專利名稱：執行增量sql服務器數據庫備份的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及數據庫備份，并且尤其涉及一種用于執行SQL服務器數據庫的增量備份的方法和系統。
背景技術：
數據庫系統(如微軟公司 的結構化查詢語言(SQL)服務器數據庫系統)包含大量的由多種軟件應用程序生成和使用的信息。由于存儲在數據庫中的信息的重要性，數據庫系統提供了備份和恢復由該系統所管理的數據庫的機制。備份機制可以為數據庫創建一份完整副本，并且恢復機制可以利用該副本來覆蓋數據庫。數據庫系統還能夠回放事務以便恢復數據庫。這種數據庫系統可以記錄所有的事務，并使用這些事務通過開始于一個已知的先前狀態并應用該狀態之后出現的事務而將數據庫恢復到一個特定狀態。數據庫系統還可以提供一種快照機制，該快照機制允許將數據庫的狀態保存在一個“快照”中。典型地，獲取快照在執行完全備份之前進行。相比于執行流備份，執行快照是將SQL服務器的中斷最小化的一個途徑。微軟SQL服務器支持快照備份和恢復技術。快照備份是一種幾乎瞬時創建的專用備份。各種已知的技術都可以創建快照，包括只復制備份、拆分鏡像、創建存儲裝置的副本的專用硬件以及其他方法。快照備份可以最小化或取消使用SQL的資源以完成備份。這可以允許SQL服務器的可利用性在執行備份操作時受到最小的影響。數據庫系統出于各種原因而使用快照。快照的一個典型用法是在不用長時間斷開對數據庫的訪問的情況下副本數據庫。執行快照后，數據庫系統然后就可以通過優化數據庫的快照來副本數據庫。這樣，當主數據庫處于動態時,數據庫系統就執行了一次主數據庫的完全備份。一般而言，快照記錄某個時間點上的數據庫狀態。也就是說，快照可用于提供實時數據庫的時間點映像。于是利用快照副本可以執行額外的操作，而不會影響實時數據庫的性能。除了減少動態SQL服務器數據庫的停機時間外，另一個目的是減少備份存儲利用率。為了實現這個目的，經常進行差異備份而非完全備份。執行差異備份利用了 SQL服務器數據庫的共有特點-典型地，數據庫中只有很少比率的數據在連續的備份之間發生變化。 由于只有部分數據實際上在備份之間發生變化，這就提高了備份的效率以進行差異備份而非完全備份。通過限制數據庫的停機時間，可以減少完成備份的必要時間，并且通過縮減存儲備份所要求的存儲量，還可以減少存儲在備份中的數據量。SQL服務器維護帶有信息的位圖，在該位圖上一些盤區自上次完全備份后已經發生變化。該映射被稱為差異變化映射(DCM)，SQL服務器使用DCM執行差異備份。DCM跟蹤上一個完全數據庫備份后已經變化的盤區。盤區是八個物理上連續的頁面的集合并且可以用于有效地管理頁面。DCM是一個位圖，在該位圖上每個位表示一個單獨的盤區。位圖的組織方式是如果一個盤區的二進制位為1，則該盤區自上次完全備份后已經被修改過，而如果一個盤區的二進制位為0，則該盤區未被修改過。
SQL服務器還維護分配映射以記錄盤區到數據庫中的對象的分配。分配映射之一是索引分配映射(IAM)。IAM包含關于表或索引所使用的盤區的信息。分配映射的另一種是全局分配映射(GAM)。GAM包含關于已經分配了哪些盤區的信息。分配映射的另一種是共享的全局分配映射(SGAM)。SGAM跟蹤具有至少一個未用頁面的混合盤區。還有一種跟蹤自由空間的方法，該自由空間被稱為頁面自由空間(PFS)頁面。PFS頁面記錄每個頁面的分配狀態(例如是否已經分配了各個頁面)以及每個頁面上的自由空間量。管理SQL數據庫的常用技術是向數據庫預先分配額外的空間以給其擴展的余地。 當數據庫文件由SQL服務器裝載時，并且當數據庫文件的大小需要增加到超出分配給它的容量以容納新的事務時，增加數據庫的大小就是一種耗時的處理。因此，SQL數據庫的大小通常是遠大于它當前存儲的數據量。然而，當執行完全備份時，分配給數據庫的所有空間 (即使現在并未使用它)也將被備份，從而增加了備份的大小。另外，如果將表或其他對象從數據庫刪除，完全備份仍然會備份已刪除的表或對象所占據的所有空間。SQL服務器可以使用差異備份以減少備份的大小，但差異備份存在一些缺點。例如，差異備份必須被恢復到數據庫的實時實例中，這將導致數據庫的停機時間。SQL服務器還支持日志備份以備份已發生的事項列表；如同差異備份一樣，在恢復過程中需要將日志備份回放到數據庫的實時實例中。優選的是準備一個時間點數據庫文件的完全副本以備恢復，而不需要SQL服務器的任何協助。除了執行差異或日志備份，另一種減少數據庫大小的途徑是進行增量備份。然而， SQL服務器目前并不支持數據庫的增量備份。因此，所需要的是利用快照和SQL服務器維護的數據跟蹤機制來執行增量備份同時還保持從增量備份進行快速有效恢復的能力的方法。鑒于上述內容，執行SQL數據庫的增量備份的方法和機制是所希望的。
發明內容
本文設想了執行SQL服務器數據庫的增量備份的方法和機制的各種實施方案。在一個實施方案中，可以執行數據庫的一次完全備份。在該完全備份后，后續備份可以是增量備份。為執行增量備份，首先向SQL服務器傳送一條請求以執行數據庫的完全備份。SQL服務器可能表現得如同正在執行一次數據庫完全備份一樣，盡管實際上執行增量備份。下一步，獲取數據庫的一個快照。可以從該快照檢索一個或多個映射。該一個或多個映射可以包括用于標識自從前一次完全備份、前一次快照或前一次增量備份以來就已經發生變化盤區的信息。在標識變化的盤區之后，可以從該快照檢索變化的盤區并將其作為增量備份文件存儲在一個備份存儲裝置中。然后，可以舍棄該快照。在獲取數據庫快照之后的某個點上，SQL服務器可以重新設置DCM位圖的實時副本，就像執行一次完全備份操作一樣。在另一個實施方案中，標識變化的盤區之后，可以檢索并讀取一個或多個分配映射，以便確定是否變化的盤區中的每一個都分配給一個表或其他對象。