基于恢复服务的操作系统备份和恢复的方法及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总的来说涉及计算机操作系统领域，具体而言涉及用于操作系统备份和操作系统恢复的方法、系统以及相应的计算设备。
【背景技术】
[0002]诸如台式机、平板计算机之类的计算设备的启动过程通常包括下列步骤:
[0003].计算设备上电，硬件复位，各硬件模块初始化；
[0004].CPU (在平板计算机设备的情况下为应用处理单元APU)复位；
[0005].CPU执行B1S或者固件(以下将二者统称为固件)中的程序，其中在固件中可能存放有高级配置和电源管理接口(ACPI)表格等硬件信息、或者操作系统激活码(如Windows操作系统激活码)等等；
[0006].执行主引导记录(MBR) /或保护性MBR ；
[0007].执行引导加载器(Boot-Loader)、比如Elilo、Grub、Lilo、ARM引导加载器，具体细节可参见:
[0008]http://blog.csdn.net/yx444/article/details/7060424:
[0009].执行操作系统加载器(OS Loader)；
[0010].启动操作系统。
[0011]当操作系统安装好以后，操作系统一般会为自己生成一个快照(snapshot)，并且将该快照保存到独立的分区、即恢复(recovery)分区中。恢复分区的内容在操作系统正常运行时不可见。当操作系统本身被破坏时，固件可以利用恢复分区中所保存的快照按照预定义的规则来重新恢复该操作系统。然而，恢复分区本身也可能受到破坏(例如由于病毒攻击、用户误操作、物理存储设备损坏等等)，在这种情况下，传统的系统恢复方案无法恢复操作系统。此外，固件中的ACPI表格信息也可能受到破坏，例如ACPI表格中的操作系统激活码可能被删除(此时用户可能需要重新安装系统并重新购买操作系统激活码)，使得系统恢复难以进行并且给用户带来损失。
[0012]另一方面，近年来随着多种操作系统的兴起，在同一计算设备上安装多个操作系统的现象也变得常见。在多操作系统的情况下，与单操作系统相比操作系统本身更易于受到损坏。这是因为，当多个操作系统中的第一操作系统活动时，虽然它不认识也不能读取另一不活动的操作系统、即第二操作的分区中的内容，但是第一操作系统在一些特权操作中或者在受到病毒攻击时可能破坏或删除第二操作系统的分区、甚至破坏固件中保存的第二操作系统的ACPI表格等重要信息。因此，在安装多操作系统的计算设备中尤其需要一种高效的系统备份和恢复的方法。
【发明内容】
[0013]从现有技术出发，本发明的任务是提供可靠和高效的用于系统备份和系统恢复的方法、系统以及相应的计算设备。
[0014]在本发明的第一方面的第一部分，该任务在系统备份方面通过一种在计算设备上进行操作系统备份的方法来解决，该方法包括下列步骤:
[0015].生成操作系统的快照；以及
[0016].使用云服务将所述快照上传到云端。
[0017]在本发明中，通过使用该方法，可以将操作系统的快照在计算设备本地以外的位置处为操作系统备份，从而提高备份的可靠性。而且，随着近年来云存储技术的普及，云存储对于存储大数据量而言是一个可靠和低成本的方案。此外，为了保证用户隐私和安全性，可以在用户上传快照时以及在之后下载快照时对用户进行鉴权，例如要求用户提供相应凭证(如用户名、密码等)。
[0018]本发明的方案可以应用于各种计算设备、例如诸如智能手机、个人数字助理(PDA)、平板计算机、上网本、膝上型计算机之类的便携式计算设备、以及诸如台式机、服务器、工作站之类的非移动计算设备。
[0019]在本发明的一个扩展方案中，所述生成步骤和所述上传步骤由所述操作系统中运行的恢复服务来执行。该恢复服务可以是操作系统的标准组件、由设备制造商提供或预装的软件程序、或者由第三方提供的软件程序。恢复服务可以由制造商在操作系统安装完成以后生成快照，也可以在用户首次运行操作系统时生成快照，还可以根据用户选择在合适的时刻生成快照。此外，恢复服务可以在生成快照以后对快照进行压缩或去除冗余信息以减小要上传的数据量。
[0020]在本发明的另一扩展方案中，所述系统的快照为全磁盘的内容快照或者为部分分区的内容快照。在备份全磁盘的内容快照的情况下，可以更全面地恢复整个磁盘，而在备份磁盘的部分分区的内容快照的情况下，可以减小所生成的快照的数据量。用户可以自由选择备份范围，例如可以选择全磁盘备份，也可以选择仅备份更重要的分区。
