專利名稱：基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線數(shù)據(jù)備份方法，特別是涉及一種基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，尤其是涉及一種基于元數(shù)據(jù)快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)備份對(duì)于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是保護(hù)數(shù)據(jù)不丟失的一種非常重要的手段，尤其在系統(tǒng)數(shù)據(jù)非常重要的時(shí)候，經(jīng)常進(jìn)行數(shù)據(jù)備份能夠減少偶然破壞造成的損失，保證系統(tǒng)能夠從錯(cuò)誤中恢復(fù)正常運(yùn)行。
在進(jìn)行數(shù)據(jù)備份之前，首先要選擇合適的備份策略，這將決定何時(shí)需要備份，采用何種備份方式，以及出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行恢復(fù)的方式。
通常使用的備份方式有三種1、完全備份，每隔一定時(shí)間就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的備份，這樣在備份間隔期間出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，就可以使用上一次的備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到上次備份時(shí)的數(shù)據(jù)狀況。這是最基本的備份方式，但是每次都需要備份所有的數(shù)據(jù)，每次備份的工作量很大，也需要大量的備份介質(zhì)，因此這種備份不能進(jìn)行得太頻繁，只能每隔一段較長(zhǎng)的時(shí)間才進(jìn)行一次完全備份；然而采用這種備份策略，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，就只能恢復(fù)到上次完全備份的數(shù)據(jù)，這期間內(nèi)更新的數(shù)據(jù)有可能丟失。
2、增量備份在開(kāi)始增量備份前先要進(jìn)行一次完全備份，然后每隔一個(gè)較短的時(shí)間進(jìn)行一次增量備份，僅僅備份在這個(gè)期間更改的內(nèi)容；經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間后再重新進(jìn)行一次完全備份，之后再重新開(kāi)始前面所述的增量備份過(guò)程，形成一個(gè)增量備份循環(huán)。由于只在經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)周期才進(jìn)行一次完全備份，其他時(shí)間只進(jìn)行更新數(shù)據(jù)的增量備份，因此工作量小，可以進(jìn)行較為頻繁的備份。例如以一個(gè)月為一個(gè)周期，進(jìn)行一次完全備份，每天晚上0點(diǎn)進(jìn)行這一天數(shù)據(jù)改變的增量備份；一旦發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，首先將數(shù)據(jù)恢復(fù)到最近的一個(gè)完全備份，然后按日期先后逐個(gè)恢復(fù)每天的增量備份，就能恢復(fù)到前一天的情況。這種備份方法比較經(jīng)濟(jì)。
3、數(shù)據(jù)快照，數(shù)據(jù)快照技術(shù)可以使用戶在正常業(yè)務(wù)應(yīng)用不受影響的情況下，實(shí)時(shí)提取當(dāng)前在線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這意味著，用戶在進(jìn)行例如系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析，加載數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，生成報(bào)表等操作時(shí)，不需要停止正常的業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而大大增加了整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性，為實(shí)現(xiàn)真正的7×24運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。
快照實(shí)質(zhì)上是當(dāng)前卷信息在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的凍結(jié)版本，這個(gè)凍結(jié)版本的卷作為一個(gè)新的卷存儲(chǔ)，每一個(gè)凍結(jié)版本的卷就叫做一個(gè)快照卷；看上去快照類似于卷的一個(gè)完全備份，但由于創(chuàng)建快照并沒(méi)有將原始卷的數(shù)據(jù)真正的拷貝出來(lái)，而只是創(chuàng)建了原始卷數(shù)據(jù)的一個(gè)鏡像，因此創(chuàng)建一個(gè)快照與原始卷的數(shù)據(jù)大小無(wú)關(guān)，只需要幾秒鐘，要比創(chuàng)建一個(gè)完全備份要快捷得多。創(chuàng)建快照之后，快照卷將根據(jù)原始卷的每個(gè)寫操作和修改前的數(shù)據(jù)保存在快照卷事先劃分的磁盤空間中。
