專利名稱：：一種連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)保護容災備份
技術領域：
，涉及一種塊級連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法。
背景技術：
：在處理信息數(shù)據(jù)時，為保護重要的數(shù)據(jù)信息，通常采用數(shù)據(jù)備份技術，以便在數(shù)據(jù)不可用時能從備份介質中恢復數(shù)據(jù)。但是在恢復數(shù)據(jù)時，兩次備份之間的數(shù)據(jù)將會丟失。對于一些關鍵的信息系統(tǒng)，所能容忍的數(shù)據(jù)丟失量，即恢復點目標(RPO，RecoveryPointObject)要盡可能的低，這就需要應用連續(xù)數(shù)據(jù)保護(CDP，ContinuousDataProtection)技術。CDP技術是將更改過的所有數(shù)據(jù)按時間順序保存下來，在系統(tǒng)每次寫操作時，都會生成帶有時間戳的數(shù)據(jù)塊版本，從而在恢復數(shù)據(jù)時能夠獲取任意一個時間點的數(shù)據(jù)狀態(tài)。其中，塊級CDP是將一個磁盤，即邏輯單元(LUN，LogicalUnit)劃分為固定大小的數(shù)據(jù)塊，并以數(shù)據(jù)塊為單位記錄數(shù)據(jù)變化，其特點是與應用的耦合比較低，性能和效率優(yōu)于文件級CDP。當需要恢復數(shù)據(jù)到某個指定的時間點時，帶有塊級CDP的系統(tǒng)可以從開始時間點遍歷所有已經(jīng)記錄的修改過的數(shù)據(jù)塊，一直到指定的時間點，從而恢復該時間點的數(shù)據(jù)狀態(tài)，即，獲得該時間點的磁盤的每一個邏輯塊地址(LBA，LogicalBlockAddress)與CDP所記錄的數(shù)據(jù)塊之間的映射關系。為了縮短遍歷時間，通常需要在CDP中定期產(chǎn)生數(shù)據(jù)快照，將某個時刻的映射關系存儲起來。當要恢復快照時刻的數(shù)據(jù)時，就可以直接獲得映射關系，也就無需再遍歷CDP日志。當要恢復數(shù)據(jù)到其它時間點時，可從該時間點之前的那一次快照開始，遍歷CDP日志直到該時間點，即可獲得映射關系，也就無須從開始時間點遍歷。要恢復到任意時間點的數(shù)據(jù)，則需要從該時間點的上一次快照開始，遍歷CDP日志，以獲得該時間點的映射關系。該時間點與上次快照之間的時間間隔越長，日志區(qū)中的數(shù)據(jù)變化量相應增加，恢復所需的時間也就越長。在恢復數(shù)據(jù)時，CDP為磁盤的所有數(shù)據(jù)塊重建映射表之后，將產(chǎn)生一個磁盤映像供用戶使用。但是，即使用戶只需從CDP提供的磁盤映像中恢復少量文件或查看個別文件的內容，即，即使只需讀取磁盤映像中的一小部分數(shù)據(jù)塊，也必須等待CDP系統(tǒng)遍歷日志區(qū)以獲得所有數(shù)據(jù)塊的映射表之后，才能使用磁盤映像。這就使得數(shù)據(jù)恢復過程較為耗時，無法做到快速恢復。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種在塊級CDP系統(tǒng)中對任意時間點數(shù)據(jù)的快速恢復方法。在生成某一時間點的磁盤映像時，CDP系統(tǒng)不需要獲取磁盤全部數(shù)據(jù)塊的映射關系，而是當計算機讀取磁盤映像的某一個數(shù)據(jù)塊時，CDP系統(tǒng)從日志中獲3取該數(shù)據(jù)塊的映射關系，再從CDP數(shù)據(jù)區(qū)中獲取數(shù)據(jù)塊內容。該方法實現(xiàn)了磁盤數(shù)據(jù)塊的按需恢復，能夠在較短的時間內為用戶提供任意時間點的磁盤映像。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下—種連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法。CDP系統(tǒng)維護一張映射表，該表記錄了磁盤中所有數(shù)據(jù)塊的最后一次修改操作。對于每一個寫入的數(shù)據(jù)塊，CDP系統(tǒng)均生成一個鏈表節(jié)點，也就是生成一個記錄該寫操作的CDP元數(shù)據(jù)。CDP系統(tǒng)在該鏈表節(jié)點中記錄下數(shù)據(jù)塊的塊號，并設置本節(jié)點的一個后向鏈接字段，以及映射表中相應塊號的最后一次修改位置。數(shù)據(jù)塊和鏈表節(jié)點分別寫入CDP日志。當需要恢復系統(tǒng)到某個指定時間點時，首先建立一個臨時映射表，并將其中的內容全部設為-1。