如果一個變化的盤區未分配，則該變化的盤區不會存儲為增量備份的一部分。還可以將一個或多個映射存儲為增量備份的一部分。該方法進一步包括對多個增量備份和快照重復上述步驟。在另一個實施方案中，先前存儲的完全備份可以被轉換為一個部分備份，例如增量備份或差異備份。在一個實施方案中，可以從一個存儲裝置中檢索所存儲的數據庫快照。 該存儲的快照可以對應于在數據庫上執行的前一個完全備份操作。所存儲的完全備份可以被轉換成一個增量備份文件以降低該具體備份的存儲利用率。為了將所存儲的快照轉換成為一個增量備份文件，可以從快照中檢索用于標識變化的盤區的一個或多個映射。可替代地，該標識變化的盤區的一個或多個映射可以與快照分開存儲。然后，可以從所存儲的快照中檢索變化的盤區并將其作為增量備份文件存儲在備份存儲裝置中。可以舍棄備份中未發生變化的數據。可替代地，可以使用其他相似的技術將所存儲的完全備份文件轉換成一個增量備份文件。在另一個實施方案中，在一個或多個增量備份之后可以請求一個恢復操作。一種媒質服務器可以從備份存儲裝置中檢索前一個完全備份文件并將該前一個完全備份文件寫到一個存儲裝置中，例如與媒質服務器或SQL服務器相關聯的磁盤或其他存儲裝置。該媒質服務器可以執行此步驟，而不要求來自SQL服務器的任何輸入。這可以允許SQL服務器繼續執行作為數據庫的常規功能的一部分的操作，例如處理新的事務。接著，該媒質服務器可以檢索一個或多個增量備份文件或者將增量備份文件中變化的盤區寫到完全備份文件內適當的位置中。該媒質服務器可以將變化的盤區從多個增量備份文件寫到完全備份文件中；該多個增量備份文件可以對應于在完全備份操作之后執行的多個增量備份。媒質服務器還可以按照多個增量備份文件的創建順序而寫它們中變化的盤區，這樣首先寫最舊的增量備份文件中變化的盤區，并且最后寫最新的增量備份文件中變化的盤區。媒質服務器可以通過讀取作為增量備份操作的一部分而存儲的一個或多個映射來確定發生變化的盤區在卸載的完全備份文件中屬于哪個位置。媒質服務器可以將變化的盤區寫回到所卸載的完全備份文件內部，而不要求來自SQL服務器的任何輸入。鑒于以下本文提出方法的詳細描述，這些以及其他特征和優點對本領域的普通技術人員將變得顯而易見。
通過參考以下描述并結合附圖，本方法和機制的上述和進一步的優點可以得到更好的理解，在附圖中圖I的示圖展示了根據一個或多個實施方案的一個數據庫檔案系統。圖2展示了創建快照的一個數據庫服務器。圖3展示了根據一個或多個實施方案的一個快照映像。圖4展示了根據一個或多個實施方案的一個媒質服務器和具有存儲的數據庫備份文件的一個存儲裝置。圖5展示了將存儲的完全備份文件轉換為增量備份文件的一個實施方案。圖6展示了數據庫檔案系統的一個實施方案。圖7展示了由一個完全備份文件和一個增量備份文件重構的一個卸載的數據庫文件的一個實施方案。圖8的廣義流程圖展示了增量備份操作的一個實施方案。圖9的廣義流程圖展示了在增量備份之后的恢復操作的一個實施方案。
具體實施例方式在以下描述中，給出了很多具體細節以透徹理解本文提出的方法和機制。然而，本領域普通技術人員應當認識到沒有這些具體細節也可以實施各種實施方案。在一些實例中，并未詳細示出眾所周知的結構、部件、信號、計算機程序指令以及技術，以避免混淆本文所述的方法。應當認識到為了進行簡單而清晰的解釋，圖中所示的元素不一定按照比例繪出。例如，可以相對于其他元素而放大一些元素的尺寸。參見圖1，示出了一個數據庫檔案系統的實施方案的廣義框圖。數據庫服務器110 和媒質服務器130連接到網絡120上。在一個實施方案中，數據庫服務器110可以是微軟 SQL服務器。在一些實施方案中，數據庫服務器110還可以連接到一個應用服務器(未示出)上，例如微軟 的SharePoint 服務器。網絡120可以包括各種網絡連接，這些網絡連接包括以下類型網絡的組合局域網(LAN)(如以太網和光纖通道(FC)網)、基于電氣與電子工程協會的802. 11標準(Wi-Fi) 的無線局域網(WLAN)、廣域網(WAN)(如互聯網、蜂窩數據網)以及其他數據通信網絡，例如在公共網絡(例如互聯網)上實現的虛擬專用網(VPN)。其他網絡連接和體系結構是可能的并且可以設想的。媒質服務器130可以管理備份存儲裝置140，并且媒質服務器130可以在備份存儲裝置140中存儲備份數據以及從數據庫服務器110接收的元數據。媒質服務器130可以托管軟件從而執行與備份和恢復數據至數據庫服務器110相關聯的任務。媒質服務器130代表連接到網絡120上的任意數量的媒質服務器、主服務器或其他類型的服務器。在其他實施方案中，媒質服務器130可以是主服務器、其他類型的服務器或數據庫檔案系統中一個或多個服務器的組合。媒質服務器130可以直接連接至備份存儲裝置140上或者媒質服務器130可以通過各種網絡中的任意一種連接至備份存儲裝置140上，例如LAN、存儲區域網絡(SAN)或者其他網絡。在一個實施方案中，備份存儲裝置140可以是直接附接到媒質服務器130的總線上的適配器卡。媒質服務器130可以使用內部存儲器(例如隨機訪問存儲器(RAM))以便在從數據庫服務器110、備份存儲裝置140或其他裝置接收數據或向其發送數據時對數據進行緩存。備份存儲裝置140代表任意數量的備份存儲裝置，并且可以包括各種類型的存儲媒質中的任意一種，如硬盤驅動器、磁盤卷、刀片服務器、閃存驅動器、光驅動器、磁帶驅動器、磁帶卷、自動磁帶庫或其他存儲媒質。數據庫150可以代表本文實現的數據庫程序和/或一個或多個實際數據庫。數據庫程序是指用于操作數據庫的可執行命令、用戶接口以及其他程序代碼。所包含的數據庫可以進一步包括各種表、索引、關系、查詢、存儲的程序、文件系統、安全層、網絡接口等，它們被配置為用于操作多條數據記錄。數據庫150中的記錄可以排列在表中(行和列排列方式)。