Zeitpunkt T₁ während der Durchführung des Backups neue Daten in die Massenspeichereinrichtung geschrieben werden können, muss ein Mechanismus vorhanden sein, der die nach dem Zeitpunkt T₁ durchgeführten Änderungen identifiziert, falls nach dem Zeitpunkt T₁ ein weiteres Backup durchgeführt werden muss. In 2 werden die nach T₁ erfolgten Änderungen, wie durch Block 34 angezeigt, verfolgt. Hierdurch wird es möglich, auch die nach dem Zeitpunkt T₁ erfolgten Änderungen zur Backup-Speichereinrichtung zu transferieren, um die Backup-Speichereinrichtung mit einem späteren Zeitpunkt auf einen Stand zu bringen.
Wie in 2 dargestellt, wiederholt sich die oben beschriebene Sequenz zum Zeitpunkt T₂. Dies wird durch den Pfeil 36, Block 38 und Block 40 dargestellt. Wie bereits beschrieben, sollte die zum Zeitpunkt T₂ gemachte Momentaufnahme einen logisch konsistenten Zustand repräsentieren, so dass, wenn die zwischen T₁ und T₂ durchgeführten Änderungen zur Backup-Speichereinrichtung transferiert werden, die Backup-Speichereinrichtung mit dem logisch konsistenten Status zum Zeitpunkt T₂ auf einen Stand gebracht wird.
Auf der Grundlage der obigen Zusammenfassung können einige Aussagen gemacht werden. Die erste Aussage lautet, dass mit der vorliegenden Erfindung nur die Daten gesichert werden, die in den Speicherstellen gespeichert sind, welche seit dem letzten Backup geändert wurden. Dies stellt gegenüber dem Stand der Technik einen bedeutenden Vorteil dar. Man erwäge beispielsweise eine Datenbank, in der nur sehr wenige Datensätze geändert werden. Systeme des Standes der Technik würden versuchen, ein Backup der gesamten Datenbank durchzuführen, wenn eine Änderung durchgeführt worden wäre. Mit der vorliegenden Erfindung werden jedoch lediglich die Datenblöcke gesichert, die aufgrund der geringen Anzahl von geänderten Sätzen verändert wurden. Dies bedeutet, dass die Zeit, die zur Erstellung des Backups der Datenbank erforderlich ist, und die Speicheranforderungen der Erstellung des Backups gegenüber dem Stand der Technik erheblich vermindert sind.
Ein weiterer wichtiger Unterschied gegenüber dem Stand der Technik wird in der obigen Beschreibung hervorgehoben. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Daten so erfasst, wie sie existieren, wenn der Schnappschuss gemacht wird. Die vorliegende Erfindung versucht nicht, die zeitliche Abfolge von Änderungen, die in der Massenspeichereinrichtung durchgeführt wurden, zur Backup-Speichereinrichtung zu transferieren. Wurde beispielsweise ein einziger Datensatz der Datenbank zwischen dem Zeitpunkt, an dem das letzte Backup durchgeführt wurde, und dem aktuellen Backup-Zeitpunkt zehn Mal geändert, so würden gewisse Systeme des Standes der Technik zehn Änderungen zur Backup-Speichereinrichtung schicken. Die vorliegende Erfindung jedoch transferiert einfach nur die letzte Änderung, die vor der aktuellen Backup-Zeit durchgeführt wurde. In dem gegebenen Beispiel wird mit diesem Verfahren die an die Backup-Einrichtung gesandte Datenmenge um den Faktor 10 vermindert. Die vorlie gende Erfindung reduziert die zur Backup-Einrichtung geschickte Datenmenge auf das Minimum, das erforderlich ist, um ein logisch konsistentes Backup zu erstellen. Hierdurch kann die Kommunikationsverbindung zwischen dem primären System und dem Backup-System eine viel geringere Bandbreite aufweisen, als dies bei Systemen des Standes der Technik der Fall ist. Die vorliegende Erfindung ist somit in idealer Weise für solche Ausführungsformen geeignet, bei denen sich das Backup-System an einem von dem Primärsystem entfernten Ort befindet. Wenn sich das Backup-System an einem entfernten Ort befindet, können herkömmliche Telefonwählleitungen Verwendung finden, um die Backupdaten zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System zu transferieren.
Die vorliegende Erfindung unterstützt auch eine Ausführungsform mit einem Many-to-One-Backup. Man erwäge beispielsweise die in 1 wiedergegebene Situation, in der eine Ausführungsform ein einziges Backup-System und eine Mehrzahl von primären Systemen umfasst. Das Backup-System kann entweder lokal oder an einem entfernten Ort angeordnet sein. Das Backup-System könnte dann den Kontakt mit einem Primärsystem initiieren, die Änderungen, die seit dem letzten Backup dieses Systems aufgetreten sind, empfangen und die Verbindung beenden. Dann würde eine Verbindung zu einem anderen Primärsystem hergestellt, und das Backup-System könnte die auf diesem Primär-System seit dem letzten Backup aufgetretenen Änderungen empfangen. Das Backup-System kontaktiert also ein Primär-System nach dem anderen und empfängt die Änderungen, die seit der Zeit, zu der das Primärsystem zuletzt kontaktiert wurde, aufgetreten sind. Eine solche Ausführungsform kann für ein Unternehmen mit vielen Filialen, wo Kopien der Daten dieser Filiale an einem zentralen Ort gespeichert werden müssen, von großem Wert sein.
Mit Bezug auf 3 wird nachfolgend ein Top-Level-Diagramm einer Ausführungsform zur Realisierung des in 2 zusammengefassten Verfahrens dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung bietet einen Top-Level-Überblick über jeden der in 3 dargestellten Verarbeitungsblöcke. Danach werden die Details jedes Verarbeitungsblocks dargestellt.
Während des normalen Betriebes eines Computersystems werden periodisch Daten in ein angeschlossenes Massenspeichermittel, wie der Massenspeichereinrichtung 20, eingeschrieben oder ausgelesen. In den Schutzumfang der Erfindung fallende Ausführungsformen umfassen daher Mittel zum Schreiben von Daten in eine Massenspeichereinrichtung und Mittel zum Lesen von Daten aus einer Massenspeichereinrichtung. In 1 ist ein solches Mittel zum Beispiel durch den Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 dargestellt. Die Einzelheiten des Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 werden später beschrieben; die grundlegende Funktion des Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 besteht darin, einen Datenblock in eine identifizierte Speicherstelle in einer Massenspeichereinrichtung 20 zu schreiben oder einen Datenblock aus einer identifizierten Speicherstelle in der Massenspeichereinrichtung 20 auszulesen. In 3 werden Anforderungen, einen Datenblock aus einer identifizierten Speicherstelle auszulesen bzw. in eine identifizierte Speicherstelle zu schreiben, durch die Massenspeicher-Lese-Schreib-Anforderungen 44 dargestellt. Immer wenn Lesen oder Schreiben abgefragt wird, kann der Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock eine Antwort ausgeben, wie durch die Massenspeicher-Lese-Schreib-Antwort 46 dargestellt. Die Antworten können eine Komplettierungscode oder einen anderen Indikator für den Erfolg oder das Misslingen der abgefragten Operation enthalten, sowie im Falle einer Lese-Anforderung, die abgefragten Daten.
Wie in Verbindung mit 2 beschrieben, verfolgt ein Verfahren der vorliegenden Erfindung Änderungen, die zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt auftreten. Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, umfassen daher Mittel, um zu identifizieren, in welchen Speicherstellen der Massenspeichereinrichtung 20 zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt neue Daten eingeschrieben wurden. Mit der vorliegenden Erfindung kann jedes Verfahren zur Identifizierung und Aufspürung solcher Speicherstellen verwendet werden. Es ist lediglich erforderlich, dass die Speicherstellen, in die seit dem letzten Backup neue Daten eingeschrieben wurden, identifizierbar sind. In 3 wird ein solches Mittel z. B. durch das Backup-Abbild 48 dargestellt. Das Backup-Abbild 48 kann einen booleschen Eintrag für jede Speicherstelle in der Massenspeichereinrichtung 20 umfassen. Enthält eine Speicherstelle neu in diese hineingeschriebene Daten, so kann der Eintrag für die Speicherstelle gesetzt werden. Alternativ dazu kann auch eine Liste von Speicherstellen, in denen neu gespeicherte Daten enthalten sind, geführt werden. Es ist lediglich die Fähigkeit erforderlich, Speicherstellen, in denen seit einem bestimmten Zeitpunkt neue Daten gespeichert wurden, von anderen zu unterscheiden und zu identifizieren.
Wie bereits beschrieben, wird dann, wenn ein Backup erstellt werden soll, ein statischer Schnappschuss wenigstens derjenigen Speicherstellen gemacht, die gesichert werden sollen. Unter den Schutzbereich der Erfindung fallende Ausführungsformen umfassen daher Mittel zur Aufbewahrung eines zu einem bestimmten Zeitpunkt gemachten, statischen Schnappschusses. Die Verwendung eines statischen Schnappschusses zur Aufbewahrung wenigstens derjenigen Speicherstellen, die in einem Backup-System gesichert werden sollen, wird bevorzugt, da dies den Zugriff der Benutzer auf die Massenspeichereinrichtung 20 erlaubt, während die Ände rungen gesichert werden. Da eine Zeitspanne erforderlich ist, um die Änderungen vom primären System zum Backup-System zu transferieren, müssen die zu übertragenden Daten solange unverändert bleiben, bis sie übertragen sind. Ein Weg sicherzustellen, dass die Daten unverändert bleiben, besteht darin, den Zugriff auf die Massenspeichereinrichtung 20 zu sperren. Hierdurch wird verhindert, dass Daten in die Massenspeichereinrichtung 20 geschrieben werden, und sichergestellt, dass die zu sichernden Daten unverändert bleiben, bis sie an das Backup-System transferiert werden können. Leider ist diese Lösung in hohem Maße nachteilig. Es wird daher bevorzugt, dass dann, wenn Änderungen zum Backup-System transferiert werden sollen, ein statischer Schnappschuss wenigstens derjenigen Daten gemacht wird, die transferiert werden. Ein solcher statischer Schnappschuss bewahrt die zu transferierenden Daten in ihrem ursprünglichen Zustand, bis sie transferiert werden können, während gleichzeitig ein kontinuierlicher Zugriff auf die Massenspeichereinrichtung 20 ermöglicht wird, so dass Daten weiterhin in diese geschrieben oder aus dieser ausgelesen werden können.
Mit der vorliegenden Erfindung kann jedes Verfahren zur Bewahrung eines statischen Schnappschusses angewandt werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass, welches Verfahren auch immer angewandt wird, das angewandte Verfahren in der Lage sein sollte, einen statischen Schnappschuss zu bewahren, ohne den Zugriff auf die Massenspeichereinrichtung 20 zu unterbrechen. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, dass der statische Schnappschuss in einer Weise aufbewahrt wird, dass die Anwender weiterhin Daten aus der Massenspeichereinrichtung 20 auslesen oder in diese einschreiben können.
In 3 ist das Mittel zur Aufbewahrung eines statischen Schnappschusses durch den Schnappschuss-Verarbeitungsblock 50 dargestellt. Wie in 3 dargestellt, kann es Sinn machen, den Schnappschuss-Verarbeitungsmechanismus in den Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock zu integrieren. Die Details des Schnappschuss-Verarbeitungsblocks 50 sind unten beschrieben; bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schnappschuss bewahrt, indem ein Datenblock, der überschrieben werden soll, aus der Massenspeichereinrichtung 20 in den Schnappschussspeicher 22 kopiert wird und dann angezeigt wird, dass der Block in dem Schnappschussabbild 52 aufbewahrt wurde. Sobald eine Kopie in dem Schnappschussspeicher 22 abgelegt wurde, kann die Kopie des Datenblocks in der Massenspeichereinrichtung 20 überschrieben werden.
Wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben, ist es, wenn eine Reihe von aufeinander folgenden Backups erstellt werden soll, notwendig, die Änderungen zu verfolgen, die in einer Massenspeichereinrichtung, wie der Massenspeichereinrichtung 20, während der Zeit, in der ein Backup erzeugt wird, durchgeführt werden. Anders ausgedrückt, kann es notwendig sein, Änderungen, die in einer Massenspeichereinrichtung 20 durchgeführt werden, nachdem eine Momentaufnahme erstellt wurde, zu verfolgen. Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung können Mittel zur Identifizierung derjenigen Speicherstellen einer Massenspeichereinrichtung aufweisen, die neue, nach dem Zeitpunkt der Erstellung eines Schnappschusses gespeicherte Daten enthalten. Es kann jede Art von Mechanismus verwendet werden, der Speicherstellen einer Massenspeichereinrichtung verfolgt und identifiziert, welche neue Daten enthalten, die nach, einem bestimmten Zeitpunkt gespeichert wurden. So kann z. B. ein Abbild ähnlich dem Backup-Abbild 48 verwendet werden. weiterhin kann auch eine Liste von Datenstellen, die neue, seit einem bestimmten Zeitpunkt gespeicherte Daten enthalten, verwendet werden. Abhängig von der Art des verwendeten Schnappschussmechanismus, kann der Schnappschussmechanismus derartige Informationen inhärent verfol gen. Bei einer solchen Ausführungsform kann diese Information für den späteren Gebrauch gespeichert werden. In 3 ist ein solches Mittel durch das Schnappschussabbild 52 wiedergegeben. Wie unten näher beschrieben, werden bei einer Implementierung des Schnappschussmechanismus Speicherstellen, in denen nach der Erzeugung des Schnappschusses neue Daten gespeichert wurden, in einem Schnappschussabbild, wie dem Schnappschussabbild 52 in 3 aufgespürt.
Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung umfassen Mittel für den Transfer von Datenblöcken, die in einem Backupsystem gesichert werden sollen. In 3 ist ein solches Mittel beispielsweise durch den primären Backup-Verarbeitungsblock 54 dargestellt. Die Details des primären Backup-Verarbeitungsblocks 54 sind unten näher beschrieben; der generelle Zweck des primären Backup-Verarbeitungsblocks 54 besteht darin, die Datenblöcke, die gesichert werden sollen, zu nehmen und diese an ein Backup-System zu transferieren, und zwar unter Verwendung eines geeigneten Protokolls. Wie in Verbindung mit 2, und weiter unten noch näher, beschrieben, sind die Datenblöcke, die übertragen werden, diejenigen, die seit dem letzten Backup in Speicherstellen in der Massenspeichereinrichtung gespeichert wurden.
Der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 kann die Funktion aufweisen, entweder ein Backup zu initiieren und Daten zum Backup-System zu transferieren oder auf ein durch das Backup-System initiiertes Backup zu antworten. Auf diese Weise kann ein Backup entweder vom primären System oder vom Backup-System initiiert werden. Die Einzelheiten der Initiierung von Backups entweder durch das primäre System oder durch das Backup-System werden unten näher beschrieben.
Bei der Besprechung von 2, die einen Überblick über ein erfindungsgemäßes Verfahren bot, wurde ein statischer Schnappschuss verwendet, um den Zustand geänderter Datenblöcke zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bewahren. Diese geänderten Datenblöcke wurden dann in einem Backup-System gesichert. Werden geänderte Datenblöcke durch einen statischen Schnappschuss bewahrt, so müssen die Datenblöcke, bevor sie an ein Backup-System transferiert werden können, aus dem Schnappschuss wiedergewonnen werden. Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung können daher ein Mittel zur Wiedergewinnung von Datenblöcken umfassen, die durch einen statischen Schnappschuss aufbewahrt wurden. Ein derartiges Mittel kann Teil des Mittels für den Transfer von Datenblöcken zum Backup-System sein oder es kann separat vorliegen. In 3 ist das Mittel zur Wiedergewinnung von Daten, die durch statischen Schnappschuss bewahrt wurden, durch den Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 wiedergegeben. Die Details einer Ausführungsform des Backup-Lese-Verarbeitungsblocks 56 werden unten beschrieben. Dieser Verarbeitungsblock ruft aufbewahrte Daten von deren Speicherstellen ab und leitet einen abgerufenen Datenblock an den primären Backup-Verarbeitungsblock 54 für den Transfer zum Backup-System weiter. Diese Funktion kann auch in dem primären Backup-Lese-Verarbeitungsblock 54 enthalten sein. Um jedoch die durch den Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 ausgeübte Funktion herauszustellen, ist der Block in 3 separat dargestellt.
Die vorliegende Erfindung ist dazu ausgelegt, einen oder mehr logisch konsistente Backup-Zustände im Backup-System zu erfassen. Um diese logisch konsistenten Backup-Zustände zu erfassen, können erfindungsgemäße Ausführungsformen Mittel umfassen, die feststellen, wann ein logisch konsistenter Status erreicht worden ist. Ein logisch konsistenter Zustand ist ein Zustand, in dem im Massenspeichersystem keine logischen Inkonsistenzen, wie z. B. nicht korrekt beendete Dateien, existieren. Ein logisch konsistenter Zustand kann mittels einer Anzahl von Mechanismen identifi ziert werden. Beispielsweise kann ein logisch konsistenter Zustand durch Beobachten der Aktivität in der Massenspeichereinrichtung identifiziert werden. Findet in einer Massenspeichereinrichtung keine Aktivität statt, so kann generell angenommen werden, dass alle internen Datenpuffer geräumt und ihre Daten in das Massenspeichersystem geschrieben wurden, und dass sich das Massenspeichersystem nicht in einem Zustand befindet, in dem gerade Datenblöcke aktualisiert werden. Zusätzlich können APIs vorhanden sein, die aufgerufen werden können, um festzustellen, wann ein logisch konsistenter Zustand erreicht wurde. Beispielsweise kann das Betriebssystem oder ein anderes Programm über einen API-Aufruf verfügen, der wiederkehrt, wenn ein logisch konsistenter Zustand des Systems erreicht wurde. Als weiteres Beispiel kann das Betriebssystem eine Nachricht, derzufolge zu einem gegebenen Zeitpunkt ein Schnappschuss gemacht wird, an alle mit einem Netzwerk verbundenen Nutzer senden. Die Benutzer können dann, falls erforderlich, geeignete Schritte ergreifen, um sicherzustellen, dass sich ihre Dateien in einem logisch konsistenten Zustand befinden. Es können auch andere Mechanismen Verwendung finden. Wie weiter unten näher beschrieben, kann das Mittel, mit dem festgestellt wird, wann ein logisch konsistenter Zustand erreicht worden ist, in einem der Verarbeitungsblöcke von 3 inkorporiert sein, z. B. im primären Backup-Verarbeitungsblock 54.
Sollen mit der vorliegenden Erfindung aufeinander folgende Backups in einem Backup-System erstellt werden, so können erfindungsgemäße Ausführungsformen einen Mechanismus oder ein Mittel zur Identifizierung von Unterschieden umfassen, die zwischen der Massenspeichereinrichtung des Primärsystems, wie z. B. Massenspeichereinrichtung 20 aus 3, und der Backup-Speichereinrichtung, wie z. B. der Backup-Speichereinrichtung 24 in 3, bestehen. Ein solcher Mechanismus kann von Nutzen sein, wenn, aus welchem Grunde auch immer, Unsicherheit besteht, ob zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 Unterschiede existieren. Man stelle sich beispielsweise vor, dass Backup-System sei abgestürzt oder das primäre System sei abgestürzt oder sie stünden in anderer Weise zeitweilig nicht zur Verfügung. Wenn das Backup-System oder Primär-System wieder zur Verfügung steht, dann kann es unmöglich sein, genau festzustellen, welche spezifischen Unterschiede zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 bestehen. Es kann daher wünschenswert sein, jegliche Unterschiede zu identifizieren, um diejenigen Datenblöcke, die unterschiedlich sind, aus der Massenspeichereinrichtung 20 zur Backup-Speichereinrichtung 24 zu transferieren, um die Backup-Speichereinrichtung 24 auf einen Stand mit der Massenspeichereinrichtung 20 zu bringen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können daher Mittel zur Identifizierung von Unterschieden zwischen Daten, die in einer Mehrzahl von Speicherstellen in einer Massenspeichereinrichtung gespeichert sind, und Daten, die in einer Backup-Speichereinrichtung gespeichert sind, umfassen. In 3 ist ein solches Mittel beispielsweise durch den Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblock 58 wiedergegeben. Die Einzelheiten des Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblocks 58 sind unten dargestellt; Der Block ist dafür zuständig, alle Unterschiede, die zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 existieren, zu identifizieren. Dieser Block kann in dem Backup-Abbild 48 oder dem Schnappschussabbild 52 geeignete Einträge machen, um identifizierte Unterschiede zu verfolgen.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen umfassen ein Backup-System, das Datenblöcke speichert, welche aus einem oder mehreren Primärsystemen transferiert werden. In 3 ist die Verarbeitung, die in einem solchen Backup-System stattfindet, durch den Backup-System-Verarbeitungsblock 60 wie dergegeben. Wie unten näher beschrieben, erhält der Backup-System-Verarbeitungsblock 60 Datenblöcke über die Backup-Transportverbindung 16 und speichert diese in der Backup-Speichereinrichtung 24. Wie oben beschrieben, kann es sich bei der Backup-Speichereinrichtung 24 um jede Art von Speichereinrichtung handeln, die in der Lage ist, die Datenblöcke zu speichern, die von einem oder mehreren primären Systemen empfangen werden. So kann die Speichereinrichtung z. B. ein Plattenlaufwerk sein, ähnlich einem Plattenlaufwerk, wie es für die Massenspeicherung in einem Primärsystem verwendet wird. Als weiteres Beispiel kann es sich bei der Backup-Speichereinrichtung 24 auch um irgendein Medium für die archivierende Speicherung handeln, wie z. B. Magnetband. Als weiteres Beispiel kann die Backup-Speichereinrichtung 24 auch eine optische Platte oder eine Mehrzahl von optischen Platten sein. Es ist lediglich erforderlich, dass die Backup-Speichereinrichtung in der Lage ist, die von einem oder mehreren Primärsystemen erhaltenen Datenblöcke in einem Format zu speichern, in dem sie, falls erforderlich, abgerufen werden können, um von einer Massenspeichereinrichtung in einem primären System verlorene Daten wiederzugewinnen. Bedient ein einziges Backup-System mehr als ein Primärsystem, so kann es wünschenswert sein, für jedes Primärsystem separate Backup-Speichereinrichtungen vorzusehen, oder auch eine einzige Backup-Speichereinrichtung vorzusehen, die alle Primärsysteme bedient.
Wie in 3 dargestellt, werden zwischen dem Backup-System-Verarbeitungsblock 60 und einem oder mehreren Verarbeitungsblöcken in einem Primärsystem, wie dem primären Backup-Verarbeitungsblock 54 und dem Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblock 58, Datenpakete ausgetauscht. Diese Datenpakete werden unter Verwendung eines Protokolls ausgetauscht, dass für die transferierte Datenmenge und die einzelnen Details der Backup-Transportverbindung 16 geeignet ist. Die Kommunikation zwischen den Primärsystem- Verarbeitungsblöcken und den Backup-System-Verarbeitungsblöcken ist durch die Sende- und Empfangspakete 64 wiedergegeben. Die Details der Formatierung der Sende- und Empfangspakete 64 sind für die Zwecke dieser Erfindung nicht von Bedeutung. Das Format wird in hohem Masse durch die Details der Transportverbindung 16 bestimmt. Handelt es sich bei der Backup-Transportverbindung 16 beispielsweise um ein lokales Netz, so werden die Sende- und Empfangspakete 64 entsprechend den Konventionen des lokalen Netzes formatiert. Wenn die Backup-Transportverbindung 64 eine Wählverbindung unter Verwendung von Telefonleitungen ist, so wird es sich bei den Sende- und Empfangspaketen 64 um eine beliebige Anzahl konventioneller Kommunikationsprotokolle handeln, wie sie für den Transfer von Daten zwischen Computersystemen über Telefonleitungen Verwendung finden. Handelt es sich bei der Backup-Transportleitung um das Internet, so sind die Sende- und Empfangspakete 64 entsprechend einem der Internet-Transferprotokolle formatiert. Andere Verbindungen können andere Paketformate oder Kommunikationsprotokolle erfordern. Für die vorliegende Erfindung ist es lediglich erforderlich, dass ein Austausch der hier identifizierten Daten zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System möglich ist.
In 4 ist eine Ausführungsform des Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 dargestellt. Wie oben beschrieben, besteht die Funktion eines Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 darin, Daten aus der Massenspeichereinrichtung 20 auszulesen oder Daten in diese hinein zu schreiben. Zusätzlich ist, unter der Annahme, dass der Schnappschuss-Verarbeitungsblock 50 in den Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 inkorporiert wurde, der Verarbeitungsblock 42 auch verantwortlich für die Aufbewahrung und Erhaltung eines statischen Schnappschusses der Massenspeichereinrichtung 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt. Bei der in 4 dargestellten Ausführung ist der Schnapp schuss-Verarbeitungsblock 50 als integrale Funktion in 4 inkorporiert. Wie oben beschrieben, wäre es jedoch auch möglich, den Schnappschuss-Verarbeitungsblock 50 separat vorzusehen. Die Wahl, ob der Schnappschuss-Verarbeitungsblock 50 in dem Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 inkorporiert oder ob der Schnappschuss-Verarbeitungsblock 50 separat implementiert wird, wird als Frage des Designs angesehen und ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kaum von Bedeutung. Der wichtige Aspekt der Erfindung besteht darin, die Fähigkeit vorzusehen, Daten aus der Massenspeichereinrichtung 20 auszulesen oder in diese zu schreiben, sowie die Fähigkeit vorzusehen, einen statischen Schnappschuss wenigstens eines Teils der Massenspeichereinrichtung 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erstellen und aufzubewahren.