常見(jiàn)的完全和增量備份是基于文件系統(tǒng)的，要和一個(gè)重要的標(biāo)記位結(jié)合使用，這個(gè)標(biāo)記位就是備份標(biāo)志位，用于標(biāo)記此文件是否應(yīng)該被備份，增量備份在每次備份后修改備份標(biāo)記位。
在每次進(jìn)行寫操作時(shí)，文件系統(tǒng)都需要先判斷該節(jié)點(diǎn)是否修改過(guò)，并且將備份標(biāo)志位寫入，然后才能真正進(jìn)行寫操作。這樣勢(shì)必會(huì)影響系統(tǒng)的讀寫效率，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)支持增量備份的文件系統(tǒng)的寫性能要比正常的文件系統(tǒng)的寫性能下降15％左右。
如果文件系統(tǒng)不支持這種備份標(biāo)志位，建立增量備份就比較繁瑣。第一步是產(chǎn)生一個(gè)在過(guò)去一段時(shí)間里更改過(guò)的檔案的列表，在不同的操作系統(tǒng)需要不同的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，在UNIX系統(tǒng)中通常由find命令實(shí)現(xiàn)。用這種方式實(shí)現(xiàn)增量備份的效率比較低，在備份過(guò)程中需要消耗大量的系統(tǒng)資源。
專利號(hào)為6,101,585的美國(guó)專利“Mechanism for incremental backup ofon-line files”公開(kāi)了一種在線文件增量備份機(jī)制，該機(jī)制包含了一個(gè)與系統(tǒng)中每個(gè)文件相關(guān)聯(lián)的存檔位變化值(archive bit change number，簡(jiǎn)稱ABCN)，在當(dāng)前備份過(guò)程中，如果文件被修改，文件系統(tǒng)將修改ABCN。每次文件被修改之后，ABCN屬性值都將增加，以便于下一次作增量備份時(shí)，保證該文件能夠被正確的備份。使用該方法紀(jì)錄的數(shù)據(jù)單位是文件，即只要文件被修改，該文件在下次增量備份時(shí)就必須被備份。如果文件尺寸比較大，備份的數(shù)據(jù)就會(huì)比較大，盡管實(shí)際上可能只修改了文件中的很少的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，實(shí)現(xiàn)與文件系統(tǒng)無(wú)關(guān)的在線完全/增量備份，降低備份對(duì)系統(tǒng)的性能影響，提高備份的效率。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，至少包括以下步驟步驟1在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)需要進(jìn)行備份的數(shù)據(jù)卷的修改信息；步驟2對(duì)數(shù)據(jù)卷進(jìn)行增量備份時(shí)，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)卷做快照，同時(shí)停止對(duì)所述數(shù)據(jù)卷的修改信息的維護(hù)操作；步驟3根據(jù)所述數(shù)據(jù)卷的修改信息和步驟2所得的快照進(jìn)行增量備份；步驟4備份結(jié)束后，清除所述數(shù)據(jù)卷的修改信息，執(zhí)行步驟1。
需要進(jìn)行備份的數(shù)據(jù)卷至少創(chuàng)建一個(gè)快照，用于記錄所述數(shù)據(jù)卷的修改信息；或者，需要做備份的數(shù)據(jù)卷至少創(chuàng)建一個(gè)元數(shù)據(jù)快照，用于記錄所述數(shù)據(jù)卷的修改信息，且該元數(shù)據(jù)快照存放在存儲(chǔ)器中。元數(shù)據(jù)快照記錄數(shù)據(jù)卷的元數(shù)據(jù)，該元數(shù)據(jù)至少包括所述數(shù)據(jù)卷的邏輯結(jié)構(gòu)信息；所述的數(shù)據(jù)卷按照事先指定的粒度劃分為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)塊，元數(shù)據(jù)快照中至少設(shè)有一個(gè)用于記錄數(shù)據(jù)卷中邏輯數(shù)據(jù)塊修改信息的位圖，該位圖使用0和1的方式記錄對(duì)應(yīng)的邏輯數(shù)據(jù)塊是否被修改，當(dāng)位圖的某一位記錄為1時(shí)，表示該位對(duì)應(yīng)的邏輯數(shù)據(jù)塊已被修改；存儲(chǔ)在內(nèi)存中的位圖數(shù)據(jù)定時(shí)寫到外存中，用于當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的重構(gòu)。
系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)的重構(gòu)至少執(zhí)行以下步驟步驟一、從外存讀出位圖數(shù)據(jù)；步驟二、將讀出的位圖數(shù)據(jù)重構(gòu)到內(nèi)存中。