本文所用術語“記錄” 應當表示數據庫中的表項。可以將相關記錄的集合概括地描述為數據庫中的“表”。一條記錄可以包括一個或多個字段，這些字段可以用作其他表中的其他記錄的索引(或關鍵字)。 例如，在文檔管理數據庫中，文檔表中的每條記錄可以代表存儲在數據庫中的一個文檔。在一個實施方案中，文檔可以存儲在記錄本身的字段中。在一些實施方案中，可以通過對文檔的引用在記錄中表示該文檔，例如存儲單元。另外，數據庫可以創建并修改已裝載的數據庫文件以便存儲和訪問關系數據庫的任意給定實現形式。在一些實施方案中，數據庫150可以在專用計算系統上執行，如數據庫服務器110，該計算系統被配置為用于通過網絡120由其他服務器以及客戶端計算機進行訪問。數據庫150可以包括與關系數據庫相關聯的各種功能，如相加和查詢過程。查詢功能可以從數據庫檢索信息，例如變化映射、分配映射、對象、表、記錄以及其他數據。相加功能可以在數據庫中存儲信息。數據庫150可以是微軟SQL服務器數據庫并且用于提供訪問數據庫150的接口可以使用SQL。可以對進行數據存儲并且可以在頁面級別上從數據庫 150對其進行檢索。每個頁面可以有8千字節(KB)的大小并且可以由頭部和數據組成。頁面頭部可以包含對象ID，頁面中數據屬于該對象ID。服務器輸入/輸出(I/O)操作可以在頁面級別上進行，這樣使得數據庫服務器110讀或寫整個頁面。在完全備份處理(其中生成數據庫150的完全備份)之后，可以采用后續的增量備份處理來生成增量備份并且只獲取最近一次完全備份以來發生變化的盤區。增量備份的生成可以一直連續進行，其中可以執行并創建多個連續的后續增量備份，其中每個增量備份包括最近一次執行的增量備份之后發生變化的盤區。由多個增量備份操作導致的變化盤區可以存儲在備份存儲裝置140中。對于恢復操作，可以在寫數據庫文件的處理過程中將最近一次生成的完全備份存儲到一個存儲裝置中，例如備份存儲裝置140、數據庫服務器110的物理存儲器或其他存儲裝置。然后可以將存儲在第一增量備份文件中的變化盤區分配到數據庫文件內部適當的存儲單元中，以便將該數據庫文件重新實例化到數據庫150在啟動第一增量備份時的狀態。 接著，能夠以增量備份序列的生成順序對這些增量備份中的每一個連續地重復這種處理。 在處理結束時，可以通知數據庫服務器110數據庫文件已經重構并且準備將其恢復為數據庫150的一個實時實例。用戶或管理員可能希望從備份的數據庫中恢復一個或多個數據項(例如，文件、 電子郵件、圖像)，而不是檢索整個數據庫。數據庫服務器110可以從檢索的數據庫文件檢索所請求一個或多個數據項，并將這些項恢復到數據庫150中。恢復一個或多個數據項的處理可以稱為精細恢復處理。圖I的媒質服務器130和數據庫服務器110可以是任何類型的計算裝置(例如， 服務器，桌面個人計算機(PC)、膝上計算機、智能電話)并且包括各種硬件和軟件部件。硬件部件可以包括通過總線體系結構連接在一起的一個或多個處理器、存儲器裝置、以及輸入/輸出(I/o)裝置。軟件部件可以包括存儲在存儲器裝置上的操作系統。操作系統可以是各種類型操作系統中的任意一種，例如微軟Windows 、Linux 、Solaris 或其他操作系統。該操作系統是可操作的以便向用戶提供各種服務并且可以支持各種程序的執行，例如備份應用程序、服務器應用程序、數據庫應用程序、軟件代理或各種其他應用程序的任意一種。在其他實施方案中，數據庫服務器、數據庫、媒質服務器、網絡以及備份存儲裝置的數量和類型不限于圖I所示的那些。任意數量的媒質服務器、數據庫服務器和數據庫以及它們的任意組合可以經由調制解調器組、直接LAN連接、無線連接、WAN鏈接等的各種組合而在以網絡體系結構中互相連接。現在參見圖2，圖中展示了創建快照映像的數據庫服務器的圖例。數據庫服務器 210管理數據庫220，并且數據庫服務器210可以連接至存儲裝置230上。存儲裝置230代表任意數量的存儲裝置，并且存儲裝置230可以是先前描述的多種類型的存儲媒質中的任意一種。可替代地，數據庫服務器210可以使用物理存儲器或其他本地存儲裝置來存儲快照240以及與數據庫220相關的其他數據。如圖2所示，快照240存儲在存儲裝置230中。快照240可以由數據庫服務器210 創建，并且快照240可以代表數據庫220的備份映像。快照240可以是數據庫220的一種靜態的、時間點的表示形式。快照240可以是整個數據庫的完全映像的副本，并且數據庫服務器210可以在執行快照備份之后在存儲裝置230中存儲快照240。媒質服務器(未示出) 可以訪問快照240以執行增量備份。可替代地，媒質服務器可以訪問快照240以執行完全備份。數據庫服務器210可以認為快照備份是完全備份，并且數據庫服務器210可以重新設置映射和其他元數據以表明快照備份是完全備份的等同體。現在參見圖3，圖中展示了快照映像的一個實施方案。快照310代表在SQL服務器進行的快照備份過程中從SQL數據庫獲取的映像。快照310可以包含數據庫的所有數據， 包括元數據以及一個或多個映射。這些映射可以包括差異變化映射(DCM) 320、全局分配映射(GAM) 330、共享的全局分配映射(SGAM) 340、索引分配映射(IAM) 350以及對象360。對象360代表可以在底層SQL數據庫中存在的任意數量的對象，快照310從該底層SQL數據庫中創建。對象360可以組織成為盤區，并且對象360可以代表存儲在數據庫中的任意類型的數據，包括表、記錄、文檔、項、列表以及其他數據。在一些實施方案中，SQL數據庫可以由一個或多個文件構成，每個文件具有它自己的一組映射。在這些實施方案中，快照310可以包含多個DCM、GAM、SGAM、LAM等。媒質服務器可以從快照310中檢索DCM 320。然后，媒質服務器可以讀取DCM 320 的頁面以確定自從前一個完全或增量備份以來修改了哪些盤區。