之后，將磁盤映像作為一個邏輯單元(LUN)提供給計算機使用。當計算機對磁盤映像發(fā)起讀請求時，CDP系統(tǒng)根據(jù)讀請求中的數(shù)據(jù)塊號，獲得臨時映射表的對應表項。當表項內容為-1時，從系統(tǒng)當前映射表開始，通過后向鏈接向前查找，一直查找到指定時間點之前的最新節(jié)點，此時，獲取到該時間點此數(shù)據(jù)塊在CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中的位置(即塊號)，并將它保存到臨時映射表的對應表項中。然后，根據(jù)臨時映射表的表項內容，從CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中讀出數(shù)據(jù)塊內容，并返回給計算機。本發(fā)明的有益效果是1)無需遍歷CDP日志即可提供磁盤映像。當計算機讀取磁盤映像的某個數(shù)據(jù)塊時，CDP系統(tǒng)根據(jù)鏈表從CDP元數(shù)據(jù)中獲取該數(shù)據(jù)塊的映射關系，實現(xiàn)磁盤數(shù)據(jù)塊的按需恢復。尤其適合于用戶需要快速建立磁盤映像，讀取其中一小部分文件的情況。2)不依賴快照即可進行數(shù)據(jù)快速恢復。通過在CDP元數(shù)據(jù)中加入鏈接信息，使得可以從當前時間點快速回溯到指定的時間點，而不必從CDP日志的開始時間點或快照時間點開始遍歷。圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)結構示意圖；圖2本發(fā)明實施例中的后向鏈接示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述?！N連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法，其技術方案如下首先對CDP日志及元數(shù)據(jù)結構進行描述，如圖1所示。1、CDP日志CDP日志包括數(shù)據(jù)區(qū)和元數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)用于保存數(shù)據(jù)塊；元數(shù)據(jù)區(qū)用于保存鏈表節(jié)點，即CDP元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)記錄每一次數(shù)據(jù)塊寫操作的數(shù)據(jù)內容。數(shù)據(jù)區(qū)由M個數(shù)據(jù)塊組成，塊的編號為0《k《M-l。數(shù)據(jù)塊的大小根據(jù)文件系統(tǒng)或上層應用的最小訪問粒度確定(例如每塊大小為4KB)，將整個磁盤劃分N個數(shù)據(jù)塊，塊地址的范圍為0到N-l。2、鏈表節(jié)點鏈表節(jié)點作為CDP元數(shù)據(jù)，包括2個字段數(shù)據(jù)塊的塊號、后向鏈接字段。每一個鏈表節(jié)點對應于一個數(shù)據(jù)塊寫操作。鏈表節(jié)點在CDP日志的元數(shù)據(jù)區(qū)中順序存放。日志能容納的節(jié)點數(shù)為M，鏈表節(jié)點的序號為從l到M-l，節(jié)點記為Ck(l《k《M-l)。CDP系統(tǒng)不使用鏈表節(jié)點O。同時，設置一個計數(shù)器，從1開始計數(shù)，每當記錄一個數(shù)據(jù)塊寫操作(即，在日志中加入一個CDP元數(shù)據(jù))后，計數(shù)器便加1。鏈表節(jié)點的序號就是當前時刻計數(shù)器的計數(shù)值。對于第k個數(shù)據(jù)塊寫操作(即，計數(shù)器為k時接收到的寫操作，1《k《M-l)，CDP系統(tǒng)把要寫入該數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)保存到CDP日志的數(shù)據(jù)區(qū)中，塊地址為k，并把這個操作的元數(shù)據(jù)存儲在鏈表節(jié)點Ck中。Ck中存儲的內容為Ck.L:該數(shù)據(jù)塊的塊號LCk.r:后向鏈接，即，該數(shù)據(jù)塊的上一次寫操作的元數(shù)據(jù)節(jié)點序號r圖2表示了15次數(shù)據(jù)塊寫操作的鏈表節(jié)點。由圖2中可以看出，共有8個數(shù)據(jù)塊，塊號為0至7。其中，數(shù)據(jù)塊5未被寫入。每個鏈表節(jié)點表示一次數(shù)據(jù)塊寫入操作，圖中的橫坐標是鏈表節(jié)點Q至C15的時刻，縱坐標是寫入的數(shù)據(jù)塊塊號。例如，數(shù)據(jù)塊6在時刻7和時刻13被寫入，生成C7、C『圖中實線箭頭表示后向鏈接。3.