[发明专利]执行增量SQL服务器数据库备份的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及数据库备份，并且尤其涉及一种用于执行SQL服务器数据库的增量备份的方法和系统。

背景技术

数据库系统(如微软公司的结构化查询语言(SQL)服务器数据库系统)包含大量的由多种软件应用程序生成和使用的信息。由于存储在数据库中的信息的重要性，数据库系统提供了备份和恢复由该系统所管理的数据库的机制。备份机制可以为数据库创建一份完整副本，并且恢复机制可以利用该副本来覆盖数据库。数据库系统还能够回放事务以便恢复数据库。这种数据库系统可以记录所有的事务，并使用这些事务通过开始于一个已知的先前状态并应用该状态之后出现的事务而将数据库恢复到一个特定状态。

数据库系统还可以提供一种快照机制，该快照机制允许将数据库的状态保存在一个“快照”中。典型地，获取快照在执行完全备份之前进行。相比于执行流备份，执行快照是将SQL服务器的中断最小化的一个途径。微软SQL服务器支持快照备份和恢复技术。快照备份是一种几乎瞬时创建的专用备份。各种已知的技术都可以创建快照，包括只复制备份、拆分镜像、创建存储装置的副本的专用硬件以及其他方法。快照备份可以最小化或取消使用SQL的资源以完成备份。这可以允许SQL服务器的可利用性在执行备份操作时受到最小的影响。

数据库系统出于各种原因而使用快照。快照的一个典型用法是在不用长时间断开对数据库的访问的情况下副本数据库。执行快照后，数据库系统然后就可以通过优化数据库的快照来副本数据库。这样，当主数据库处于动态时，数据库系统就执行了一次主数据库的完全备份。一般而言，快照记录某个时间点上的数据库状态。也就是说，快照可用于提供实时数据库的时间点映像。于是利用快照副本可以执行额外的操作，而不会影响实时数据库的性能。

除了减少动态SQL服务器数据库的停机时间外，另一个目的是减少备份存储利用率。为了实现这个目的，经常进行差异备份而非完全备份。执行差异备份利用了SQL服务器数据库的共有特点-典型地，数据库中只有很少比率的数据在连续的备份之间发生变化。由于只有部分数据实际上在备份之间发生变化，这就提高了备份的效率以进行差异备份而非完全备份。通过限制数据库的停机时间，可以减少完成备份的必要时间，并且通过缩减存储备份所要求的存储量，还可以减少存储在备份中的数据量。

SQL服务器维护带有信息的位图，在该位图上一些盘区自上次完全备份后已经发生变化。该映射被称为差异变化映射(DCM)，SQL服务器使用DCM执行差异备份。DCM跟踪上一个完全数据库备份后已经变化的盘区。盘区是八个物理上连续的页面的集合并且可以用于有效地管理页面。DCM是一个位图，在该位图上每个位表示一个单独的盘区。位图的组织方式是如果一个盘区的二进制位为1，则该盘区自上次完全备份后已经被修改过，而如果一个盘区的二进制位为0，则该盘区未被修改过。

SQL服务器还维护分配映射以记录盘区到数据库中的对象的分配。分配映射之一是索引分配映射(IAM)。IAM包含关于表或索引所使用的盘区的信息。分配映射的另一种是全局分配映射(GAM)。GAM包含关于已经分配了哪些盘区的信息。分配映射的另一种是共享的全局分配映射(SGAM)。SGAM跟踪具有至少一个未用页面的混合盘区。还有一种跟踪自由空间的方法，该自由空间被称为页面自由空间(PFS)页面。PFS页面记录每个页面的分配状态(例如是否已经分配了各个页面)以及每个页面上的自由空间量。

管理SQL数据库的常用技术是向数据库预先分配额外的空间以给其扩展的余地。当数据库文件由SQL服务器装载时，并且当数据库文件的大小需要增加到超出分配给它的容量以容纳新的事务时，增加数据库的大小就是一种耗时的处理。因此，SQL数据库的大小通常是远大于它当前存储的数据量。然而，当执行完全备份时，分配给数据库的所有空间(即使现在并未使用它)也将被备份，从而增加了备份的大小。另外，如果将表或其他对象从数据库删除，完全备份仍然会备份已删除的表或对象所占据的所有空间。

SQL服务器可以使用差异备份以减少备份的大小，但差异备份存在一些缺点。例如，差异备份必须被恢复到数据库的实时实例中，这将导致数据库的停机时间。SQL服务器还支持日志备份以备份已发生的事项列表；如同差异备份一样，在恢复过程中需要将日志备份回放到数据库的实时实例中。优选的是准备一个时间点数据库文件的完全副本以备恢复，而不需要SQL服务器的任何协助。