CN103098016A - 基于文件系统备份的去重 - Google Patents

Abstract

通过复制描述自从先前时间点起的文件系统改变的信息来执行文件系统备份。为了恢复数据，创建与从文件系统复制的在备份文件系统中存储的数据的快照对应的虚拟恢复文件系统(VRFS)结构。客户端可以读取VRFS结构指向的在备份文件系统中存储的数据，以及向备份文件系统写入。多个客户端可以经由相同VRFS结构或者经由多个VRFS结构共享备份文件系统上存储的数据块。如果客户端向VRFS所指向的数据块写入，则制作客户端对其做出修改的数据块的副本，从而为其它客户端保存原数据块中的数据。

Description

基于文件系统备份的去重

相关申请的交叉引用

本申请要求对于2010年7月15日提交的第61/364,652号美国临时专利申请的优先权，其通过引用而整体结合于此。

技术领域

本发明总体地涉及文件系统备份和恢复并且具体地涉及存储装置高效备份。

背景技术

文件系统为对于组织而言关键的数据提供持久存储。因此，文件系统形成组织的信息技术的重要部分。组织中使用的诸如电子邮件服务器、文档管理系统、源代码管理系统等应用将文件系统用于持续存储数据。组织制作文件系统中存储的数据的副本以避免在文件系统中的原数据被损坏或者破坏的情况下丢失数据。制作数据的副本的过程称为备份。执行数据备份的常规系统在具有大存储容量的存储设备、例如磁带中存储数据。这些设备通常具有慢速访问时间。常规系统从备份存储装置恢复数据以免丢失原文件系统中存储的数据。恢复大型文件系统的数据的过程可能花费大量时间从而造成在数据不可用的时间期间的业务损失。

发明内容

实施例通过从文件系统向存储系统复制改变的数据块来执行文件系统备份。在丢失数据的情况下或者如果原文件系统不可用，则使用存储系统中存储的数据块来创建虚拟恢复文件系统(VRFS)结构。VRFS结构指向在各种时间点复制的数据块。由于在存储系统中仅存储改变的数据块，所以在备份期间复制的数据量小。数据恢复也是高效的，因为VRFS结构的创建花费比从备份存储设备对文件系统的常规恢复花费显著更少时间。另外，客户端可以在原文件系统停机之时在存储系统中直接读取或者写入而不是等待向另一文件系统恢复数据。

在一个实施例中，备份系统接收用于源文件系统的多个时间点副本的数据块。备份系统在存储系统中存储数据块。数据块可以与多个时间点副本关联，例如如果数据块自从获得先前时间点副本起未改变，则数据块可以与先前时间点副本以及与后续时间点副本关联。备份系统接收对为目标系统恢复来自源文件系统的信息的请求。备份系统通过将文件集合连接到备份系统的存储的数据块并且在目标系统上装配文件集合来生成虚拟恢复文件系统。

在一个实施例中，备份文件系统执行多个源文件系统的备份。在一个实施例中，客户端可以更新VRFS结构指向的在备份文件系统上存储的数据。多个客户端可以经由同一VRFS结构或者经由多个VRFS结构共享备份文件系统上存储的数据块。如果客户端向VRFS指向的数据块写入，则复制改变的数据块。这允许原数据块得以被其他客户端使用。

附图说明

图1(a)(现有技术)示出用于使用备份存储装置来执行文件系统备份的常规方式。

图1(b)(现有技术)示出用于使备份存储装置中存储的数据可用于使用以免丢失原文件系统的数据的常规方式。

图2(a)是图示根据本发明的一个实施例、如何使用基于去重的备份系统来执行备份的图。

图2(b)是图示了根据本发明的一个实施例、如何使使用基于去重的备份系统来备份的数据可用于由客户端使用以免丢失数据的图。

图3是图示了根据本发明的一个实施例、如何在备份文件系统中组织在不同时间点复制的数据块以预备VRFS的图。

图4图示了根据本发明的一个实施例、在备份文件系统中存储的数据块如何由为不同VRFS结构创建的文件结构共享。

图5图示了根据本发明的一个实施例的用于基于去重的备份系统的系统架构。

图6是根据本发明的一个实施例的用于从生产服务器接收数据用于使用基于去重的备份系统来执行备份的过程的流程图。

图7是根据本发明一个实施例的用于预备与给定的时间点对应的VRFS结构的过程的流程图。

图8图示了可以从机器可读介质读取指令并且在处理器或者控制器中执行指令的计算机器的一个实施例。

附图仅出于示例的目的而描绘本发明的各种实施例。本领域技术人员将从以下讨论中容易认识到可以运用这里举例说明的结构和方法的备选实施例而未脱离这里描述的本发明的原理。

具体实施方式

图1(a)示出用于文件系统备份的常规方式，这些文件系统存储数据、例如生产服务器115使用的数据。可以使用单个备份系统100来备份多个文件系统110。客户端140通过与生产服务器115交互145来访问文件系统110中存储的数据。访问文件系统115的客户端140可以在从生产服务器115分离的计算机系统上执行，或者它可以是在生产服务器115内执行的程序。向备份系统100定期复制160来自文件系统110的数据。备份系统100在备份存储设备130、例如磁带存储设备上存储其接收的备份数据。