Im Folgenden wird auf 4 Bezug genommen. Der Entscheidungsblock 66 prüft zunächst, ob eine Schnappschussanforderung vorliegt. Dieser Entscheidungsblock bestimmt, ob die Schnappschussverarbeitungsfunktion, die in dem Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 integriert ist, einen Schnappschuss von wenigstens einem Teil der Massenspeichereinrichtung 20 aus 3 machen sollte. Die Schnappschuss-Anforderung kann von dem Backup-System oder von einem anderen Verarbeitungsblock des Primärsystems herstammen. In 3 ist eine Schnappschuss-Anforderung durch die Schnappschuss-Anforderung 68 dargestellt. Wie in 3 zu sehen, wird die Schnappschuss-Anforderung 68 durch den primären Backup-Verarbeitungsblock 54 erzeugt. Wie unten näher beschrieben, wird die Schnappschuss-Anforderung 68 vorzugsweise von dem primären Backup-Verarbeitungsblock 54 ausgegeben. Der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 identifiziert zunächst einen logisch konsistenten Zustand, bevor er eine solche Schnappschuss-Anforderung ausgibt. Als Alternative hierzu kann das Mittel zur Identifizierung eines logisch konsistenten Zustandes in der Schnappschuss- Verarbeitungsfähigkeit des Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 inkorporiert sein, so dass eine Schnappschuss-Anforderung entweder durch das primäre System oder durch das Backup-System initiiert werden kann, der Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 würde dann einen logisch konsistenten Zustand identifizieren und einen Schnappschuss machen. Derartige Details sind Fragen der Konstruktion und aus Sicht dieser Erfindung nicht von Bedeutung.
Im Folgenden wird wieder auf 4 Bezug genommen. Wurde eine Schnappschuss-Anforderung erhalten, so besteht der nächste Schritt darin, einen statischen Schnappschuss wenigstens eines Teils der Massenspeichereinrichtung 20 zu bewahren. Zwar kann mit der vorliegenden Erfindung jedes Mittel zur Bewahrung eines statischen Schnappschusses Anwendung finden, vorzugsweise wird jedoch ein bestimmtes verfahren angewandt, um einen Schnappschuss aufzubewahren. Das bevorzugte Verfahren ist unten in der Beschreibung der Schritte 70, 72, 74, des Entscheidungsblocks 84 und des Schritts 86 zusammengefasst. Das Verfahren ist in der US-Patentanmeldung 08/322,697 mit dem Titel METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A STATIC SNAPSHOT OF DATA STORED ON A MASS STORAGE SYSTEM näher beschrieben. Im Wesentlichen nutzt ein bevorzugtes Verfahren zur Bewahrung eines statischen Schnappschusses einen Schnappschussspeicher, wie den Schnappschussspeicher 22 in 3, um Datenblöcke einer Massenspeichereinrichtung, wie der Massenspeichereinrichtung 20 von 3, zu bewahren, die mit neuen Daten überschrieben werden sollen. Wie weiter unten näher erläutert, werden die zu bewahrenden Datenblöcke zunächst in den Schnappschussspeicher kopiert und ein Datensatz, der angibt, dass der Datenblock aufbewahrt wurde, wird aktualisiert. Ein solcher Datensatz kann beispielsweise in dem Schnappschussabbild 52 der 3 gespeichert werden. Danach können neue Daten in die Massenspeichereinrichtung 20 geschrieben werden, ohne dass die aufbewahrten Datenblöcke verloren gehen.
Soll gemäß der Bewertung des Entscheidungsblocks 66 ein Schnappschuss gemacht werden, besteht der nächste Schritt darin, das Schnappschussabbild in das Backup-Abbild zu kopieren, wie in 4 durch Schritt 70 angezeigt. Wie oben beschrieben, wird ein Backup-Abbild, wie das Backup-Abbild 48 in 3, verwendet, um anzuzeigen, welche Blöcke sich zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt verändert haben. Diese Datenblöcke werden dann zum Backup-System transferiert. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, identifiziert das Schnappschussabbild 52 von 3 diejenigen Datenblöcke, die sich, seit zu einem bestimmten Zeitpunkt ein statischer Schnappschuss gemacht wurde, verändert haben. Somit kann das Schnappschussabbild 52 als Backup-Abbild verwendet werden, wenn ein neuer Schnappschuss gemacht wird. Das Kopieren des Schnappschussabbildes 52 in ein Backup-Abbild 48 erfüllt die gewünschte Funktion der Identifizierung derjenigen Datenstellen, in die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der letzte Schnappschuss gemacht wurde, und dem aktuellen Zeitpunkt neue Daten gespeichert wurden. Es ist offensichtlich, dass es nicht notwendig sein muss, das Schnappschussabbild in das Backup-Abbild zu kopieren. Das Schnappschussabbild kann einfach als das Backup-Abbild verwendet und ein neues Abbild als das aktuelle Schnappschuss-Abbild verwendet werden.
Nachdem das Schnappschussabbild aufbewahrt wurde, so dass es als Backup-Abbild verwendet werden kann, besteht der nächste Schritt darin, das derzeitige Schnappschussabbild zu löschen. Dieser Schritt wird in 4 durch den Schritt 72 wiedergegeben. Das Schnappschussabbild wird verwendet, um einen Hinweis auf diejenigen Datenblöcke zu speichern, in denen seit der Erzeugung des Schnappschusses neue Daten gespeichert wurden. Somit gibt das Schnapp schussabbild an, welche Datenblöcke in einem Schnappschussspeicher, wie dem Schnappschussspeicher 22 der 3, gespeichert sind. Da ein neuer Schnappschuss gemacht werden soll, muss das Schnappschussabbild gelöscht werden.
Wenn das Schnappschussabbild durch Schritt 72 gelöscht wurde, besteht der nächste Schritt darin, den Schnappschussspeicher, wie den Schnappschussspeicher 22 in 3, zu löschen. Dies wird durch Schritt 74 der 4 angezeigt. Im Hinblick insbesondere auf diesen Schritt sollte beachtet werden, dass es nicht unbedingt notwendig ist, den Schnappschussspeicher physisch zu entfernen bzw. zu löschen. Im Allgemeinen ist es, wie bei jeder anderen Art von Speicher, gewöhnlich ausreichend, den Index zum Speicher zu löschen, um anzugeben, dass der Speicher lehr ist. Somit würde es, falls der Index als Teil des Schnappschussspeicherabbildes, wie dem Schnappschussspeicherabbild 52 von 3, geführt wird, ausreichen, das Schnappschussspeicherabbild wie in Schritt 72 zu löschen, um anzuzeigen, dass der Schnappschussspeicher lehr ist. Wird der Index zum Schnappschussspeicher jedoch separat von dem Schnappschussspeicherabbild geführt, dann kann es notwendig sein, den Index getrennt, mittels Schritt 74 zu löschen. Nach dem Löschen des Schnappschussabbildes und des Schnappschussspeichers ist das System zur Aufbewahrung eines neuen Schnappschusses bereit. Der Ablauf geht damit zurück zum Anfang, wie in 4 gezeigt.
Im Folgenden wird auf den Entscheidungsblock 76 in 4 Bezug genommen. Dieser Entscheidungsblock prüft, ob es sich bei einer durch den Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 erhaltenen Nachricht um eine Massenspeicher-Lese- oder -Schreib-Anforderung handelt. Dieser Block ist in 4 aufgeführt, um herauszustellen, dass der Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 nur Lese- oder Schreibanforderungen an die Massenspeichereinrichtung und eine Schnappschussanforderung, wie oben beschrieben, bearbeitet. Der Entscheidungsblock 76 ist als Teil des Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblocks 42 nicht unbedingt notwendig, solange die Nachrichten, die an diesen geschickt werden, ausschließlich Massenspeicher-Lese- und/oder -Schreibanforderungen sind.
Bis zu dem Zeitpunkt, wo der Entscheidungsblock 78 erreicht ist, sind die einzigen möglichen Nachrichten entweder eine Massenspeicher-Leseanforderung oder Massenspeicher-Schreibanforderung. Dies liegt daran, dass andere Arten von Anforderungen entweder bearbeitet oder ausgefiltert werden, bevor der Entscheidungsblock 78 erreicht ist. Der Entscheidungsblock 78 unterscheidet zwischen einer Massenspeicher-Leseanforderung und einer Massenspeicher-Schreibanforderung. Handelt es sich bei einer Anforderung um eine Massenspeicher-Leseanforderung, so besteht der nächste Schritt darin, den angeforderten Datenblock aus der Massenspeichereinrichtung 20 abzufragen und die Daten zu dem Prozess zurückzuführen, von dem die Anforderung stammt. Dies wird in Schritt 80 dargestellt. Handelt es sich bei der Anforderung jedoch um eine Schreibanforderung, so schreitet der Ablauf voran zum Entscheidungsblock 82.
Der Entscheidungsblock 82 bestimmt, ob ein Schnappschuss aufbewahrt werden soll. Wie oben beschrieben, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Schnappschuss aufbewahrt, indem Datenblöcke, die überschrieben werden sollen, in einen Aufbewahrungsspeicher, wie dem Schnappschussspeicher 22 in 3, kopiert werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Schnappschuss im Wesentlichen inkrementell aufbewahrt. Anders ausgedrückt, wird, wenn der Schnappschuss aufbewahrt wird, der Schnappschussspeicher wie oben in den Schritten 72 und 74 beschrieben auf die Aufbewahrung der Datenblöcke vorbereitet. Danach werden keine Daten in dem Schnappschussspeicher gespeichert, bis eine Schreiban forderung gemacht wird, die Daten überschreiben wird, welche aufbewahrt werden sollten. Somit ist es, wenn auf diese Weise ein Schnappschuss aufbewahrt wird, wichtig, festzustellen, ob ein Schnappschuss gemacht wurde oder ob Schreibanforderungen an das Massenspeichersystem gerichtet werden sollten, ohne sich über die Aufbewahrung von Schnappschussdaten Gedanken zu machen. Der Entscheidungsblock 82 prüft, ob die Schreibanforderung ohne die Aufbewahrung von Schnappschussdaten ergehen sollte, oder ob Schnappschussdaten für Schreibanforderungen aufbewahrt werden sollen. Sollen die Schreibanforderungen ohne die Aufbewahrung von Schnappschussdaten ergehen, zeigt der Entscheidungsblock 82 an, dass der Ablauf zum Schritt 88 voranschreitet, in welchem die Datenblöcke in die Massenspeichereinrichtung, wie Massenspeichereinrichtung 20 in 3, geschrieben werden. Falls jedoch Schnappschussdaten aufbewahrt werden sollen, so geht der Ablauf zum Entscheidungsblock 84 über.
Wie oben beschrieben, werden, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Schnappschuss gemacht werden soll, Daten, die überschrieben werden sollen, zunächst in einen Schnappschussspeicher, wie dem Schnappschussspeicher 22 in 3, kopiert. Nachdem die Daten im Schnappschussspeicher aufbewahrt wurden, kann der neue Datenblock in das Massenspeichersystem geschrieben werden. Zweck eines Schnappschusses ist es, die Daten so aufzubewahren, wie sie in dem Massenspeichersystem zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren. Somit braucht der Schnappschuss die Daten nur so zu bewahren, wie sie zum Zeitpunkt des Schnappschusses existierten. Der Entscheidungsblock 84 prüft, ob der zum Zeitpunkt des Schnappschusses im Massenspeichersystem gespeicherte ursprüngliche Datenblock bereits vorher im Schnappschussspeicher aufbewahrt wurde. Mit anderen Worten, falls es sich bei den derzeit in der designierten Schreib-Speicherstelle gespeicherten Daten um Daten handelt, die an dieser Speicherstelle zu dem Zeitpunkt, als der Schnappschuss gemacht wurde, gespeichert wurden, so würden die ursprünglichen Daten verloren gehen, wenn die Schreibanforderung aufträte, ohne vorher die Daten aufzubewahren. Falls jedoch die zum Zeitpunkt der Erzeugung des Schnappschusses dort gespeicherten ursprünglichen Daten vorher im Schnappschussspeicher aufbewahrt wurden, so kann die Schreibanforderung auftreten und jegliche Daten, die an der designierten Speicherstelle gespeichert sind, ohne Sorge überschreiben, da die ursprünglichen Daten vorher aufbewahrt wurden. Wenn also der Entscheidungsblock 84 feststellt, dass die ursprünglichen Daten noch nicht im Schnappschussspeicher gespeichert worden sind, so geht der Ablauf zu Schritt 86 über, in dem die ursprünglichen Daten in den Schnappschussspeicher kopiert werden. Sind die ursprünglichen Daten jedoch bereits aufbewahrt worden, so wird der Schritt 86 übersprungen.