媒質服務器可以執行查詢以便從快照310檢索構成DCM的頁面第一 DCM頁面可以位于快照310的第七頁面。第二 DCM頁面可以偏離第一 DCM頁面512232頁而位于第512239頁面。第三頁的DCM頁面可以偏離第一 DCM頁面1024464頁而位于第1022471頁面上，以此類推。媒質服務器還可以執行查詢以便從快照310檢索一個或多個分配映射。分配映射可以包含關于一個對象或索引所使用的盤區的信息。例如，分配映射可以包含盤區的位屏蔽，這些位屏蔽表示該對象使用了哪些盤區。該一個或多個分配映射可以包括GAM 330、 SGAM 340以及IAM 350。這些分配映射可以允許媒質服務器確定是否已經分配了發生變化的盤區。例如，因為對應于一個盤區的對象被刪除，該盤區就可能發生變化。因此，該盤區實際上可以不包含任何需要備份的數據，即使DCM 320可以表示該盤區已經變化。通過檢查這些分配映射，媒質服務器可以減少需要存儲為增量備份的一部分的盤區的數量。媒質服務器可以從快照310中僅檢索已分配給一個對象的變化盤區。然后，媒質服務器可以在存儲裝置中存儲所檢索的盤區。媒質服務器還可以存儲元數據，該元數據包括作為增量備份的一部分的一個或多個映射。可替代地，媒質服務器可以完整地將快照310 備份為完全備份的一部分。然而，執行快照310的完全備份可能比執行增量備份占用更多的存儲空間量。在變化的盤區以及一個或多個映射從快照310檢索并且存儲在備份存儲裝置中后，可以舍棄快照310。上述與快照310相關的由媒質服務器執行的步驟還可以由數據庫服務器、其他服務器或其他類型的計算裝置來執行。現在參見圖4，圖中展示了媒質服務器和具有存儲的數據庫備份文件的一個實施方案。媒質服務器410可以在備份存儲裝置420中存儲與數據庫的備份相關聯的文件。完CN 102591982 A
全備份文件425存儲在備份存儲裝置420中，并且完全備份文件425可以包含一個先前完全數據庫備份操作產生的數據。在一個實施方案中，完全備份文件425可以是一個主數據文件(MDF)。媒質服務器410還可以被配置為用于生成表和索引信息的略圖并與完全備份文件425中的備份內容一起存儲。略圖可以指出數據庫文件的數據結構，并且略圖可以包括多個存儲單元，這些存儲單元定義了數據庫文件內部的某些數據結構。略圖可以用于快速并有效地對完全備份文件425中的對象進行定位，而無需執行大量的查找操作。當正在創建數據庫的一個完全備份時，可以通過查詢該數據庫來生成略圖。略圖可以用于訪問或恢復完全備份文件425的內容，而無需使用實時數據庫或數據庫服務器。增量備份文件430和440還存儲在備份存儲裝置420中。增量備份文件430和 440還可以稱為塊級增量文件。增量備份文件430和440包含一些發生變化的盤區，這些盤區是作為數據庫的增量備份操作的一部分而進行備份的。增量備份文件430和440代表任意數量的文件，這些文件與可執行的任意數量的增量備份操作相關聯。例如，如果在連接至媒質服務器410的數據庫上執行十次增量備份，那么就會有十個增量備份文件存儲在備份存儲裝置420中。在一個實施方案中，完全備份文件425和/或增量備份文件430和440可以是二進制文件，利用調用備份存儲裝置420的文件系統的標準文件I/O可以順序地訪問該二進制文件。該文件系統可以是在備份存儲裝置420上創建的卷中參引并且存儲數據的一種信息系統，該數據以文件和目錄形式按層級進行組織。在一些實施方案中，完全備份文件425 和/或增量備份文件430和440可以采用存儲器的塊單元(也稱為頁面或分配單元)的形式進行構建。元數據435和445還可以存儲在備份存儲裝置420中，并且元數據435對應于增量備份文件430，而元數據445對應于增量備份文件440。元數據435包括附加數據，例如一個或多個映射，這些附加數據可以作為與增量備份文件430相關聯的增量備份操作的一部分而存儲在備份存儲裝置420中。一個或多個映射可以包括DCM、GAM、SGAM、IAM以及其他映射。附加信息還可以存儲在與增量備份文件430相關的元數據435中。元數據435可以用于幫助從增量備份文件430恢復一個或多個數據項的操作。在另一個實施方案中，備份存儲裝置420中可以有一個元數據存儲單元，該元數據存儲單元包含與多個增量備份操作相關聯的元數據。在又一個實施方案中，元數據435可以存儲在增量備份文件430內部。 元數據435的上述特征還可以適用于元數據445。在一個實施方案中，當執行一次新的完全數據庫備份操作時，媒質服務器410可以從備份存儲裝置420中刪除舊的完全數據庫備份文件。媒質服務器410此時還可以刪除舊的元數據以及增量備份文件。在另一個實施方案中，當執行一次新的完全數據庫備份操作時，媒質服務器410可以保留一個或多個先前的完全數據庫備份文件、增量備份文件和/ 或元數據文件。媒質服務器410可以具有與元數據文件、增量備份文件以及完全數據庫備份文件相關的保留策略，該保留策略涉及刪除更舊的文件以便釋放備份存儲裝置420中的存儲空間。在另一個實施方案中，完全備份文件425可以被轉換為一個增量備份文件(或差異備份文件)以降低與完全備份文件425相關的存儲利用率。如果完全備份文件425對應于一個快照備份，那么可以從完全備份文件425檢索一個或多個的映射，這個或這些映射