图1和其它图使用相似标号以标识相似要素。在标号之后的字母、诸如“110A”指示文本具体指代具有该特定标号的要素。文本中的无后继字母的标号、比如“110”指代图中的带有该标号的要素中的任何或者所有要素(例如文本中的“110”指代图中的标号“110A”和/或“110B”)。

图1(b)图示了用于使用恢复操作以使数据从备份系统100可用的常规方式。如果存在生产服务器115(a)或者文件系统110(a)的系统故障125，则客户端140不能使用文件系统110(a)的数据。来自文件系统110(a)的数据的最新备份通常由备份系统100从备份存储装置130取回并且向文件系统110(c)上恢复170。客户端140可以使用175文件系统110(c)上可用的数据，该数据代表来自文件系统110(a)的数据的新近副本。通常，备份存储设备130的性能与用于生产系统的文件系统110的存储设备比较更慢。因而，从备份存储设备130向文件系统110(c)恢复数据所花费的总时间可能显著从而造成在恢复操作期间的潜在业务损失。

图2图示消除慢速恢复操作170用于使数据在文件系统故障的情况下可用的基于去重的备份系统200。如图2(a)中所示，基于去重的备份系统200从文件系统110接收自从先前时间点起已经改变的数据块。数据块可以存储文件系统中的包括数据、可执行程序代码或者指令的任何信息。在一个实施例中，定期接收改变的数据块。在这些实施例中，基于去重的备份系统200接收的每个数据块集合对应于自从上次从文件系统110提取数据块起改变的块。从生产服务器接收数据块的操作也称为已改变块复制操作。在一个实施例中，在生产服务器110上运行的代理可以向基于去重的备份系统200发送改变的数据块。该代理可以通过在文件系统级或者在卷级操作来标识改变的文件和文件部分(数据块)。数据块可以是大小固定的或者可以不是大小固定的。

备选地，基于去重的备份系统200发送对使用生产服务器115上的库来执行应用编程接口(API)调用以取回改变的块的请求。在这一配置中，不要求具有生产服务器115上的备份代理，因为过程由基于去重的备份系统200发起和控制。在生产服务器上不要求备份代理的基于去重的备份系统200称为无代理备份系统。基于去重的备份系统200在备份文件系统210中存储改变的数据块。通常，与文件系统110的改变的块对应的数据量显著少于文件系统110的全部数据。因而备份文件系统210中存储的数据量可能显著少于与如图1中所示文件系统的全备份对应的数量。可以经由压缩或者其它数据减少技术、比如使用哈希作为指向已经存储的相同块的指针来进一步减少该数量。因而备份文件系统210可以利用比典型备份存储设备130显著更快的存储设备。在一个实施例中，可以在与文件系统110使用的存储设备至少一样快的存储设备上存储备份文件系统。例如可以在硬驱动或者固态驱动(SSD)上存储备份文件系统210。在快速存储设备上存储备份数据使得能够有可能允许在客户端140上运行的应用直接访问基于去重的备份系统200中存储的数据以防原文件系统110不可用，而不显著降低那些应用的性能。

图2(b)图示基于去重的备份系统200如何使数据可用于由客户端140使用。如果存在文件系统110(a)，或者生产服务器115(a)的故障125，则客户端140可以直接访问基于去重的备份系统200中存储的数据。基于去重的备份系统200呈现与文件系统110(a)的最新数据对应的数据块集合。在一个实施例中，客户端可以请求基于去重的备份系统200提供对与在不同于最新时间点的特定时间点对应的数据的访问。可以向服务器和操作系统呈现与时间点对应的数据块作为网络装配的文件系统(例如通过NFS)或者为盘卷(例如通过FC或者iSCSI)。

代表在特定时间点的文件系统100的数据块集合可以包括基于去重的备份系统200根据数据块何时被改变而在不同时间点从文件系统110复制的数据块。可以经由允许客户端140访问备份文件系统210的文件共享系统220而使与文件系统110(a)的数据对应的数据块集合可用于客户端140。使数据块集合可用的操作称为预备与故障的文件系统110(a)的数据对应的虚拟恢复文件系统(VRFS)。例如文件共享系统220可以经由网络文件系统(NFS)装配操作而提供对备份文件系统210的访问。可以向客户端140NFS装配备份文件系统210的一部分、由此允许客户端140访问备份文件系统210的装配部分上存储的文件。客户端140也可以对备份文件系统210的装配部分读取以及写入。可以装配在具体时间点的文件系统的全部或者部分。

图2(b)所示过程消除了图1(b)中所示需要从备份存储设备复制170大量数据的昂贵数据恢复操作170。备份文件系统210用于存储备份副本，并且还可以直接通过客户端140访问以便用于读取/写入。创建虚拟恢复文件系统(VRFS)结构，该结构允许客户端140访问备份文件系统210上存储的从文件系统110复制的数据的快照。预备与出故障的文件系统110(a)对应的VRFS所需要的时间显著少于存储操作170所需要的时间。在一个实施例中，可以通过在目标服务器上具有有权装配文件系统或者卷的工具箱(该工具箱包括软件模块)来全自动化用于装配文件系统或者卷的所有步骤。在一个实施例中，当先前出故障的生产服务器115(a)或者文件系统110(a)开始再次工作时，向生产服务器115(a)传送并且向文件系统110(a)应用客户端140对备份文件系统210做出的改变。在一个实施例中，应用改变包括向文件系统110a复制完基于去重的备份系统200中改变的数据库，并且用接收的数据块替换文件系统110a的对应数据块。随后，客户端140可以恢复使用生产服务器115(a)的文件系统110(a)。