映射表SCDP系統(tǒng)在內存中設置一個映射表S，表中一共N項，每一項記錄當前時刻每個磁盤數(shù)據(jù)塊的最后一次修改操作，即，記錄該操作的鏈表節(jié)點(CDP元數(shù)據(jù))的序號。節(jié)點序號為O，表示該數(shù)據(jù)塊未被修改。映射表S中的每一項在系統(tǒng)初始化時被置為0。4.臨時映射表W在恢復某時間點k的數(shù)據(jù)狀態(tài)時，CDP系統(tǒng)在內存中建立一個臨時映射表W，表W一共有N項，在初始化時均被置為-1，并提供一個磁盤映像供計算機訪問。當計算機讀取磁盤映像某個數(shù)據(jù)塊時，CDP系統(tǒng)通過臨時映射表W獲取該磁盤數(shù)據(jù)塊在時間點k前的最后一次修改操作位置，即該操作的節(jié)點序號。節(jié)點序號為0時，表示該數(shù)據(jù)塊在時間點k時未被修改。節(jié)點序號為-1時，表示該數(shù)據(jù)塊的位置尚未確定。5.秒級索引ICDP系統(tǒng)設置一個索引表，每一秒在索引表的末尾增加一項，記錄當前時刻計數(shù)器的計數(shù)值。由此使恢復時間點能夠精確到秒級。6.磁盤原始數(shù)據(jù)區(qū)R磁盤原始數(shù)據(jù)區(qū)的容量和要保護的磁盤相同，其容納了N個數(shù)據(jù)塊。在建立CDP系統(tǒng)時，將磁盤上的所有數(shù)據(jù)塊復制到磁盤原始數(shù)據(jù)區(qū)。下面具體說明在CDP系統(tǒng)中針對某次寫操作的數(shù)據(jù)恢復過程。CDP系統(tǒng)設置并維護映射表S，表S記錄磁盤中所有數(shù)據(jù)塊的最后一次修改操作。記錄數(shù)據(jù)塊寫入操作的方法具體如下CDP系統(tǒng)中記錄一個磁盤數(shù)據(jù)塊寫操作，塊號為B，O《B《N-l，要寫入該塊的原始數(shù)據(jù)為D。其流程如下首先，取得當前計數(shù)器的計數(shù)值為k，計數(shù)值加1。若k大于等于數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)塊最大數(shù)M，說明日志區(qū)已滿，系統(tǒng)不再記錄數(shù)據(jù)塊寫操作。若k小于M，將原始數(shù)據(jù)D寫入到日志的數(shù)據(jù)區(qū)k。然后，構造此次數(shù)據(jù)塊寫操作的元數(shù)據(jù)，即鏈表節(jié)點Ck，Ck的2個字段Ck.L、Ck.r:a)Ck.L=B，即記錄該數(shù)據(jù)塊對應的塊號。b)Ck.r=S[B]，本鏈表節(jié)點Ck的后向鏈接指向該數(shù)據(jù)塊的上一次修改位置，即上一次修改操作的鏈表節(jié)點在CDP元數(shù)據(jù)區(qū)中的序號。最后，更新映射表S，S[B]=k。當需要恢復系統(tǒng)到用戶指定的時間點時，CDP系統(tǒng)建立該時刻的磁盤映像供計算機訪問。首先，在秒級索引I中獲取該時刻的計數(shù)值，記為k。然后，將臨時映射表W中的每一項初始化為-1。最后，使用臨時映射表W構造一個虛擬磁盤，作為一個邏輯單元(LUN)供計算機訪問。在建立指定時間點k的磁盤映像后，CDP系統(tǒng)就接受計算機對磁盤映像的讀取請求。從計算機的角度看，磁盤映像保存某一時刻所有磁盤數(shù)據(jù)塊的內容，當收到一個讀請求后，系統(tǒng)按順序執(zhí)行以下步驟首先，從讀請求中獲取數(shù)據(jù)塊號B。然后，讀取臨時映射表W中數(shù)據(jù)塊號B的表項內容，即W[B]。如果W[B]二-l，則從當前映射表S中讀取S[B]，并從節(jié)點CS[B]開始，沿著后向鏈接查找。若查找過程中某鏈表節(jié)點Ci的序號i《k，則記錄W[B]=i，查找結束；如果鏈表中某個鏈表節(jié)點的后向鏈接Cj.r=O，數(shù)據(jù)塊B在時間點k之前沒有被修改，設置W[B]=O，查找結束。如果W[B]=O，則直接從磁盤原始數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)塊(塊號為B)返回給計算機；否則在CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中讀出數(shù)據(jù)塊(塊號為W[B])返回給計算機R。實施例例如，在圖2中，當前時刻為15，則當前系統(tǒng)映射表S的內容為S[O]S[l]S[2]S[3]S[4]S[5]S[6]S[7]<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>要建立指定時間點k=7的磁盤映像，要初始化一張臨時映射表W，其中各項的值全部為-l。若此時收到讀請求，要讀取塊號為3(B=3)的數(shù)據(jù)塊。