上述基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法中所述外存至少包括磁盤存儲(chǔ)器、非易失閃存、磁帶存儲(chǔ)器之一或其組合。
通過(guò)上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、不受具體文件系統(tǒng)功能的限制。使用本發(fā)明方法的文件系統(tǒng)為每個(gè)需要做備份的卷創(chuàng)建一個(gè)快照或者描述數(shù)據(jù)卷數(shù)據(jù)信息的元數(shù)據(jù)快照；該元數(shù)據(jù)快照將原始卷按照事先指定的粒度重新劃分為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)塊，并在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)與數(shù)據(jù)卷對(duì)應(yīng)的位圖，使用0和1的方式來(lái)記錄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊是否被修改；由于不使用文件系統(tǒng)的文件備份標(biāo)志位，因此不受文件系統(tǒng)備份功能的限制。
2、占用系統(tǒng)資源少，備份效率高；如果采用元數(shù)據(jù)快照的方式，則對(duì)數(shù)據(jù)卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，系統(tǒng)僅在位圖中修改數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)位，并不建立真正的快照；進(jìn)行增量備份時(shí)建立真正的快照，同時(shí)停止對(duì)內(nèi)存中位圖的修改，然后根據(jù)內(nèi)存中位圖標(biāo)示的需要備份的數(shù)據(jù)塊位置，進(jìn)行備份，避免了寫入時(shí)拷貝(COPY-ON-WRITE，簡(jiǎn)稱COW)操作的頻繁進(jìn)行，在實(shí)現(xiàn)在線增量備份的同時(shí)避免了系統(tǒng)性能的大幅下降。


圖1為快照系統(tǒng)的COW原理流程圖；圖2為實(shí)施例二元數(shù)據(jù)位圖和原始卷邏輯數(shù)據(jù)塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖3為實(shí)施例二存在元數(shù)據(jù)快照的文件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行修改操作的流程圖；圖4為實(shí)施例二Linux系統(tǒng)下的LVM原理圖；圖5為實(shí)施例二利用元數(shù)據(jù)快照進(jìn)行增量備份的原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合具體實(shí)施例并參照附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一系統(tǒng)為每個(gè)需要做備份的卷創(chuàng)建第一快照，并在系統(tǒng)運(yùn)行中維護(hù)該第一快照，在做增量備份時(shí)，建立第二塊照并停止對(duì)第一快照的維護(hù)；第一快照維護(hù)上一次備份至今被修改過(guò)的數(shù)據(jù)塊，第二快照維護(hù)備份時(shí)刻數(shù)據(jù)卷(被稱為原始卷)的狀態(tài)。在備份過(guò)程中，系統(tǒng)從第一個(gè)快照中讀取修改過(guò)的塊號(hào)，真正的數(shù)據(jù)從第二快照和原始卷中讀取。
由于該增量備份的實(shí)現(xiàn)方法不涉及文件系統(tǒng)的文件備份標(biāo)志位，因此不受文件系統(tǒng)備份功能的限制。
實(shí)施例二在實(shí)施例一中，第一快照雖然可以記錄從快照創(chuàng)建以來(lái)所有修改過(guò)的塊號(hào)，但是同時(shí)快照需要進(jìn)行COW操作，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，快照的持續(xù)存在會(huì)降低系統(tǒng)性能，消耗大量的系統(tǒng)資源。
如圖1所示，為快照系統(tǒng)的COW操作流程圖；系統(tǒng)每次進(jìn)行寫操作時(shí)，需要先將讀出的相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)和塊號(hào)寫到快照卷的指定位置上，然后再進(jìn)行寫操作；這樣勢(shì)必會(huì)影響系統(tǒng)的讀寫效率，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，如果系統(tǒng)中存在快照，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的寫性能急劇下降70％左右。
實(shí)際上，在紀(jì)錄增量備份時(shí)，并不需要知道每個(gè)數(shù)據(jù)塊上記錄的具體數(shù)據(jù)，只需要知道到底有哪些數(shù)據(jù)塊是被修改過(guò)的。因此本實(shí)施例采用基于元數(shù)據(jù)記錄的方法構(gòu)建了特殊的快照——元數(shù)據(jù)快照，這個(gè)快照只紀(jì)錄修改的數(shù)據(jù)塊號(hào)，而不維護(hù)該數(shù)據(jù)塊的真實(shí)數(shù)據(jù)。