图3是图示了如何在备份文件系统中组织在不同时间点复制的数据块以允许预备VRFS的图。图4中所示文件系统110包括数据块F 1、F2、F3和F4。假设时间T0是备份文件系统210用来备份来自文件系统110的数据的第一时间点。在时间T0，向备份文件系统复制315(a)来自文件系统110的所有块并且分别存储为数据块F11、F12、F13和F14。假设在时间T0与T1之间改变数据库F2和F4。在时间T1，从文件系统110向备份文件系统210仅复制315(a)数据块F2和F4，并且分别存储为块F22和F24。类似地，假设数据块F3和F4在时间T1与T2之间改变，在时间T2向备份文件系统210复制这些块并且分别存储为块F33和F34。

如果文件系统110在时间T2之后出故障，则来自文件系统110的与时间点T2对应的数据的快照可用于客户端。用于预备与点T2对应的VRFS的数据结构示出为指向数据块的指针集合320。每个指针Pi指向在时间T2之前修改的数据块i的最新副本。例如指针P1指向在时间T0复制的数据块F22，指针P指向在时间T1复制的块F22，并且指针P3、P4指向在时间T2复制的块F33、F34。如果客户端140向VRFS 320指向的数据块写入，则制作对应数据块的副本。客户端140随后向数据块的副本读取/写入。这允许保存备份文件系统210中存储的块的原副本用于其它客户端例如用来预备其它VRFS结构。

图4图示如果必要则备份文件系统210如何可以同时支持文件系统110的多个快照。与用于时间T2的文件系统快照对应的VRFS320(a)指向在时间T2时或者之前获得的数据块的副本。例如指针V1指向在时间T0复制的块F11，V2指向在时间T1复制的块F22，并且指针V3、V4分别指向块F33、F34。另一方面，与用于时间T1的文件系统快照的VRFS 320(a)指向在时间T1时或者之前复制的数据块的最新副本。因而指针U1指向在时间T0复制的块F11，指针U2指向在时间T1复制的块F22，指针U3指向在时间T0复制的块F13，并且指针F4指向在时间T1复制的块F24。备份文件系统210的数据块可以由与不同时间点对应的多个VRFS结构共享。例如块F22由与时间T1对应的VRFS以及与时间T2对应的VRFS共享。另外，VRFS可以由多个客户端140共享。在一个实施例中，这些不同时间点可以都由单个目标服务器或者由多个目标服务器装配。在一个实施例中，可以在多个装配点之下或者在单个装配点之下在单个服务器上装配多个时间点而目录代表多个时间点。

可以将使用VRFS 320对备份文件系统210做出的改变合并回成源文件系统110。然而如果有客户端140已经更新的数据块的多个副本，则对数据块的更新可能相互冲突。将数据块的这些副本合并成原文件系统110可能需要进一步分析数据块的副本以确定数据块的相同部分是否在两个副本中被不同地更新。可能必须化解冲突以确定在将来自备份文件系统210的改变合并成源文件系统110之时将来自冲突更新集合的哪个更新应用于数据。

在一些实施例中，过滤驱动器可以监视对数据块的改变并且使用适当格式来存储改变的历史。在一些实施例中，从文件系统110向备份文件系统210复制可变大小的数据段。如果自从上次复制操作起改变的数据量小，则可变大小的数据段可以小于完整数据块。因而可变大小的段的复制可以花费更少时间并且可以被更频繁执行。例如可以一天一次执行复制从先前已改变块复制操作起的所有改变的块的操作，但是可以每数分钟执行改变历史的备份。可以通过取得与在给定的时间Tm之前的时间Tn取得的最新近块副本对应的数据块来执行用于时间Tm的文件系统的恢复。可以将与在Tn之后并且在Tm之前复制的改变历史对应的改变应用于已改变块复制操作复制的数据以获得与在时间Tm之前的时间点接近的数据快照。在一些实施例中，从文件系统110取回并且以压缩格式或者无压缩地在备份文件系统上存储可变大小的数据段与固定大小的块的组合。在一些实施例中，例如如果原文件系统未连接到网络，则在原文件系统本地存储代表若干不同时间点的改变的块，然后在维持如下信息之时在批作业中发送这些块，该信息允许重建与多个时间点对应的数据。

系统架构

图5示出高级框图，该框图图示适合于使用基于去重的备份系统200来执行文件系统备份并且使备份系统中存储的数据可用于客户端的系统环境。系统环境包括一个或者多个生产服务器115、基于去重的系统200、管控系统540和一个或者多个客户端140。图3中所示系统如果必要则可以经由网络相互通信。

