DE69802294T2

DE69802294T2 - Systemen zur datensicherung und -rückgewinnung

Info

Publication number: DE69802294T2
Application number: DE69802294T
Authority: DE
Inventors: Jon Bathie; Peter Crighton; Stephen Gold; Peter King
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2018-08-29
Also published as: WO1999012098A1; US6785786B1; DE69802294D1; EP1008048A1; EP1008048B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Computerdatensicherung und -rückgewinnung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Vorrichtungen, Verfahren und Systeme zum Ermöglichen von Datensicherung und -rückgewinnung.

STAND DER TECHNIK

Typischerweise weisen Computernetzwerke, die heutzutage verwendet werden, die Grundtopologie auf, die in dem Diagramm in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 1 sind mehrere Klientenarbeitsstationen über ein Netzwerk mit mehreren Servern verbunden.
Benutzer führen Arbeit auf den Klientenarbeitsstationen durch, die über eine Netzwerkverbindung mit den Servern kommunizieren können. Klienten speichern typischerweise einmalige Benutzerdaten, während Server typischerweise für einige Funktionen, wie z. B. gemeinschaftlich verwendete Festplattenspeicherung, Datensicherungsspeicherung, Softwareanwendungen oder Druckersteuerung einen gemeinsamen zentralen Punkt liefern.
Es gibt eine Anzahl aktueller Schemata, die zum Sichern von Daten im Netzwerk verwendet werden. Ein erstes Schema ist es, für jeden Klienten Daten individuell auf eine Vorrichtung, wie z. B. ein Bandlaufwerk, zu speichern. Aufgrund der relativ niedrigen Kosten, hohen Kapazität, Haltbarkeit und Tragbarkeit ist die Bandspeicherung das bevorzugte Verfahren zum Sichern von Informationen auf Computern geworden. Dieses erstes Schema erfordert, daß jede Person oder jeder Administrator, der für einen Klienten verantwortlich ist, für die Sicherung der Daten verantwortlich ist. Außerdem benötigt jeder Klient seine eigene Sicherungsvorrichtung. Ein zweites Schema ist es, für jeden Klienten wichtige Daten auf einem entfernten Dateiserver zu speichern, wo die Serverdaten in regelmäßigen Abständen gesichert werden, beispielsweise auf täglicher Basis. Falls ein Klient versagt, ist somit nur potentiell weniger wichtige Information verloren. Ein drittes Schema, das beispielsweise für Systeme erhältlich ist, die unter Windows NT4 betrieben werden und Teil einer NT-Domain sind, ist, daß alle "spezifizierten" Informationen auf einem Klienten gesichert werden, typischerweise über Nacht, auf ein Bandlaufwerk, das mit einem NT-Server verbunden ist.
Bekannte Sicherungsschemen bieten relativ guten Schutz für Klientendaten, aber mit einem sehr hohen Administrationsaufwand. Falls beispielsweise Daten von einem Klienten zurückgewonnen werden müssen, beispielsweise als Folge davon, daß eine oder mehr Dateien "verloren" oder zerstört sind, dann muß der Eigentümer des Klienten typischerweise einen Administrator des Sicherungssystems kontaktieren und ein Wiederherstellungsverfahren anfordern. Typischerweise umfaßt ein Wiederherstellungsverfahren, daß der Sicherungssystemadministrator ein jeweiliges Band suchen und befestigen muß, auf dem die letzte Sicherung der verlorenen Datei(en) durchgeführt wurde, und das Wiederherstellungsverfahren auslöst. Obwohl ein solches Verfahren typischerweise sehr zuverlässig ist, kann es sowohl von Klientennutzern als auch von Sicherungssystemadministratoren als beschwerlich angesehen werden.
Die EP 410 630 beschreibt das Planen für die Speicherung von Datensätzen in entweder einem Anwendungs- oder Systemverwalteten Speicherzusammenhang unter Verwendung eines Algorithmus, in den relativ wenig Daten und kleinere Sicherungsintervall-(Fenster-) Zeiten eingeschlossen sind, im Vergleich zu anderen vollständigen, Inkremental- oder Kombinationssicherungsstrategien. Das System basiert auf einer Inkrementalsicherungsstrategie, die gegenüber einem Paar von anpaßbaren Parametern empfindlich ist, die sich auf die letzte Sicherung, die letzte Aktualisierung und aktuelle Zeit beziehen, die jeden Datensatz und die Speichergruppe desselben betreffen. Das System in der EP 410 630 ist als eine Einzelreihensicherungsarchitektur implementiert.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Datenspeichervorrichtung mit folgenden Merkmalen:
einer Schnittstelleneinrichtung zum Verbinden der Vorrichtung mit einem oder mehreren Klienten;
einer Steuerungseinrichtung zum Steuern der Vorrichtung und zum Verarbeiten von Nachrichten, die von dem einen oder den mehreren Klienten empfangen wurden;
einer Primärspeichereinrichtung; und
einer Sekundärspeichereinrichtung,
wobei die Steuerungseinrichtung programmiert ist:
um Sicherungs- und Rückgewinnungsnachrichten zu verarbeiten, die von dem einen oder den mehreren Klienten empfangen wurden, um in der Primärspeichereinrichtung Daten, die von den Klienten empfangen wurden, zu sichern, bzw. um den Klienten Daten von den gesicherten Klientendaten, die in der Primärspeichereinrichtung gespeichert sind, wiederherzustellen; und
um gemäß vordefinierter Kriterien zumindest einen Teil der Daten, die in der Primärspeichereinrichtung gespeichert sind, in der Sekundärspeichereinrichtung zu sichern.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung programmiert, um auf der Primärspeichereinrichtung zumindest die aktuellste Version aller Daten, die von den Klienten erhalten wurden, gespeichert zu halten. Auf diese Weise kann eine Datenwiederherstellungsoperation unter Verwendung der Daten, die in einem Primärspeicher gespeichert sind, stattfinden, ohne daß ein bestimmtes Sicherungsband gefunden und installiert werden muß.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung programmiert, um Daten, die in der Primärspeichereinrichtung gespeichert sind, in sekundären Speichereinrichtungen, wie z. B. Bandspeichereinrichtungen, zu sichern, unabhängig von Nachrichten von den Klienten.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfaßt die Primärspeichereinrichtung eine Direktzugriffsspeichereinrichtung, wie z. B. ein Festplattenlaufwerk. Alternativ umfaßt die primäre Speichereinrichtung nicht-flüchtige Direktzugriffsspeicher (NV-RAM; NV-RAM = non-volatile random access memory). Für den letzteren Fall gehen die Anmelder jedoch davon aus, daß derzeitige NV-RAN im Vergleich zu einem Festplattenlaufwerk unerschwinglich teuer wären.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfaßt die Datenspeichervorrichtung ein Gehäuse, das speziell konfiguriert ist, um die Steuerungseinrichtung, die Schnittstelleneinrichtung, die Primärspeichereinrichtung und die Sekundärspeichereinrichtung unterzubringen. Somit schafft die Datenspeichervorrichtung eine anwendungsspezifische und integrierte Lösung für Datenspeicherung und -rückgewinnung. Bei anderen, weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen können die Komponenten der Vorrichtung verteilt sein, wobei sich einige der Komponenten beispielsweise auf oder in einer anderen Vorrichtung, wie z. B. einem Computer, befinden.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Sichern von Daten, die bei einem oder mehreren Klienten gespeichert sind, auf eine Datensicherungs- und wiederherstellungsvorrichtung, die mit einem Netzwerk verbunden ist, und die Klienten ebenfalls mit dem Netzwerk verbunden sind, wobei das Verfahren umfaßt, daß die Datensicherungs- und wiederherstellungsvorrichtung eine aktuellste Version aller Daten, die von den Klienten empfangen werden, in einem Primärdatenspeicher speichert, und von Zeit zu Zeit, gemäß vorbestimmter Kriterien, zumindest einen Teil der Daten, die in dem Primärdatenspeicher gespeichert sind, in dem Sekundärdatenspeicher speichert.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Datenspeichersystem mit folgenden Merkmalen:
einem Netzwerk;
einer Datenspeichervorrichtung, wie vorher oder später beschrieben; und
zumindest einem Klienten, der mit der Vorrichtung verbunden ist, der oder der zumindest eine Klient umfaßt Klientenspeichereinrichtung und Klientenverarbeitungseinrichtung, wobei die Klientenverarbeitungseinrichtung gemäß vorbestimmter Kriterienprogrammiert ist, um zu bestimmen, wann Daten, die in der Klientenspeichereinrichtung gespeichert sind, in der Datenspeichervorrichtung gesichert werden sollten.
Andere Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen offensichtlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun, lediglich als Beispiel, mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm eines herkömmlichen Computernetzwerks;
Fig. 2 ist ein Diagramm eines Computernetzwerks, das modifiziert ist, um gemäß mit dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel zu arbeiten;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die hauptfunktionellen Merkmale eines Klienten darstellt, gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Hauptdateistrukturen auf der Bandsicherungsvorrichtung darstellt, um eine Sicherungsoperation gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel zu ermöglichen;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Hauptfunktionsmerkmale einer Sicherungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das eine Sicherungsoperation gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das Dateiinformationen darstellt, die während dem Vorgang, der bezüglich Fig. 6 beschrieben ist, gesammelt werden.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das einen redundanten Dateientfernungsindex darstellt; und
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer Sicherungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG UND INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Wie bereits erörtert wurde, bieten bisher bekannte Sicherungsschemata und -systeme relativ guten Schutz für Netzwerkdaten, aber mit einem potentiell sehr hohen Administrationsaufwand, insbesondere wenn Datenwiederherstellung vom Band erforderlich ist. Administratoren haben die zusätzlichen Probleme, daß Sicherungen nicht durchgeführt werden, oder aufgrund mangelnder Ausbildung oder Wissens auf Seiten der Klientenbenutzer versagen. Dies trifft insbesondere auf Sicherungsplanung, Medienhandhabung und Wartungsschemata, wie z. B. Banddrehung oder Laufwerkreinigung zu. Nicht ausgeführte Sicherungen können zu Datenverlust führen, der im besten Fall bewirkt, daß beim Wiederherstellen der Daten Zeit verloren geht.
Da sich außerdem die Menge der Netzwerk-Daten erhöht, werden Sicherungskapazität und Netzwerkbandbreite zu wesentlichen Beschränkungsfaktoren (es dauert länger, zu sichern und erhöht folglich die Netzwerkausfallzeit während der Sicherung), ebenso wie die erhöhte Menge von Sicherungsadministrationsaufwand.
Man nehme ein 10-Klient- und 2-Server-Netzwerk an, bei dem jeder Klient 2 Gigabyte Plattenspeicher umfaßt und jeder Server 20 Gigabyte Plattenplatz. Ein Bandspeichergerät müßte potentiell eine Kapazität von 60 Gigabyte umfassen, um die vollständige Sicherung des Netzwerks zu garantieren.
Ferner kann ein typisches 10-Base-T-Netzwerk höchstens 1 Megabyte Daten pro Sekunde übertragen. Eine vollständige Sicherung des obigen Netzwerks würde 60.000 Sekunden oder 17 Stunden dauern. Während dieser Zeit wäre das Netzwerk für die Verwendung für irgendwelche andere Zwecke nicht nutzbar. Dies wäre für die meisten Benutzer nicht akzeptabel.
Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele wollen zumindest einen Teil dieser Themen angehen.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine allgemeine vernetzte Computerumgebung 100 des Stands der Technik darstellt. Wie gezeigt, sind eine Mehrzahl von Computersystemen oder Klienten (bezeichnet mit 110a, 110b usw.) mit einem Computernetzwerk 120 verbunden. In diesem Beispiel ist das Netzwerk ein lokales Netz (LAN; LAN = local area network), wie z. B. ein Ethernet, das das TCP/IP-Datenübertragungsprotokoll unterstützt. Mit dem LAN sind außerdem eine Anzahl von Servern (bezeichnet mit 130a, 130b usw.) verbunden. Die Server können beispielsweise Dateiserver, Druckserver, Emailserver oder eine beliebige Kombination derselben sein. In dem Diagramm ist ein Bandlaufwerk 140 dargestellt, das mit dem Server 130a verbunden ist, wobei der Server 130a ein Dateiserver ist. Die Daten, die auf dem Dateiserver 130a in Online-Speicherung gespeichert sind (wobei Online anzeigt, daß die Speicherung in einem gegebenen Moment zugreifbar ist), wie z. B. ein Festplattenlaufwerk, wird auf täglicher Basis auf das Bandlaufwerk 140 gesichert, typischerweise jeden Tag auf ein neues Band. Das Bandmedium wird als Offline-Speicherung bezeichnet, da ein Band, wenn es entfernt wurde, nicht mehr zugänglich ist. Eine Speicheroperation wird durch Speichersoftware geplant und gesteuert, die als ein Hintergrundprozeß auf dem Dateiserver 130a läuft. Die Sicherungssoftware plant, daß die Sicherung beispielsweise um 23 Uhr jeden Abend ausgeführt wird und steuert die Übertragung von Daten von dem Dateiserver 130a zu der Sicherungsvorrichtung 900.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine vernetzte Computerumgebung 200 darstellt, die für den Betrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel modifiziert ist. Wie gezeigt, sind eine Mehrzahl von Klienten (bezeichnet mit 210a, 210b usw.) mit einem Computernetzwerk 220 verbunden. In diesem Fall ist das Netzwerk ebenfalls ein LAN (local area network), wie z. B. ein Ethernet, das das TCP/IP- Datenkommunikationsprotokoll unterstützt. Eine Anzahl von Servern (bezeichnet mit 230a, 230b usw.) sind mit dem LAN 220 verbunden. Wie oben können die Server Dateiserver, Druckserver, Emailserver oder eine Kombination derselben sein. Mit dem LAN 220 ist außerdem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Bandsicherungsvorrichtung 240 verbunden. Die Bandsicherungsvorrichtung 240 ist so gezeigt, daß sie zusätzlich zu einem Bandlaufwerkmechanismus 244 eine Festplattenlaufwerkvorrichtung 242 enthält. Der Betrieb der Bandsicherungsvorrichtung 240 wird später detaillierter beschrieben.
Allgemein können Server als leistungsfähigere Klienten angesehen werden, oder als Klienten mit großen Mengen an Plattenspeicher. Daher wird aus praktischen Gründen, und sofern nicht anderweitig angemerkt, der Begriff "Klient", wenn er ab jetzt verwendet wird, entweder einen Server oder einen Klienten in einer Netzwerkumgebung meinen. Ferner soll lediglich zur Erleichterung der Beschreibung der Begriff "Klient" ebenso verwendet werden, um jedes Gerät oder jede Vorrichtung zu umfassen, die Daten lokal speichert, die entfernt gesichert werden können.
Ferner wird, soweit nicht anderweitig angezeigt, nur ein Klientensystem 210a betrachtet, obwohl darauf hingewiesen wird, daß die anderen Klienten auf die gleiche Weise funktionieren.
Der Klient 210a umfaßt einen Sicherungsagenten 215a, der eine oder mehrere Softwareroutinen enthält. Die Hauptfunktionsmodule des Sicherungsagenten 215a sind in dem Diagramm in Fig. 3 dargestellt. Jedes Modul umfaßt eine oder mehrere Softwareroutinen, die beispielsweise in der C++- Programmiersprache geschrieben sind, die den Klienten 210a steuern, um Daten zu verarbeiten und mit der Bandsicherungsvorrichtung 240 zu kommunizieren, wie es unten detailliert beschrieben ist. Die Softwareroutinen sind auf einem Festplattenlaufwerkgerät (nicht gezeigt) in dem Klienten gespeichert und werden in einen Hauptdirektzugriffsspeicher (RAM; RAN = random access memory) geladen, wenn es erforderlich ist, daß sie wirksam werden, und ein zentraler Prozessor in dem Klienten verarbeitet die Befehle, um den. Klienten zu steuern, damit derselbe gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirksam wird. Die Linien, die dargestellt sind, um die unterschiedlichen Module und Diagrammblocks zu verbinden, repräsentieren Kommunikationskanäle, die, abhängig von der Erfordernis, einen Teil der Zeit oder die ganze Zeit offen sind. Der Klient 210a ist ein allgemeiner Computer, wie z. B. ein PC, auf dem das Windows NT 4.0 Betriebssystem läuft.
DYNAMISCHER-ABWICKLER-MODUL
In Fig. 3 ist ein dynamischer Abwickler 310 ein Modul, das verantwortlich ist für das dynamische Auslösen eines Sicherungszyklusses von dem Klienten 210a, auf der Basis der Zeit seit der letzten Sicherung und der lokalen Systemressourcen. Eine lokale Sicherungskonfigurationsdatei 312 enthält Einzelheiten über eine allgemeine netzwerkweite Strategie, die durch den Netzwerkadministrator festgelegt ist, und über eine lokale benutzerdefinierte Strategie hinsichtlich einer Zielzeitverzögerung, bevor Daten geschützt werden. Eine Standardstrategie wäre beispielsweise, eine Sicherung einmal pro Stunde zu versuchen. Der dynamische Abwickler 310 ist ein Hintergrundprozeß, der ständig auf dem Klienten 210a läuft.
Nachdem die Zielzeitverzögerung (z. B. 1 Stunde) vergangen ist, beurteilt der Abwickler 310 die Ressourcen des lokalen Klientensystems 210, um sicherzustellen, daß die Sicherung laufen kann, ohne die Leistungsfähigkeit des Systems ernsthaft zu beeinträchtigen. Falls das lokale Klientensystem 210a stark belastet ist, beispielsweise bei 95% Kapazität, wird es der Abwickler 310 eine kurze Zeitspanne später wieder versuchen (z. B. nach 5 Minuten) und die Wiederholungsversuche fortsetzen, bis das System ausreichend freie Ressourcen aufweist, um die Sicherung auszuführen. Es gibt ein oberes Zeitlimit für den Wiederholungsversuch, beispielsweise 30 Minuten, nach dem eine Sicherung unabhängig von der Systembelastung erzwungen wird. Die obere Zeitbeschränkung für die Wiederholungsversuche ist eine weitere allgemeine Strategievariable, die lokal in der Sicherungskonfigurationsdatei 312 gespeichert ist.
Sobald es die Ressourcen des lokalen Klientensystems erlauben, kommuniziert der Abwickler 310 mit der Bandsicherungsvorrichtung 240, um einen Sicherungsschlitz anzufordern. Die Bandsicherungsvorrichtung 240 wird zulassen, daß der Sicherungsauftrag beginnt, falls die Netzwerkbandbreite denselben unterstützen kann. Falls bereits andere Sicherungen von anderen Klienten laufen, die die gesamte Netzwerkbandbreite benötigen, die für Sicherungen zugewiesen ist, kommuniziert die Bandsicherungsvorrichtung 240 mit dem Klienten 210a, um die Anfrage abzulehnen. Als Folge kehrt der Abwickler 310 zu dem Wiederholungsversuchzyklus zurück und wartet, bis die Bandsicherungsvorrichtung 240 die Erlaubnis gibt, fortzufahren.
Da der Sicherungsagent 215a die Sicherungsaufträge dynamisch auslöst, ist das gesamte Netzwerksicherungsschema von der Konfiguration unabhängig. Somit kann ein Klient Strom sparen oder ein tragbarer Klient kann von dem Netzwerk abgetrennt werden, und bei der Rückkehr können die Sicherungen nahtlos fortsetzen. Folglich gibt es keine Erfordernis, daß die Bandsicherungsvorrichtung 240 irgendwelches "Wissen" darüber hat, welche Klienten mit dem Netzwerk zu einem Zeitpunkt verbunden oder nicht verbunden sind.
Der dynamische Abwickler 310 hat außerdem die Verantwortung zum Auslösen des Betriebs der anderen Module, wenn es erforderlich ist.

