基于数据卷快照的在线数据备份方法技术

一种基于数据卷快照的在线数据备份方法，其特征在于：　　　　步骤１：在系统运行过程中维护需要进行备份的数据卷的修改信息；　　　　步骤２：对数据卷进行增量备份时，对相应的数据卷做快照，同时停止对所述数据卷的修改信息的维护操作；　　　　步骤３：根据所述数据卷的修改信息和步骤２所得的快照进行增量备份；　　　　步骤４：备份结束后，清除所述数据卷的修改信息，执行步骤１。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在线数据备份方法，特别是涉及一种，尤其是涉及一种基于元数据快照的在线数据备份方法，属于计算机

技术介绍
数据备份对于各种计算机系统都是保护数据不丢失的一种非常重要的手段，尤其在系统数据非常重要的时候，经常进行数据备份能够减少偶然破坏造成的损失，保证系统能够从错误中恢复正常运行。在进行数据备份之前，首先要选择合适的备份策略，这将决定何时需要备份，采用何种备份方式，以及出现故障时进行恢复的方式。通常使用的备份方式有三种1、完全备份，每隔一定时间就对系统进行一次全面的备份，这样在备份间隔期间出现数据丢失等问题，就可以使用上一次的备份数据恢复到上次备份时的数据状况。这是最基本的备份方式，但是每次都需要备份所有的数据，每次备份的工作量很大，也需要大量的备份介质，因此这种备份不能进行得太频繁，只能每隔一段较长的时间才进行一次完全备份；然而采用这种备份策略，一旦发生数据丢失，就只能恢复到上次完全备份的数据，这期间内更新的数据有可能丢失。2、增量备份在开始增量备份前先要进行一次完全备份，然后每隔一个较短的时间进行一次增量备份，仅仅备份在这个期间更改的内容；经过一个较长的时间后再重新进行一次完全备份，之后再重新开始前面所述的增量备份过程，形成一个增量备份循环。由于只在经过一个较长周期才进行一次完全备份，其他时间只进行更新数据的增量备份，因此工作量小，可以进行较为频繁的备份。例如以一个月为一个周期，进行一次完全备份，每天晚上0点进行这一天数据改变的增量备份；一旦发生数据丢失，首先将数据恢复到最近的一个完全备份，然后按日期先后逐个恢复每天的增量备份，就能恢复到前一天的情况。这种备份方法比较经济。3、数据快照，数据快照技术可以使用户在正常业务应用不受影响的情况下，实时提取当前在线业务数据。这意味着，用户在进行例如系统数据备份，业务数据分析，加载数据仓库，生成报表等操作时，不需要停止正常的业务应用，从而大大增加了整个业务系统的连续性，为实现真正的7×24运转提供了保证。快照实质上是当前卷信息在某一个时间点的冻结版本，这个冻结版本的卷作为一个新的卷存储，每一个冻结版本的卷就叫做一个快照卷；看上去快照类似于卷的一个完全备份，但由于创建快照并没有将原始卷的数据真正的拷贝出来，而只是创建了原始卷数据的一个镜像，因此创建一个快照与原始卷的数据大小无关，只需要几秒钟，要比创建一个完全备份要快捷得多。创建快照之后，快照卷将根据原始卷的每个写操作和修改前的数据保存在快照卷事先划分的磁盘空间中。常见的完全和增量备份是基于文件系统的，要和一个重要的标记位结合使用，这个标记位就是备份标志位，用于标记此文件是否应该被备份，增量备份在每次备份后修改备份标记位。在每次进行写操作时，文件系统都需要先判断该节点是否修改过，并且将备份标志位写入，然后才能真正进行写操作。这样势必会影响系统的读写效率，经过测试发现支持增量备份的文件系统的写性能要比正常的文件系统的写性能下降15％左右。如果文件系统不支持这种备份标志位，建立增量备份就比较繁琐。第一步是产生一个在过去一段时间里更改过的档案的列表，在不同的操作系统需要不同的命令来实现，在UNIX系统中通常由find命令实现。用这种方式实现增量备份的效率比较低，在备份过程中需要消耗大量的系统资源。