生产服务器115是对文件系统110中存储的数据执行操作的计算机系统。例如生产服务器115可以包括电子邮件服务器或者数据库服务器、企业资源规划(ERP)应用、移动设备或者存储数据的任何其它应用。在一个实施例中，生产服务器115指代在文件系统110上存储数据的任何计算机系统。生产服务器115包括文件系统110、备份代理345和文件系统库385。在备选配置中，可以在生产服务器115中包括不同和/或附加模块。

在一些实施例中，文件系统110可以是生产服务器115的本地存储装置或者网络附着存储装置。文件系统库385提供可用于从文件系统110提取信息的API。备份系统200调用文件系统库385的API以从文件系统110向备份系统200复制数据。在一个实施例中，备份系统200调用文件系统库386的API以确定文件系统的自从给定的时间点起改变的块数目以确定是否获得改变的块。在另一实施例中，备份系统200在固定间隔定期复制文件系统110的自从上次执行相似操作起改变的块。在一个实施例中，文件系统库385使用与文件共享系统220相似的文件共享系统在基于去重的备份系统200上装配生产服务器115的文件系统110。在备份系统200上装配文件系统110允许使用文件系统API向备份系统200传送文件系统110上存储的数据。

在一些实施例中，基于去重的备份系统200包括共享所有块的映射以防止跨越所有基于去重的备份系统200存储重复制品的一个或者多个基于去重的备份系统200。例如使用多个基于去重的备份系统200提供系统在故障的情况下的容错或者高可用性。在一些实施例中，基于去重的备份系统200添加经由镜像、RAID或者其它机制结构化的冗余性以保护基于去重的备份系统200中存储的数据。

在一些实施例中，生产服务器115包括协调从文件系统110向基于去重的备份系统200的数据块传送的备份代理545。例如备份代理545可以定期监视文件系统110的数据块以发现对数据块的改变从而标识将向备份系统200复制的数据块。在一个实施例中，备份代理545在固定的时间间隔向备份系统200写入文件系统110的改变的块。在另一实施例中，如果文件系统110的改变的块的数目超过阈值数目或者改变的数据的大小超过阈值，则备份代理545向备份系统200写入改变的块。在另一实施例中，在存储所有改变的块时发送它们、然后在去重备份系统中存储它们作为可以被应用以创建不同时间点的改变块日志。

一些实施例可以不包括图5中所示所有模块、例如备份代理345。块复制管理器510发起从不包括备份代理545的文件系统110复制数据。这些实施例称为无代理的基于去重的备份系统。这些实施例是有益的，因为它们通过消除备份代理454的安装和维护使得需要更少的用于生产服务器115的维护。在一些实施例中，无代理系统通过消除可能消耗系统资源的备份代理545使得需要更少的生产服务器115上的负荷。另一方面，使用备份代理545的系统可以需要在基于去重的备份系统200与生产系统115之间的更少通信，因为不要求块复制管理器510每次请求从生产服务器115备份数据。在其中对文件系统110的读取/写入操作更不频繁的系统中，备份代理545可以显著减少在生产服务器115与基于去重的备份系统200之间交换的消息数目。

在一个实施例中，文件系统库585包括监视文件系统110的所有更新操作的过滤驱动器。过滤驱动器监视对文件系统110执行的所有读取/写入操作。过滤驱动器包括用于跟踪对文件系统做出的更新并且确定何时向备份系统200复制更新的逻辑。过滤驱动器可以定期地或者在改变的数据量或者改变的块数目超过阈值时向备份系统200复制文件系统110的改变的块。

例如可以通过使用文件共享系统220来向客户端140陈列备份文件系统210中存储的数据。例如可以在运行客户端140的计算机系统上装配备份文件系统210中存储的数据。客户端140可以是在计算机系统上运行的应用或者程序。基于去重的备份系统200取回生产服务器115的文件系统110中可用的信息并且将其存储到备份文件系统210中。从文件系统110取回的信息包括自从针对文件系统110的子集或者针对存储文件系统110的整个盘的先前取回起改变的数据。在一些实施例中，可以装配文件系统110为代表网络盘(而不是网络文件系统)的iSCSI卷。如果从文件系统110取回与整个盘对应的信息，则取回的信息可以用来引导或者启动新计算机系统。在一个实施例中，从文件系统110取回的信息可以是文件系统110的与应用、例如电子邮件服务器关联的部分。在一些实施例中，应用提供的API可以用来监视和处理应用做出的对文件系统的改变，例如可以获得和存储应用做出的改变历史。在通过全部引用而结合于此的、于2009年10月21日提交的第12/603,541号美国申请中描述用于向数据块存储系统取回与数据库系统关联的数据的系统和方法。

在一些实施例中，从文件系统110备份的信息可以包括一个或者多个文件的集合。基于去重的备份系统200从文件集合取回改变的数据块并且将它们复制到备份文件系统210上。在一些实施例中，生产服务器115可以具有如下应用，这些应用在块复制管理器510或者备份代理545需要从文件系统110复制数据时让用于文件系统110中存储的文件的文件句柄开放。用于文件的开放文件句柄指示应用可以处在改变文件中的数据的过程中。根据应用的状态，文件的数据可以未在一致状态中。在这些实施例中，文件系统110的数据库的、代表文件系统的一致状态的先前状态用来执行备份。