Nach dem Aufbewahren der ursprünglichen Daten in Schritt 86 oder nach der Feststellung, dass die ursprünglichen Daten vorher aufbewahrt wurden, geht der Ablauf zu Schritt 88 über, in dem die Schreibanforderung ausgeführt wird, und zwar durch Schreiben des in der Schreibanforderung beinhalteten Datenblocks in die designierte Speicherstelle in der Massenspeichereinrichtung.
In Schritt 90 wird dann die Speicherstelle als eine Speicherstelle identifiziert, die neue Daten enthält. Wie oben beschrieben kann dies erreicht werden, indem ein Eintrag in einem Schnappschussabbild, wie dem Schnappschussabbild 52 in 3, gemacht wird. Schritt 90 stellt lediglich ein Beispiel des oben beschriebenen Mittels zur Identifizierung von Speicherstellen einer Massenspeichereinrichtung, die neu eingeschriebene Daten enthalten, dar. Es kann dann eine Antwort an den Prozess geschickt werden, von dem die Anforderung stammt. Das Senden einer solchen Antwort ist in 4 durch Schritt 92 wiedergegeben. Im Allgemeinen werden derartige Antworten an den Prozess, der die Anforderung ausgab, nicht nur geschickt, um den Erfolg oder Misserfolg der Schreiboperation anzugeben, sondern auch, um die vollständige Durchführung des Schreibvorgangs anzuzeigen. Der Ablauf geht dann zurück zum Anfang, wo die nächste Anforderung bearbeitet wird.
In 5 werden die Einzelheiten einer Ausführungsform dargestellt, in welcher der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 realisiert ist. Wie oben beschrieben, ist der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 dafür zuständig, die Datenblöcke zu beschaffen, die an das Backup-System transferiert werden müssen, und den Transfer unter Verwendung eines geeigneten Kommunikationsprotokolls durchzuführen. Wie in 5 durch Entscheidungsblöcke 94 und 96 dargestellt, stellt der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 zunächst fest, ob von dem Backup-System ein Backup initiiert wurde, oder ob ein Backup durch das Primärsystem initiiert werden sollte. Der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 wird solange nichts unternehmen, bis ein Backup entweder durch das Backup-System oder durch das Primärsystem initiiert wurde.
Die vorliegende Erfindung kann in unterschiedlichen Modi verwendet werden. Wie oben erläutert, werden in einem Modus Backups durch das Backup-System initiiert. In einem solchen System kann das Backup-System ein oder mehrere Primärsysteme kontaktieren und die Änderungen, die seit dem letzten Backup aufgetreten sind, empfangen. Zwar kann ein solcher Modus in einer One-to-One-Situation Anwendung finden, doch ist ein derartiger Modus extrem nützlich für Situationen, die als Many-to-One-Situationen bezeichnet werden könnten. In diesem Modus kann eine zentralisierte Backup-Stelle eine Vielzahl von primären Systemen kontaktieren, die entweder lokal oder an entfernten Orten angeordnet sind, und das Backup jeweils für das kontaktierte System durchführen. In diesem Modus initiiert das Backup-System den Kontakt mit einem System, führt das Backup durch, beendet den Kontakt und initiiert dann den Kontakt mit dem nächsten System usw. Steht eine simultane Kommunikation mit einer Mehrzahl von Primärsystemen zur Verfügung, so kann das Backup-System den Kontakt mit einer Anzahl von Primärsystemen gleichzeitig initiieren. Unter Verwendung von Verfahren wie den oben beschriebenen ist ein Unternehmen in der Lage, kritische Daten von überall in der Welt an einem zentralen Ort zu sichern.
Bei einem anderen Verfahrensmodus wird das Backup durch das Primärsystem initiiert. Bei diesem Verfahrensmodus wartet das Backup-System, bis ein Primärsystem den Kontakt herstellt und ein Backup initiiert. Das Backup-System erhält dann von dem Primärsystem die Änderungen, die seit dem letzten Backup aufgetreten sind. In diesem Modus kann das Backup-System ebenfalls in Aktion treten, um entweder ein einziges Primärsystem oder eine Mehrzahl von Primärsystemen zu sichern.
Wird das Backup durch das Primärsystem initiiert, wie im Entscheidungsblock 96 angegeben, so stellt das Primärsystem eine Verbindung mit dem Backup-System her, wie in Schritt 98 dargestellt. Diese Verbindung wird über die Backup-Transportverbindung 16 der 3 hergestellt. Wie oben erwähnt, kann es sich bei der Backup-Transportverbindung 16 um jede Art von Kommunikationsverbindung handeln, die es ermöglicht, Daten zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System zu transferieren. Somit wird in Schritt 98 die Verbindung unter Anwendung eines Verfahrens hergestellt, das der Art der Kommunikationsverbindung zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System angemessen ist. Soll beispielsweise eine Wählverbindung hergestellt werden, so wählt das Primärsystem die Telefonnummer des Backup-Systems und stellt die Verbindung unter Verwendung des geeigneten Kommunikationsprotokolls her. Andere Verbindungen werden unter Verwendung andere Arten von Protokollen hergestellt.
Nachdem, falls das Backup durch das Primärsystem initiiert wurde, die Kommunikationsverbindung durch das Primärsystem hergestellt worden ist, oder wenn der Entscheidungsblock 94 feststellt, dass ein Backup durch das Backup-System initiiert wurde, geht der Ablauf zu Schritt 100 über. In Schritt 100 wird ein logisch konsistenter Backup-Zustand identifiziert. Wie oben beschrieben, können Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung Mittel zur Identifizierung eines logisch konsistenten Backup-Zustands einer Massenspeichereinrichtung umfassen. Schritt 100 stellt lediglich ein Beispiel eines solchen Mittels dar. Die Identifizierung eines logisch konsistenten Zustandes der Massenspeichereinrichtung kann entweder durch einen API oder durch Überwachen der Aktivität in der Massenspeichereinrichtung erreicht werden. Mit der vorliegenden Erfindung kann jedes Verfahren oder jeder Mechanismus, das/der es ermöglicht, einen solchen logisch konsistenten Status zu identifizieren, zur Anwendung kommen. wenn ein logisch konsistenter Zustand identifiziert wurde, so wird ein Schnappschuss des logisch konsistenten Zustandes aufbewahrt, so dass das Backup voranschreiten kann. Das Backup wird in Schritt 102 erstellt, in welchem der Schnappschussverarbeitung – z. B. dem Schnappschussverarbeitungsblock 50, der in einem Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 der 3 enthalten ist – signalisiert wird, einen Schnappschuss zu machen. Bei einer Ausführungsform führt dies dazu, dass die Schnappschussanforderung 68 zum Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 geschickt wird. Wie bereits beschrieben, bewirkt diese Anforderung die Ausführung der Schritt 70, 72 und 74 der 4, welche die Erzeugung des Schnappschusses vorbereiten. Danach werden die in der Massenspeichereinrichtung 20 zum Zeitpunkt der Schnappschusserzeugung gespeicherten ursprünglichen Daten durch den Entscheidungsblock 84 und Schritt 86 der 4 aufbewahrt.
Nach der Erzeugung des Schnappschusses, um den durch Schritt 100 der 5 identifizierten, logisch konsistenten Backup-Zustand aufzubewahren, besteht der nächste Schritt in 5 darin, Datenblöcke, wie in Schritt 104 angegeben, zu einem Sende-Paket zusammenzustellen. Wie bereits erläutert kann die Backup-Transportverbindung 16 von 3 unter Verwendung einer großen Vielfalt von Technologien realisiert werden. Tatsächlich können mehrere Technologien Anwendung finden, um zwischen einem einzelnen Backup-System und einem einzelnen Primärsystem zu kommunizieren. So können die beiden Systeme beispielsweise durch eine bevorzugte Backup-Transportverbindung wie dem Internet oder einer Hochgeschwindigkeits-WAN-Verbindung miteinander verbunden werden. Wenn jedoch die bevorzugte Verbindung nicht zur Verfügung steht, so kann das System auf langsamere Verbindungen, wie z.B. eine Wählverbindung mit geringerer Geschwindigkeit, zurückgreifen. Wenn Schritt 104 angibt, dass Datenblöcke zu einem Sende-Paket zusammengestellt werden sollen, ist das Format des Sendepaketes folglich abhängig von der Kommunikationsverbindung, die verwendet wird, um Daten zwischen dem Backup-System und dem Primärsystem zu übermitteln. Bei einigen Ausführungsformen kann es, abhängig von der Größe der Datenblöcke und des Sende-Paketes, möglich sein, mehrere Datenblöcke in ein einziges Sendepaket zu packen. In anderen Situationen kann es erforderlich sein, einen einzigen Datenblock in mehrere unterschiedliche Sendepakts aufzuteilen. Schritt 104 sollte so verstanden werden, dass er jegliche Übersetzung oder Formatierung enthält, die zur Zusammenstellung eines Sende-Paketes für den Transfer zum Backup-System erforderlich ist.
Wenn das Sende-Paket zusammengestellt wurde, schickt Schritt 106 das Sende-Paket unter Verwendung eines geeigneten Übertragungsprotokolls zum Backup-System. Wenn das Sende-Paket von dem Backup-System empfangen wurde, prüft Schritt 108, ob noch weitere Daten gesendet werden müssen. Ist dies der Fall, so führt der Ablauf zurück zu Schritt 104, in dem ein anderes Sendepaket zusammengestellt und geschickt wird. Sind keine Daten mehr zu übermitteln, so wird die Verbindung zum Backup-System durch Schritt 110 beendet und der Ablauf geht zum Anfang zurück, wo der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 wartet, bis das nächste Backup initiiert wird. Die Backups können – entweder durch das Backup-System oder die Primärsysteme – nach einem periodischen Plan initiiert werden. Somit kann die vorliegende Erfindung dazu dienen, eine Reihe von Backups – von denen jedes einen logisch konsistenten Zustand repräsentiert – eines oder mehrerer Primärsysteme zu erfassen.
Wie oben beschrieben, werden nur diejenigen Datenblöcke in Schritt 104 zum Backup-System verschickt, die sich seit dem letzten Backup verändert haben. Des Weiteren werden die Datenblöcke so übermittelt, wie sie zu dem Zeitpunkt, als der Schnappschuss gemacht wurde, existierten. Somit identifiziert ein Backup-Abbild, wie das Backup-Abbild 48 in 3, die Datenblöcke, die transferiert werden sollen, und der Schnappschuss bewahrt diese Datenblöcke in dem Zustand auf, in dem sie sich befanden, als der Schnappschuss gemacht wurde. Der primäre Backup-Block 54 muss daher bestimmte Daten, die durch den Schnappschuss aufbewahrt wurden, abrufen. Der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 kann die Funktionalität beinhalten, die zum Abrufen der Datenblöcke aus dem Schnappschuss- und/oder dem Massenspeichersystem erforderlich ist; diese Funktionalität kann aber auch in einem separaten Verarbeitungsblock inkorporiert sein. Ein diese Funktionalität aufweisender, separater Verarbeitungsblock ist in 3 durch den Backup-Lese- Verarbeitungsblock 56 dargestellt. In 6 ist eine Ausführungsform des Backup-Lese-Verarbeitungsblocks 56 dargestellt, welche dazu ausgelegt ist, die durch diese Schnappschüsse aufbewahrten Daten wiederzugewinnen.
In 6 wird mit dem Entscheidungsblock 112 herausgestellt, dass der Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 nur Leseanforderungen bearbeitet, die die Daten so wiedergewinnen sollen, wie sie zu dem Zeitpunkt existierten, als der Schnappschuss gemacht wurde. Dieser Entscheidungsblock kann überflüssig sein, falls durch die Struktur und die Architektur der Verarbeitung garantiert ist, dass nur solche Leseanforderungen zum Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 von 3 geschickt werden.