专利号为6,101,585的美国专利“Mechanism for incremental backup ofon-line files”公开了一种在线文件增量备份机制，该机制包含了一个与系统中每个文件相关联的存档位变化值(archive bit change number，简称ABCN)，在当前备份过程中，如果文件被修改，文件系统将修改ABCN。每次文件被修改之后，ABCN属性值都将增加，以便于下一次作增量备份时，保证该文件能够被正确的备份。使用该方法纪录的数据单位是文件，即只要文件被修改，该文件在下次增量备份时就必须被备份。如果文件尺寸比较大，备份的数据就会比较大，尽管实际上可能只修改了文件中的很少的数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，实现与文件系统无关的在线完全/增量备份，降低备份对系统的性能影响，提高备份的效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种，至少包括以下步骤步骤1在系统运行过程中维护需要进行备份的数据卷的修改信息；步骤2对数据卷进行增量备份时，对相应的数据卷做快照，同时停止对所述数据卷的修改信息的维护操作；步骤3根据所述数据卷的修改信息和步骤2所得的快照进行增量备份；步骤4备份结束后，清除所述数据卷的修改信息，执行步骤1。需要进行备份的数据卷至少创建一个快照，用于记录所述数据卷的修改信息；或者，需要做备份的数据卷至少创建一个元数据快照，用于记录所述数据卷的修改信息，且该元数据快照存放在存储器中。元数据快照记录数据卷的元数据，该元数据至少包括所述数据卷的逻辑结构信息；所述的数据卷按照事先指定的粒度划分为多个逻辑数据块，元数据快照中至少设有一个用于记录数据卷中逻辑数据块修改信息的位图，该位图使用0和1的方式记录对应的逻辑数据块是否被修改，当位图的某一位记录为1时，表示该位对应的逻辑数据块已被修改；存储在内存中的位图数据定时写到外存中，用于当系统重新启动时进行数据的重构。系统重新启动时的重构至少执行以下步骤步骤一、从外存读出位图数据；步骤二、将读出的位图数据重构到内存中。上述中所述外存至少包括磁盘存储器、非易失闪存、磁带存储器之一或其组合。通过上述技术方案可知，本专利技术具有如下优点1、不受具体文件系统功能的限制。使用本专利技术方法的文件系统为每个需要做备份的卷创建一个快照或者描述数据卷数据信息的元数据快照；该元数据快照将原始卷按照事先指定的粒度重新划分为多个逻辑数据块，并在内存中维护一个与数据卷对应的位图，使用0和1的方式来记录对应的数据块是否被修改；由于不使用文件系统的文件备份标志位，因此不受文件系统备份功能的限制。2、占用系统资源少，备份效率高；如果采用元数据快照的方式，则对数据卷的数据进行修改时，系统仅在位图中修改数据块对应的标识位，并不建立真正的快照；进行增量备份时建立真正的快照，同时停止对内存中位图的修改，然后根据内存中位图标示的需要备份的数据块位置，进行备份，避免了写入时拷贝(COPY-ON-WRITE，简称COW)操作的频繁进行，在实现在线增量备份的同时避免了系统性能的大幅下降。附图说明图1为快照系统的COW原理流程图；图2为实施例二元数据位图和原始卷逻辑数据块的对应关系图；图3为实施例二存在元数据快照的文件系统对数据块进行修改操作的流程图；图4为实施例二Linux系统下的LVM原理图；图5为实施例二利用元数据快照进行增量备份的原理图。具体实施例方式以下，结合具体实施例并参照附图，对本专利技术做进一步的详细说明。实施例一系统为每个需要做备份的卷创建第一快照，并在系统运行中维护该第一快照，在做增量备份时，建立第二块照并停止对第一快照的维护；第一快照维护上一次备份至今被修改过的数据块，第二快照维护备份时刻数据卷(被称为原始卷)的状态。在备份过程中，系统从第一个快照中读取修改过的块号，真正的数据从第二快照和原始卷中读取。由于该增量备份的实现方法不涉及文件系统的文件备份标志本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽虹，吴江，唐杰，
申请(专利权)人：联想北京有限公司，
类型：发明
国别省市：