基于去重的备份系统200包括自动恢复管理器520、VRFS管理器575、块复制管理器510、文件共享管理器570、存储分配管理器565和备份文件系统210。在备选配置中，可以在基于去重的备份系统200中包括不同和/或附加模块。块复制管理器510通过向文件系统库585发送对取回如下信息的请求来与生产服务器115交互，该信息代表文件系统110的时间点副本或者文件系统110的部分。块复制管理器510在备份文件系统210中存储取回的信息。VRFS管理器575构建用于基于备份文件系统210中存储的数据块创建虚拟恢复文件系统420的数据结构。存储分配管理器565为接收的信息分配存储，以将该信息存储在备份文件系统210中。存储分配管理器565保持跟踪可以从生产服务器115获得的每个数据块的各种版本。存储分配管理器565如果必要、例如在客户端向数据块写入时也复制数据块。如果出于只读目的而复制数据块，则存储分配管理器565仅分配用于保留指向现有数据块的引用指针的充足的存储。然而如果进行向复制的数据块写入的尝试，则存储分配管理器565分配用于制作数据块的副本以避免更新原数据块的充足的存储。在一些实施例中，基于去重的备份系统200取回的数据块可以在它们被存储于备份文件系统210中之前被压缩。

文件共享管理器570允许跨越可以通过网络与基于去重的备份系统200连接的计算机共享基于去重的备份系统200中存储的文件。用于共享文件的系统的例子是网络文件系统(NFS)。用于共享文件的系统可以利用光纤信道存储区域网络(FC-SAN)或者网络附着存储装置(NAS)或者其组合和变化。用于共享文件的系统可以基于小型计算机系统接口(SCSI)协议、因特网小型计算机系统接口(iSCSI)协议、光纤信道协议或者其它相似和有关协议。在一些实施例中，基于去重的备份系统200可以利用逻辑卷管理器。在一个实施例中，以如下格式组织文件，该格式模仿给定的文件系统盘布局、比如WINDOWS操作系统的称为NTFS的文件系统或者UNIX文件系统(UFS)。

自动发现管理器520允许基于去重的备份系统200发现用于给定的计算机系统或者计算机系统集合的需要备份的文件系统。例如可以向基于去重的备份系统200提供标识计算机系统的信息、例如网络地址或者机器。基于去重的备份系统200可以自动发现计算机系统使用的可能需要备份的各种文件系统。在一些实施例中，向基于去重的备份系统200提供如下信息，该信息标识计算机系统上的需要备份的应用。基于去重的备份系统200可以标识该标识的应用使用的需要备份的所有相关文件。例如可以请求基于去重的备份系统200执行在给定的机器上备份电子邮件服务器。自动发现管理器520可以标识电子邮件服务器用来存储与电子邮件有关的数据的文件以及需要备份的电子邮件服务器配置信息。在一个实施例中，自动恢复管理器520可以取得标识计算机系统集合的信息并且发现与所有计算机系统关联的需要备份的文件系统。在一些实施例中，向自动发现管理器520提供对网络的访问以执行在网络上发现包括桌面型计算机、膝上型计算机、服务器等的各种机器和在发现的计算机上的需要执行备份的文件系统。在一个实施例中，自动发现管理器520发现的信息可以由系统管理员审核以确定需要向备份文件系统210备份的文件系统集合。

管控系统540包括允许系统管理员执行管控操作的用户接口595，这些管控操作例如是指定需要备份的生产系统或者在数据丢失的情况下需要访问备份文件系统210的客户端系统140。在一些实施例中，用户接口585允许系统管理员配置用于自动发现管理器520执行发现用于备份的文件系统10的参数。用户接口595也允许系统管理员指定从生产服务器115复制数据用于执行备份的频率。

图6示出过程的流程图，该流程图图示块复制管理器510如何从生产服务器115接收改变的块并且保存它们。块复制管理器510发送610针对自从对生产服务器115的先前已改变块复制操作起改变的块的请求。在一些实施例中，请求可以包括标识如下文件的信息，针对这些文件取回改变信息，或者可以包括标识信息文件系统110的如下部分的该信息，需要针对该部分取回改变的块。在一些实施例中，请求包括用于在文件系统库585中执行指令(或者代码)的远程调用。文件系统库585执行用于标识改变的数据库的指令并且向基于去重的备份系统200发送请求的数据。块复制管理器510接收620包括改变的块的信息。块复制管理器510请求存储分配管理器565以存储高效方式保存630数据块。块复制管理器510等待已改变块复制操作的下一迭代并且在等待时段之后重复上述步骤。在一个实施例中，可以在备份过程之前、期间或者之后或者在装配过程之前、期间或者之后应用特殊处理以使时间点副本可用。特殊过程可以包括但不限于加密、标识和消除保密数据、消除不必要或者临时数据(比如空块)或者其它过程。