AKTIVER-DATEIMANAGER-MODUL

Ein Aktiver-Dateimanager-Modul (AFM; AFM = active file manager module) 320 überwacht, welche Dateien durch den Sicherungsagenten 215a für den Zweck des Sicherns geöffnet werden sollen. Bevor eine Datei geöffnet wird, überprüft das AFM 320 das Dateisystem 322 des Klienten, um zu sehen, ob die Datei bereits durch ein anderes Programm, das auf dem Klienten 210a läuft, genutzt wird. Falls die Datei bereits genutzt wird, wartet das AFM 320, bis die Datei in einem "sicheren" Zustand ist, in dem sie der Sicherungsagent 215a sichern kann. Nur wenn die Datei "sicher" ist, erlaubt das AFM 320 dem Sicherungsagenten 215a, die Datei zu öffnen. Eine Datei kann "sicher" sein, selbst wenn die Datei gesperrt ist und genutzt wird. Falls während der Sicherungsoperation auf die Datei geschrieben wird, bewahrt das AFM 320 automatisch die zu sichernden Daten durch Senden der jeweiligen Blocks über das Netzwerk direkt zu der Bandsicherungsvorrichtung 240. Die Bandsicherungsvorrichtung 240 kann dann dieselben verwalten oder aus den Bestellsicherungsblocks neu bestellen, und bewahrt somit den Originalzustand der Datei von dem Zeitpunkt, als die Sicherung begann.
Man bedenke beispielsweise eine Datenbank von Kundenadressen (nicht gezeigt), die gerade gesichert wird. Während der Sicherung verändert ein Benutzer einen der Einträge in einem Teil der Datenbank, die noch nicht gesichert wurde. Das AFM 320 sendet die alte Adresse sofort zu dem Sicherungsserver, und wenn die Sicherung diesen Punkt erreicht, überspringt er die aktualisierte Adresse in der Datenbank. Dieses Verfahren bedeutet, daß, wenn eine Datenbankanwendung denkt, daß sie Daten auf eine Platte geschrieben hat, diese auch wirklich auf die Platte geschrieben wurden und nicht irgendwo anders zwischengespeichert wurden. Daher gibt es keine Möglichkeit für Datenverlust oder -korruption, falls der Server 240 während der Sicherung abstürzen sollte.
Das AFM 320 kann benutzerkonfiguriert werden, um zu bestimmen, wann eine Datei "sicher" ist zum Sichern. Beispielsweise kann das AFM 320 eine Schreiben-Inaktivitäts-Periode nutzen, um dies zu entscheiden, was einer der allgemeinen Strategiewerte wäre, der in der Sicherungskonfigurationsdatei 312 gespeichert ist. Um sicherzustellen, daß eine Sicherungskopie einer Datei keine Teiltransaktion enthält, überwacht das AFM 320 die Zeitspanne, die vergeht, ohne daß ein Schreibvorgang auftritt. Falls die Zeit beispielsweise auf 5 Sekunden eingestellt ist, ist die Datei nicht "sicher", bis zu einer 5-Sekunden-Periode, wenn keine Schreibvorgänge aktiv sind, und zu diesem Zeitpunkt kann die Datei gesichert werden. Es gibt außerdem einen Wert für die Zeitspanne, nach der es das AFM 320 aufgibt, einen sicheren Zustand zu finden. Falls diese Zeit beispielsweise auf 60 Sekunden eingestellt ist, wird das AFM 320 eine Minute lang versuchen, eine 5-Sekunden-Periode ohne Schreibvorgänge zu finden.
Einige Anwendungen, insbesondere Datenbanken, betreiben eine Anzahl von Dateien gleichzeitig (z. B. Datendateien und Indexdateien), und um die Gesamtintegrität solcher Dateien sicherzustellen, müssen sie als eine "Gruppe" konfiguriert sein. Eine Gruppe definiert eine Anzahl von Dateien, die von einem gemeinsamen "sicheren" Zustand gesichert werden, und nur wenn jede Datei aus der Gruppe gleichzeitig in einem "sicheren" Zustand ist, kann jede Datei gesichert werden. Diese Gruppierung wird durch das AFM 320 automatisch durchgeführt, wenn es einen der Hauptdatenbanktypen (z. B. Exchange, Notes, SQL Server und Oracle) erfaßt. Ferner kann das AFM 320 konfiguriert sein, um benutzerdefinierte Listen von Dateien als Gruppen zu behandeln, wobei die Gruppendefinitionen in der Sicherungskonfigurationsdatei 312 gespeichert sind.