11標識與更早的備份相比已經變化的數據。可替代地，這些標識變化數據(可以將它們標識為盤區)的映射可以與完全備份文件425分開存儲，并且可以從這種分離的文件或位置上檢索這些映射。在已經檢索了這些映射并且已經標識了變化的數據后，變化的數據可以從完全備份文件425得到檢索并且作為增量備份文件存儲在備份存儲裝置420中。可替代地， 可以使用一種不同的算法將完全備份文件425轉換為增量備份文件。在完全備份文件425 已經轉換為增量備份文件后，完全備份文件425可以從備份存儲裝置420中舍棄。還可以存儲最新創建的增量備份所對應的較早備份的標識。為了將完全備份文件425壓縮成一個轉換的增量備份文件，在完全備份文件425 之前創建的前一個完全備份文件可能需要存儲在備份存儲裝置420中。該前一個完全備份文件由所轉換的增量備份文件參引(或者以其他方式與其相關聯)以幫助任何可能的恢復操作。以后的恢復操作就可以同時利用前一個完全備份文件和所轉換的增量文件。現在參見圖5，圖中展示了用于壓縮先前存儲的完全備份文件的系統和方法的示例。在該實例中，所存儲的完全備份文件被轉換為部分(例如，增量的)備份文件。媒質服務器510連接至備份存儲裝置520上，并且備份存儲裝置520存儲完全備份文件530、540、 550以及560。完全備份文件530至560表示可以在備份存儲裝置520中存儲的任意數量的完全備份文件。完全備份文件530至560可以對應于較早(例如，連續地)執行的完全備份操作， 而無需在這些完全備份操作之間執行任何增量或差異備份操作。可以通過將完全備份文件 530至560中的一個或多個壓縮成所轉換的增量備份文件而減少存儲完全備份文件530至 560所使用的存儲空間。當將先前創建的完全備份文件轉換為部分備份文件時，較早存儲的完全備份文件可以用作錨點、或起始點/參考，以用于有待轉換的后續完全備份文件。在圖5所示的實例中，完全備份文件530可以用作錨完全備份文件。通過讀取一個或多個用于標識變化數據的映射、從完全備份文件540檢索變化的數據、并且將變化的數據存儲為增量備份文件(即所轉化的增量備份文件545)，可以將在該錨文件(即完全備份文件540)之后的所存儲的下一個完全備份文件壓縮成一個轉換的增量備份文件。在已經創建了轉換的增量備份文件 545之后，可以舍棄完全備份文件540。在其他實施方案中，可以使用不同的方法將完全備份文件轉換成增量備份文件。通過將完全備份文件550和560對應地壓縮成轉換的增量備份文件555和565，這種處理可以持續進行。然后，可以舍棄完全備份文件550和560。對于所存儲的備份文件，這種處理可以大大降低存儲利用率。可以將錨完全備份文件(即完全備份文件530)和轉換的增量備份文件545至565移動到基于云的存儲單元、磁帶裝置上， 或者可以保留在備份存儲裝置520上。可以利用完全備份文件530以及一個或多個轉換的增量備份文件545至565進行完全的或精細的恢復。現在轉到圖6，圖中展示了數據庫檔案系統的一個實施方案。數據庫服務器610連接至網絡680以及數據庫630上。媒質服務器670連接至網絡680以及存儲裝置620上。 在其他實施方案中，存儲裝置620可以直接連接至數據庫服務器610上，并且媒質服務器 670可以通過網絡680訪問存儲裝置620。用戶或管理員可以請求將數據庫恢復到與一個特定的增量備份相關聯的一個特定時間點上。可替代地，用戶或管理員可以請求從一個特定時間點恢復一個或多個數據項。媒質服務器670可以存儲數據庫630的備份，并且媒質服務器670可以將一個完全備份文件與一個或多個增量備份文件進行合并，以作為一個或多個數據項的恢復操作的一部分。卸載的數據庫文件660包含完全備份文件640以及增量備份文件650。本文所用的術語“卸載的數據庫文件”旨在包括一個含有內容管理應用程序的數據的數據庫，該內容管理應用程序在內容管理應用程序的實時實例上當前并未激活。完全備份文件640可以對應于用戶選擇的時間點之前執行的數據庫630的最近完全備份。在執行完全備份操作時， 完全備份文件640可以包含數據庫630的所有數據。增量備份文件650可以對應于在所選時間點上發生的一個增量備份。增量備份文件650代表可在完全備份操作(對應于完全備份文件640)之后和所選時間點之前執行的任意數量的增量備份。數據庫服務器610可以包括精細恢復功能以便將特定對象或記錄從卸載的數據庫文件660添加到數據庫630上。精細恢復功能還可以包括選擇一條或多條記錄或對象的裝置以進行恢復。在一個實施方案中，可以將選擇并恢復記錄或對象的用戶接口配置為精細恢復操作的一部分。精細檢索可以使管理員或用戶能夠從卸載的數據庫文件660中只選擇所需要的記錄或對象，而無需恢復整個文件。在一些實施方案中，對象可以是文檔，例如微軟Word 、Excel ,PowerPoint 、便攜式文檔格式(HF)、視頻、音頻文件以及其他文檔。在其他實施方案中，對象可以包括網站、子網站、列表以及列表項。在一個實施方案中，對象可以從卸載的數據庫文件660恢復到數據庫630的工作副本中，或者恢復到數據庫630的另一個副本中。在其他實施方案中，在恢復到數據庫630 的工作副本之前，可以將對象緩存在數據庫服務器610的存儲器中。在又一個實施方案中， 對象可以從卸載的數據庫文件660恢復到存儲器媒質、數據庫服務器610、媒質服務器670、 其他服務器、客戶端或其他計算裝置上的文件系統中。在仍又一個實施方案中，對象可以恢復到內部門戶應用程序或其他軟件應用程序。用戶可以執行差異和日志備份以及完全或增量備份。差異或日志備份可以與完全和增量備份相混合。本文描述的方法和機制還可以用于執行增量備份并且將數據庫恢復到增量備份，同時也執行差異和日志備份并且從差異和日志備份進行恢復。例如，用戶可以執行一次完全備份、一次增量備份、兩次差異備份，然后再執行一次日志備份。那么用戶可能希望將數據庫恢復到它在日志備份后所處的狀態。可以將完全備份文件寫到一個存儲裝置中，然后可以將增量備份文件疊加(即邏輯上合并)在完全備份文件上。接著第二差異備份文件可以在完全加增量文件的頂部進行恢復。最終，在所檢索的數據庫文件上對日志備份進行回放。根據本文描述的方法和機制，可以執行完全、增量、差異以及日志備份的其他順序。現在參見圖7，圖中展示了從完全備份文件和增量備份文件重構的卸載數據庫文件的實施方案的框圖。