在一些实施例中，生产服务器115的备份代理545确定是否发起已改变块复制操作。例如备份代理545可以监视对文件系统110的部分、例如文件集合做出的改变。如果以改变的块数目衡量的改变量或者指示改变历史的信息量超过阈值，则备份代理可以确定需要发起已改变块复制操作。在另一实施例中，即使改变量可能未超过阈值，如果自从先前已改变块操作起的时间超过阈值，则备份代理545仍然可以发起已改变块复制操作。备份代理可以向块复制管理器510发送包括已改变的数据库或者改变历史的信息。块复制管理器510向存储分配管理器565发送对保存信息的请求。存储分配管理器565在备份文件系统210中保存信息。

图7图示如何基于备份文件系统210中保存的备份信息来为客户端140创建虚拟恢复文件系统结构。VRFS管理器575接收700对例如在有备份的文件系统110的故障的情况下为给定的时间段Tn创建VRFS的请求。VRFS管理器575标识710用于在时间Tn之前的时间点Tj的最新近块副本。在一些实施例中，如果如下信息可用，该信息描述在时间段Tj与Tn之间出现的改变历史，则标识720该信息。基于用于时间点Tj的块副本和改变历史，通过制作数据块的存储高效的副本来创建730读取写入文件结构。例如文件结构可以包括指向备份文件系统210中存储的数据块的指针。在一些实施例中，将基于改变历史的数据改变应用于数据块以获得与比Tj更新近的时间点对应的数据块的副本。客户端可以使用VRFS文件结构来执行读取或者写入操作。

备选实施例

在一些实施例中，基于去重的备份系统200可以在原生产服务器115出故障的情况下用作生产系统。基于去重的备份系统200为若干应用或者来自若干计算机系统的文件系统提供联合存储系统。可以使用备份文件系统210来执行可以在原文件系统110上执行的所有应用。如果备份文件系统210用作联合文件系统，则使用高性能存储设备(例如固态驱动(SSD))存储备份文件系统210提高了使用备份文件系统210中存储的数据的所有客户端140的性能。这允许企业通过投资于单个联合系统而不是大量个别系统来提高若干客户端140的性能。例如用SSD替换若干机器上的硬驱动可能比替换单个联合系统的驱动昂贵得多。在一些实施例中，备份文件系统210可以用作例如在生产服务器115不可用时即使文件系统110中存储的数据未丢失、仍然可以由客户端使用的高可靠性系统。

在一些实施例中，尤其是如果跨越访问不同时间点或者不同文件系统的不同系统共享多个块，则添加的存储装置高速缓存层可以提高备份文件系统的性能。

可以向常规备份存储装置复制整个备份文件系统210用于执行备份文件系统210的备份(例如如图1中所示)。因而也可以针对文件系统110的集合执行常规备份存储操作。使用常规备份技术对备份文件系统210的备份可以是比执行企业的各种生产服务器115的所有文件系统110的个别备份简单得多的过程。由于备份单个系统的事实并且也由于备份的数据量更小——因为它仅代表来自原文件系统的、可以通过使用数据压缩来进一步减少大小的改变的数据块——而获得这一简化。在一些实施例中，可以向另一存储系统全部或者部分复制备份文件系统。

在一些实施例中，可以向不同文件系统导出VRFS代表的数据并且允许客户端访问该其它文件系统中存储的导出的数据而不是创建用于由客户端使用的VRFS结构。例如如果使用VRFS数据的应用需要基于去重的备份系统200中不可用的大量资源，则导出数据可以是有益的。

计算机器架构

图8是图示能够从机器可读介质读取指令并且在处理器(或者控制器)中执行它们的例子机器的部件的框图。具体而言，图8示出机器的图解表示，该机器是以计算机系统800的例子形式，在该计算机系统内可以执行用于使机器执行这里讨论的方法中的任何一种或者多种方法的指令824(例如软件)。在备选实施例中，机器作为独立设备来操作或者可以连接(例如联网)到其它机器。在联网部署中，机器可以在服务器-客户端网络环境中在服务器机器或者客户端机器的能力内操作或者在对等(或者分布式)网络环境中作为对等机器来操作。

机器可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、写字板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、智能电话、web装置、网络路由器、交换机或者桥接器或者能够执行指令824(依次或者以别的方式)的任何机器，这些指令指定将由该机器采取的动作。另外，尽管仅图示单个机器，但是也应当理解术语“机器”包括单独或者共同执行用于执行这里讨论的方法中的任何一种或者多种方法的指令824的任何机器汇集。

例子计算机系统800包括被配置用于经由总线808相互通信的处理器802(例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、一个或者多个专用集成电路(ASIC)、一个或者多个射频集成电路(RFIC)或者这些例子的任何组合)、主存储器804和静态存储器806。计算机系统800还可以包括图形显示单元810(例如等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、投影仪或者阴极射线管(CRT))。计算机系统800也可以包括也被配置用于经由总线808通信的字母数字输入设备812(例如键盘)、光标控制设备814(例如鼠标、跟踪球、操纵杆、运动传感器或者其它指示仪器)、存储单元816、信号生成设备818(例如扬声器)和网络接口设备820。

