调度备份任务的方法、设备和计算机程序产品与流程

本公开的实施例总体上涉及信息处理领域，具体涉及调度备份任务的方法、设备和计算机程序产品。

背景技术：

在当前的数据保护系统中，备份任务的调度仅仅根据管理员所指定的时间。然而，由于系统工作负载的增加，往往无法按预期时间进行数据备份，并且难以获知实际完成备份任务所需的时间。因此，无法确保要被保护的数据的rpo(恢复点目标)，尽管用户以为他们保护了数据，但是真实的备份服务水平可能无法达到预期。由于已有的方案未能解决该问题，而是只能让备份任务运行到结束，因此用户无法确保按计划保护其重要资产。

技术实现要素：

本公开的实施例提供了调度备份任务的方法、设备和计算机程序产品。

在本公开的第一方面，提供了一种调度备份任务的方法。该方法包括：响应于检测到目标备份任务被生成，获取目标备份任务的预定执行信息；基于目标备份任务的预定执行信息，确定目标备份任务的执行优先级；确定等待队列中的已有备份任务的执行优先级；以及基于已有备份任务的执行优先级和目标备份任务的执行优先级，将目标备份任务加入等待队列中。

在本公开的第二方面，提供了一种调度备份任务的设备。该设备包括：至少一个处理单元；至少一个存储器，至少一个存储器被耦合到至少一个处理单元并且存储用于由至少一个处理单元执行的指令，该指令当由至少一个处理单元执行时，使得设备执行动作，该动作包括：响应于检测到目标备份任务被生成，获取目标备份任务的预定执行信息；基于目标备份任务的预定执行信息，确定目标备份任务的执行优先级；确定等待队列中的已有备份任务的执行优先级；以及基于已有备份任务的执行优先级和目标备份任务的执行优先级，将目标备份任务加入等待队列中。

在本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机存储介质中并且包括机器可执行指令。该机器可执行指令在由设备执行时使该设备执行根据本公开的第一方面所描述的方法的任意步骤。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本公开的实施例能够在其中被实现的示例备份系统的框图；

图2示出了根据本公开的实施例的用于调度备份任务的示例方法的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的用于调度备份任务的示例方法的流程图；

图4示出了根据本公开的实施例的确定用于备份任务的调度的调整参数的示例方法的流程图；以及

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备的示意性框图。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

在当前的数据保护系统中，备份任务由系统管理员指定备份时间来调度。由于难以获知完成所有备份任务需要多少时间，因此，这样的调度会导致无法确保按计划完成所有备份任务。例如，如果将数据保护系统中的备份周期设置为两个小时，但是存在许多需要两个小时以上的备份任务，这样，只能延时进行后续的备份任务。

目前，还没有解决方案来解决该问题，只能让备份任务运行到结束。这可能会导致严重的问题：由于系统资源被执行时间较长的任务占用，因此要被保护的重要数据都将无法满足恢复点目标(rpo)。例如，虽然管理员指定了每隔一段时间(例如15分钟)针对重要数据集进行备份，但是由于先前的备份任务需要花费数小时才能完成，在预期的备份时间到来时，系统仍被正在运行的先前的备份任务所占用，因此无法达到所期望的每15分钟的备份。此外，如果备份任务填满了任务队列，还会导致系统性能急剧下降。

本公开的实施例提出了一种调度备份任务的解决方案，以解决上述问题和其他潜在问题中的一个或多个问题。该解决方案通过设置备份任务的执行优先级，并且按执行优先级对备份任务进行排序，从而确保尽可能多地保护较重要的资产，更好地利用系统资源来达到针对重要数据的恢复点目标(rpo)，确保服务水平协议(sla)。

图1示出了本公开的实施例能够在其中被实现的示例备份系统100的框图。如图1所示，备份系统100包括调度设备110以及一个或多个备份设备120-1至120-4(统称为备份设备120)。根据本公开的实施例的各个方法可以在调度设备110处实现。应当理解，仅出于示例性的目的描述备份系统100的结构，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。例如，本公开的实施例还可以被应用到与备份系统100不同的系统中。应当理解，上述各设备的具体数目仅出于说明性目的给出，而不暗示对本公开范围的任何限制。例如，本公开的实施例还可以被应用于更多的或更少的设备。