DATEIDIFFERENZIERUNGSMODUL

Ein Dateidifferenzierungsmodul (FDM; FDM = file differencing module) 330 ist ein Modul in dem Sicherungsagenten 215a, das die Dateien, die gesichert werden sollen, auswählt, durch Bestimmen, welche Dateien seit der letzten Sicherung geändert oder hinzugefügt wurden. Das Modul erreicht dies durch Lesen des aktuellen Verzeichnisbaums des lokalen Dateisystems 322 und Überprüfen der modifizierten Zeit/Datum jeder Datei gegenüber den Einträgen in einer zwischengespeicherten Verzeichnisbaumdatei (DTF; DTF = Directory Tree File) 332, die von der letzten Sicherung erzeugt wurde. Modifizierte Dateien haben verschiedene Zeiten und Daten, und neue Dateien haben keinen entsprechenden Eintrag. Modifizierte Dateien sind gekennzeichnet als "modifiziert" und neue Dateien sind gekennzeichnet als "neu". Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der ersten Sicherung nach der Installation alle Dateien neue Dateien sind.
Bevor die Liste modifizierter oder neuer Dateien weiter verarbeitet wird, wird die Liste gefiltert nach ausgeschlossenen Dateien (wie z. B. temporäre Dateien, Internetcachedateien, Swap-Dateien usw.). Die Strategie zum Ausschließen von Dateien wird in der lokalen Sicherungskonfigurationsdatei 312 gehalten und wird von einer allgemeinen Netzwerkstrategie erzeugt, die durch den Netzwerkadministrator eingestellt ist und außerdem von einer benutzerdefinierten Satz ausgeschlossener Dateien oder Verzeichnisse.
Die nächste Stufe ist, zu bestimmen, welche der neuen Dateien bereits auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 gehalten werden und folglich redundant sind. Falls es beispielsweise bereits eine Sicherung einer Windows 95 Workstation gab, dann werden nachfolgende Sicherungen bestimmen, daß die Windows 95 Betriebssystemdateien redundant sind. Das FDM 330 sendet zunächst die Liste der ausgewählten neuen Dateien zu der Bandsicherungsvorrichtung 240. Die Liste enthält für jede Datei einen 32-Bit-CRC-Code (berechnet für den jeweiligen Namen, den Datum/Zeit-Stempel und die Dateigrößeninformation). Die Bandsicherungsvorrichtung 240 sendet eine Liste der Dateien zurück, die mit den bestehenden Sicherungsdateiinhalten übereinstimmen, und für jede Datei sendet sie außerdem eine Signatur zurück (in diesem Fall eine 32-Bit-CRC-Prüfsumme, die über jede aktuelle Dateidaten berechnet wird) und eine Anzeige der Position der Datei auf dem Sicherungsserver. Für jede der potentiell redundanten Datei in der Liste erzeugt das FDM 330 einen jeweiligen Signaturwert und vergleicht denselben mit dem Wert, der durch die Bandsicherungsvorrichtung 240 zurückgesendet wird. Wo die Signaturen übereinstimmen, wird die Dateimarkierung von "neu" zu "redundant" geändert. Folglich ist das Ausgangssignal des FDM 330 eine Liste aller Dateien, die seit der letzten Sicherung neu oder modifiziert sind, gekennzeichnet als:
"redundant", Kopie bereits auf dem Sicherungsserver gehalten;
"neu", neue Datei, folglich kein Bedarf für Blockdifferenzierung; oder
"modifiziert", Blockdifferenzierung anwenden, um zu bestimmen, welche Blocks geändert sind.
Außer Dateien identifiziert das FDM 330 jegliche Modifikationen der Systeminformationen, die verwendet werden, um das System bei einer Notfallrückgewinnung neu aufzubauen. Dies umfaßt Bereiche, wie z. B. NetWare NDS-Partitionen, Plattenpartitionsinformationen, Dateisystemtypen und - details (z. B. komprimiert), Urladepartitionen (z. B. MBR, NetWare DOS-Partition).

BLOCKDIFFERENZIERUNG

Ein Blockdifferenzierungsmodul (BDM; BDM = blockdifferencing module) 340 bestimmt, welche Blocks in jeder Datei sich seit der letzten Sicherung geändert haben. Der Identifizierungsprozeß der veränderten Abschnitte (Deltas) von Dateien wird durch zwei Grundprozesse durchgeführt. Der erste Prozeß ist ein Gleitfingerabdruck- (SFP-; SFP = sliding fingerprint) Prozeß 342. Im allgemeinen ist ein Fingerabdruckprozeß ein Wahrscheinlichkeitsalgorithmus, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Versagens weit geringer ist als die Wahrscheinlichkeit eines unentdeckten Versagens der darunterliegenden Speicher- und Kommunikationsmedien (für weitere detaillierte Informationen über Fingerabdrücke wird der Leser auf das Buch von Richard Karp und Michael Rabin, "Efficient randomised pattern matching algorithms", Harvard University Centre for Research in Computing Technology, TR-31-81, Dezember 1981, hingewiesen). Der zweite Prozeß umfaßt aktive Erfassung von Schreibvorgängen auf Regionen von Dateien; diese Technik erfordert einen Prozeß, der Dateideltabeschleunigungs- (FDA-; FDA = file delta accelerator) Prozeß 345 genannt wird. Der FDA-Prozeß 345 ist ein Hintergrundprozeß, der die ganze Zeit läuft, um die Schreibvorgangaufrufbefehle des Betriebssystems 312 des Klienten zu überwachen, und ein Protokoll 347 zu erhalten, welche logische Regionen welcher Dateien modifiziert wurden.
Der FDA-Prozeß 345 ist effizienter für Dateien, die an Ort und Stelle aktualisiert werden (z. B. Datenbanken), während der SFP-Prozeß 342 viel effektiver ist für Dokumentdateien, die gesamt (oder größtenteils) mit jeder Aktualisierung neu geschrieben werden - obwohl nur ein kleiner Teil der Datei modifiziert sein kann. Wie später beschrieben wird, verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Kombination eines SFP-Prozesses 342 und eines FDA-Prozesses 345. Während jede modifizierte Datei für die Sicherung geöffnet wird, wird das FDA-Prozeßprotokoll 347 überprüft, um zu sehen, wie viel der Datei modifiziert wurde. Falls mehr als ein Schwellenwertprozentsatz, beispielsweise 5 bis 10%, modifiziert wurde und falls die Gesamtgröße der Änderungen kleiner ist als eine gegebene Größe (z. B. 2 Megabyte), dann wird der SFP-Prozeß 342 als der geeignete Prozeß ausgewählt. Andernfalls werden die FDA-erfaßten Regionen verwendet. Es ist zu beachten, daß, falls der lokale Klient 210a ohne eine "saubere" FDA-Abschaltung abstürzt, alle FDA-Protokollinformationen 347 vollständig, gelöscht sind, und das BDM 340 vorübergehend zu dem SFP-Prozeß (oder einer herkömmlichen Inkrementierungssicherung) zurücksetzen muß, wenn die nächste Sicherung durchgeführt wird.
Der SFP-Prozeß 342 unterteilt eine aktualisierte Datei in gleich große "Brocken", deren Größe abhängig von der Dateigröße variiert. Für jeden Brocken ist ein 12-Byte- Fingerabdruck berechnet, und die Fingerabdrücke werden mit den Sicherungsdaten für die zu speichernde Datei durch die Bandsicherungsvorrichtung 240 gesendet. Wenn eine Datei mit dem SFP-Prozeß 342 überprüft werden soll, kommuniziert das BDM 340 mit der Bandsicherungsvorrichtung 240, um den Fingerabdrucksatz für die betreffende Datei herunterzuladen. Es ist außerdem möglich, Fingerabdrucksätze für Dateien, auf die oft zugegriffen wird, lokal in den Cache zu speichern. Der SFP-Prozeß 342 berechnet dann die Fingerabdruckfunktion für die aktualisierte Version der Datei, beginnend vom ersten Byte und unter Verwendung einer Brockengröße von der gleichen Größe wie für die letzte Sicherung der Datei. Dann vergleicht der SFP-Prozeß 342 den daraus folgenden neuen ersten Fingerabdruck mit dem vorhergehenden Fingerabdrucksatz, um eine Übereinstimmung zu finden. Falls eine Übereinstimmung vorliegt, dann ist der Brocken, der an diesem Byte beginnt, bereits auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 vorhanden und muß folglich nicht gesichert werden. Falls keine Übereinstimmung vorliegt, wird die Fingerabdruckfunktionsberechnung wiederholt, beginnt aber an dem nächsten (zweiten) Byte, usw.
Für alle Dateien, die "modifiziert" sind, wird der Blockdifferenzierungsprozeß wie oben beschrieben durchgeführt, wobei ein Strom von modifizierten Brocken (plus neuer Fingerabdrücke) für jede Datei produziert wird. "Neue" Dateien müssen nicht blockdifferenziert werden, daher wird die gesamte Datei in Brocken unterteilt (die Anfangsbrockengröße ist abhängig von der Dateigröße), wobei für jeden Brocken ein neuer Fingerabdruck berechnet wird. Alle diese Dateibrocken (plus neuer Fingerabdrücke) werden zu dem Datenübertragungsmodul 350 gesendet, das unten detaillierter beschrieben ist, um komprimiert zu werden und zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 gesendet zu werden.