[0021]在本发明的一个优选方案中，前述方法还包括下列步骤:
[0022].根据所述操作系统自上次上传所述快照以来的改变生成增量快照；以及
[0023].将所述增量快照上传到云端以更新所述快照。
[0024]在本发明中，通过该方法，可以不必每次都生成完整的快照、而是仅仅为内容发生变化的部分生成增量快照，从而缩短生成快照的时间并减小要上传的数据量。例如，操作系统可以通过在存储器的驱动程序或者文件系统或者操作系统的其它代码路径(code path)中插入钩(Hook)的方法来探知哪个(些)逻辑块地址(LBA)块的内容被写过(发生变化)；或者恢复服务可以用枚举的方法确定哪个(些)LBA块的内容是被写过的(发生变化):比如为当前每个LBA块中的内容计算散列(Hash)值，并且将其与原LBA块中的内容的散列值比较(原LBA块内容的散列值可以保存在本地，或者临时从云端获取)，如果散列值不同，则该LBA块的内容是新的。在确定内容发生改变的LBA块以后，为这些LBA块生成快照并上传到云端以更新快照。该LBA快照可以以增量内容形式，增量内容的压缩形式，完整内容形式，或者以完整内容的压缩形式上传和存放。
[0025]在本发明的另一优选方案中，在所述计算设备上安装有第一操作系统和第二操作系统，并且由当前活动的第一操作系统生成全磁盘快照或者为第二操作系统(第二操作系统当前可以为活动的，也可以为不活动的)的分区生成快照；或者由当前活动的操作系统生成全磁盘快照或者为另一个操作系统的分区生成快照。在本发明中，通过使用该优选方案，可以在多操作系统的情况下实现统一的备份功能，而不必在每个操作系统中分别实现备份功能。
[0026]在本发明的又一优选方案中，在生成所述快照时关闭其它程序，和/或将其它程序加载到内存中并且使这些程序不再写磁盘，和/或使用阴影复制(Shadow Copy)技术。在本发明中，通过使用该优选方案，可以维护数据的完整性。
[0027]在本发明的一个扩展方案中，所述方法在所述生成步骤以后还包括:
[0028].将所述快照保存在所述计算设备本地；以及
[0029].延后到网络可用时和/或者系统空闲时将所述快照上传到云端。
[0030]在本申请中，通过该扩展方案，可以将云端备份与本地备份相结合，从而提高备份的可靠性。
[0031]在本发明的一个优选方案中，所述快照包含时间戳、分区表和ACPI表格信息。在本申请中，通过该优选方案，可以在固件中的诸如分区表和ACPI表格之类的信息受损的情况下恢复这些信息，从而为操作系统的恢复提供前提条件，同时通过在快照中包含时间戳，可以方便地对快照进行管理。
[0032]在本发明的第一方面的第二部分，该任务在系统恢复方面由一种在计算机上进行系统恢复的方法来解决，包括下列步骤:
[0033].使用云服务从云端下载操作系统的快照；以及
[0034].使用所述快照恢复所述操作系统。
[0035]在本发明中，通过该方法，可以实现更可靠的系统恢复，因为即使恢复分区遭到破坏，仍然可以使用根据本发明的方法来恢复系统。所述恢复例如可以通过恢复操作系统的分区，或者恢复操作系统的系统文件等方式来进行。此外，如上所述，为了保证用户隐私和安全性，可以在用户下载快照时对用户进行鉴权，例如要求用户提供相应凭证(如用户名、密码等)。
[0036]在本发明的一个优选方案中，所述快照是由计算设备的制造商上传到云端的初始系统标准磁盘快照。在本发明中，通过该优选方案，可以可靠地将操作系统恢复到初始状态，而且也不需要用户上传快照，由此实现计算设备的更佳用户体验。
[0037]在本发明的一个扩展方案中，由所述操作系统中运行的恢复服务来执行所述恢复步骤。在一些情况下，尽管操作系统受到破坏，但是操作系统本身仍然能够运行，且其中的恢复服务也能够运行，由此可以方便用户在操作系统中进行恢复操作。此外，有时操作系统是完好的，但是用户仍然想将其恢复到以前的某个状态，因此用户也可以使用该方案来恢复操作系统。
[0038]在本发明的一个优选方案中，在所述计算设备上安装有第一操作系统和第二操作系统，并且由当前活动的第一操作系统为当前不活动的第二操作系统的分区执行所述下载步骤和恢复步骤。在此，例如可以由当前活动的第一操作系统中的恢复服务来恢复当前不活动的第二操作系统的分区。该优选方案是有利的，因为在多操作系统中，往往一个操作系统因受到损坏而无法运行，但是另一操作系统是能够运行的，利用该方案，可以实现交叉系统恢复、即用未受损的操作系统来恢复受损的操作系统，