卸載數據庫文件660、完全備份文件640以及增量備份文件650對應于圖6的相同文件。完全備份文件640包括對象711至719，這些對象代表任意數量的存儲數據庫對象。對象711至719可以代表存儲在數據庫中的任意類型的數據，包括表、記錄、文檔、項、列表以及其他數據。增量備份文件650包括對象722和729，這些對象可以代表在創建完全備份文件640和創建增量備份文件650兩個時刻之間已經變化的任意數量的對象。對象722和729對應于在創建增量備份文件650的增量備份操作過程中收集的變化的盤區。另外，在完全備份文件640以及增量備份文件650中所呈現的對象可以包括描述對象的元數據。圖7描繪了恢復操作的一個實施方案。恢復應用程序可以將對象711至719從完全備份文件640寫到卸載的數據庫文件660中。然后，恢復應用程序可以將對象722以及 729從增量備份文件650寫到卸載的數據庫文件660中。恢復應用程序可以使用一個或多個分配映射和/或與增量備份文件650 —起存儲的其他元數據以確定將對象722和729寫到卸載的數據庫文件660中的合適位置。對象712和719可以分別由對象722和729覆蓋。 在將對象722和729從增量備份文件650寫到卸載數據庫文件660中之后，恢復應用程序可以告知SQL服務器卸載的數據庫文件660已經進行了重構并且已準備好恢復到數據庫的實時副本中。恢復應用程序可以在數據庫服務器、媒質服務器或其他計算裝置上運行。在另一個實施方案中，恢復應用程序可以使用完全備份文件640作為恢復應用程序的起始點。恢復應用程序可以將對象從增量備份文件650 (以及與所執行的進一步的增量備份操作相對應的任意附加的增量操作文件)寫到完全備份文件640中，其中變化的對象覆蓋原始對象。在又一個實施方案中，恢復應用程序可以將完全備份文件640和增量備份文件650寫回到數據庫的工作備份的頂部或寫到數據庫的另一份副本中。在又一個實施方案中，可以在對象在恢復到數據庫的工作副本中之前將其緩存在存儲器中。在又一個實施方案中，對象可以從完全備份文件640和差異備份文件650恢復到存儲媒質、SQL服務器、 媒質服務器、其他服務器或其他計算裝置上的一個文件系統中。在仍又一個實施方案中，對象可以恢復到一個內部門戶應用程序或其他軟件應用程序中。圖7中的卸載數據庫文件660、完全備份文件640以及增量備份文件650的圖例是這些文件的邏輯表示。這些文件的實際結構和組織與它們在圖7中呈現的形式有所不同。例如，額外的數據可以附加到增量備份文件650中。如果在創建了完全備份文件640 之后新的對象被添加到數據庫中，可以將描述新對象的元數據添加到增量備份文件650的末端。另外，如果在創建了完全備份文件640之后從數據庫中刪除了多個對象，可以描述這些所刪除的對象的元數據附加到增量備份文件650。恢復應用程序可以使用元數據來確定添加哪些對象以及從卸載的數據庫文件660中刪除哪些對象。恢復應用程序可以生成與數據庫的不同時間點實例相對應的多個卸載數據庫文件。恢復應用程序可以為用戶生成一個用戶接口以便訪問多個時間點的數據庫實例并從它們中進行選擇。用戶可能希望從特定時間點的數據庫備份副本上恢復一個或多個對象。可替代地，用戶可能希望從特定時間點來檢索整個數據庫。恢復應用程序提供的用戶接口可以為用戶呈現多個備份以便從考慮進行恢復操作的時刻中進行選擇。可以根據執行備份的日期和時間列出多個時間點備份。列出并組織時間點備份的其他方法是可能的并且是可設
相的
心、U J O現在參見圖8，圖中展示了一種用于執行數據庫的增量備份的方法的實施方案。為了進行討論，順序地示出了本實施方案中的步驟。應當注意的是，在以下描述的方法的不同實施方案中，可以按照不同于所示次序的次序同時執行所描述的一個或多個要素，或者可以完全忽略。還可以按照所期望的方式執行其他附加要素。在方框810，方法800開始，并且然后在方框820，傳送一條執行數據庫完全備份的請求。該請求可以由用戶或管理員發出并傳送到數據庫服務器。可替代地，該請求可以根據預先安排的備份時間表由數據庫服務器、媒質服務器或其他計算裝置自動地產生。數據庫服務器可以表現得如同正在執行一次完全數據庫備份一樣，即使實際上可能僅在執行增量備份。接下來，在方框830，可以獲取數據庫的一個快照。該快照可以由數據庫服務器執行。在獲取數據庫快照之后的某個點上，數據庫服務器可以重新設置DCM位圖的實時副本， 就好像執行一次完全備份操作一樣。重新設置DCM位圖的實時副本將清空位圖中所有的變化數據/盤區指示器，并允許數據庫服務器只跟蹤獲取快照后發生的變化。在方框830后，可以從快照檢索一個或多個映射(方框840)。這些映射可以包括 DCM、GAM、SGAM、IAM和/或其他映射。可以讀入映射以確定在前一個備份之后哪些盤區發生了變化(方框850)。還可以使用映射來確定是否分配了變化的盤區。前一個備份可以是完全備份、快照備份或增量備份。在方框850之后，從快照中檢索變化的盤區(方框860)。可以使用一個或多個映射來定位快照內部變化的盤區。在一個實施方案中，只檢索已分配給對象的變化盤區。接著，可以將變化的盤區在存儲裝置中存儲為增量備份文件(方框870)。另外，還可以將該一個或多個映射以及任何附加元數據存儲在存儲裝置中。然后，在方框880中，舍棄快照。在方框880之后，方法在方框890結束。現在轉到圖9，圖中展示了從增量備份執行恢復操作的方法的一個實施方案。為了進行討論，順序地示出了本實施方案中的步驟。應當注意的是，在以下描述的方法的各種實施方案中，可以按照不同于所示次序的次序同時執行所描述的一個或多個要素，或者可以完全忽略。也可以按照所期望的那樣執行其他附加要素。在方框910中，方法900開始，接著在方框920中，檢測從數據庫的備份版本中執行恢復操作的請求。