DATENÜBERTRAGUNGSMODUL

Ein Datenübertragungsmodul (DTM; DTM = data transfer module) 350 führt die tatsächliche Übertragung der gesicherten Daten von dem Sicherungsagenten 210a zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 durch. Während Brocken von Sicherungsdaten (plus Fingerabdrücken) von dem BDM 340 empfangen werden, werden sie komprimiert und zu einem Sicherungsstrom von Daten zur Übertragung zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 hinzugefügt. Es gibt eine Verzögerung zwischen der Übertragung jedes Brockens, aufgrund der Zeit, die für die Erhaltung des Brockens und dessen Komprimierung, und den Bedarf, die Klientensicherungsdatenübertragungsrate zu beschränken, benötigt wird. Dieses Verfahren unterteilt den Sicherungsstrom in kleine einzelne Stücke und macht denselben dadurch weniger netzwerkbandbreitenintensiv. Die gewählte Datenübertragungsrate und -verzögerung wird, wie weiter unten beschrieben wird, durch die Bandsicherungsvorrichtung 240 bestimmt.
Alle Unterschiede bei allen veränderten Dateien seit der letzten Sicherung werden in Sicherungsverzeichnisdateien (BDF; BDF = backup directory files) gespeichert. Die BDF enthalten außerdem einen Fingerabdruck für jeden jeweiligen Dateibrocken und RFE-Indexinformationen (Datum/Zeit- Stempel, Signaturen usw.) für jede geänderte Datei, was unten beschrieben wird.
Alle Sicherungsdaten werden indexiert, so daß sie von den verschiedenen BDF auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 rekonstruiert werden können. Zeiger zu Bereichen der unterschiedlichen BDF werden zu Rekonstruktionszwecken verwendet, und diese Zeiger werden in der DTF gehalten, die alle Dateien auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 indexiert.
Eine beispielhafte DTF und zugeordnete BDF, BDF1 und BDF2, sind in Fig. 4 dargestellt. Man nehme beispielsweise mit Bezugnahme auf Fig. 4 eine Situation an, in der eine Datei, Dateil, ursprünglich in BDF1 400 gesichert wurde, und dann der erste Brocken, Brocken1a, modifiziert und wie Brocken1b in BDF2 405 gespeichert wurde. Dann umfaßt der Eintrag in der DTF 410 einen Zeiger, Zeiger1, zu der BDF2 für den ersten Brocken, Brocken1b, und außerdem einen Zeiger, Zeiger2, zu der BDF1 für die ungeänderten Brocken, Brocken2a und Brocken3a der Datei. Folglich, für eine Wiederherstellungsoperation von Dateil, umfaßt Dateil Brocken1b (in der BDF2), und alle Brocken ab Brocken2a (in der BDF1).
Für "redundante" Dateien ist der Eintrag in der DTF 410 eine Kopie des Zeigers/der Zeiger zu der bereits bestehenden Kopie dieser Datei auf der Bandsicherungsvorrichtung 240.
Jedesmal, wenn eine Sicherung durchgeführt wird, wird eine neue DTF erzeugt. Die neue DTF wird zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 gesendet und ebenfalls in den Cache des lokalen Klientensystems gespeichert. Da seit der letzten Sicherung typischerweise nur eine kleine Anzahl von Dateien geändert wurde, kann die neue DTF Zeiger zu der vorhergehenden DTF verwenden, für die Teile des Verzeichnisses, die ungeändert sind.

WIEDERHERSTELLUNGSMODUL

Ein Wiederherstellungsmodul 350 führt Wiederherstellungsoperationen durch unter Verwendung der DTF zum Erzeugen eines Verzeichnisbaums aller Dateien, die wiederhergestellt werden können. Das Wiederherstellungsmodul 350 kann entweder die lokal in dem Cache gespeicherten Kopien der DTF (für aktuelle Ansichten) verwenden oder kann andere von der Bandsicherungsvorrichtung 240 herunterladen (für ältere Ansichten). Falls die Wiederherstellung von einem befestigten Band (z. B. einem historischen Archiv) in der Bandsicherungsvorrichtung durchgeführt wird, wird es einen vollständigen zweiten Satz von DTF geben, um eine abwechselnde historische Wiederherstellungsansicht zu liefern. Jede Wiederherstellung von Bandmedien, und nicht von Festplattenlaufwerkgeräten, wäre viel langsamer.
Da die DTF, die für jede Deltasicherung erzeugt wird, eine (virtuelle) vollständige Liste aller Dateien ist, kann der Benutzer die Wiederherstellungsansicht zu einer früheren Sicherung ändern und eine ältere Kopie einer Datei wiederherstellen. Standardmäßig ist der anfängliche Wiederherstellungsbaum von der letzten Sicherung.
Wenn ein Benutzer wählt, eine spezifische Datei von einer spezifischen Sicherung wiederherzustellen, werden die DTF verwendet, um zu identifizieren, welche Abschnitte welches BDF die Dateidaten enthalten. Diese Daten werden dann von der Bandsicherungsvorrichtung 240 zu dem Sicherungsagenten 215a kopiert, entkomprimiert und zu der spezifischen Stelle in dem Klientenspeicher geschrieben.
Ein Verzeichnisbaum aller Dateien, die wiederhergestellt werden können, wird erzeugt und in einer graphischen Benutzeroberfläche dargestellt, beispielsweise in einer Erweiterung zu dem Windows-Explorer-Programm, das für Microsoft Windows 95 und Windows NT4 erhältlich ist. Dies liefert eine vertraute und leicht nutzbare Umgebung für Benutzer zum Wiederherstellen ihrer Sicherungsdaten. Dieser Prozeß umfaßt Wiederherstellung von dem lokalen Klienten 210a. Dies trifft jedoch nicht auf Serverdaten zu, insbesondere für NetWare, die keine graphische Konsole aufweist. In diesem Fall müßte der Serverdatenwiederherstellungsbaum zugänglich sein durch eine entfernte Workstationkonsole (nicht gezeigt). Es gibt zwei Verfahren, mit denen dies erreicht werden könnte:
- falls sich ein Benutzer als ein Sicherungsadministrator in die Bandsicherungsvorrichtungsadministrationsschnittstelle einloggt, dann werden alle Server- Volumina zur Wiederherstellung angezeigt; oder
- alternativ, Verwendung der konfigurierten Serverlaufwerkabbildungen, um anzuzeigen, welche Servervolumina in dem Wiederherstellungsverzeichnisbaum anzuzeigen sind. Datensicherungsinformationen, die in dem BDF gespeichert sind, werden verwendet, um den Wiederherstellungsbaum auf der Basis der Benutzersicherheit, die für jede Serverlaufwerkabbildung verwendet wird, zu filtern.

BANDSICHERUNGSVORRICHTUNG

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt die Bandsicherungsvorrichtung 240 funktional einen Satz von Modulen, das jedes aus einem oder mehreren Steuerprogrammen besteht. Die Programme können Softwareroutinen umfassen, die beispielsweise in der C++-Programmiersprache geschrieben sind, aber umfassen vorzugsweise Firmware, die in einem nicht-flüchtigen Speicher, wie z. B. einem Nur-Lese- Speicher (ROM; ROM = read only memory) gespeichert sind, oder Hardware, die anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC; ASIC = application specific integrated circuit) enthält. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bandsicherungsvorrichtung 240 in der Form einer fest zugeordneten, vernetzten Anwendung, wie es weiter unten mit Bezugnahme auf Fig. 9 detaillierter beschrieben wird.
Die Datensicherungsvorrichtung 240 umfaßt zwei Ebenen von Datenspeicherung für Sicherungsdaten. Die erste Ebene der Datenspeicherung ist online, Direktzugriffsspeicherung, in der Form eines Festplattenlaufwerkgeräts 244 mit ausreichend Kapazität, um potentiell zumindest alle Daten von allen lokalen Klientenspeichern zu speichern. Von diesem Festplattenlaufwerkgerät 244 kann jeder Klient alle seiner als letztes gesicherten Dateien oder gesamte Dateisysteme wiederherstellen, ohne daß er sich an eine Bandspeicherung wenden muß. Bisher verlassen sich Bandsicherungssysteme, die den Anmeldern bekannt sind, auf Bandsicherung als die erste, und typischerweise einzige, Ebene der Sicherung. Die zweite Ebene der Speicherung umfaßt Bänder, die offline und außerhalb der Anlage sind, die durch den Systemadministrator von der Bandsicherungsvorrichtung 240 entfernt werden. Auf Daten auf einem Band kann von einem Klienten zugegriffen werden, sobald das Band wieder geladen und in der Bandsicherungsvorrichtung 240 befestigt wurde, da das Band "befestigt" werden kann als ein Volumen des Dateisystems der Bandsicherungsvorrichtung 240. Selbstverständlich wird Datenrückgewinnung vom Band immer mehr Zeit benötigen als Datenrückgewinnung von Online-Speicherung.
Die. Bandsicherungsvorrichtung 240 gemäß der vorliegenden Erfindung schafft äußerst angenehmen Zugriff von einem Klienten, um eine oder mehrere verlorene Dateien zurückzugewinnen, die gesichert wurden, ohne daß ein archiviertes Band gefunden werden muß. Typischerweise verwenden bandbasierte Sicherungssysteme für jeden Tag der Woche ein unterschiedliches Band und erfordern folglich die Verwendung eines bestimmten Bands für den Tag, an dem die Daten zum letzten Mal gesichert wurden, um jegliche Daten, die verloren gegangen sind, zurückzugewinnen. Dies bedeutet, daß allgemein bandbasierte Sicherungssysteme regelmäßig (z. B. einmal pro Woche) eine gesamte Sicherung aller Daten wiederholen müssen (einschließlich ungeänderter Dateien, die bereits gesichert wurden), um zu verhindern, daß eine nicht zu bewältigende Anzahl von Bändern benötigt wird, um eine Datei oder ein System zurückzugewinnen. Die vorliegende Bandsicherungsvorrichtung 240 enthält im Online-Speicher 244 ein Objekt jeder gesicherten Klientendatei, und jede oder alle Dateien können zu jedem Zeitpunkt durch einen vom Klienten ausgelösten Prozeß wiederhergestellt werden. Dies bedeutet außerdem, daß es nicht länger notwendig ist, eine Sicherung von ungeänderten Dateien zu wiederholen - nur nach der ersten Sicherung werden die Änderungen gesendet.
Die Hauptfunktionsmodule in der Bandsicherungsvorrichtung 240 werden nun im Zusammenhang mit dem funktionalen Blockdiagramm in Fig. 5 beschrieben.