Um einen Datenblock so wiederzugewinnen, wie er zu dem Zeitpunkt existierte, als der Schnappschuss gemacht wurde, muss ermittelt werden, wo sich der Datenblock befindet. Wie bereits in Verbindung mit 4 beschrieben, wird nachdem ein Schnappschuss gemacht wurde, wenn ein Datenblock zum ersten Mal durch einen neuen Datenblock überschrieben werden soll, dieser Datenblock in einen Schnappschussspeicher, wie dem Schnappschussspeicher 22 in 3, kopiert. Dies bedeutet, dass wenn ein Datenblock niemals überschrieben wird, die in der Massenspeichereinrichtung gespeicherten Daten die ursprünglichen Daten, wie sie zum Zeitpunkt der Erzeugung des Schnappschusses existierten, sind. Wurden die Daten jedoch einmal oder mehrmals überschrieben, so werden die ursprünglichen Daten in dem Schnappschussspeicher gespeichert. Der Entscheidungsblock 114 in 6 stellt fest, ob der angeforderte Datenblock seit dem letzten Schnappschuss verändert wurde. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Schnappschussabbild, wie das Schnappschussabbild 52 der 3, geprüft wird, um festzustellen, ob der Datenblock modifiziert wurde. Wie oben beschrieben, identifiziert das Schnappschussabbild diejenigen Speicherstellen, die sich seit der Erzeugung des Schnappschusses verändert haben.
Wurden in der Speicherstelle seit dem Schnappschuss neue Daten gespeichert, so gibt der Schritt 116 an, dass der Datenblock aus dem Schnappschussspeicher abgerufen wird. Hat sich jedoch der Inhalt einer Speichersetelle seit der Erzeugung des Schnappschusses nicht verändert, so gibt der Schritt 118 an, dass der Datenblock aus der Massenspeichereinrichtung 20 abgerufen wird. In jedem Falle wird der Datenblock durch Schritt 120 zurück zum anfordernden Prozess geschickt.
Um die Vorgänge in 3–6 zur Erzeugung eines Backups näher zu erläutern, wird in 7A und 7B ein detailliertes Beispiel dargestellt. Zunächst wird auf 7A Bezug genommen. Man erwäge eine Gruppe von Datenblöcken 122 der Massenspeichereinrichtung 20, die in den mit 1–6 nummerierten Speicherstellen gespeichert sind. 7B zeigt, dass auch die Backup-Speichereinrichtung 24 eine ähnliche Gruppe von Datenblöcken 124 aufweist, die ebenfalls in den mit 1–6 nummerierten Speicherstellen gespeichert sind. Zum Zeitpunkt T₀ sind die in 122 gespeicherten Datenblöcke mit den in 124 gespeicherten Datenblöcken identisch. Es wird nun wieder auf 7A Bezug genommen. Das Backup-Abbild 48 hat sechs Abbildstellen 126, die den Speicherstellen 122 entsprechen. Das Schnappschussabbild 52 weist ebenfalls sechs Abbildstellen 126 auf, die den Speicherstellen 122 entsprechen. Wie in 7A dargestellt, werden zum Zeitpunkt T₀ die Abbildstellen 126 und 128 gelöscht.
Angenommen, dass nach dem Zeitpunkt T₀ die Datenblöcke 130 an den Stellen 3 und 4 der Speicherstellen 122 gespeichert werden sollen, dann werden ein oder mehrere Massenspeicher-Leseanforderungen zum Massenspeicher-Lese-Schreib-Verar beitungsblock 42 in 3 geschickt, damit Datenblöcke 130 in die angemessenen Speicherstellen geschrieben werden. Unter Bezugnahme auf 4 würde die Massenspeicher-Leseanforderung in der folgenden Weise verarbeitet werden.
Die Entscheidungsblöcke 66, 76 und 78 würden in Kombination miteinander feststellen, dass an dem Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 gerade eine Schreibanforderung anliegt. Der Ablauf würde somit diese drei Entscheidungsblöcke durchlaufen und bei Entscheidungsblock 82 ankommen. Wie bereits beschrieben, prüft der Entscheidungsblock 82, ob ein Schnappschuss gemacht wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde in dem Beispiel noch kein Schnappschuss erzeugt. Der Ablauf würde daher zu Schritt 88 übergehen, in dem die angeforderten Datenblöcke in das Massenspeichersystem geschrieben würden. Wiederum mit Bezug auf 7A würden die Datenblöcke 130 somit in den Speicherstellen 122 gespeichert und damit die Speicherstellen 132 erzeugt. Wie dort angegeben, wurden die in den Stellen 3 und 4 gespeicherten Datenblöcke zu 3a und 4a modifiziert.
Wiederum mit Bezug auf 4 gibt als nächstes der Schritt 90 an, dass die Speicherstellen, in denen neue Daten gespeichert wurden, als modifiziert angegeben werden sollen. Bei vielen Ausführungsformen von Schnappschüssen kann zu diesem Zweck ein Schnappschussabbild verwendet werden. In 7A wird das Abbild 134 verwendet, und die Abbildstellen 3 und 4 wurden grau dargestellt, um anzuzeigen, dass die Daten in den Speicherstellen 3 und 4 gespeichert wurden. Man beachte, dass die Speicherstellen in dem Backup-Abbild 48, angezeigt durch die Abbildstellen 126, zu diesem Zeitpunkt unverändert bleiben. Wieder mit Bezug auf 4 In Schritt 92 würde eine Antwort auf eine Schreibanforderung gegeben und der Ablauf würde zum Anfang zurückkehren, um auf die nächste Anforderung zu warten.
Das Folgende nimmt wieder Bezug auf 7a. Man nehme an, dass die nächste Anforderung drei Datenblöcke 136 enthält, die in den Stellen 3, 4 und 6 gespeichert werden sollen. Da noch kein Schnappschuss gemacht wurde, wird die Anforderung in der gleichen Weise behandelt, wie die vorhergehende Schreibanforderung, wobei der Ablauf die Entscheidungsblöcke 66, 76, 78 und 82 der 4 durchläuft und Schritt 88 in 4 erreicht. Schritt 88 gibt an, dass die neuen Daten in der Massenspeichereinrichtung gespeichert sind, so dass die Speicherstellen 138 in 7A nunmehr anzeigen, dass die in Stelle 3 gespeicherten Datenblöcke zu 3b geändert, der in Stelle 4 gespeicherte Datenblock zu 4b geändert und der in Stelle 6 gespeicherte Datenblock zu 6a geändert wurde. Wie bei der vorherigen Schreibanforderung werden dann die Abbildstellen 140 aktualisiert, so dass sie anzeigen, dass zusätzlich zu den Stellen 3 und 4 auch die Stelle 6 geändert wurde. Die Abbildstellen 126 bleiben unverändert.
Angenommen, dass zu diesem Zeitpunkt in dem Beispiel das Backup-System oder das Primärsystem ein Backup initiiert. Der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 der 3 wird dann mit der Ausführung wie in 5 beschrieben beginnen. Gemäß 5 würde die Ausführung, wenn das Backup von dem Backup-System initiiert wird, von dem Entscheidungsblock 94 zu Schritt 100 übergehen. Wird das Backup jedoch von dem Primärsystem initiiert, so geht der Ablauf von Entscheidungsblock 96 zu Schritt 98 über, wo eine Verbindung zum Backup-System hergestellt wird. In jedem Falle würde der Ablauf zu Schritt 100 übergehen. In Schritt 100 identifiziert der primäre Backup-Verarbeitungsblock 54 einen logisch konsistenten Backup-Status. Wie bereits erläutert, kann dies in beliebiger Weise erfolgen, z. B. durch Beobachten der Aktivität in der Massenspeichereinrichtung 20 oder mittels API.
Nach der Identifizierung eines logisch konsistenten Backup-Zustandes, gibt Schritt 102 an, dass das Signal zur Schnappschuss-Erzeugung gesendet wird. Wie vorher beschrieben kann anstelle der Signalisierung, dass ein Schnappschuss gemacht werden soll, das Mittel zur Aufbewahrung eines statischen Schnappschusses direkt in Schritt 102 enthalten sein. In der in 3 dargestellten Ausführungsform wird, wie in den 4–6 näher beschrieben, wird in Schritt 102 die Schnappschussanforderung 68 der 3 zum Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 geschickt.
Bezug nehmend auf 4 wird diese Schnappschuss-Anforderung durch den Entscheidungsblock 66 bearbeitet, was zur Ausführung der Schritte 70, 72 und 74 führt. In Schritt 70 wird das Schnappschuss-Abbild in das Backup-Abbild kopiert. In 7A bedeutet dies, dass die Abbildstellen 140 in die Abbildstellen 142 des Backup-Abbildes 48 kopiert werden. Somit zeigen die Abbildstellen 142 an, dass in den Stellen 3, 4 und 6 neue Daten gespeichert wurden. Wiederum mit Bezug auf 4 wird in Schritt 72 das Schnappschussabbild gelöscht, und Schritt 74 löscht den Schnappschussspeicher, wie vorher beschrieben. Die Ausführung in 4 kehrt dann zum Anfang zurück und wartet auf weitere Verarbeitung.
Angenommen, dass an dem Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 eine Schreibanforderung ankäme, derzufolge die Datenblöcke 144 der 7A in den Speicherstellen 138 gespeichert werden sollen. Da es ich hier um eine Schreibanforderung handelt, durchläuft die Ausführung die Entscheidungsblöcke 66, 76 und 78 zum Entscheidungsblock 82. Anders als bei vorhergehenden Schreibanforderungen wurde nun zum Zeitpunkt T₁ ein Schnappschuss gemacht, wie in 7A und 7B gezeigt. Der Ablauf geht somit zu Entscheidungsblock 84 über.
Entscheidungsblock 84 stellt fest, ob die in den zu überschreibenden Speicherstellen gespeicherten Daten bereits im Schnappschussspeicher gespeichert wurden. In diesem Beispiel sollen die Datenblöcke 144 in den Speicherstellen 1 und 3 gespeichert werden. Da die Speicherstellen 1 und 3 noch nicht im Schnappschussspeicher untergebracht wurden, werden die Speicherstellen 1 und 3 in Schritt 86 in den Schnappschussspeicher kopiert. In 7A wird dies durch den Datenblock 146 angegeben, der den Datenblock 1 enthält, und Datenblock 148, der den Datenblock 3b enthält.
Nachdem die Datenblöcke 146 und 148 im Schnappschussspeicher 22 aufbewahrt worden sind, werden die neuen Datenblöcke in Schritt 88 in die Massenspeichereinrichtung geschrieben. Wiederum mit Bezug auf 7A bedeutet dies, dass die Datenblöcke 114 in den Speicherstellen 138 gespeichert werden, um Speicherstellen 150 zu erzeugen, in denen der Datenblock 1a den Datenblock 1, und der Datenblock 3c den Datenblock 3b überschrieben hat. Schritt 90 in 4 gibt dann an, dass die Datenblöcke als modifiziert zu identifizieren sind. Somit werden die Abbildstellen 152 des Schnappschussabbildes 52 modifiziert, so dass angezeigt wird, dass die Speicherstelle 1 und Speicherstelle 3 neu gespeicherte Daten enthalten. Dann wird eine Antwort auf die Schreibanforderung, wie in Schritt 92 der 4 angegeben, zurückgeschickt.
Wieder mit Bezug auf 5: Der Schnappschuss wurde zum Zeitpunkt T₁ durch den Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 der 3 gemäß Schritt 102 in 5 erstellt. Schritt 104, Schritt 106 und Entscheidungsblock 108 geben dann an, dass die Datenblöcke, die vor der Erzeu gung des Schnappschusses geändert wurden, zu Sendepaketen zusammengestellt und an das Backup-System geschickt werden sollten. Die zu übermittelnden Datenblöcke werden durch die in dem Backupabbild 48 enthaltene Information angegeben.
Wiederum mit Bezug auf 7A: Die Abbildstellen 142 des Backup-Abbildes 48 zeigen, dass die Speicherstellen 3, 4 und 6 vor dem zum Zeitpunkt T₁ gemachten Schnappschuss geändert wurden und zum Backup-System geschickt werden sollten. Eine Prüfung der Speicherstellen 150 und des Datenblocks 148, der im Schnappschussspeicher 22 gespeichert ist, zeigt, dass sich einer der Datenblöcke im Schnappschussspeicher befindet, während sich der Rest der Datenblöcke im Massenspeichersystem befindet. Schritt 104 der 5 fordert dann, dass die in den Speicherstellen 3, 4 und 6 gespeicherten Datenblöcke durch den Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 der 3 abgerufen werden.