恢復操作可以由用戶或管理員進行請求，并且恢復操作可以根據對應于前一次備份操作的數據庫的特定時間點來請求。前一次備份操作可以是數據庫的完全、 增量、差異或日志備份。接著，在方框930，可以檢索前一次完全數據庫備份文件。前一次完全數據庫備份文件可以對應于用戶所請求的特定時間點上或該時間點以前的最近一次數據庫完全備份操作。然后，前一次完全數據庫備份文件可以存儲在存儲裝置中(方框940)。 在一個實施方案中，存儲裝置可以是與包含完全數據庫備份文件的備份存儲裝置相分離的一個存儲裝置。在其他實施方案中，存儲裝置可以與包含完全數據庫備份文件的備份存儲裝置相同。在又一個實施方案中，存儲裝置可以是附接到數據庫服務器上的一個或多個存儲裝置，該數據庫服務器與數據庫的實時實例相關聯。在方框940之后，對應于增量備份操作的變化盤區可以從備份存儲裝置中檢索 (方框950)。另外，與增量備份操作相關聯的一個或多個存儲的映射還可以從備份存儲裝置中檢索。該一個或多個存儲的映射可以包括DCM、GAM、SGAM、IAM和/或其他映射。與變化的盤區相關聯的附加元數據還可以從備份存儲裝置中檢索。接著，可以將變化的盤區寫入前一次完全數據庫備份文件內部的適合位置上(方框960)。可以使用一個或多個映射來確定前一次完全數據庫備份文件內部的適合位置。然后，將該重構的數據庫備份文件告知數據庫服務器(方框970)。可以告知數據庫服務器該重構的文件已等待恢復。數據庫服務器可以恢復整個重構文件，或者數據庫服務器可以從重構文件中恢復一個或多個對象。在方框970之后，方法900可以在方框980結束。應當注意，上述實施方案可以包括軟件。在這樣的實施方案中，代表所述系統和/ 或方法的程序指令和/或數據庫(這兩者都可以稱為“指令”)可以存儲在一種計算機可讀媒質上。通常來講，計算機可讀存儲媒質可以包括可由計算機在使用過程中訪問的任何存儲媒質以便向計算機提供指令和/或數據。例如，計算機可讀存儲媒質可以包括的存儲媒質有磁或光媒質，例如磁盤(固定的或可移動的)、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、CD-R、CD-RW、 DVD-R、DVD-RW或藍光(Blu-Ray)。存儲媒質可以進一步包括易失性或非易性失存儲媒質， 例如RAM(例如同步動態RAM(SDRAM)、雙倍數據速率(DDR、DDR2、DDR3等)SDRAM、低功率 DDR(LPDDR2 等)SDRAM、Rambus DRAM (RDRAM)、靜態 RAM(SRAM))、ROM、非易失性存儲器(例如閃存)，可通過如USB接口等這樣的外圍接口訪問這些存儲媒質。存儲媒質可以包括微電子機械系統(MEMS)以及可通過如網絡和/或無線鏈接這樣的通信媒質訪問的存儲媒質。在不同的實施方案中，本文所述方法和機制的一個或多個部分可以構成云計算環境的一部分。在這樣的實施方案中，根據一個或多個不同模型，可以通過互聯網將資源作為服務來提供。這類模型可以包括基礎設施即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)、軟件即服務 (SaaS)。在IaaS中，計算機基礎設施作為服務進行傳送。在這種情況中，計算設備通常由服務提供商擁有并操作。在PaaS模式中，用于開發軟件解決方案的開發者所用的軟件工具和底層設備可以由服務提供者作為服務來提供并托管。SaaS典型地包括按需作為服務的服務提供商許可軟件。服務提供商可以托管軟件，或者可以將軟件調配給客戶一段給定的時間。以上模式的很多組合是可能的并且是可以設想的。盡管展示并描述了多個方法的若干實施方案，但對本領域普通技術人員而言顯而易見的是可以對所述方法做出很多改變、修改和變更。因此，改變、修改和變更應當視為在本文描述的方法和機制的范圍內。還應當強調的是，上述實施方案只是實施方式的非限定性實例。
權利要求
1.一種用于執行數據庫增量備份的方法，該方法包括傳送一個請求以執行該數據庫的一個完全備份；檢索與該完全備份相關聯的一個或多個映射，所述一個或多個映射包括自從一個前一次備份以來已經變化的數據的一個標識；檢索所變化的數據；將所變化的數據作為一個增量備份文件存儲在一個存儲裝置中；并且舍棄自從該前一次備份以來未發生變化的該完全備份的完全備份數據。
2.如權利要求I所述的方法，進一步包括存儲與該增量備份文件相關聯的所述一個或多個映射。
3.如權利要求2所述的方法，其中該一個或多個映射包括一個差異變化映射(DCM)，該差異變化映射包括表明自從該前一次備份以來已經變化的數據的一個位圖，并且其中該方法包括重新設置與該數據庫相關聯的一個DCM位圖的實時副本，就如同響應于所述請求執行了一次完全備份。
4.如權利要求I所述的方法，該方法包括響應于執行該完全備份的這個請求而獲取該數據庫的一個快照。
5.如權利要求2所述的方法,其中該一個或多個映射包括一個全局分配映射(GAM), 該全局分配映射包括關于已經被分配的多個數據盤區的信息；一個共享的全局分配映射 (SGAM)，該共享的全局分配映射包括與具有至少一個未用頁面的多個混合盤區相關的信息；和/或一個索引分配映射(IAM)，該索引分配映射包括關于一個表或索引所使用的多個盤區的信息；并且其中在檢索所變化的數據之前，該方法包括讀取該一個或多個映射以確定是否分配了這些變化的盤區；并且只有分配了這些變化的盤區時才對它們進行檢索。
6.如權利要求2所述的方法，進一步包括檢測與所述增量備份文件相對應的一個請求以執行一個恢復操作；標識與該增量備份文件相關聯的一個完全數據庫備份文件；通過利用該增量備份文件以及與該增量備份文件相關聯的完全數據庫備份文件來執行一個恢復操作而創建一個恢復的數據庫；將該恢復的數據庫告知一個數據庫服務器。