调度设备110是确定备份任务的优先级并且根据优先级对备份任务进行调度的设备。在一些实施例中，备份任务可以例如是根据预定的策略生成的、指定何时对哪个或哪些设备执行备份的任务。调度设备110可以例如是计算机、虚拟机、服务器等，本公开在此方面不受限制。备份设备120是存储要被保护的数据、资产等，在其上执行备份任务的设备。备份设备120可以例如是计算机、虚拟机、服务器等，本公开在此方面不受限制。调度设备110和备份设备120通过网络彼此通信，网络可以例如是互联网、内联网等。

图2示出了根据本公开的实施例的用于调度备份任务的示例方法200的流程图。例如，方法200可以由如图1所示的调度设备110来执行。应当理解，方法200还可以由其他设备来执行，本公开的范围在此方面不受限制。还应当理解，方法200还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

以下结合图1和图2来详细描述方法200。

调度设备110可以生成备份任务。在一些实施例中，调度设备110可以根据预定的策略来生成备份任务，预定的策略可以指定生成备份任务的时间。备选地或附加地，在另一些实施例中，调度设备110可以根据系统管理员或用户的输入来生成备份任务。如上文所提及的，备份任务可以指定何时对哪些设备上的哪些数据进行备份。

在210，调度设备110检测是否有目标备份任务被生成。在一些实施例中，调度设备110可以定期检测是否有目标备份任务被生成。备选地或附加地，在另一些实施例中，调度设备110可以在目标备份任务被生成时接收到通知。

如果调度设备110检测到目标备份任务被生成，则调度设备110在220获取目标备份任务的预定执行信息。

在一些实施例中，预定执行信息可以是用户所指定的、目标备份任务的预定优先级。附加地，在一些优选实施例中，预定优先级可以是整数。举例来说，预定优先级可以是1至10中的任一整数。

附加地或备选地，在另一些实施例中，预定执行信息可以是用户所指定的、目标备份任务的预定执行间隔。在一些优选实施例中，预定执行间隔指示数据的重要性级别。容易理解，预定执行间隔越小，表示要被备份的数据越重要。举例来说，该预定执行间隔可以为15分钟至1个月中的任何时间间隔。

附加地或备选地，在又一些实施例中，预定执行信息可以是目标备份任务的预计执行持续时间。尽管难以非常准确地估计备份任务的执行持续时间，但还是可以通过一些方法来大致准确地估计备份任务的执行持续时间。例如，可以根据备份任务执行的历史数据、使用自回归积分移动平均(armia)模型来估计执行持续时间。然后，可以使用预测方程来计算针对当前时间的任务执行时间。应当理解，仅出于示例性的目的描述估计备份任务的执行持续时间的方法，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。例如，还可以通过其他方法来估计备份任务的执行持续时间，本公开在此方面不受限制。

在230，调度设备110根据目标备份任务的预定执行信息，确定目标备份任务的执行优先级。

在一些实施例中，调度设备110可以获取针对目标备份任务的预定执行信息的调整参数，并且根据目标备份任务的预定执行信息和调整参数来确定目标备份任务的执行优先级。调整参数指示不同的预定执行信息对要确定的执行优先级的影响。稍后将详细描述在一些优选实施例中确定目标备份任务的执行优先级的方法。

在240，调度设备110确定等待队列中的已有备份任务的执行优先级。

在一些实施例中，类似于上文关于目标备份任务所描述的，调度设备110可以获取等待队列中的已有备份任务的预定执行信息。同样地，类似于上文关于目标备份任务所描述的，已有备份任务的预定执行信息可以是已有备份任务的预定优先级和/或预定执行间隔和/或预计执行持续时间。在此不再赘述。

附加地，在另一些实施例中，调度设备110还可以确定已有备份任务在等待队列中的等待时间。在一些实施例中，等待时间可以被设定为系统的当前时间戳与创建已有备份任务的时间之间的增量。