Der Backup-Lese-Verarbeitungsblock 56 verarbeitet diese, von dem primären Backup-Verarbeitungsblock 54 erhaltenen Anforderungen wie in 6 angegeben. Angefordert werden die in den Speicherstellen 3, 4 und 6 gespeicherten Datenblöcke. Im Hinblick auf den in der Speicherstelle 3 gespeicherten Datenblock stellt der Entscheidungsblock 114 von 6 fest, dass sich der in der Speicherstelle 3 gespeicherte Entscheidungsblock seitdem der Schnappschuss gemacht wurde, verändert hat. Dies liegt daran, dass der mit 3c bezeichnete Datenblock in Speicherstelle 3 gespeichert wurde, nachdem der Schnappschuss gemacht wurde, jedoch bevor der Datenblock für den Schnappschuss abgerufen wurde. Schritt 116 liest dann den Datenblock 148 aus dem Schnappschussspeicher 22 aus und schickt den Datenblock 3b zum primären Backup-Verarbeitungsblock 54, wie in 6, Schritt 120, dargestellt.
Entscheidungsblock 114 von 6 liest dann in Schritt 118 die in den Speicherstellen 4 und 6 gespeicherten Datenblöcke aus der Massenspeichereinrichtung aus und schickt sie in Schritt 120 zum primären Backup-Verarbeitungsblock 54 zurück. Dieser Vorgang ist in 7A graphisch dargestellt, in der Datenblöcke 152 durch Abrufen des Datenblocks 3b aus dem Schnappschussspeicher 22 und des Datenblocks 4b und 6a aus den Speicherstellen 150 zusammengestellt werden. Datenblöcke 152 werden dann zum Backup-System über die Backup-Transportverbindung 16 transferiert. Dies ist in 7A und 7B graphisch dargestellt.
Wie unten näher beschrieben, kann es, wenn die Datenblöcke durch ein Backup-System erhalten werden, wünschenswert sein, die Datenblöcke, sobald sie empfangen werden, in einem Backup-Capture-Puffer, wie dem Backup-Capture-Puffer 26 in 3, zu speichern. Dies ermöglicht, dass alle Datenblöcke erhalten werden, bevor sie an die Backup-Speichereinrichtung 24 angelegt oder bevor sie als inkrementelles Backup gesichert werden. In 7B werden die Datenblöcke 152 durch das Backup-System empfangen und den Speicherstellen 124 zugeführt, um Speicherstellen 154 zu erzielen. Speicherstellen 154 sind mit den Speicherstellen 138 des Primärsystems identisch (7A). Man erinnere, dass die Speicherstellen 138 den Zustand der Massenspeichereinrichtung 20 zum Zeitpunkt T₁, als der Schnappschuss gemacht wurde, repräsentierten. Also sind die zwischen dem Zeitpunkt T₀ und dem Zeitpunkt T₁ aufgetretenen Änderungen nun im Backup-System gesichert und der Backup-Speichereinrichtung 24 zugeführt worden, um die Backup-Speichereinrichtung 24 auf einen Stand mit der Massenspeichereinrichtung 20 zum Zeitpunkt T₁ zu bringen.
Wieder mit Bezug auf 7A: Angenommen, dass die Datenblöcke 156 nun in die Speicherstellen 150 geschrieben wer den sollen. Wie in der Zeichnung dargestellt, enthalten die Datenblöcke 156 eine Änderung in den in Speicherstellen 1, 4 und 6 gespeicherten Datenblöcken. Der Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 handhabt dann das Schreiben der in den Stellen 4 und 6 zu speichernden Datenblöcke wie oben beschrieben, wobei die ursprünglichen Datenblöcke, die in diesen Stellen zum Zeitpunkt T₁ gespeichert wurden (Datenblock 4b und Datenblock 6a) im Schnappschussspeicher 22 gespeichert werden. Die neuen Datenblöcke 4c und 6b werden dann in die Massenspeichereinrichtung 20 geschrieben.
Bezüglich des in Speicherstelle 1 zu speichernden Datenblocks geht die Ausführung in 4 voran bis zum Entscheidungsblock 84. Man erinnere, dass dieser Entscheidungsblock prüft, ob der zum Zeitpunkt des Schnappschusses in der Speicherstelle gespeicherte Datenblock vorher im Schnappschussspeicher gesichert wurde. Bezüglich des in der Speicherstelle 1 gespeicherten Datenblocks wurde der Datenblock bereits im Schnappschussspeicher 22 gesichert, wie durch Datenblock 146 von 7A angegeben. In 4 ist somit angegeben, dass Schritt 86 übersprungen wird und die neuen Daten einfach in die Massenspeichereinrichtung geschrieben werden. In 7A führt dies dazu, dass der Datenblock 1b den Datenblock 1a ersetzt, so dass der Datenblock 1a verloren geht.
Man erinnere, dass mit der vorliegenden Erfindung nur die Datenblöcke derjenigen Speicherstellen transferiert werden, die sich seit dem letzten Backup verändert haben. Darüber hinaus werden die Datenblöcke so transferiert, wie sie zu dem Zeitpunkt existieren, zu dem der Schnappschuss gemacht wird. Wenn eine bestimmte Speicherstelle in der Massenspeichereinrichtung also fünf unterschiedliche Datenblöcke aufweist, die seit dem Zeitpunkt des letzten Backups darin ge speichert sind, wird nur der zuletzt (z. B. direkt vor der Erstellung des Schnappschusses) gespeicherte Datenblock zum Backup-System transferiert. Dies liegt daran, dass das Backup-System bei der Erzeugung eines Backups nur ein logisch konsistentes Backup aufbewahrt. Anders ausgedrückt, bewegt sich der Backup-Speicher von einem logisch konsistenten Zustand zu einem Zeitpunkt zu einem logisch konsistenten Zustand zu einem anderen Zeitpunkt. Das Bewahren logisch konsistenter Backups zu diskreten Zeitpunkten bietet gegenüber den Systemen des Standes der Technik bedeutende Vorteile.
Man erwäge beispielsweise ein System des Standes der Technik, dass sämtliche, in einem Massenspeichersystem durchgeführten Änderungen erfasst. Ein derartiges System versucht, jeden Schreibvorgang sowohl zur Massenspeichereinrichtung als auch zur Backup-Speichereinrichtung zu schicken. In der Theorie wird hierdurch die Backup-Speichereinrichtung zu einer identischen Kopie der Massenspeichereinrichtung. Jedoch führt diese Verfahrensweise zu Problemen. Falls das Primärsystem während einer Schreibaktualisierung abstürzt, so kann die Massenspeichereinrichtung hierdurch in einem logisch inkonsistenten Zustand zurückgelassen werden. Wenn die Backup-Speichereinrichtung jede Änderung verfolgt, die in der Massenspeichereinrichtung durchgeführt wird, so kann bei einem Absturz des Primärsystems auch die Backup-Speichereinrichtung in dem gleichen logisch inkonsistenten Zustand zurückbleiben. Dieses Beispiel macht das Problem deutlich, dass besteht, wenn ein bekannter logisch konsistenter Zustand verlassen wird, bevor ein zweiter logisch konsistenter Zustand identifiziert wurde. Die vorliegende Erfindung vermeidet dieses Problem dadurch, dass sie einen vorherigen logisch konsistenten Zustand solange erhält, bis ein neuer logisch konsistenter Zustand identifiziert wurde, und dann die Backup-Speichereinrichtung von dem vorhergehenden logisch konsistenten Zustand zum nächsten logisch konsistenten Zustand bewegt, und zwar ohne den Transit über logisch inkonsistente Zustände zwischen den beiden logisch konsistenten Zuständen.
Wiederum mit Bezug auf 7A: Werden den Speicherstellen 150 die Datenblöcke 156 zugeführt, so ergeben sich die Speicherstellen 158. Abbildstellen 152 werden dann aktualisiert, so dass sie anzeigen, dass die seit dem Zeitpunkt T₁ geänderten Speicherstellen nunmehr die Speicherstellen 4 und 6 zusätzlich zu den Speicherstellen 1 und 3 enthalten. Dies ist in 7A durch die Abbildstellen 160 des Schnappschussspeichers 152 dargestellt.
Angenommen, dass nun ein zweites Backup von der Massenspeichereinrichtung 20 gemacht werden soll. Das Backup wird wie oben in 5 beschrieben erzeugt, in welcher die Ausführung zu Schritt 100 übergeht, in dem ein logisch konsistenter Zustand identifiziert wird. Wir nehmen an, dass, in 7A, dieser logisch konsistente Zustand zum Zeitpunkt T₂ identifiziert wurde. Schritt 102 in 5 würde dann signalisieren, dass ein Schnappschuss zum Zeitpunkt T₂ gemacht werden soll. Wie vorgehend in Verbindung mit dem zum Zeitpunkt T₁ erzeugten Schnappschuss beschrieben, würde der Massenspeicher-Lese-Schreib-Verarbeitungsblock 42 eine Schnappschussanforderung, wie der Schnappschussanforderung 68 in 3, erhalten und das Schnappschussabbild in das Backup-Abbild in Schritt 70 kopieren. Dies wird in 7A dargestellt, in der die Abbildstellen 162 des Backupabbildes 48 so geändert sind, dass sie mit den Abbildstellen 160 des Schnappschussabbildes 52 übereinstimmen.
Die Schritte 72 und 74 von 4 geben dann an, dass das Schnappschussabbild und der Schnappschussspeicher gelöscht werden sollten. In 7A wird das Schnappschussabbild, wie durch die Abbildstellen 164 des Schnappschussabbildes 52 angezeigt, gelöscht. Der Schnappschussspeicher 22 zeigt jedoch, dass immer noch Daten darin gespeichert sind. Dies verdeutlicht, dass sich die Datenblöcke immer noch physisch in dem Schnappschussspeicher 22 befinden können, vorausgesetzt, dass der Index zum Schnappschussspeicher 22 gelöscht wurde, so dass der Schnappschussspeicher 22 keine Datenblöcke zu enthalten scheint.
Angenommen, dass sich in den Speicherstellen 158, nachdem der Schnappschuss zum Zeitpunkt T₂ gemacht wurde, keine Datenblöcke befinden, so werden Datenblöcke 166 aus den Speicherstellen 158 gemäß dem in 6 beschriebenen Prozess ausgelesen. Die Datenblöcke werden dann zu Sendepaketen zusammengepackt und über die Backup-Transportverbindung 16, wie in Schritt 104, Schritt 106 und Entscheidungsblock 108 in 5 gezeigt, zum Backup-System geschickt. Wie in 7B dargestellt, werden die Datenblöcke 166 dann im Backup-Schnappschusspuffer 26 gespeichert, bis alle Datenblöcke empfangen wurden. Nachdem die Datenblöcke 166 durch das Backup-System empfangen worden sind, werden sie den Speicherstellen 154 zugeführt, was zu den Speicherstellen 168 führt, die eine identische Kopie der Speicherstellen 158 des Primärsystems darstellen (7A).
Als Nächstes wird der Mechanismus zur Ermittlung von Unterschieden zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 beschrieben. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können ein Mittel zur Identifizierung von Unterschieden zwischen einer Massenspeichereinrichtung und einer Backup-Speichereinrichtung umfassen. Ein derartiges Mittel kann bei der Wiederherstellung nach Abstürzen, die im Primärsystem oder Backup-System aufgetreten sind, sehr nützlich sein. Beispielsweise ist aus dem vorhergehenden Beispiel und den obigen Beschreibungen ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung Änderungen verfolgt, die in der Massenspeichereinrichtung durchgeführt wurden, und zwar zwischen einem ersten Zeitpunkt, wie dem Zeitpunkt, als das letzte Backup durchgeführt wurde, und einem zweiten Zeitpunkt, wie dem Zeitpunkt, zu dem ein aktuelles Backup durchgeführt werden soll. Soll zu einem zweiten Zeitpunkt ein Backup durchgeführt werden, so bewahrt das Primärsystem einen Schnappschuss wenigstens derjenigen Speicherstellen auf, in die neue Daten geschrieben wurden. Die Datenblöcke werden dann ausgelesen und zum Backup-System transferiert. Während des Transferprozesses verfolgt das System auch die Änderungen, die durchgeführt werden, so dass wenn ein weiteres Backup gemacht werden soll, alle vom letzten Backup bis zum derzeitigen Backup erfolgten Änderungen identifiziert werden können.
Das oben beschriebene Verfahren funktioniert solange sehr gut, wie es bei der Verfolgung von in der Massenspeichereinrichtung durchgeführten Änderungen keine Unterbrechung gibt. Ergibt sich jedoch eine Situation, in der das Primärsystem nicht identifizieren kann, welche Änderungen im Massenspeichersystem seit dem letzten Backup durchgeführt wurden, so muss ein Mechanismus vorhanden sein, der es ermöglicht, Unterschiede zwischen der Massenspeichereinrichtung und der Backup-Speichereinrichtung zu identifizieren. Durch Identifizieren der Unterschiede zwischen der Massenspeichereinrichtung und der Backup-Speichereinrichtung, ist es möglich, diejenigen Speicherstellen, die sich unterscheiden, zu identifizieren. Die in diesen Speicherstellen gespeicherten Daten können dann vom primären System zum Backup-System transferiert werden, um das Backup-System auf einen Stand mit dem Primärsystem zu bringen.