存储单元816包括指令824(例如软件)被存储于其上的机器可读介质822，这些指令实现这里描述的方法或者功能中的任何一种或者多种方法或者功能。指令824(例如软件)也可以在它们由计算机系统800执行期间全部或者至少部分驻留于主存储器804内或者处理器802内(例如处理器的高速缓存存储器内)，主存储器804和处理器802也构成机器可读介质。可以经由网络接口设备820通过网络826传输或者接收指令824(例如软件)。

尽管在一个例子实施例中示出机器可读介质822为单个介质，但是应当理解术语“机器可读介质”也包括能够存储指令(例如指令824)的单个介质或者多个介质(例如集中式或者分布式数据库或者关联高速缓存和服务器)。也应当理解术语“机器可读介质”包括任何如下介质，该介质能够存储用于由机器执行并且使机器执行这里公开的方法中的任何一种或者多种方法的指令(例如指令824)。术语“机器可读介质”包括但不限于形式为固态存储器、光学介质和磁介质的数据存储库。

附加配置考虑

已经出于示例的目的而呈现本发明的实施例的前文描述；并非旨在于穷举本发明或者使本发明限于公开的精确形式。相关领域技术人员可以理解许多修改和变化鉴于上述公开内容是可能的。

本说明书的一些部分在对信息的操作的算法和符号表示方面描述本发明的实施例。这些算法描述和表示由数据处理领域技术人员普遍用来向本领域其他技术人员有效传达他们的工作实质。这些操作尽管在功能上、在计算上或者在逻辑上被描述、但是理解为由计算机程序或者等效电路、微代码等实施。另外，将这些操作布置称为模块也已经证实有时是方便的而不失一般性。可以在软件、固件、硬件或者其任何组合中实现描述的操作和它们的关联模块。

可以单独或者与其它设备组合用一个或者多个硬件或者软件模块执行或者实施这里描述的步骤、操作或者过程中的任何步骤、操作或者过程。在一个实施例中，用包括计算机可读介质的计算机程序产品实施软件模块，该计算机可读介质包含可以由计算机处理器执行的用于执行描述的步骤、操作或者过程中的任何或者所有步骤、操作或者过程的计算机程序代码。

本发明的实施例也可以涉及一种用于执行这里的操作的装置。这一装置可以被特殊地构造用于所需目的和/或它可以包括计算机中存储的计算机程序有选择地激活或者重新配置的通用计算设备。这样的计算机程序可以存储于有形计算机可读存储介质或者适合于存储电子指令并且耦合到计算机系统总线的任何类型的介质中。另外，在说明书中指代的任何计算系统可以包括单个处理器或者可以是为了增加计算能力而运用多处理器设计的架构。

本发明的实施例也可以涉及一种在载波中实现的计算机数据信号，其中计算机数据信号包括这里描述的计算机程序产品的任何实施例或者其它数据组合。计算机数据信号是在有形介质或者载波中呈现的，并且在载波中调制或者以别的方式编码的而且根据任何适当传输方法传输的产品。

最后，已经主要出于可读性和指导的目的而选择说明书中使用的语言，并且它可以并未被选择用于界定或者限制发明主题内容。因此旨在于本发明的范围不受这一具体描述限制、而是由基于本申请发布的任何权利要求限制。

Claims (21)

1.一种用于执行文件系统备份的方法，所述方法包括：

接收用于源文件系统的多个时间点副本的数据块，所述源文件系统的每个时间点副本通过从所述源文件系统提取自从提取先前时间点副本起改变的数据块来获得；

在存储系统上存储所述数据块；

接收对为目标系统恢复从所述源文件系统获得的信息的请求；以及

响应于接收对恢复的所述请求，创建虚拟恢复文件系统，所述创建包括：

将文件集合链接到所述存储系统上存储的多个所述数据块，所述数据块与所述源文件系统的多个时间点副本关联，以及

向所述目标系统装配所述文件集合以允许所述目标系统访问所述文件集合，装配的所述文件集合包括所述虚拟恢复文件系统。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

发送对接收用于所述源文件系统的时间点副本的所述数据块的请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其中链接到所述文件集合的所述多个存储的数据块至少包括作为第一时间点副本的一部分而接收的第一存储数据块和作为第二时间点副本的一部分而接收的第二存储数据块。

4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述文件集合的所述访问允许对所述多个存储的数据块中存储的信息的读取访问和写入访问。

5.根据权利要求1所述的方法，其中基于与所述源文件系统关联的预定时间表而接收所述源文件系统的所述多个时间点副本。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收对从所述虚拟恢复文件系统读取数据的请求；

从所述多个存储的数据块标识存储的数据块；以及

发送来自所述存储的数据块的信息。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收对向所述虚拟恢复文件系统写入数据的请求；

从链接到第一文件集合的第一多个存储数据块来标识存储的数据块；

创建所述存储的数据块的副本，并且将所述文件集合链接到所述存储的数据块的所述副本；以及

基于所述对写入的请求更新所述存储的数据块的所述副本。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

接收对合并回对所述虚拟恢复文件系统的更新以及所述源文件系统的请求；以及

向所述源文件系统发送所述多个存储的数据块中的已经更新的存储的数据块。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述对恢复信息的请求是对恢复信息的第一请求，所述目标系统是第一目标系统，所述虚拟恢复文件系统是第一虚拟恢复文件系统，所述文件集合是第一文件集合，并且所述多个存储的数据块是第一多个存储的数据块，所述方法还包括：