DYNAMISCHER SICHERUNGSABWICKLER

Ein dynamischer Sicherungsabwickler 500 oder Sicherungsabwickler, für die Bandsicherungsvorrichtung 240 arbeitet in Verbindung mit dem dynamischen Abwickler 310 in dem Klientensicherungsagenten 215a. Es ist die Rolle des Sicherungsabwicklers 500, den Fluß von Sicherungsaufträgen zu steuern, um die Netzwerkbandbreite zu steuern, die durch den Sicherungsdatenverkehr verwendet wird.
Der Sicherungsabwickler 500 variiert die aktiven Aufträge, so daß die Menge des Sicherungsverkehrs über das Netzwerk "gedrosselt" (oder beschränkt) ist und innerhalb einer bestimmten Bandbreite, wie z. B. 5%, gehalten wird. Folglich wird garantiert, daß der Sicherungsverkehr nie mehr als 5% der Netzwerkbandbreite verwendet. Falls zu viele Sicherungsaufträge oder zu viele veränderte Daten vorliegen, dann wird sich die Zeit zum Fertigstellen der Sicherungsaufträge ausdehnen. Folglich kann die Planung der Sicherungsaufträge durch die Bandsicherungsvorrichtung bedeuten, daß Daten nicht immer innerhalb der Zielzeitspanne (z. B. 1 Stunde) geschützt werden können. Die Parameter und ihre jeweiligen Schwellenwerte, die verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Sicherungsoperation erlaubt werden kann, sind in einer Sicherungskonfigurationsdatei 504 gespeichert. Es gibt zwei Grundverfahren, die verwendet werden können, um den Sicherungsverkehr zu drosseln:
1. Jeder Sicherungsagent überträgt die Sicherungsdaten mit einer spezifischen gesteuerten Rate (z. B. 50 KB/s) durch Hinzufügen künstlicher Verzögerungen zwischen kleinen Sicherungsdatenblocks. Beispielsweise verwendet ein einzelner Klient, der 16 KB Blocks mit 200 Millisekunden Verzögerung zwischen den Blocks sendet, 5% der verfügbaren Netzwerkbandbreite für ein 10- Megabit-Ethernet.
2. Jeder Sicherungsagent, wenn er aktiv ist, überträgt die Sicherungsdaten stoßweise mit dem Ziel, die Sicherung in einer kurzen Zeit zu vollenden. Die Größe der Sicherungsdatenblocks muß jedoch beschränkt werden (z. B. auf 16 KB), so daß die Sicherung nicht die gesamte verfügbare Netzwerkbandbreite verwendet. Ein einzelner Klient, der 16 K Blocks sendet, verwendet etwa 25% der verfügbaren Netzwerkbandbreite, und zwei sendende Klienten verwenden 45% usw. Das Drosseln wird dann die Aufträge sequentiell ordnen, so daß nur eine kleine Anzahl (z. B. 2) gleichzeitig aktiv sind, und große Verzögerungen zwischen den Aufträgen hinzuzufügen, so daß die gesamte durchschnittliche Bandbreite, die verwendet wird, 5% beträgt.
Der Sicherungsabwickler 500 umfaßt außerdem ein Prioritätensetzungsschema auf der Basis der Zeit, die Aufträge gewartet haben, um zu beginnen, der geschätzten Datenmenge, die in jedem Auftrag gesendet wird, und der zur Verfügung stehenden Netzwerkbandbreite. Die Variablen des Prioritätensetzungsschemas sind in einer Prioritätensetzungsdatei 502 auf der Bandsicherungsvorrichtung 500 gespeichert.
Falls beispielsweise eine Sicherungsanfrage von einem Sicherungsagenten aufgrund unzureichender Netzwerkbandbreite abgelehnt wird, wird die Zeit der ersten Ablehnung protokolliert und nachfolgende Anfragen werden mit anderen ausstehenden Anfragen gegen die Zeitdauer seit der ersten Ablehnung verglichen. Der Auftrag, der am längsten gewartet hat, wird als erstes begonnen. Ein anpassungsfähiger Algorithmus in dem Sicherungsabwickler 500, der die durchschnittliche Auftragsgröße von dem System durch Mitteln aller Aufträge, die in einer festen Zeitspanne von beispielsweise einer Woche empfangen wurden, "lernt", kann die geschätzte Größe der Aufträge bestimmen.
Der Sicherungsabwickler 500 paßt sich außerdem an die Netzwerkbedingungen an, so daß, falls das Netzwerk dauerhaft viel mehr als 5% verfügbare Bandbreite aufweist, der Sicherungsabwickler dann Sicherungsaufträge sequentiell anordnen wird, um während wenig ausgelasteter Zeiten mehr Netzwerkbandbreite (z. B. 10%) zu verwenden.
Der Bandsicherungsvorrichtungsadministrator kann den Sicherungsabwickler 500 konfigurieren, um den Sicherungsaufträgen auf Kosten der Netzwerkbandbreite Priorität zu geben, wodurch die Auftragsequenzprioritäten auf der Basis der Zeit seit der letzten Sicherung und nicht der Netzwerkbandbreite zugeteilt werden.

REDUNDANT-DATEI-ENTFERNUNGSSMODUL

Ein Redundant-Datei-Entfernungs- (RFE-; RFE = redundant file elimination) Modul 510 hält einen Index, den RFE-Index 512, in der Bandsicherungsvorrichtung 240. Der RFE-Index 512 ist eine Datenbank, die entweder in dem Speicher oder auf dem Festplattenlaufwerkgerät 244 gehalten wird, und alle Dateien auflistet, die in dem primären Speicher gehalten werden. Der Index 512 wird durch die Sicherungsvorrichtung 240 verwendet, um zu bestimmen, ob Dateien, für die die vom lokalen Klienten 215a sicher angefordert wird, bereits von einem anderen Klienten gesichert sind und daher nicht erneut gesichert werden müssen. Der RFE-Index 512 hält eine Dateiaufzeichnung für jede gespeicherte Datei. Jede Dateiaufzeichnung, wie in Fig. 8 dargestellt, nimmt nur in etwa 28 Byte (4 Byte von Datei ID, 4 Byte von Klient ID, 8 Byte an Dateigröße, 4 Byte der CRC (berechnet über die Name/Größe-modifizierte Datum- und Zeit-Stempel), 8 Byte an Dateisignatur) ein, so daß selbst bei Millionen von Dateien zu speichern, die RFE-Indexspeichererfordernisse nicht übermäßig sind.
Der Sicherungsagent 215a sendet eine Liste zu der Bandsicherungsvorrichtung 240, die neue Dateien identifiziert, die gesichert werden sollen. Die Liste enthält nur die 4 Bytes von CRC für jede Datei, wobei die CRC ausreichend Informationen enthält, um Dateivergleich und -identifizierung zu ermöglichen. Unter Verwendung der CRC-Informationen wird jede Datei in der Liste mit Einträgen in den RFE-Index 512 für eine Übereinstimmung verglichen. Falls irgend welche Übereinstimmungen gefunden werden, sendet die Bandsicherungsvorrichtung 240 eine Liste dieser Dateien zurück, zusammen mit deren Signaturen und Positionen, wie bereits oben erwähnt. Der Sicherungsagent 215a vergleicht die zurückgesandten Signaturen mit Signaturen, die für seine lokalen Dateien erzeugt wurden, um zu bestimmen, ob die Dateien exakt gleich sind.

SICHERUNGSSPEICHERMODUL

Jeder Sicherungsagent 215 sendet seine Sicherungsdaten und die aktuellste DFT zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 zum Speichern durch das Sicherungsspeichermodul (BSM; BSM = backup storage module) 520. Die Sicherungsdaten umfassen den Strom von Dateidaten, die gesichert werden sollen. Ein Sicherungsspeichermodul 520 speichert die Dateien in Online-Medien, wie z. B. einem oder mehreren Festplattenlaufwerkgeräten 244. Die Online-Medien 244 sind unterteilt in logische Bereiche, einschließlich:
- Gesamtbereich 524 (der die Grundlinienvollsicherung und die jeweiligen Fingerabdruckdaten hält)
- Deltabereich 526 (der die Änderungen seit der Grundlinienvollsicherung und jeweilige Fingetabdruckdaten hält)
- Mischbereich 528 (der Arbeitsraum, der während dem Mischen von Änderungen in die neue Grundlinienvollsicherungen verwendet wird)
Das Festplattenlaufwerkgerät 244 hält außerdem Arbeitsdateien, wie z. B. die Prioritätensetzungsdatei 502 und die Sicherungskonfigurationsdatei 504, und, wo geeignet, den RFE-Index 512. Die Grundlinienvollsicherungen in dem Gesamtbereich 524 bestehen aus einer einzelnen Sicherungsdatendatei und Verzeichnisbaumdatei für jeden Klienten 215, und diese werden als eine Grundlinie für die Deltasicherungsdaten verwendet. Falls beispielsweise ein Delta der erste Block einer Datei ist, dann wird, um diese Datei wiederherzustellen, der erste Block von der Deltasicherung erhalten und der Rest wird von der Grundlinienvollsicherung erhalten. Die vollständigen Sicherungen werden ausgelöst, wenn die erste Sicherung auf dem Klientensystem ausgeführt wird. Wenn jedoch die anfänglichen vollständigen Sicherungen dann unberührt bleiben, gäbe es im Verlauf der Zeit eine nicht zu bewältigende große Anzahl von Deltasicherungen (was den Speicherplatz und Wiederherstellungszeit beeinflussen würde). Folglich muß es eine regelmäßige Aktualisierung der Grundlinienvollsicherung geben, durch Mischen der Deltadaten in eine neue Grundlinienvollsicherung, wie es weiter unten beschrieben wird.
Der Deltabereich 526 enthält die Deltasicherungen von jedem Klienten. Deltasicherungen umfassen ebenfalls jeweils eine Sicherungsdatendatei und eine Verzeichnisbaumdatei. Es ist anzumerken, daß die Verzeichnisbaumdateien selbst Deltas auf der Grundlinienvollsicherungsverzeichnisbaumdatei sind.
Der Mischbereich 528 wird für Mischoperationen verwendet. Bei vorbestimmten regelmäßigen Intervallen, beispielsweise jeden Monat, findet eine Platz sparende Operation statt, um die ältesten Deltasicherungen für jeden Klienten in eine neue Grundlinienvollsicherung zu mischen. Außerdem gibt es regelmäßige Platz sparende Operationen zum Mischen der stündlichen Deltasicherungen für eine 24-Stunden-Periode in eine einzige Deltasicherung, wie es unten beschrieben ist.

MISCHSTEUERUNGSMODUL

Ein Mischsteuerungsmodul MCM 530 ist verantwortlich für das Mischen mehrerer Deltasicherungen mit entweder der Grundlinienvollsicherung oder mit anderen Deltasicherungen. Der Zweck dabei ist es, die Menge der Online-Kapazität, die von Deltas verwendet wird, zu reduzieren, während eine angemessene Historie von Änderungen beibehalten wird, so daß der Benutzer Dateien von zumindest bis vor einer Woche wiederherstellen kann. Ohne diese Mischfunktion gäbe es mindestens zehn Deltas für jeden Tag (stündliche Sicherungen).
Das MCM 530 kann durch den Serveradministrator mit Mischkriterien konfiguriert werden, die zu der Netzwerkumgebung passen. Die Kriterien sind in der Sicherungskonfigurationsdatei 504 gespeichert. Beispielsweise wäre das Einhalten stündlicher Sicherungen über einen Tag hinaus nicht produktiv. Daher ist es ein mögliches Standardkriterium, die Deltas der letzten 24 Stunden in ein tägliches Delta zu mischen, beispielsweise jeden Tag um 23.59 Uhr. Ein weiteres mögliches Szenario ist es für das MCM 530, die Anzahl der täglichen Deltas am Ende von vier Wochen durch Mischen der ältesten zwei Wochen von Deltas in eine neue Grundlinienvollsicherung zu reduzieren. Bei diesem Beispiel hat der Benutzer jedesmal, wenn er eine Wiederherstellungsansicht anfordert, die Möglichkeit, eine stündliche Historie für den aktuellen Tag und zumindest zwei Wochen einer täglichen Historie anzusehen.
Falls der Sicherungsspeicherdeltabereich 526 einen vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise 95% Kapazität, erreicht, setzt sich das MCM 530 über die Mischkriterien hinweg und führt eine sofortige Mischung der älteren Deltas in die Grundlinienvollsicherung durch.
Eine weitere Funktion des MCM 530 ist es, Dateien von der Grundlinienvollsicherung zu löschen, wenn sie von einem jeweiligen Klientensystem gelöscht wurden und älter sind als eine vorbestimmte, vom Benutzer konfigurierbare Zeitspanne, wie z. B. einen Monat. Das MCM 530 vergleicht regelmäßig (z. B. wöchentlich) die Verzeichnisbaumdateien der Grundlinienvollsicherung mit den Verzeichnisbaumdateien der Deltasicherungen. Da Verzeichnisbaumdateien einen "Schnappschuß" aller Dateien, die zu diesem Zeitpunkt in dem Dateisystem vorliegen, enthalten, werden gelöschte Dateien in der vollen Sicherung vorliegen, aber nicht in einer der Deltasicherungen. Nach dem Identifizieren der gelöschten Dateien werden diese Dateien, falls sie älter sind als eine vorbestimmte Zeitspanne (z. B. ein Monat), von der Grundlinienvollsicherung entfernt. Auf diese Weise werden die Speicheranforderungen für die Grundlinienvollsicherung durch alte gelöschte Daten nicht dramatisch erhöht. Es ist nach wie vor möglich, Kopien von alten Daten in Archiven zu halten, durch die Verwendung von Offsite-Bändern, die durch ein Bandsicherungsmodul erzeugt werden.
Ein weiteres Merkmal des MCM 530 ist es, zu erfassen, wenn Mehrfachzeiger, von unterschiedlichen Klienten, auf einen einzigen Grundliniendateieintrag zeigen. In diesem Fall kann eine Standardmischoperation nicht auftreten, um ein Delta für einen Klienten mit dem Grundlinieneintrag zu mischen, denn sonst wäre der Eintrag für den/die anderen Klienten falsch. Die Einrichtung, um dies zu verhindern, die durch das MCM angewendet wird, ist es, die Grundlinieneinträge nicht mit irgendwelchen Deltas zu mischen, es sei denn, alle der Deltas sind gleich. Eine Alternative wäre es, die Mischung für einen Klienten auszuführen, aber die Deltas für den anderen Klienten zu modifizieren. Eine weitere Alternative wäre es, einen neuen Grundlinieneintrag für den/die anderen Klienten zu schaffen und dann die Delta mit dem Grundlinieneintrag für den zuerst erwähnten Klienten zu mischen.

