[发明专利]创建虚拟机的主机级应用程序一致的备份

说明书

背景

1.背景和相关技术

随着计算机化系统的日益流行，存储和备份由相关联的用户和应用程序创 建的电子文件和其他通信的需要也日益增加。一般而言，计算机系统和相关的 设备出于各种原因创建文件，诸如在工作环境中创建一个文字处理文档，以及 创建用于更复杂数据库的目的的文件的一般情况下。此外，许多这些文档可包 括有价值的工作产品，或应该被保护的敏感信息。因此人们将会认识到，一个 组织会想要定期备份电子文件，并藉此在需要时创建最初创建的文件的可靠的 还原有各种原因。

随着计算机化系统被继续开发成更复杂的软件和硬件配置，与备份这些配 置相关联的复杂性也增加。在其最简单的形式中，备份计算机涉及简单地从计 算机盘或卷复制信息，并且将该信息传送到一备份位置。然而，简单地从盘复 制数据在备份网络上的多个服务器上的大数据集的时候变得复杂得多，尤其是 在数据集在备份过程期间不断改变的时候。例如，与简单地备份数据一起，关 于大组织的某些问题可包括以快速、可靠且相对不中断的方式储存数据使得数 据也可被快速恢复的需求。其它问题包括如何在第一种情况下访问各种服务器 数据，尤其是当每一服务器都可能具有使得该服务器与另一服务器相比对于一 给定备份程序更可访问或更不可访问的不同功能的时候。

在备份服务器数据时的这些类型的复杂性在虚拟化服务器环境中可能尤 其困难。一般而言，虚拟服务器环境涉及对其上可安装一个或多个“虚拟机” 的主机服务器的使用。这些虚拟机包括安装在主机服务器盘空间和资源(例如， 主机存储器)的已分配部分上的操作系统的独特实例，且因此包括不同的机器 边界。由此，每一虚拟机可以由一唯一网络标识符来表示，并且因此表现为在 网络上与主机服务器本身分开且不同。另外，每一虚拟机还可具有在为该虚拟 机分配的主机空间上做出的附加存储分区。此外，除了表现为与主机服务器不 同的机器之外，虚拟机还可表现为主存多个驱动器或卷，尽管这些驱动器或卷 是存在于主机服务器的物理盘上的。因此，可以理解，虚拟机可以用多种重要 的方式来使用以更高效地分配组织中的硬件资源。

尽管有这些优点，但是简单地复制其上安装了虚拟机的主机卷并使该数据 如所需地有用(例如，一致且有效)并不是一个简单的问题。这一困难的原因 之一源自虚拟机本身的特性，由此它们被认为具有相对于其它虚拟机且相对于 对应的主机服务器的不同身份(例如，包括不同的操作系统)。例如，主机服 务器不能简单地指示虚拟机内的应用程序创建其数据的“应用程序一致的”快 照，因为这一应用程序一般是在虚拟机的控制之下的。由此，当主机创建其上 安装了虚拟机的卷(或多个卷)的快照或备份副本时，该虚拟机内部的进程可 继续运行，并且因此，该虚拟机的副本可能包括对不同的时刻有效的数据和文 件状态。即，该虚拟机的副本将不是“应用程序一致的”。如果要还原这一虚 拟机，则它甚至可能即使不是完全不能运作也是不正确地运作。

一般而言，“应用程序一致的”备份意味着应用程序参与了备份准备过程， 并且基于物理盘上以及存储器中有什么来产生要备份的应用程序文件。由此， 要备份的这些文件或快照与应用程序的当前状态是一致的，并且可以由应用程 序在稍后的时刻恢复。相反，“崩溃一致的”数据指的是一般在没有第一种情 况中的牵涉到用于创建数据的应用程序的好处的情况下备份的数据。结果，在 崩溃一致的备份期间的主要产物是一组在备份过程期间与物理盘上的内容相 同的数据，而没有考虑到存储器中有什么，也没有考虑到应用程序状态。这类 似于在总系统崩溃期间，诸如在掉电或重启期间文件数据可能如何存在，并且 因此对例如应用程序一致没有任何保证。特别地，对于某些复杂的操作环境， 尤其是在确保转换在备份之后尽可能地无缝是重要的情况下，一致的(即，应 用程序和/或文件系统)一致备份方法是较佳的。

有各种用于创建卷数据的一致备份的方式。不幸的是，试图创建虚拟机(以 及由其管理的对应卷)的应用程序一致的备份的常规系统一般不能在不首先暂 停或关闭该虚拟机的情况下高效地创建应用程序一致的备份。这通常导致某些 不需要的停机时间，这在一些具有某些“任务关键”软件的情况下会对管理员 造成特别的困难。其一个原因是感兴趣的卷可能在没有对该卷做出附加写的同 时被复制，使得通过应用程序生成的数据对于同一时刻都是一致的。当然，在 其中容易的、连续的且高效的数据访问是重要的环境中，暂停或关闭虚拟机来 制作备份副本较不合需要，并且会造成对组织资源的耗费。