附加地，在又一些实施例中，调度设备110可以获取针对已有备份任务的预定执行信息以及等待时间的调整参数。

以下将详细描述在一些优选实施例中确定等待队列中的已有备份任务的执行优先级的模型：

pr＝pc×10+a*logr+b*logb-c*logw(1)

pc∈r|1≤pc≤10

r∈n|15≤r≤44640

b∈n|0＜b≤44640

w∈n|0≤w≤44640

0＜a＜1；0＜b＜1；0＜c＜1；a+b+c＝1

其中pr表示要确定的执行优先级，pc表示备份任务的预定优先级，r表示预定执行间隔，b表示预计执行持续时间，w表示等待时间，a、b、c分别是针对预定执行间隔、预计执行持续时间和等待时间的调整参数。

在所描述的优选实施例中，根据公式(1)中各变量的取值范围，在pc为整数时，pc×10所得到的值的间隔为10，a*logr+b*logb-c*logw所得到的最大值小于10。因此，较高的预定优先级会得到较高的执行优先级。只有当多个备份任务具有相同的预定优先级时，调度设备110才会根据预定执行间隔、预计执行持续时间和等待时间来确定该多个备份任务的执行优先级。此外，从公式(1)可以看出，执行优先级与预定执行间隔成正相关，与预计执行持续时间成正相关，与等待时间成负相关。因此，较小的预定执行间隔、较短的预计执行持续时间和较长的等待时间会得到较高的执行优先级。应当理解，仅出于示例性的目的定义公式(1)中各变量的取值范围，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。例如，还可以将公式(1)中的各变量定义为其他取值范围，本公开在此方面不受限制。

适用于确定目标备份任务的执行优先级的优选实施例中的模型类似于公式(1)，只是不存在与等待时间相对应的项c*logw。

在更优选的实施例中，确定已有备份任务的执行优先级的模型可以被描述为：

pr＝pc×10+0.07*logr+0.78*logb-0.15*logw(2)

其中a、b、c的值是通过评估大量的备份任务的执行结果而得来的。在一些实施例中，通过以下方式来评估备份任务的执行结果：如果备份任务的执行满足了sla，则返回值1；如果未满足sla，则返回值0。然后，可以根据大量的备份任务所返回的总和来确定给出较好的优先级的调整参数，例如，所返回的总和越大，相对应的调整参数越好。附加地，在一些实施例中，在所指定的预期时间之内完成备份的备份任务被认为是满足了sla。

在250，调度设备110根据已有备份任务的执行优先级和目标备份任务的执行优先级，将目标备份任务加入等待队列中。

在一些实施例中，调度设备110可以根据已有备份任务的执行优先级和目标备份任务的执行优先级，对目标备份任务和已有备份任务进行排序，然后根据排序的结果将目标备份任务加入等待队列中。附加地，在一些实施例中，调度设备110可以将已有备份任务和目标备份任务的执行优先级从高到低排序，然后根据排序将目标备份任务插入等待队列中的合适位置。

附加地，在一些优选实施例中，调度设备110可以使用插入排序算法进行排序，因为等待队列是相对有序的，使用插入排序算法可以节省时间复杂度。应当理解，仅出于示例性的目的使用插入排序算法进行排序，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。例如，还可以使用其他排序算法，本公开在此方面不受限制。

在上述示例性实施例中，目标备份任务和等待队列中的已有备份任务根据其执行优先级被排序，可以使得执行优先级较高的备份任务较早被执行，从而根据实际系统性能，使尽可能多的数据达到恢复点目标(rpo)，确保服务水平协议(sla)。

图3示出了根据本公开的实施例的用于调度备份任务的示例方法300的流程图。例如，方法300可以由如图1所示的调度设备110来执行。应当理解，方法300还可以由其他设备来执行，本公开的范围在此方面不受限制。还应当理解，方法300还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在310，调度设备110确定备份系统100中是否存在可用容量。在一些实施例中，调度设备110定期检测是否存在可用容量以执行备份任务。

如果调度设备110在310确定备份系统100中存在可用容量，则在320确定等待队列中的多个已有备份任务的执行优先级。该步骤总体上与上文关于240所描述的相同，在此不再赘述。

附加地，在一些实施例中，为了降低计算复杂度，调度设备110可以预先确定与已有备份任务的预定执行信息有关的值，然后在需要对等待队列排序时仅计算已有备份任务与等待时间相关的项，即如公式(1)中所示的c*logw。这是因为针对每个备份任务的预定执行信息是预定且不变的，而在等待队列中的等待时间随着时间的流逝而变化。因此，调度设备110可以使用先前确定的执行优先级和当前的等待时间来重新确定当前的执行优先级，而不需要重新计算所有项。