BANDSICHERUNGSMODUL

Wie bereits beschrieben, werden anfänglich alle ausgewählten Sicherungsdaten von den Sicherungsagenten 215 zu der Online-Speicherung (Festplattenlaufwerkgerät) 244 auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 gesendet und sind für sofortige Wiederherstellung von diesem Medium erhältlich. Dies schafft jedoch keine vollständige Sicherungslösung, da die Sicherungsdaten nach wie vor für einen Ausfall anfällig sind, da sie nach wie vor an der gleichen Position liegen können wie die Originaldaten. Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine regelmäßige Kopie der Daten der Bandsicherungsvorrichtung auf entfernbare Speicher (in diesem Fall Band) durchgeführt, so daß sie offsite genommen werden kann. Der Sicherung-auf-Band-Schritt wird auf der Basis vorbestimmter Kriterien durchgeführt, unabhängig von einer Botschaft, die von Klienten oder anderswoher empfangen wird.
Ein Bandsicherungsmodul (TBM; TMB = tape backup module) 540 schafft, diese Fähigkeit. Das TBM 540 kopiert die Online- Daten der Bandsicherungsvorrichtung kopiert die Online- Daten der Bandsicherungsvorrichtung auf das Festplattenlaufwerkgerät 242, um Medien mit einer vorbestimmten, kundengeplanten Zeit und Tag/Datum auf Band zu speichern. Das TBM 540 kopiert ein Spiegelbild der Datenblocks auf dem Festplattenlaufwerkgerät 244 auf Band. Solches Blockebenenkopieren ermöglicht es, daß große Datenblöcke direkt von der Platte uns nicht jede Datei nacheinander durch das Dateisystem gelesen werden. Dies verbessert die Datenrate von einer Platte auf ein Band und stellt damit sicher, daß das Band konstant mit Daten versorgt ("beströmt") wird.
Die Bandsicherungsoperation läuft notwendigerweise, während die Bandsicherungsvorrichtung 240 nach wie vor aktiv in der Lage ist, Sicherungsdaten von den Klienten anzunehmen und zu verwalten. Aus diesem Grund enthält das TBM 540 aktive Dateiverwaltungstechnologie, die oben beschrieben wird, um Sicherungskorruption zu verhindern.
Der Sicherungsadministrator kann die Erzeugung eines Offsite-Sicherungsbands planen, durch Spezifizieren des Tags/Datums und der Tageszeit, an der das Band gewünscht wird. Diese Konfigurationsinformationen werden in der Sicherungskonfigurationsdatei 504 gespeichert. In anderen Worten, der Administrator kann das TBM 540 konfigurieren, um eine vollständige Bandkopie aller Sicherungsdaten zu einem passenden Zeitpunkt zu erzeugen, beispielsweise um das Band mitzunehmen, wenn an jedem Werktag der Arbeitsplatz um 17.30 Uhr verlassen wird. Das TBM 540 berechnet die Anfangszeit einer Bandsicherung auf der Basis der Vollendungszeit des Administrators, der Menge von Daten, die auf dem Sicherungsserver gehalten wird, und der Datenübertragungsrate der Bandsicherungsvorrichtung.
Der Standard-Offsite-Bandsicherungsplan ist jeden Wochentag um 17.30 Uhr. Falls ein Band zu der Anfangszeit der Sicherung in dem Laufwerk geladen wird, wird es automatisch mit einer neuen vollständigen Sicherung überschrieben. Am Ende der Sicherung wird das Band automatisch von der Bandsicherungsvorrichtung ausgegeben, so daß es klar beendet ist und von dem Administrator mitgenommen werden kann.
Da gelöschte Dateien, die mehr als einen Monat alt sind, von der Grundlinienvollsicherung entfernt werden, können die Offsite-Bänder als Archivspeicherung für solche Dateien verwendet werden. Durch Sichern eines Offsite-Bands mit regelmäßigen Intervallen (beispielsweise am Ende jeder Woche), kann der Benutzer die Sicherungsdaten archivieren, falls alte gelöschte Dateien in Zukunft jemals wieder erforderlich sind. Es kann außerdem gesetzliche Anforderungen geben, um Sicherungsdaten für einen Zeitraum von Jahren zu halten. Es sollte eine Konfigurationsoption geben, um die Erhaltung von Offsite-Medien zu Archivzwecken zu verstärken, so daß die regelmäßige Bandsicherung archivierte Bänder nicht automatisch überschreibt.
Da die Bandsicherungsmedien als Archive verwendet werden können, muß es eine Möglichkeit für den Sicherungsagenten 215a geben, um zum Wiederherstellen von Dateien auf ein Archivband zuzugreifen. Dies wird durchgeführt durch Befestigen des Bandsicherungsvorrichtungsbilds auf dem Band 242 als ein Nur-Lese-Plattenvolumen, und somit Zugriff zu den archivierten Verzeichnisbaumdateien und Sicherungsdatendateien auf dem Band zu schaffen. Um die Erzeugung des Wiederherstellungsbaums zu beschleunigen, können die Bandkopien der Verzeichnisbaumdateien auf das Bandsicherungsvorrichtungsfestplattenlaufwerkgerät kopiert werden. Nachdem das Archivband für Wiederherstellungszugriff erfolgreich befestigt wurde, liefert der Wiederherstellungsbaum, der im Windows Explorer angesehen werden kann, wie oben beschrieben, einen Archivwiederherstellungsbaum.

NOTFALLRÜCKGEWINNUNGSMODUL

Wenn ein Klientensystem 210a vollständig ausfällt, kann die Bandsicherungsvorrichtung 240 verwendet werden, um die gesamte Datenumgebung auf ein neues Ersatz- oder repariertes System wiederherzustellen. Alle der Dateien werden auf dem Online-Speicher 244 der Bandsicherungsvorrichtung 240 gehalten. Ein Notfallrückgewinnungsmodul (DRM; DRM = disaster recovery module) 550 gewinnt angeforderte Dateien von der Grundlinienvollsicherung für den Klienten und jegliche Deltas zurück. Auf dem neuen System muß das geeignete Betriebssystem installiert sein, und dann muß der Sicherungsagent installiert werden, um mit der Bandsicherungsvorrichtung 240 zu kommunizieren. Das Wiederherstellungsmodul 350 eines Klienten wird durch einen Administrator ausgelöst, um mit dem DRM 550 zu kommunizieren und alle der Daten von der letzten Sicherung zurückzukopieren (in der Wirkung ein umgekehrtes RFE).
Die DTF auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 werden verwendet, um den Zustand des Systems, das zurückgewonnen werden soll, zu bestimmen. Es gibt außerdem die Option, für die Notfallrückgewinnung einen älteren Systemzustand zum Wiederherstellen auszuwählen, durch Verwenden vorheriger Deltaversionen der Verzeichnisbaumdateien, die verwendet werden würden, falls der letzte Zustand des Systems zerstört wäre.
Aufgrund der Tatsache, daß große Mengen der Daten über das Netzwerk übertragen werden müssen, um ein gesamtes System zurückzugewinnen, gibt es außerdem eine Option, um die Notfallrückgewinnungsoperation zu planen. Da die Rückgewinnung von dem Online-Speicher 244 in der Bandsicherungsvorrichtung 240 durchgeführt wird, ist keine Benutzerintervention erforderlich, und die Rückgewinnung kann unbeaufsichtigt zu jedem Zeitpunkt vonstatten gehen.