Ein Mechanismus zur Identifizierung von Unterschieden zwischen einer Massenspeichereinrichtung und einer Backup-Speichereinrichtung besteht darin, sämtliche Datenblöcke in der Massenspeichereinrichtung und der Backup-Speicherein richtung zu vergleichen. Dies erfordert entweder, dass die Datenblöcke der Massenspeichereinrichtung zum Backup-System oder die Datenblöcke der Backup-Speichereinrichtung zum Primärsystem transferiert werden. Unter bestimmten Umständen kann dies völlig adäquat sein. Jedoch erfordert dieses Verfahren eine recht große Bandbreite für die Backup-Transportverbindung 16. Wenn es sich allerdings bei der Backup-Transportverbindung 16 um eine Kommunikationsverbindung mit relativ niedriger Bandbreite handelt, so wird der Transport sämtlicher Datenblöcke entweder der Massenspeichereinrichtung oder der Backup-Speichereinrichtung über die Backup-Transportverbindung 16 unpraktikabel. In einer solchen Situation muss ein Mechanismus vorhanden sein, der die Menge an Daten, die über die Backup-Transportverbindung 16 transferiert werden, reduziert.
Um die Menge der Daten zu reduzieren, die erforderlich ist, um Unterschiede zwischen einer Massenspeichereinrichtung und einer Backup-Speichereinrichtung zu identifizieren, können erfindungsgemäße Ausführungsformen ein Mittel zur Berechnung eines Auszuges ("Digest") aus einem Datenblock umfassen. So, wie hier verwendet, bedeutet der Begriff Auszug eine Gruppe von Datenbits, die aus dem Datenblock generiert wird und den Datenblock reflektiert. Ist der Auszug kleiner als ein Datenblock und reflektiert der "Auszug" die Daten eines Datenblocks, so können Unterschiede zwischen einer Massenspeichereinrichtung und einem Backup-Speicher durch Vergleichen von Auszügen identifiziert werden. Ein solches Verfahren ist in 8 dargestellt.
In 8 läuft das Verfahren zur Identifizierung von Unterschieden zwischen einer Massenspeichereinrichtung, wie z. B. der Massenspeichereinrichtung 20, und einer Backup-Speichereinrichtung, wie z. B. Backup-Speichereinrichtung 24, wie folgt ab. Das Backup-System ruft einen Datenblock, wie Datenblock 170, von der Backup-Speichereinrichtung 24 ab. Der Auszug 172 wird dann durch Mittel für die Generierung eines Auszuges, z. B. dem Auszug-Generierungsblock 174, berechnet. Der Auszug 172 wird über die Backup-Transportverbindung 16 transportiert und durch das Primärsystem empfangen. Das Primärsystem ruft einen Datenblock, der in der entsprechenden Speicherstelle des Massenspeichers 20 gespeichert ist (z. B. Datenblock 176) ab. Der Auszug 178 wird durch ein Auszug-Generierungsmittel, z. B. Auszug-Generierungsblock 182, erzeugt. Der Auszug 178 wird dann durch Vergleichsblock 182 mit dem empfangenen Auszug 172 verglichen. Wenn die Auszüge übereinstimmen, so kann angenommen werden, dass die Datenblöcke, die in den entsprechenden Speicherstellen gespeichert sind, identisch sind. Stimmen die Auszüge nicht überein, so sind die in den entsprechenden Speicherstellen gespeicherten Datenblöcke unterschiedlich. Ein ähnlicher Mechanismus kann dazu verwendet werden, Unterschiede in Gruppen von Datenblöcken zu entdecken. Beispielsweise kann ein Auszug für eine Mehrzahl von verketteten Datenblöcken berechnet werden. Durch Unterschiede zwischen den Auszügen würden dann Unterschiede zwischen Gruppen von Datenblöcken identifiziert.
Aus der obigen Beschreibung der 8 ist eine Reihe von wünschenswerten Eigenschaften von Auszügen ersichtlich. Im Idealfall hat ein Auszug eine geringe Länge, um so die Menge an Daten, die zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System transferiert werden müssen, zu minimieren. Zweitens sollte die Wahrscheinlichkeit, dass zwei verschiedene Datenblöcke den gleichen Auszug generieren, gering sein, so dass die Wahrscheinlichkeit, zwei verschiedene Datenblöcke als gleich zu identifizieren, obwohl sie tatsächlich unterschiedlich sind, gering ist. Schließlich wäre es wünschenswert, wenn auch nicht erforderlich, die Rechenlast, die zur Berechnung des Auszuges benötigt wird, zu reduzieren, so dass der Prozess des Vergleichens zwischen der Massenspeichereinrichtung und der Backup-Speichereinrichtung nicht durch die von dem Primärsystem oder dem Backup-System ausgeführten Berechnungen, sondern durch die Bandbreite der Backup-Transportverbindung 16 bestimmt wird.
Zur Berechnung eines geeigneten Auszugs kann eine große Vielfalt von Funktionen Anwendung finden. Die einfachste und vielleicht bekannteste Form des Auszugs ist eine zyklische Blockprüfung oder CRC. CRC-Werte werden üblicherweise verwendet, um Fehler in einem Datenblock zu entdecken, der über eine Kommunikationsverbindung übermittelt wird oder in einer Speichereinrichtung gespeichert ist. Kryptographisch starke Hash-Funktionen (auch als Digests (Auszüge), Fingerprinte (Fingerabdrücke) oder Message Authentication Code (Nachrichtenauthentisierungscode) bezeichnet) wurden ebenfalls entwickelt, um eine ähnliche Funktion auszuüben. Es kann jedes beliebige Verfahren eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass der Auszug eine ausreichend hohe Wahrscheinlichkeit aufweist, dass Unterschiede zwischen zwei Datenblöcken entdeckt werden.
Wie oben beschrieben, wird zur Identifizierung von Unterschieden zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 der Unterschiede identifizierende Verarbeitungsblock 58 verwendet. Es wird nun auf 9 Bezug genommen, in der die Details einer Ausführungsform dargestellt werden, in welcher der Unterschiede identifizierende Block 58 realisiert ist. Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Auszüge vom Backup-System zum Primärsystem transferiert werden, und dass das Primärsystem die Auszüge vergleicht, um festzustellen, ob sie übereinstimmen.
Wie in Schritt 184 der 9 dargestellt, besteht der erste Schritt darin, eine Verbindung zum Backup-System herzustellen. In Schritt 186 wird dann der erste Datenblock der Massenspeichereinrichtung 20 oder der erste Datenblock des zu prüfenden Teils der Massenspeichereinrichtung 20, ausgelesen. Der Auszug für den Datenblock wird dann in Schritt 188 berechnet.
In Schritt 190 wird dann der Auszug, der von dem Backup-System für die in der entsprechenden Speicherstelle gespeicherten Daten berechnet wurde, empfangen. Die Auszüge werden dann durch den Entscheidungsblock 192 verglichen. Stimmen die Auszüge nicht überein, so wird angenommen, dass die Datenblöcke ebenfalls nicht übereinstimmen, und es kann angenommen werden, dass der Datenblock in der Massenspeichereinrichtung 20 seit dem durch die Backup-Speichereinrichtung 24 erfassten Backup verändert wurde. Dieser Datenblock der Massenspeichereinrichtung 20 wird dann in Schritt 194 als seit dem letzten Backup geändert identifiziert. Wiederum mit Bezug auf 3: Wird der Unterschiede identifizierende Block 58 dazu verwendet, nach einem Absturz das Schnappschussabbild 52 zu rekonstruieren, so kann der besagte Block die Ergebnisse des Vergleichs in dem Schnappschussabbild 52 oder dem Backup-Abbild 48 speichern.
Gibt es mehr Datenblöcke, die verglichen werden sollen, so lesen der Entscheidungsblock 196 und der Schritt 198 den nächsten Datenblock aus und lassen die Ausführung zu Schritt 188 zurückkehren, wo der Auszug für den nächsten Datenblock berechnet wird. Müssen keine weiteren Datenblöcke mehr verglichen werden, so beendet Schritt 200 die Verbindung zum Backup-System und der Vergleichsvorgang ist vollständig.
Es ist ersichtlich, dass wenn der Auszug wesentlich kleiner ist als ein Datenblock oder eine Gruppe von Datenblöcken, die Menge an Daten, die zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System transferiert werden müssen, um Unterschiede zwischen der Massenspeichereinrichtung und der Backup-Speichereinrichtung zu identifizieren, in hohem Maße mini miert werden kann. Wenn z. B. ein Datenblock 512 Bytes und ein Auszug zwei Bytes lang ist, so können die transferierten Daten um einen Faktor von 256 reduziert werden. Dies kann zu erheblicher Zeitersparnis führen. Hierdurch wird es ebenfalls möglich, eine Backup-Speichereinrichtung, die sich an einem entfernten Ort befindet, unter Verwendung einer Wählkommunikationsverbindung, die nur eine relativ geringe Bandbreite hat, mit einer Massenspeichereinrichtung zu vergleichen.
Im Folgenden wird auf 10 Bezug genommen, in der die Verarbeitung bei einer Ausführungsform des Backup-System-Verarbeitungsblocks 60 von 3 dargestellt ist. Hierbei handelt es sich um die Verarbeitung, die im Backup-System stattfindet. Die in 10 dargestellte Verarbeitung ist aus der vorangehenden Besprechung heraus leicht verständlich und stellt die komplementäre Verarbeitung zum primären Backup-Verarbeitungsblock 54 und dem Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblock 58 dar.
Der Entscheidungsblock 202 in 10 stellt fest, ob der Unterschiede identifizierende Verarbeitungsblock 58 versucht, die Unterschiede zwischen der Massenspeichereinrichtung 20 und der Backup-Speichereinrichtung 24 zu ermitteln. Sollen die Unterschiede identifiziert werden, so geht die Ausführung zu Schritt 204 über, in welchem der erste Datenblock des letzten bekannten Backup-Zustandes ausgelesen wird. In Schritt 206 wird denn der Auszug für diesen Datenblock berechnet und in Schritt 208 der Auszug zum Primärsystem transferiert. Dieser Auszug wird von dem Unterschiede identifizierenden Verarbeitungsblock 58 in Schritt 190 der 9 empfangen. Der Entscheidungsblock 210 prüft dann, in Schritt 212, ob noch mehr Datenblöcke existieren und falls dies der Fall ist, liest er den nächsten Datenblock aus und lässt die Verarbeitung zu Schritt 206 zurückkehren, so dass der Auszug für diesen Datenblock berechnet werden kann. Wenn alle Datenblöcke bearbeitet wurden, kehrt der Ablauf zum Anfang zurück.
Die Entscheidungsblöcke 214 und 216 der 10 stellen fest, ob ein Backup entweder durch das Backup-System oder durch das Primärsystem initiiert wurde. Die Entscheidungsblöcke sind analog zu den Entscheidungsblöcken 94 und 96 der 5. Wenn das Backup durch das Backup-System initiiert werden soll, so wird in Schritt 218 eine Verbindung zum Primärsystem hergestellt. Wird das Backup durch das Primärsystem initiiert, so wurde die Verbindung bereits vorher hergestellt und der Ablauf kann direkt zu Schritt 220 übergehen.
Schritt 220 empfängt, unter Verwendung des geeigneten Protokolls, ein Paket vom Primärsystem. Dieses Paket wird in Schritt 106 der 5 zum Backup-System transferiert. Das Paket enthält einen oder mehr Datenblöcke oder Teile davon – abhängig von der Größe des Datenblocks in Bezug auf die Größe und das Format des Pakets. In Schritt 222 werden dann die erhaltenen Datenblöcke in einem Backup-Erfassungsmittel, wie dem Backup-Erfassungspuffer 26, gepuffert.