由于W[3]=-1，S[3]=15，該數(shù)據(jù)塊的后向鏈接節(jié)點為C15、C6、C3。查找過程中，沿該鏈表一直查找到C6才滿足條件(i二6，6《7)，設置W[3]二6，將CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中塊號為6的數(shù)據(jù)塊讀出，返回給計算機。以后，如果計算機要讀取數(shù)據(jù)塊3時，由于W[3]=6，直接從日志數(shù)據(jù)區(qū)中讀出塊號為6的數(shù)據(jù)塊即可，而不需遍歷后向鏈表。若又收到讀請求，要讀取塊號為7(B=7)的數(shù)據(jù)塊。該數(shù)據(jù)塊的后向鏈接節(jié)點為C14、C8。查找過程中，沒有滿足條件(i《k)的節(jié)點Ci，設置W[7]=0，從磁盤原始數(shù)據(jù)區(qū)中讀出數(shù)據(jù)塊(塊號為7)，返回給計算機。權利要求一種連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法，其特征在于CDP系統(tǒng)維護一張映射表，該表記錄了磁盤中所有數(shù)據(jù)塊的最后一次修改操作；對于每一個寫入的數(shù)據(jù)塊，CDP系統(tǒng)均生成一個鏈表節(jié)點，也就是生成一個記錄該寫操作的CDP元數(shù)據(jù)；CDP系統(tǒng)在該鏈表節(jié)點中記錄下數(shù)據(jù)塊的塊號，并設置本節(jié)點的一個后向鏈接字段，以及映射表中相應塊號的最后一次修改位置；數(shù)據(jù)塊和鏈表節(jié)點分別寫入CDP日志；當需要恢復系統(tǒng)到某個指定時間點時，首先建立一個臨時映射表，并將其中的內容全部設為-1；之后，將磁盤映像作為一個邏輯單元提供給計算機使用；當計算機對磁盤映像發(fā)起讀請求時，CDP系統(tǒng)根據(jù)讀請求中的數(shù)據(jù)塊號，獲得臨時映射表的對應表項；當表項內容為-1時，從系統(tǒng)當前映射表開始，通過后向鏈接向前查找，一直查找到指定時間點之前的最新節(jié)點，此時，獲取到該時間點此數(shù)據(jù)塊在CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中的位置，并將它保存到臨時映射表的對應表項中；然后，根據(jù)臨時映射表的表項內容，從CDP日志數(shù)據(jù)區(qū)中讀出數(shù)據(jù)塊內容，并返回給計算機。2.如權利要求1所述的一種連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法，其特征在于，記錄數(shù)據(jù)塊寫操作的方法具體如下CDP系統(tǒng)中記錄一個磁盤數(shù)據(jù)塊寫操作，塊號為B，O《B《N-l，要寫入該塊的原始數(shù)據(jù)為D，其流程如下首先，取得當前計數(shù)器的計數(shù)值為k，計數(shù)值加1;若k大于等于數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)塊最大數(shù)M，說明日志區(qū)已滿，系統(tǒng)不再記錄數(shù)據(jù)塊寫操作；若k小于M，將原始數(shù)據(jù)D寫入到日志的數(shù)據(jù)區(qū)k;然后，構造此次數(shù)據(jù)塊寫操作的元數(shù)據(jù)，即鏈表節(jié)點Ck，Ck的2個字段Ck.L、Ck.r:a)Ck.L=B，即記錄該數(shù)據(jù)塊對應的塊號；b)Ck.r=S[B]，本鏈表節(jié)點Ck的后向鏈接指向該數(shù)據(jù)塊的上一次修改位置，即上一次修改操作的鏈表節(jié)點在CDP元數(shù)據(jù)區(qū)中的序號；最后，更新映射表S，S[B]=k。全文摘要本發(fā)明公開了一種連續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的快速恢復方法。在生成某一時間點的磁盤映像時，CDP系統(tǒng)不需要獲取磁盤全部數(shù)據(jù)塊的映射關系，而是當計算機讀取磁盤映像的某一個數(shù)據(jù)塊時，CDP系統(tǒng)從日志中獲取該數(shù)據(jù)塊的映射關系，再從CDP數(shù)據(jù)區(qū)中獲取數(shù)據(jù)塊內容。該方法實現(xiàn)了磁盤數(shù)據(jù)塊的按需恢復，能夠在較短的時間內為用戶提供任意時間點的磁盤映像。文檔編號G06F11/14GK101777017SQ20101918501公開日2010年7月14日申請日期2010年2月8日優(yōu)先權日2010年2月8日發(fā)明者何廣韜,周澤湘,李虓,肖建國,譚毓安申請人:北京同有飛驥科技有限公司