SICHERUNGSOPERATION

Eine Grundsicherungsoperation von dem Klienten 210a zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 wird nun mit Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 6 beschrieben, welches Klientenseiten- und Bandsicherungsvorrichtungsseitenoperationen trennt.
Der dynamische Abwickler 310 plant für den Sicherungsagenten 215a im Schritt 600 eine Sicherungsoperation, auf der Basis der Zeit, die seit der letzten Sicherung verstrichen ist und/oder der Menge neuer Daten, Klientenladungs und/oder Netzwerkladung. Wenn die Kriterien für die Sicherungsoperation erfüllt sind, gibt der dynamische Abwickler 310 im Schritt 605 eine Anforderung an die Bandsicherungsvorrichtung 240 für einen Sicherungsschlitz aus. Die Bandsicherungsvorrichtung 240 empfängt die Anforderung und der Sicherungsabwickler 500 überprüft die Belastung der Bandsicherungsvorrichtung und des Netzwerks im Schritt 610 und nimmt die Anfrage an oder lehnt sie ab. Falls abgelehnt, führt der dynamische Abwickler 310 weitere Anfragen durch, bis eine Anfrage angenommen wird.
Sobald eine Anfrage durch die Bandsicherungsvorrichtung 240 angenommen wird, stellt im Schritt 615 das FDM 330 von allen Dateien, die auf dem Klienten 210a gespeichert sind, eine erste Liste von Dateien zusammen, die geändert oder hinzugefügt wurden, seit der Klient zum letzten Mal gesichert wurde.
Als Beispiel nehme man an, daß der Klient 210a nur fünf Dateien speichert. Die Zustände der fünf beispielhaften Dateien, die durch den Klienten 210a gespeichert sind, sind in Fig. 7a dargestellt. Selbstverständlich wird in der Praxis die Anzahl der Dateien viel größer sein.
Wie in Fig. 7a gezeigt, sind Datei 1 und Datei 2 modifizierte Dateien, wobei Datei 1 modifizierte Blocks 3 und 7 aufweist und einen jeweiligen modifizierten Datum- und Zeit-Stempel, und Datei 2 weist einen modifizierten Block 5 und einen jeweiligen modifizierten Datum- und Zeit-Stempel auf. Diese modifizierten Dateien wurden bereits mindestens einmal gesichert. Die modifizierten Abschnitte der Dateien sind im Diagramm unter Verwendung dicker Linien hervorgehoben. Bezugnahmen auf die modifizierten Blocks werden in dem FDA-Protokoll 347 gespeichert. Datei 3 ist eine bestehende Datei, die seit der letzten Sicherung nicht modifiziert wurde, und Datei 4 und Datei 5 sind neue Dateien. Wie gezeigt, ist die Datei 4 eine "allgemeine" Datei, die auf dem Dateiserver 240 bereits eine genaue Kopie für einen anderen Klienten aufweist, und die Datei 5 ist eine "einzigartige" Datei, die sowohl für den Klienten 210a als auch die Bandsicherungsvorrichtung 240 neu ist. Obwohl die Zustände der neuen Dateien in Fig. 7a gezeigt sind, dient dies nur der Erleichterung der Erklärung hierin und es wird darauf hingewiesen, daß der Klient 210a in der Praxis keine Vorabinformation darüber hat, ob die Bandsicherungsvorrichtung 240 bereits Versionen von neuen Dateien enthält.
Die erste Liste, obwohl dies nicht spezifisch gezeigt ist, umfaßt alle Dateien, die in Fig. 7a dargestellt sind, außer Datei 3, da Datei 3 nicht modifiziert wurde. Nachdem die erste Liste aufgestellt ist, stellt das FDM 330 im Schritt 620 eine zweite Dateiliste für neue Dateien zusammen, einschließlich Datei 4 und Datei 5, wie in Fig. 7b dargestellt. Wie gezeigt, enthält die zweite Liste für jede Datei nur ein jeweiliges 4-Byte-CRC (berechnet nach dem Namen, Datum/Zeit-Stempel und Dateigrößeninformationen). Die zweite Liste, die CRC enthält, wird dann im Schritt 623 zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 übertragen. Die 4-Byte- Menge an Information pro Datei minimiert die Netzwerkbandbreite, die erforderlich ist, um die Informationen zu der Bandsicherungsvorrichtung 240 zu senden, während sie gleichzeitig genug Informationen für Vergleichszwecke liefert.
Die Bandsicherungsvorrichtung 240 empfängt im Schritt 625 die Anfrage und das RFE-Modul 510 vergleicht die zweite Dateiliste mit den Einträgen in dem RFE-Index 512, um übereinstimmende Dateien zu finden, die bereits auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 gespeichert sind.
Ein beispielhafter RFE-Index ist in Fig. 8 dargestellt. Der RFE-Index 512 in Fig. 8 umfaßt Einträge für drei Klienten: Klient 110a, Klient 110b und Klient 110n. Ebenfalls gezeigt ist eine Darstellung des Bandsicherungsvorrichtungsonlinespeichers 242, der die Anordnung der Dateien, die darin gespeichert sind, auf sehr einfache Weise, und nur zur Erleichterung des Verständnisses darstellt (der Aufbau der Dateien in dem Online-Speicher 242 ist nicht gezeigt hinsichtlich der DTF und BDF). Fig. 8 zeigt außerdem die Verknüpfung zwischen jeder Dateibezugnahme in dem RFE-Index 512 mit den in dem Online-Speicher 242 gespeicherten Dateien, obwohl darauf hingewiesen wird, daß keine physikalische Verknüpfung, wie z. B. Zeiger, durch den RFE-Index 512 gespeichert ist.
In diesem Fall ist die Datei 4 eine allgemeine Datei (in diesem Beispiel wurde sie ursprünglich für Klient 110n gespeichert) und Datei 1 wird ebenfalls als eine allgemeine Datei gezeigt (in diesem Beispiel wurde sie ursprünglich für Klient 110b gespeichert). Es gibt nur einen Eintrag für jede gemeinsame Datei in dem RFE-Index 512, wobei der Eintrag mit dem ersten Klienten verbunden ist, der die Datei in die Bandsicherungsvorrichtung 240 eingeführt hat.
Bei dem Flußdiagramm im Schritt 630 stellt das RFE-Modul 510 eine dritte Liste von Dateien zusammen und sendet dieselbe und die jeweiligen Signaturen und Zeiger, für die Dateien, die RFE-Indexeinträge aufweisen, zurück, wie es in Fig. 7c gezeigt ist. Somit ist Datei 4 nur in die dritte Liste eingeschlossen, wobei Datei 5, die eine einzigartige Datei ist, ignoriert wird.
Der Sicherungsagent 215a empfängt im Schritt 635 die dritte Liste und das BDM 340 berechnet eine Signatur für jede Datei, die auf dem Klienten 210a gespeichert ist, die in der Liste auftritt. Im Schritt 640 werden die berechneten Signaturen mit den jeweiligen empfangenen Signaturen verglichen (in diesem Fall gibt es nur eine berechnete und eine empfangene Signatur für Datei 4), um zu bestätigen, welche Dateien bereits auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 gespeichert sind (d. h. welche Dateien redundant sind), und folglich keine Sicherung benötigen.
Danach erstellt das BDM 340 im Schritt 645 für jede modifizierte Datei (Datei 1 und Datei 2), welche spezifischen Teile dieser Dateien unterschiedliche sind. Für diese Operation kommuniziert das BDM 340 mit der Bandsicherungsvorrichtung 240, um die jeweilige Fingerabdruckinformation zu erhalten, wie es durch Schritt 645a dargestellt ist.
Im Schritt 648 bildet das DTM 350 eine vierte Liste, wie in Fig. 7d dargestellt, welche Datei 1, Datei 2, Datei 4 und Datei 5 zeigt. Diese Liste umfaßt zumindest einen Teil der Informationen für alle neuen und modifizierten Dateien. Die Daten, die in jedem Eintrag in der vierten. Liste umfaßt sind, sind: Dateiname, modifizierter Datum/Zeit-Stempel, Dateiunterschiede (für modifizierte Dateien) oder gesamte Dateidaten (für neue und nicht-redundante Dateien), Signatur und Zeiger (falls die Datei eine neue redundante Datei ist, ist der Zeiger eingeschlossen, um anzuzeigen, wo auf der Bandsicherungsvorrichtung 240 sich die Datei bereits befindet).
Dann überträgt das DTM 350 im Schritt 650 die vierte Liste als ein Sicherungsdatenstrom, der in der Bandsicherungsvorrichtung 240 gesichert werden soll.
Schließlich empfängt das BSM 520 im Schritt 655 die Daten und ordnet die Daten an und speichert sie in der Bandsicherungsvorrichtung 240.
Der oben beschriebene Prozeß gibt einen Überblick über die Schritte, die für eine einfache Sicherungsoperation gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erforderlich sind. Der Prozeß kann variiert oder verbessert werden, ohne von dem Schutzumfang oder dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können komplexere RFE-Vorgänge angewendet werden, um mit teilweiser Dateiredundanz umzugehen, wobei die Bandsicherungsvorrichtung erkennt, daß neue Dateien von einem Klienten sich nur leicht von bestehenden gesicherten Dateien unterscheiden. Als Folge müssen nur die Unterschiede zwischen den neuen Dateien und den bereits gespeicherten Dateien gesichert werden.
Das Diagramm in Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Komponenten einer beispielhaften Bandsicherungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 9 wird die Bandsicherungsvorrichtung mit 900 bezeichnet und umfaßt eine Schnittstelle 905 zum Übertragen von Daten zwischen der Bandsicherungsvorrichtung 900 und einem oder mehreren Klienten (nicht gezeigt). Die Schnittstelle 905 kann beispielsweise einen Adapter für ein lokales Netz umfassen, falls die Vorrichtung konfiguriert ist, um direkt mit einem Netzwerk verbunden zu werden, oder einen SCSI- (small computer system interface) Adapter, falls die Vorrichtung konfiguriert ist, um direkt mit einem Computer verbunden zu werden. Folglich können sich einer oder mehrere Klienten entweder direkt über das Netzwerk oder über den Computer die Bandsicherungsvorrichtung wenden.
In der Bandsicherungsvorrichtung 900 steuert eine Steuerungseinrichtung 910 den Betrieb aller Komponenten der Sicherungsvorrichtung 900, ist verantwortlich für die Verarbeitung von Nachrichten, die von Klienten empfangen werden, und ist verantwortlich für das Verwalten der Datenbewegung innerhalb der Vorrichtung, beispielsweise zwischen Festplattenlaufwerkgerät 920 und Band 940. Die Steuerungseinrichtung kommuniziert mit den anderen Komponenten der Vorrichtung über einen Systembus 912. Die Steuerungseinrichtung 150 umfaßt typischerweise einen Mikroprozessor, beispielsweise einen Mikroprozessor von Motorola, Serie 68000 oder einen Intel 80386 Mikroprozessor. Der Betrieb der Steuerungseinrichtung wird durch ein Programm bestimmt, das Firmwarebefehle enthält, die in ROM 915 gespeichert sind. Auf den Hauptspeicher 913, der RAM enthält, kann durch die Steuerungseinrichtung 910 über den Systembus 912 zugegriffen werden.
Das Festplattenlaufwerkgerät 920 ist mit der Schnittstelle 905 verbunden, so daß es Klientendaten von oder zu der Schnittstelle 905 empfangen oder senden kann. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Bandsicherungsvorrichtung 900 weitere Funktionalität, um Daten zu komprimieren, bevor sie auf dem Festplattenlaufwerkgerät 920 gespeichert werden, wodurch die Speicherkapazitätserfordernisse desselben verringert werden. Viele bekannte Komprimierungsalgorithmen können verwendet werden, beispielsweise ein Lempel-Ziv-Ersetzungsalgorithmus.
Ein Lese/Schreibprozessor 925 ist mit dem Festplattenlaufwerkgerät 920 verbunden. Der Lese/Schreibprozessor 925 ist angeordnet, um Daten von dem Festplattenlaufwerkgerät 920 zu empfangen und sie in eine Form umzuwandeln, die geeignet ist zum Treiben von Lese/Schreibköpfen 930 eines Bandmechanismus 935 zum Speichern der Daten auf Bandmedien 940, oder um Daten von dem Bandmedium 940 zu empfangen und sie in eine Form umzuwandeln, für die Speicherung auf dem Festplattenlaufwerkgerät 920 die geeignet ist. Zusätzlich umfaßt der Lese/Schreibprozessor 925 Fehlerkorrektur/Erfassungsfunktionalität, die beispielsweise Reed- Solomon-Codieren verwendet, das in der Datenspeichertechnik gut bekannt ist. Das Bandmedium 940 ist in dem Bandmechanismus 935 befestigt, der das Bandmedium 940 wie erforderlich lädt und ausstößt, vor- oder zurückspult und die Lese/Schreibköpfe 930 angemessen aktiviert. Beispielsweise können die Bandköpfe auf einer drehenden Trommel befestigt sein, die sich zum Verlauf des Bands in einem schrägen Winkel dreht, wie z. B. in einem gut bekannten DDS- (digitale Datenspeicherung = Digital Data Storage) Bandlaufwerk. Alternativ können die Bandköpfe befestigt sein für senkrechte Bewegung bezüglich dem Verlauf des Bands, wie z. B. bei digitaler linearer Bandaufnahmetechnologie.
Die Schnittstelle 905 und der Lese/Schreibprozessor umfassen typischerweise jeweils eine oder mehrere angemessen programmierte anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs; ASICs = application specific integrated circuits).
Die Komponenten der Bandsicherungsvorrichtung in ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind aus praktischen Gründen in einem einzigen Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht, wodurch eine fest zugeordnete Datensicherungs- und wiederherstellungsvorrichtung und -lösung geschaffen wird. Man kann sich die Vorrichtung als ein neuartiges Bandlaufwerk vorstellen, das zusätzliche Funktionalität und eine große, nicht-flüchtige Datenspeicherfähigkeit umfaßt. In der Praxis muß der nicht-flüchtige Speicher eine Kapazität aufweisen, die gleich oder vorzugsweise größer ist als die Kapazität der kombinierten lokaler Speicher aller Klienten, die die Vorrichtung als eine Sicherungslösung verwenden. Gleichartig dazu muß die Bandspeicherkapazität der Vorrichtung gleich sein oder größer als die des nicht-flüchtigen Speichers. In beiden Fällen müßte die Speicherkapazität jede Datenverdichtung in Betracht ziehen, die implementiert wird.
Die fest zugeordnete Datensicherungs- und wiederherstellungsvorrichtung kann durch einen Systemadministrator konfiguriert werden, beispielsweise für die Zwecke des Einstellens der täglichen Zeit für die Sicherung von Daten von dem Festplattenlaufwerkgerät auf Band, durch Einloggen auf die Bandsicherungsvorrichtungsadiministrationsschnittstelle über eine entfernte Workstationkonsole und Konfigurieren der Vorrichtung unter Verwendung einer geeigneten Benutzeroberfläche.
Es gibt in der Praxis keinen Grund, weshalb die Komponenten der Vorrichtung nicht auf eine verteiltere Weise angeordnet sein könnten. Beispielsweise könnte die Steuerungseinrichtung als ein Standardcomputersystem, wie z. B. ein PC, ausgeführt sein, auf dem die geeignete Software läuft. Der PC müßte dann geeignete Hardwaregeräte unterstützen (Festplattenlaufwerkgerät und Bandlaufwerk). Auf diese Weise würde eine ähnliche, aber nicht fest zugeordnete Lösung auf eine weit weniger geeignete Weise erreicht. Insbesondere müßte bei einer verteilten Lösung jede Komponente einzeln zu dem PC hinzugefügt und konfiguriert werden, und es müßte große Vorsicht angewandt werden, wenn weitere Komponenten oder Geräte zu dem PC hinzugefügt würden, oder die Konfiguration des PC geändert würde.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ziehen die Anmelder in Betracht, daß das Festplattenlaufwerkgerät 920 durch eine Alternative ersetzt werden kann, wie z. B. ein Festkörperelement. Ein Beispiel wäre ein NV-RAM (nichtflüchtiger RAM), der derzeit SRAM (statischer RAM) mit einer eigenen Leistungsversorgung (z. B. einer Batterie) umfassen kann, oder EEPROM (electrically erasable programmable ROM = elektrisch löschbare programmierbare ROM). Solche Alternativen wären derzeit technisch möglich, aber es wird davon ausgegangen, daß sie finanziell nicht realisierbar sind. Zusätzlich kann das Bandmedium durch ein alternatives entfernbares Medium, beispielsweise eine geeignete NV-RAM- Technologie ersetzt werden.
Andere Variationen und Verbesserungen werden für den Fachmann beim Lesen der vorliegenden Beschreibung offensichtlich werden.