如圖2所示，系統(tǒng)為每個(gè)需要做備份的卷創(chuàng)建一個(gè)元數(shù)據(jù)快照，元數(shù)據(jù)快照記錄了原始卷的當(dāng)前邏輯結(jié)構(gòu)，將原始卷中按照事先指定的粒度劃分為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)塊，并在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)相應(yīng)的位圖，使用0和1的方式來(lái)記錄對(duì)應(yīng)的邏輯數(shù)據(jù)塊是否被修改。對(duì)某邏輯數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫操作時(shí)，將位圖中的相應(yīng)位置置1，標(biāo)示該邏輯數(shù)據(jù)塊被修改；需要進(jìn)行增量備份操作時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)真正的快照，同時(shí)停止對(duì)內(nèi)存中位圖的修改，然后根據(jù)內(nèi)存中位圖標(biāo)示的需要備份的邏輯數(shù)據(jù)塊位置，進(jìn)行備份。
由于位圖結(jié)構(gòu)是存儲(chǔ)在內(nèi)存空間中的，如果系統(tǒng)崩潰或者重新啟動(dòng)，記錄的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，增量備份就無(wú)法完成，因此這些數(shù)據(jù)需要寫到磁盤上。如果采用及時(shí)寫的記錄方式，每次對(duì)位圖的修改都需要寫入磁盤中，則寫的次數(shù)過(guò)于頻繁，對(duì)系統(tǒng)的寫性能影響太大，因此采用定時(shí)批量寫的方式，每經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(如15分鐘)，將位圖寫入磁盤中；備份過(guò)程如圖3所示；在重新系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，從磁盤讀出相應(yīng)的位圖結(jié)構(gòu)，并重構(gòu)到內(nèi)存中。
本實(shí)施例的在線增量備份方法應(yīng)用于基于Linux系統(tǒng)的邏輯卷管理(Logic Volume Mange，簡(jiǎn)稱LVM)的文件系統(tǒng)。LVM是通過(guò)在I/O子系統(tǒng)中增加一個(gè)額外的層來(lái)實(shí)現(xiàn)的；這個(gè)加在文件系統(tǒng)和物理磁盤驅(qū)動(dòng)之間的層稱之為邏輯卷設(shè)備驅(qū)動(dòng)(Logical volume device driver，簡(jiǎn)稱LVDD)層。
如圖4所示，通過(guò)這個(gè)額外的LVDD層，上層的文件系統(tǒng)或者其他應(yīng)用獲得了一個(gè)對(duì)磁盤或者分區(qū)的虛擬視圖。LVM在磁盤、分區(qū)或者軟件磁盤陣列上創(chuàng)建物理卷，并把這些物理卷通過(guò)串聯(lián)或者分條的方式組合成稱為卷組(VG)的存儲(chǔ)池。以物理塊(Physical Extents，簡(jiǎn)稱PEs)為單位把卷組的空間劃分給邏輯卷(LV)后，就可以像使用/disk/partition(/盤號(hào)/分區(qū))一樣使用/dev/vg-name/lv-name(設(shè)備/卷組名/邏輯卷名)來(lái)訪問(wèn)邏輯卷了，并且可以在聯(lián)機(jī)的時(shí)候擴(kuò)展或者減少VG和LV的空間。
在系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)元數(shù)據(jù)快照，記錄邏輯卷的元數(shù)據(jù)，在磁盤上劃分一塊磁盤空間來(lái)存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)快照的位圖數(shù)據(jù)，將該磁盤空間注冊(cè)為L(zhǎng)VM的快照卷類型，創(chuàng)建之后將位圖寫入核心內(nèi)存中；系統(tǒng)在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)被修改過(guò)的快照的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，快照的狀態(tài)為元數(shù)據(jù)，以及一個(gè)針對(duì)原始卷，按照一定數(shù)據(jù)塊大小劃分的位圖(通常為16K，該數(shù)值可以在創(chuàng)建元數(shù)據(jù)快照時(shí)指定)，如圖2所示。
當(dāng)對(duì)原始卷的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫操作時(shí)，首先需要判斷該卷是否存在元數(shù)據(jù)快照，如果存在，則判斷內(nèi)存中對(duì)應(yīng)的位圖點(diǎn)是否置1，如果沒(méi)有，則將其置1；然后判斷是否存在普通快照，如果存在，則采用正常的快照的COW的過(guò)程進(jìn)行正常的快照操作。