7.如權利要求I所述的方法，進一步包括標識一個先前存儲的完全備份；檢索與該完全備份相關聯的一個映射；利用所述映射來標識自從一個前一次備份以來已經變化的具體數據；將該具體數據作為該先前存儲的完全備份的一個壓縮版本的一部分進行存儲；并且舍棄自從該前一次備份以來未發生變化的完全備份的完全備份數據。
8.一種計算機可讀存儲媒質，該計算機可讀媒質包括多條程序指令以執行一個數據庫的增量備份，其中當執行時，這些程序指令是可操作的而用于傳送一條請求以執行該數據庫的一個完全備份；檢索與該完全備份相關聯的一個或多個映射，所述一個或多個映射包括自從一個前一次備份以來已經變化的數據的一個標識；檢索所變化的數據；將所變化的數據作為一個增量備份文件存儲在一個存儲裝置中；并且舍棄自從該前一次備份以來未發生變化的該完全備份的完全備份數據。
9.如權利要求8所述的計算機可讀存儲媒質，其中所述指令是進一步可操作的以便存儲與該增量備份文件相關聯的所述一個或多個映射。
10.如權利要求9所述的計算機可讀存儲媒質，其中該一個或多個映射包括一個差異變化映射(DCM)，該差異變化映射包括表明自該從前一次備份以來已經變化的數據的一個位圖，并且其中這些指令是進一步可操作的以便重新設置與該數據庫相關聯的一個DCM位圖的實時副本，就如同響應于所述請求執行了一次完全備份。
11.如權利要求8所述的計算機可讀存儲媒質，其中這些程序指令是進一步可操作的以便響應于執行該完全備份的請求而獲取該數據庫的一個快照。
12.如權利要求9所述的計算機可讀存儲媒質，其中該一個或多個映射包括一個全局分配映射(GAM)，該全局分配映射包括關于已經分配的多個數據盤區的信息；一個共享的全局分配映射(SGAM)，該共享的全局分配映射包括關于具有至少一個未用頁面的多個混合盤區的信息；和/或一個索引分配映射(IAM)，該索引分配映射包括關于一個表或索引使用的多個盤區的信息；并且其中在檢索所變化的數據之前，這些指令是可操作的以便讀取該一個或多個映射以確定是否分配了這些變化的盤區；并且只有分配了這些變化的盤區時才對它們進行檢索。
13.如權利要求9所述的計算機可讀存儲媒質，其中這些程序指令是進一步可操作的以便檢測與所述增量備份文件相對應的一個請求以執行一個恢復操作；標識與該增量備份文件相關聯的一個完全數據庫備份文件；通過利用該增量備份文件以及與該增量備份文件相關聯的完全數據庫備份文件來執行一個恢復操作而創建一個恢復的數據庫；并且將該恢復的數據庫告知一個數據庫服務器。
14.如權利要求13所述的計算機可讀存儲媒質，其中這些程序指令是進一步可操作的以便標識一個先前存儲的完全備份；檢索與該完全備份相關聯的一個映射；利用所述映射來標識自從一個前一次備份以來已經變化的具體數據；將該具體數據作為該先前存儲的完全備份的一個壓縮版本的一部分進行存儲；舍棄自從該前一次備份以來未發生變化的完全備份的完全備份數據。
15.一種用于執行數據庫增量備份的系統，該系統包括一個數據服務器；一個媒質服務器；一個數據庫；以及一個或多個存儲裝置；其中該數據庫服務器被配置為用于響應于檢測到一個執行該數據庫的完全備份的請求而啟動一個完全備份；并且其中該媒質服務器被配置為用于檢索與該完全備份相關聯的一個或多個映射，所述一個或多個映射包括自從一個前一次備份以來已經變化的數據的一個標識；檢索所變化的數據；將所變化的數據作為一個增量備份文件存儲在一個存儲裝置中；并且舍棄自從該前一次備份以來未發生變化的該完全備份的完全備份數據。
16.如權利要求15所述的系統，其中在舍棄該快照之前，該媒質服務器進一步被配置為用于存儲與該增量備份文件相關聯的所述一個或多個映射。
17.如權利要求16所述的系統，其中該一個或多個映射包括一個差異變化映射(DCM)， 該差異變化映射包括表明自該從該前一次備份以來已經變化的數據的一個位圖，并且其中該系統被配置為用于重新設置與該數據庫相關聯的一個DCM位圖的實時副本，就如同響應于所述請求而執行了一次完全備份。
18.如權利要求15所述的系統，其中該系統被配置為用于響應于執行該完全備份的請求而獲取該數據庫的一個快照。
19.如權利要求16所述的系統，其中該一個或多個映射包括一個全局分配映射(GAM)， 該全局分配映射包括關于已經分配的多個數據盤區的信息；一個共享的全局分配映射 (SGAM)，該共享的全局分配映射包括關于具有至少一個未用頁面的多個混合盤區的信息； 和/或一個索引分配映射(IAM)，該索引分配映射包括關于一個表或索引使用的多個盤區的信息；并且其中在檢索所變化的數據之前，該系統被配置為用于讀取該一個或多個映射以確定是否分配了這些變化的盤區；并且只有分配了這些變化的盤區時才對它們進行檢索。
20.如權利要求16所述的系統，其中該媒質服務器進一步被配置為用于檢測與所述增量備份文件相對應的一個請求以執行一個恢復操作；標識與該增量備份文件相關聯的一個完全數據庫備份文件；通過利用該增量備份文件以及與該增量備份文件相關聯的完全數據庫備份文件來執行一個恢復操作而創建一個恢復的數據庫；并且將所恢復的數據庫告知一個數據庫服務器。
全文摘要
一種用于執行微軟SQL服務器數據庫的增量備份的系統、方法和媒質。創建該數據庫的一份快照，并且然后從這份快照中檢索標識出變化的盤區的一個映射。然后從該快照中檢索變化的盤區并將其存儲在一個備份存儲裝置中。為了進行恢復操作，將完全數據庫備份文件寫到存儲裝置中，并且然后將存儲的增量備份文件中的這些變化的盤區與這個完全備份文件合并。隨后，將這個重構的文件告知數據庫服務器，并且然后由數據庫服務器裝載這個重構的文件作為該數據庫的實時實例。
文檔編號G06F17/30GK102591982SQ20121000364
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月7日
發明者D·薩拉夫, L·J·比蒂, M·A·佩恩, S·R·德沃斯 申請人:賽門鐵克公司