Claims

1. Datenspeichervorrichtung (240) mit folgenden Merkmalen:

einer Schnittstelleneinrichtung (905) zum Verbinden der Vorrichtung mit einem oder mehreren Klienten (210);

einer Steuerungseinrichtung (910) zum Steuern der Vorrichtung und zum Verarbeiten von Nachrichten, die von dem einen oder den mehreren Klienten (210) empfangen werden;

einer Primärspeichereinrichtung (920); und

einer Sekundärspeichereinrichtung (935),

wobei die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist,

um Sicherungs- und Wiederherstellungsnachrichten zu verarbeiten, die von dem einen oder den mehreren Klienten (210) empfangen wurden, um auf der Primärspeichereinrichtung (920) Daten zu sichern, die von den Klienten empfangen wurden, bzw. um für die Klienten Daten von den gesicherten Klientendaten wiederherzustellen, die in der Primärspeichereinrichtung gespeichert sind, und

um auf der Sekundärspeichereinrichtung (935) zumindest einen Teil der Daten, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert sind, gemäß vordefinierter Kriterien zu sichern.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um zumindest die aktuellste Version aller Daten, die von den Klienten (210) empfangen werden, auf der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert zu halten.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um Daten, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert sind, auf der Sekundärspeichereinrichtung (935) unabhängig von jeglichen Nachrichten von den Klienten (210) zu sichern

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Speichereinrichtung (920) eine Direktzugriffsspeichereinrichtung umfaßt.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die primäre Speichereinrichtung (920) einen nichtflüchtigen Direktzugriffsspeicher umfaßt.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Steuerungseinrichtung (910) durch Befehle programmiert ist, die in einem nicht-flüchtigen Speicher (915) der Steuerungseinrichtung gespeichert sind, wobei die Befehle gelesen und verarbeitet werden, wie es für die Steuerungseinrichtung (910) erforderlich ist.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Gehäuse umfaßt, das spezifisch konfiguriert ist, um die Steuerungseinrichtung (910), die Schnittstelleneinrichtung (905), die Primärspeichereinrichtung (920) und die Sekundärspeichereinrichtung (935) unterzubringen.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die nicht versehen ist mit einer Schnittstelleneinrichtung für eine Tastatur und/oder eine visuelle Bildschirmeinheit.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um Grundliniensicherungsdaten und Deltasicherungsdaten in der Primärspeichereinrichtung (920) zu speichern.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um Deltasicherungsdaten in die Grundliniensicherungsdaten zu integrieren, um gemäß vorbestimmter Kriterien neue Grundliniendaten zu bilden.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um eine Sicherungsanforderungsnachricht von einem Klienten (210) zu empfangen und um eine negative Antwort zu senden, falls entweder die Vorrichtungsbelastung und/oder die Netzwerkbelastung jeweilige vorbestimmte Beschränkungen überschreiten.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um eine Nachricht von einem Klienten zu empfangen, die eine Angabe der bestimmten Daten enthält, die der Klient (210) gesichert haben möchte, und um durch Anzeigen zu antworten, welche, falls überhaupt, der bestimmten Daten bereits eine Version aufweist, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert ist.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist, um auf eine Anfragenachricht, die von einem Klienten (210) empfangen wurde, anzusprechen, um für den Klienten bestimmte Daten wiederherzustellen, was das Kombinieren jeweiliger Delta- und Grundliniendaten umfaßt, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert sind, um die bestimmten Daten zu bilden.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die Anforderungsnachricht von dem Klienten die Wiederherstellung bestimmter Daten anfordert, die nicht die aktuellste Version derselben ist, die von dem Klienten gesichert ist, was ferner das Kombinieren von Daten, die in der Sekundärspeichereinrichtung (935) gespeichert sind, mit den jeweiligen Delta- und Grundliniendaten umfaßt, um die bestimmten Daten zu bilden.

15. Ein Verfahren zum Sichern von Daten auf eine mit einem Netzwerk (220) verbundene Datensicherungs- und Wiederherstellungsvorrichtung (240), welche in einem oder mehreren Klienten (210), die ebenfalls mit dem Netzwerk (220) verbunden sind, gespeichert sind, wobei das Verfahren umfaßt, daß die Datensicherungs- und Wiederherstellungsvorrichtung (240) in einer Primärdatenspeicherung (920) eine aktuellste Version aller Daten speichert, die von dem Klienten (210) empfangen werden, und von Zeit zu Zeit gemäß vorbestimmter Kriterien zumindest einen Teil der Daten, die in der Primärdatenspeicherung gespeichert sind, in einer Sekundärdatenspeicherung (935) speichert.

16. Ein Datenspeichersystem (200) mit folgenden Merkmalen:

einem Netzwerk (220);

einer Datenspeichervorrichtung (240) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14; und

zumindest einem Klienten (210), der mit der Vorrichtung (240) verbunden ist, wobei der oder der zumindest eine Klient (210) eine Klientenspeichereinrichtung (322) und eine Klientenverarbeitungseinrichtung (215) umfaßt, wobei die Klientenverarbeitungseinrichtung (215) programmiert ist, um gemäß vorbestimmter Kriterien zu bestimmen, wenn Daten, die in der Klientenspeichereinrichtung (322) gespeichert sind, auf der Datenspeichervorrichtung gesichert werden sollten.

17. Ein System gemäß Anspruch 16, bei dem die Klientenverarbeitungseinrichtung (215) eine Einrichtung zum Bilden und Übertragen einer Nachricht zu der Datenspeichervorrichtung (240) umfaßt, wobei die Nachricht eine Anfrage zum Auslösen einer Sicherungsoperation umfaßt.

18. Ein System gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem die Klientenverarbeitungseinrichtung (215) eine Einrichtung t zum Planen einer Sicherungsoperation, eine Einrichtung zum Auswählen von Daten in der Klientenspeichereinrichtung, die gesichert werden sollen, und eine Einrichtung zum Übertragen von Daten über das Netzwerk (220) zum Speichern durch die Datenspeichervorrichtung (240) umfaß.

19. Ein Klient (210), der konfiguriert ist zum Betrieb in einem Datenspeichersystem (200) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18.

20. Datensicherungs- und Wiederherstellungsvorrichtung (900) mit folgenden Merkmalen:

einer Steuerungseinrichtung (910);

einer Primärspeichereinrichtung (920); und

einer Sekundärspeichereinrichtung (935),

wobei die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist,

um Sicherungs- und Wiederherstellungsnachrichten zu verarbeiten, die von dem einen oder der mehreren Klienten (210) empfangen wurden, um jeweils auf der Primärspeichereinrichtung (920) Daten zu sichern, die von den Klienten (210) empfangen wurden, und um für die Klienten (210) Daten von den gesicherten Klientendaten wiederherzustellen, die in der Primärspeichereinrichtung (220) gespeichert sind, und

um auf der Sekundärspeichereinrichtung (935) gemäß vordefinierter Kriterien zumindest einen Teil der Daten, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert sind, zu sichern.

21. Sicherungsvorrichtung (240) mit folgenden Merkmalen:

einer Schnittstelleneinrichtung (905) zum Verbinden der Vorrichtung mit einem oder mehreren Klienten (210); und

einer Steuerungseinrichtung (910) zum Steuern der Vorrichtung und zum Verarbeiten von Nachrichten, die von dem einen oder den mehreren Klienten (210) empfangen wurden,

wobei die Steuerungseinrichtung (910) programmiert ist,

um Sicherungs- und Wiederherstellungsnachrichten, die von dem einen oder den mehreren Klienten (210) empfangen wurden, um auf der Primärspeichereinrichtung (920) Daten zu sichern, die von den Klienten (210) empfangen wurden, bzw. um für die Klienten (210) Daten von den gesicherten Klientendaten wiederherzustellen, die in der Primärspeichereinrichtung (220) gespeichert sind, und

um gemäß vordefinierter Kriterien zumindest einen Teil der Daten, die in der Primärspeichereinrichtung (920) gespeichert sind, zu der Sekundärspeichereinrichtung (935) zu sichern.

22. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 oder 20 bis 21, bei der die sekundäre Speichereinrichtung eine Bandspeichereinrichtung umfaßt.