在330，调度设备110根据多个已有备份任务的执行优先级，对多个已有备份任务进行排序。关于排序的方法在上文描述250时已经提及，在此不再赘述。

在340，调度设备110根据排序的结果，从等待队列移除预定数目的已有备份任务。在一些实施例中，调度设备110可以将等待队列中的已有备份任务按执行优先级从高到底排序，然后将排序最高的预定数目的已有备份任务从等待队列中移除。附加地，在一些实施例中，该预定数目根据所检测到的备份系统100中的可用容量而被确定。附加地，在一些实施例中，排序较高的预定数目的已有备份任务可以从等待队列被移至执行队列。

在350，调度设备110执行所移除的已有备份任务。在一些实施例中，被执行的备份任务将其进度和状态报告给调度设备110。附加地或备选地，在另一些实施例中，已完成执行的备份任务被存储到任务存储库中。附加地，在又一些实施例中，任务存储库中的已完成执行的备份任务的信息可以用于确定预计执行持续时间和优化调整参数。

在上述示例性实施例中，备份系统可以在检测到存在可用容量时执行合适数目的备份任务，并且根据此时备份任务在等待队列中的等待时间来更新备份任务的执行次序，从而达到动态调整备份任务的排序的目的。

图4示出了根据本公开的实施例的确定用于备份任务的调度的调整参数的示例方法400的流程图。例如，方法400可以由如图1所示的调度设备110来执行。应当理解，方法400还可以由其他设备来执行，本公开的范围在此方面不受限制。还应当理解，方法400还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在410，调度设备110获取与已完成执行的备份任务有关的数据

在一些实施例中，调度设备110可以定期地从任务存储库中获取与已完成执行的备份任务有关的数据，该数据例如可以是备份任务的预计执行信息、实际执行时间、有效负载等。附加地，在一些实施例中，调度设备110可以仅选择未被用于计算过调整参数的备份任务。

在420，调度设备110根据该数据来确定调整参数。

在一些实施例中，调度设备110可以设定不同的调整参数组合，然后调度设备110使用多个模拟线程根据不同的调整参数组合来同时模拟执行优先级的确定以及备份任务的执行，执行优先级的确定和备份任务的执行与上文关于图2和图3所描述的类似，只是模拟线程根据在410所获取的备份任务的实际执行时间、用计数器来模拟执行时间而不是真正执行备份任务。对于每个模拟线程，当某个备份任务的模拟执行时间结束时，该备份任务将被标记为完成或超时，然后调度设备110重置计数器，再次触发该模拟线程执行新的执行优先级排序，直到所有备份任务完成或超时。如在上文描述公式(2)时所提及的，调度设备110根据备份任务的执行结果来计算每个模拟线程的返回值总和，并找到具有较大返回值总和的模拟线程，则与该模拟线程相对应的调整参数组合是较好的调整参数组合。

附加地，在优选实施例中，为了降低时间复杂度，调度设备110可以使用渐进算法来组合调整参数。例如，调度设备110首先选择0.1作为步长值来组合调整参数。然后，在找到步长值为0.1的情况下的较好调整参数组合后，在该较好调整参数组合的基础上，继续选择0.01作为步长值以继续优化调整参数组合。通过该算法，时间复杂度为n×10³而不是n×10⁶。

在上述示例性实施例中，通过利用越来越多的与已完成执行的备份任务有关的数据来定期更新调整参数，可以进一步动态优化适合特定备份系统的调整参数，从而进一步优化备份任务的执行优先级的确定，更好地达到rpo。

图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备500的示意性框图。例如，如图1所示的调度设备110可以由设备500实施。如图5所示，设备500包括中央处理装置(cpu)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器(ram)503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。cpu501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。

设备500中的多个部件连接至i/o接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

上文所描述的各个过程和处理，例如方法200、300和400，可由处理装置501执行。例如，在一些实施例中，方法200、300和400可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序被加载到ram503并由cpu501执行时，可以执行上文描述的方法200、300和400的一个或多个动作。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理装置，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理装置执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。