Das Puffern der empfangenen Daten, bis alle Datenblöcke erhalten wurden, ist ein wichtiger Schritt in der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Anmeldung durchgehend hervorgehoben, werden mit der vorliegenden Erfindung nur Datenblöcke transferiert, die in Speicherstellen gespeichert sind, in denen seit dem letzten Backup neue Daten gespeichert worden sind. Weiterhin sind die transferierten Daten diejenigen Daten, die in den besagten Stellen zu dem Zeitpunkt gespeichert werden, an dem der Schnappschuss gemacht wird. Somit wird nicht die zeitliche Abfolge der Änderungen transferiert, sondern nur das Endergebnis der gesamten zeitlichen Abfolge von Änderungen seit dem letzten Backup. Dies bedeutet, dass die Zuführung nur eines Teils der zu transferierenden Datenblöcke zu einem logisch inkonsistenten Zustand führen kann. Es ist daher nicht wünschenswert, nur einen Teil der Datenblöcke, die zwischen dem primären System und dem Backup-System zu transferieren sind, für ein einzelnes Backup zuzuführen. Werden die Datenblöcke, sobald sie empfangen werden, der Backup-Speichereinrichtung zugeführt und das Backup-System oder das Primärsystem stürzt während des Transfers ab, so kann die Backup-Speichereinrichtung in einem logisch inkonsistenten Zustand zurückbleiben. Aus diesem Grunde wird es derzeit bevorzugt, die empfangenen Datenblöcke an einer temporären Stelle zu puffern, bis alle Datenblöcke empfangen worden sind. Die Datenblöcke können dann alle zugleich der Backup-Speichereinrichtung zugeführt, oder als inkrementelles Backup gesichert werden.
Der Entscheidungsblock 224 stellt sicher, dass alle Datenblöcke empfangen wurden. Sobald alle Datenblöcke empfangen wurden, prüft der Entscheidungsblock 226, ob ein vollständiger Satz empfangen wurde. Dieser vollständige Satz enthält alle Änderungen, die seit dem letzten Backup aufgetreten sind. wurde kein vollständiger Satz erhalten, so sollten geeignete Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise zeigt Schritt 228, dass der Backup-Satz verworfen und nicht der Massenspeichereinrichtung zugeführt werden sollte. Dies ist aus den oben beschriebenen Gründen von Bedeutung. Jedoch können vor dem Verwerfen eines Backup-Sets zusätzliche Schritte unternommen werden, um etwaige Änderungen, die in dem Satz fehlen, zu erhalten. Beispielsweise kann das Backup-System den Kontakt zum Primärsystem initiieren und den Transfer der fehlenden Änderungen anfordern. Wenn das Primärsystem derzeit nicht zur Verfügung steht, so kann möglicherweise der partielle Satz separat gespeichert werden, bis der Kontakt mit dem Primärsystem wieder hergestellt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann das Backup-System das Primärsystem darüber informieren, welche Änderungen empfan gen wurden und welche Änderungen noch nicht transferiert wurden. Durch solche Versuche, fehlende Änderungen zu erhalten, kann die Menge an Daten, die zwischen dem Primärsystem und dem Backup-System retransferiert werden müssen, reduziert werden. Können die Änderungen jedoch nicht gewonnen werden, so sollte der gesamte Satz verworfen und ein neuer Satz vom Primärsystem erhalten werden.
Wurde ein vollständiger Satz Änderungen erhalten, so gibt Schritt 230 an, dass die Änderungen unter Verwendung des gewünschten Verfahrens verarbeitet werden sollten. In dieser Beschreibung wurde durchweg auf die Zuführung einer Gruppe von Änderungen zur Backup-Speichereinrichtung Bezug genommen, die das Ziel hat, den Zustand der Backup-Speichereinrichtung auf den Stand eines bestimmten Zeitpunkts zu bringen. Abgesehen von der Zuführung in der beschriebenen Weise können die Änderungen auch als inkrementelles Backup gespeichert werden. Durch Sichern der Änderungen als inkrementelles Backup können mehrere vergangene Backup-Zustände gespeichert werden. Auf diese Weise stehen, falls es erforderlich sein sollte, Daten aus dem Backup-System wiederzugewinnen, mehrere Backup-Zustände zur Wahl. Auch Kombinationen der oben erwähnten Verfahren können Verwendung finden. Beispielsweise können mehrere inkrementelle Backups aufbewahrt werden und dann die inkrementellen Backups auf einen Anfangszustand angewendet werden, um die Backup-Einrichtung auf den Stand eines bestimmten Zeitpunkts zu bringen.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von den wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als von lediglich beispielhafter und nicht beschränkender Natur zu verstehen. Der Schutzumfang der Erfindung wird daher vielmehr durch die beigefügten Ansprüche angegeben als durch die vorhergehende Beschreibung.
Alle Änderungen, die nach Bedeutung und Umfang als Äquivalente der Ansprüche anzusehen sind, fallen unter den Schutzumfang der Ansprüche.
Die Ansprüche lauten wie folgt:

Claims

Verfahren zur Sicherung von Datenblocks (Backup), die während eines ersten Zeitintervalls verändert werden, welches sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt, während die Datenmenge verringert wird, die an das Backup-System geschickt werden muss, wobei das Verfahren in einem Computersystem (10) abläuft, das ein Primärsystem (12) umfasst, welches ein Massenspeichersystem (20), das Datenblocks in einer Mehrzahl von Speicherstellen abspeichert, welche jeweils eine eindeutige Adresse haben, und ein Aufbewahrungsspeichermittel (50, 52, 22) zur Bereitstellung einer Momentaufnahmenspeicherstelle (22) aufweist, und wobei das Computersystem außerdem ein Backup-System (14) mit einer Backup-Speicherstelle (24) umfasst, wobei das verfahren die folgenden Schritte umfasst: – während eines ersten Zeitintervalls, das sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt, werden ausschließlich die Speicherstellen des Massenspeichersystems identifiziert, die sich aufgrund der Abspeicherung neuer Daten in diesen Speicherstellen während des ersten Zeitintervalls verändert haben; – während eines zweiten Zeitintervalls, das sich von dem zweiten Zeitpunkt bis zu einem dritten Zeitpunkt erstreckt, wenn ein Datenblock verändert werden soll, der zu dem zweiten Zeitpunkt in einer beliebigen identifizierten Speicherstelle gespeichert wurde, wird im Aufbewahrungsspeichermittel eine Momentaufnahme des unveränderten Datenblocks aufbewahrt, bevor dieser Datenblock verändert wird, so dass die im Aufbewahrungsspeichermittel gespeicherten unveränderten Datenblocks abgerufen werden können, obwohl nach dem zweiten Zeitpunkt neue Daten in das Massenspeichersystem geschrieben werden; – während des zweiten Zeitintervalls werden die im Aufbewahrungsspeichermittel gespeicherten unveränderten Datenblocks abgerufen und die abgerufenen Datenblocks werden in die Backup-Speicherstelle des Backup-Systems transferiert; – die transferierten Datenblocks werden vom Backup-System (14) in einem temporären Speichermittel (26) gespeichert bis alle zu transferierenden Datenblocks empfangen wurden; und – nachdem alle zu transferierenden Datenblocks empfangen wurden, führt das Backup-System die transferierten Datenblocks einem Backup-Speichermittel (24) zu, welches alle vor dem ersten Zeitpunkt vorgenommenen Veränderungen einschließt, um das Backup-Speichermittel auf den Stand des zweiten Zeitpunkts zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Momentaufnahme der unveränderten Daten aufbewahrt wird, ohne dass der Zugriff der Benutzer auf das Massenspeichersystem (20) unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Backup-System (14) sich an einer entfernten Stelle befindet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Backup-System (14) das Verfahren zur Sicherung von Datenblocks auslöst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Computersystem (10) das Verfahren zur Sicherung von Datenblocks auslöst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem, nachdem alle zu transferierenden Datenblocks empfangen wurden, das Backup-System die transferierten Datenblocks in einem Backup-Speichermittel (24) speichert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schritt zur Aufbewahrung der Momentaufnahme der Daten die folgenden Schritte umfasst: – zunächst wird geprüft, ob ein Datenblock, der zum zweiten Zeitpunkt in mindestens einer der identifizierten Speicherstellen gespeichert wurde, in einem Aufbewahrungsspeichermittel (50, 52, 22) aufbewahrt wurde; – wenn der Datenblock, der zum zweiten Zeitpunkt in mindestens einer der identifizierten Speicherstellen gespeichert wurde, im Aufbewahrungsspeichermittel aufbewahrt wurde, wird der neue Datenblock in mindestens eine der identifizierten Speicherstellen geschrieben; und – wenn der Datenblock, der zum zweiten Zeitpunkt in mindestens einer der identifizierten Speicherstellen gespeichert wurde, nicht im Aufbewahrungsspeichermittel aufbewahrt wurde, wird der Datenblock, der zum zweiten Zeitpunkt in mindestens einer der identifizierten Speicherstellen gespeichert wurde, zunächst in das Aufbewahrungsspeichermittel geschrieben und dann wird der neue Datenblock in diese mindestens eine der identifizierten Speicherstellen geschrieben.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Backup-System (14) sich an einer entfernten Stelle befindet.
Computerprogrammcode zur Verwendung in einem Computersystem (10), umfassend ein Massenspeichermittel (20), welches eine Mehrzahl von Datenblocks in einer Mehrzahl von Speicherstellen speichert, die jeweils eine eindeutige Adresse haben, und ein Backup-System mit einem Backup-Speichermittel, wobei der Computerprogrammcode vom Computer ausführbare Befehle aufweist, umfassend: – Mittel, durch das identifiziert wird, in welchen der Speicherstellen neue Datenblocks während eines Zeitintervalls gespeichert wurden, das sich von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt; – Mittel, durch das zu besagtem zweiten Zeitpunkt eine statische Momentaufnahme der Speicherstellen, in denen neue Datenblocks zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt gespeichert wurden, aufbewahrt wird (50, 52, 22), wobei die statische Momentaufnahme mindestens einen unveränderten Datenblock einschließt, der nach dem zweiten Zeitpunkt von einer der identifizierten Speicherstellen in das Mittel zur Aufbewahrung einer statischen Momentaufnahme transferiert wurde, bevor die genannte eine der identifizierten Speicherstellen verändert wird, indem ein neuer Datenblock hinein geschrieben wird, wobei die statische Momentaufnahme aufbewahrt wird, ohne dass der Zugriff der Benutzer auf den Massenspeicher beendet wird; – Mittel, durch das die Datenblocks, die durch die statische Momentaufnahme aufbewahrt wurden, in ein Backup-System (14) transferiert werden (16); – Mittel, durch das das Backup-System (14) veranlasst wird, die transferierten Datenblocks in einem temporären Speichermittel (26) zu speichern bis alle zu transferierenden Datenblocks empfangen wurden; und – Mittel, durch das das Backup-System veranlasst wird, nachdem alle zu transferierenden Datenblocks empfangen wurden, die transferierten Datenblocks einem Backup-Speichermittel (24) zuzuführen, welches alle vor dem ersten Zeitpunkt vorgenommenen Veränderungen einschließt, um das Backup-Speichermittel auf den Stand des zweiten Zeitpunkts zu bringen.
Computerprogrammcode nach Anspruch 9, wobei die statische Momentaufnahme zum zweiten Zeitpunkt aufbewahrt wird, indem ein Block Daten, der zum zweiten Zeitpunkt in einer identifizierten Speicherstelle gespeichert wurde, jedes Mal wenn dieser Datenblock durch einen neuen Datenblock überschrieben werden soll, in ein Aufbewahrungsspeichermittel (50, 52, 22) kopiert wird.
Computerprogrammcode nach Anspruch 9 oder 10, wobei die vom Computer ausführbaren Befehle außerdem Mittel umfassen, durch die bestimmt wird, wann das Massenspeichermittel (20) einen logisch konsistenten Zustand erreicht hat, so dass die statische Momentaufnahme diesen logisch konsistenten Zustand bewahrt.
Computerprogrammcode nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die vom Computer ausführbaren Befehle außerdem Mittel umfassen, durch die Unterschiede identifiziert werden zwischen Datenblocks, die in der Mehrzahl von Speicherstellen des Massenspeichermittels (20) gespeichert sind, und Datenblocks, die in einem Backup-Speichermittel (24) im Backup-System (14) gespeichert sind, wobei die Unterschiede nach besagtem Zeitintervall identifiziert werden.
Computerprogrammcode nach Anspruch 12, wobei das Unterschiede identifizierende Mittel Unterschiede identifiziert, indem ein Auszug für den jeweiligen Datenblock berechnet wird, der in den Speicherstellen auf dem Massenspeichermittel gespeichert ist, und dieser Auszug verglichen wird mit einem Auszug, der für den Datenblock berech net wird, der in einer entsprechenden Speicherstelle auf dem Backup-Speichermittel gespeichert ist.
Computerprogrammcode nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die vom Computer ausführbaren Befehle außerdem ein Mittel umfassen, durch das Speicherstellen des Massenspeichermittels (20) identifiziert werden, in denen nach dem zweiten Zeitpunkt neue Daten gespeichert wurden.
Medium, das vom Computer gelesen werden kann, welches einen Computerprogrammcode nach einem der Ansprüche 9 bis 14 trägt.