系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)定時(shí)運(yùn)行的線程，每隔一段時(shí)間(這個(gè)時(shí)間間隔可以在LVM啟動(dòng)時(shí)指定，建議為15分鐘)將內(nèi)存中的位圖全部寫到元數(shù)據(jù)快照事先指定的磁盤位置上；如果卸載LVM模塊或者關(guān)閉操作系統(tǒng)，則在模塊卸載前強(qiáng)制完成一次定時(shí)寫，將內(nèi)存中的位圖全部寫到元數(shù)據(jù)快照事先指定的磁盤位置上；當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)，或者LVM模塊重新啟動(dòng)時(shí)，首先需要啟動(dòng)定時(shí)寫線程，然后從磁盤中讀取出元數(shù)據(jù)的信息，并重構(gòu)到核心內(nèi)存中。
這里提到的增量備份過(guò)程適用于所有基于塊設(shè)備讀寫的備份程序。假設(shè)前面提到的元數(shù)據(jù)快照已經(jīng)創(chuàng)建并運(yùn)行，增量備份程序的使用過(guò)程步驟如下步驟一創(chuàng)建一個(gè)需要備份卷的快照，同時(shí)將正在運(yùn)行中的元數(shù)據(jù)快照停止；步驟二備份程序根據(jù)元數(shù)據(jù)快照提供的應(yīng)用程序接口，從內(nèi)存中獲得元數(shù)據(jù)快照的位圖，并將其轉(zhuǎn)換為真正的底層設(shè)備塊號(hào)；步驟三備份程序采用塊設(shè)備讀的方式根據(jù)步驟二所獲得塊號(hào)直接讀取快照的相應(yīng)位置，即可完成增量備份。
步驟四增量備份結(jié)束后，清除元數(shù)據(jù)快照位圖中記錄的修改信息，重新開(kāi)始元數(shù)據(jù)快照的維護(hù)。
下面舉例詳細(xì)說(shuō)明增量備份的具體過(guò)程。
如附圖5所示，假設(shè)需要備份從上午7:00到12:00之間被修改的數(shù)據(jù)塊；元數(shù)據(jù)快照1記錄了從上午7:00到12:00之間被修改的數(shù)據(jù)塊的塊號(hào)；備份時(shí)創(chuàng)建了一個(gè)快照2，用于跟蹤這次備份開(kāi)始以來(lái)(12:00以后)所有被修改的數(shù)據(jù)塊的塊號(hào)和數(shù)據(jù)內(nèi)容。
假設(shè)原始卷在上午7點(diǎn)鐘的時(shí)候各數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)值為A°、B°、C°、D°、E°、F°、G°、H°、I°，從上午7:00到12:00之間被修改的數(shù)據(jù)塊為A°、E°、H°、I°，在7點(diǎn)鐘創(chuàng)建的元數(shù)據(jù)快照記錄了7點(diǎn)到12點(diǎn)之間數(shù)據(jù)塊A、E、H、I需要備份，應(yīng)該備份的數(shù)據(jù)為A′、E′、H″和I′。同時(shí)在備份過(guò)程中(12:00以后)，數(shù)據(jù)塊E被修改成E″；備份步驟如下一、在元數(shù)據(jù)快照1中讀取數(shù)據(jù)塊號(hào)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊A需要備份；二、檢查快照2中有沒(méi)有紀(jì)錄數(shù)據(jù)塊A的數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有，則讀取原始卷3的數(shù)據(jù)塊A的數(shù)據(jù)A′；(在這段時(shí)間內(nèi)(假設(shè)在12:02)，數(shù)據(jù)塊E的數(shù)據(jù)被修改成了E″，在修改之前，快照2會(huì)拷貝數(shù)據(jù)塊E的原始數(shù)據(jù)E′，然后系統(tǒng)再進(jìn)行E″的寫操作。)三、備份程序在元數(shù)據(jù)快照1中讀取數(shù)據(jù)塊號(hào)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊E需要備份；四、檢查快照2中有沒(méi)有紀(jì)錄數(shù)據(jù)塊E的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在COW數(shù)據(jù)；五、備份程序讀取快照中記錄的數(shù)據(jù)E′；六、轉(zhuǎn)到步驟一，與備份A相同的過(guò)程，將數(shù)據(jù)H″和I′備份出來(lái)；七、7:00-12:00之間的增量備份完成。