接收对恢复从所述源文件系统获得的信息的第二请求，所述第二请求标识第二目标系统；

响应于接收对恢复的所述第二请求，创建第二虚拟恢复文件系统，所述创建包括：

将第二文件集合链接到第二多个存储的数据块，以及

向所述第二目标系统装配所述第二文件集合以允许所述第二目标系统访问所述第二文件集合，所述装配的第二文件集合包括所述第二虚拟恢复文件系统。

10.根据权利要求9所述的方法，其中与所述第一文件集合关联的所述存储的数据块中的一个或者多个存储的数据块也与所述第二文件集合关联。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储系统是第一存储系统，所述方法包括：

接收对向第二存储系统导出所述虚拟恢复文件系统的请求；以及

向所述第二存储系统发送所述多个存储的数据块。

12.根据权利要求1所述的方法，其中对恢复的所述请求与恢复时间点关联，其中所述多个存储的数据块包括作为所述源文件系统的在所述恢复时间之前提取的时间点副本的一部分而接收的数据块。

13.一种用于执行文件系统备份的方法，所述方法包括：

接收对执行多个源文件系统的备份的请求，每个请求标识源文件系统；

对于接收到的每个请求，执行关联源文件系统的备份，包括：

接收用于所述关联源文件系统的多个时间点副本的数据块，所述关联源文件系统的每个时间点副本通过从所述关联源文件系统提取自从提取先前时间点副本起改变的数据块来获得，以及

在存储系统上存储所述数据块；以及

接收对恢复从特定源文件系统获得的信息的请求，所述对恢复的请求标识目标系统；以及

响应于接收到对恢复所述特定源文件系统的所述请求，创建虚拟恢复文件系统，所述创建包括：

将文件集合链接到所述存储系统上存储的多个存储的数据块，所述数据块与所述源文件系统的多个时间点副本关联，以及

向所述目标系统装配所述文件集合以允许所述目标系统访问所述文件集合，装配的所述文件集合包括所述虚拟恢复文件系统。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

发送对接收用于所述特定源文件系统的时间点副本的所述数据块的请求。

15.根据权利要求13所述的方法，其中链接到所述文件集合的所述多个存储的数据块至少包括作为第一时间点副本的一部分而接收的第一存储数据块和作为第二时间点副本的一部分而接收的第二存储数据块。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：

接收对向所述虚拟恢复文件系统写入数据的请求；

从所述多个存储的数据块来标识存储的数据块；以及

基于对写入的所述请求更新所述存储的数据块。

17.根据权利要求13所述的方法，其中对恢复信息的所述请求是对恢复信息的第一请求，所述目标系统是第一目标系统，所述文件集合是第一文件集合，所述虚拟恢复文件系统是第一虚拟恢复文件系统，并且所述多个存储的数据块是第一多个存储的数据块，所述方法还包括：

接收对恢复从所述特定源文件系统获得的信息的第二请求，所述请求标识第二目标系统；

响应于接收到对恢复的所述第二请求，创建第二虚拟恢复文件系统，所述创建包括：

将第二文件集合链接到第二多个存储的数据块，以及

向所述第二目标系统装配所述第二文件集合以允许所述第二目标系统访问所述第二文件集合，所述装配的第二文件集合包括所述第二虚拟恢复文件系统。

18.根据权利要求17所述的方法，其中与所述第一文件集合关联的所述存储的数据块中的一个或者多个存储的数据块也与所述第二文件集合关联。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

接收对向所述第一虚拟恢复文件系统写入数据的请求；

从所述第一多个存储的数据块标识存储的数据块；

响应于确定所述存储的数据块与所述第二虚拟恢复文件系统关联，创建所述存储的数据块的副本并且将所述第一文件集合链接到所述存储的数据块的所述副本；以及

基于对写入的所述请求更新所述存储的数据块的所述副本。

20.根据权利要求13所述的方法，其中对恢复的所述请求与恢复时间点关联，其中所述多个存储的数据块包括作为在所述恢复时间之前提取的时间点副本的一部分而接收的数据块。

21.一种具有计算机可读存储介质的计算机程序产品，所述计算机可读存储介质存储用于执行文件系统备份的计算机可执行代码，所述代码包括：

块复制管理器，被配置用于：

接收用于源文件系统的多个时间点副本的数据块，所述源文件系统的每个时间点副本通过从所述源文件系统提取自从提取先前时间点副本起改变的数据块来获得；

存储分配管理器模块，被配置用于：

在存储系统上存储所述数据块；

虚拟恢复文件系统管理器，被配置用于：

接收对为目标系统恢复来自所述源文件系统的信息的请求；以及

响应于接收到对恢复的所述请求，创建虚拟恢复文件系统，所述创建包括：

将文件集合链接到所述存储系统上存储的多个所述数据块，所述数据块与所述源文件系统的多个时间点副本关联，以及

向所述目标系统装配所述文件集合以允许所述目标系统访问所述文件集合，装配的所述文件集合包括所述虚拟恢复文件系统。

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