上述實(shí)施例也可基于其他操作系統(tǒng)的邏輯卷管理和邏輯卷設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。對(duì)于其他操作系統(tǒng)中的卷管理程序，只要該程序支持快照功能，都可以按照前面提供的方法，創(chuàng)建元數(shù)據(jù)快照，然后按照實(shí)施例提供的步驟，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)卷的在線增量備份。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于步驟1在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)需要進(jìn)行備份的數(shù)據(jù)卷的修改信息；步驟2對(duì)數(shù)據(jù)卷進(jìn)行增量備份時(shí)，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)卷做快照，同時(shí)停止對(duì)所述數(shù)據(jù)卷的修改信息的維護(hù)操作；步驟3根據(jù)所述數(shù)據(jù)卷的修改信息和步驟2所得的快照進(jìn)行增量備份；步驟4備份結(jié)束后，清除所述數(shù)據(jù)卷的修改信息，執(zhí)行步驟1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述的需要進(jìn)行備份的數(shù)據(jù)卷至少創(chuàng)建有一個(gè)快照，用于記錄所述數(shù)據(jù)卷的修改信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述的需要進(jìn)行備份的數(shù)據(jù)卷至少創(chuàng)建有一個(gè)元數(shù)據(jù)快照，并且該元數(shù)據(jù)快照存放在存儲(chǔ)器中，用于記錄所述數(shù)據(jù)卷的修改信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述元數(shù)據(jù)快照記錄對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)卷的元數(shù)據(jù)，該元數(shù)據(jù)至少包括所述數(shù)據(jù)卷的邏輯結(jié)構(gòu)信息；所述的數(shù)據(jù)卷按照事先指定的粒度劃分為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)塊，元數(shù)據(jù)快照中至少設(shè)有一個(gè)用于記錄數(shù)據(jù)卷中邏輯數(shù)據(jù)塊修改信息的位圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述位圖存儲(chǔ)在系統(tǒng)的內(nèi)存中，以提高系統(tǒng)運(yùn)行性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述的位圖數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)到外存中，用于當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的重構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于，系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)的重構(gòu)至少執(zhí)行以下步驟步驟一、從外存讀出位圖數(shù)據(jù)；步驟二、將讀出的位圖數(shù)據(jù)重構(gòu)到內(nèi)存中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于所述外存至少包括磁盤存儲(chǔ)器、非易失閃存、磁帶存儲(chǔ)器之一或其組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)據(jù)卷快照的在線數(shù)據(jù)備份方法，使用本發(fā)明方法的文件系統(tǒng)為每個(gè)需要做備份的卷創(chuàng)建一個(gè)描述數(shù)據(jù)卷數(shù)據(jù)信息的快照或者元數(shù)據(jù)快照；該元數(shù)據(jù)快照將原始卷按照事先指定的粒度劃分為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)塊，并在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)與數(shù)據(jù)卷對(duì)應(yīng)的位圖，使用0和1的方式來(lái)記錄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊是否被修改；由于不使用文件系統(tǒng)的文件備份標(biāo)志位，因此不受文件系統(tǒng)備份功能的限制。若采用元數(shù)據(jù)快照，則對(duì)數(shù)據(jù)卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，系統(tǒng)僅在位圖中修改數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)位，并不建立真正的快照；進(jìn)行增量備份時(shí)建立真正的快照，同時(shí)停止對(duì)內(nèi)存中位圖的修改，再根據(jù)內(nèi)存中位圖標(biāo)示的需要備份的數(shù)據(jù)塊位置，進(jìn)行備份；避免了COW操作的頻繁進(jìn)行。
文檔編號(hào)G06F12/16GK1567262SQ0313701
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者李麗虹, 吳江, 唐杰 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司