一致点插入与恢复支持的卷级连续数据保护系统及方法技术方案

一致点插入与恢复支持的卷级连续数据保护系统包括应用程序层模块、一致点插入驱动模块、文件系统模块、镜像驱动模块、本地逻辑卷模块、连续数据保护系统服务器。捕获文件级一致点操作信息并封装至一个ＩＯ数据包和插入到正常数据流中，连续数据保护服务器区分ＩＯ数据，普通ＩＯ数据则存储至连续数据存储池，包含一致点信息ＩＯ数据则提取一致点信息并写入一致点信息文件，如果需要恢复则查找一致点索引文件，生成恢复时间列表，将用户期望时间点之前数据块进行合并并生成数据镜像发送到客户端。本发明专利技术通用性强，能恢复支持不同粒度连续数据保护一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机数据存储
，尤其是一致点插入与恢复支持的卷级连续 数据保护系统其实现方法，为卷级连续数据保护系统一致性恢复提供辅助支持手段。
技术介绍
连续数据保护是一种数据的连续时间点保护技术，其作用是能在故障瞬间完成任 何时间点的故障恢复，从根本上解决传统备份技术中低恢复能力和非精细时间策略等先天 弱点问题。连续数据保护系统能够捕捉被保护系统一切数据改动，并提供记录着所有历史 数据状态的数据变化。例如，如果物理上的同一地址的数据变化10次，连续数据保护系统 将这10次数据变化全部记录下来，并发送到远程的备份服务器。这样在被保护系统发生故 障时，连续保护系统能够通过远程数据备份设备保证被保护系统在任意时间点恢复。从操作上来看，连续数据保护系统的实现方法可以分为基于块、基于文件和基于 应用的系统与方法三种类型。基于块的实现方法是位于物理储存或逻辑卷管理层之上的。 当数据块被写入主存储器时，写入的数据副本就被连续数据保护系统捕获并存储到一个独 立地点中。与此类似的是，基于文件的连续数据保护系统的实现方法正好位于文件系统之 上，它可以捕获文件系统数据和元数据事件，如文件创建、修改或删除等。基于应用的连续 数据保护系统的实现方法则直接位于受保护的特定应用之中，与具体应用紧密耦合。数据一致性是关系到连续数据保护恢复数据可用性的关键指标，只有保证数据一 致性的连续数据保护方案，才能保证数据快速可用。连续数据保护为用户提供了大量的任 意点恢复，但不能保证每一个时间点恢复出的磁盘数据是一致的。当然要保证数据一致，无 论是文件系统还数据库系统都提供了很好的检查机制，但这些检查机制都是事后检查。为 此，美国商业机器公司(IBM)的阿克沙特·福尔玛(Akshat Verma)等人在2008年美国加 利福尼亚圣约瑟举行的第六届文件和存储技术年会论文集上发表了一遍“一种有效的灾害 恢复点鉴别机制”的论文，该文提出了一种有效的恢复点鉴别机制SWEEPER，SWEEPER通过建 立系统事件，如软件更新、防火墙设置和更新启动项等事件数据库，并建立系统事件和系统 故障之间的概率关系。在恢复时，SWEEPER提供的快速扫描算法可根据用户选择的RPO目标 参数，通过概率估算方法提供一致点快速辅助支持功能。但SWEEPER需定义许多系统事件 以及事件与系统故障的概率关系，而在实际应用中，很难建立系统事件和故障之间的概率 关系，并且恢复的准确性不高。2008年在意大利拿波里举办的2008可信分配系统学术研讨 会上，陆茂华(Lu Maohua)、阙志克(Tzi-cker Chiueh)和林施彪(Lin Shibiao)发表了一 篇名为“一种通过分析文件系统元数据写操作的增量式文件系统一致性检查方法”的论文， 该文提出了一种通过分析文件系统元数据的写操作并插入一致恢复点的方法，该方法基于 公开格式的文件系统ext2 (second extended file system，第二扩展文件系统)实现，通用 性不强，强依赖于文件系统的元数据结构，对像美国微软公司的NTFS文件系统格式则不适I=I ο
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种一致点插入与恢复支持的卷 级连续数据保护系统及方法。为实现上述目的，本专利技术采取的总体技术方案为一致点插入与恢复支持的卷级连 续数据保护系统，包括以下模块应用程序层模块，用于对存储在磁盘上的数据进行读写操作；一致点插入驱动模块，用于对指定的目录夹和文件进行一致性操作捕获，并将一 致点信息封装成普通的输入输出数据包；文件系统模块，用于实现文件级逻辑地址到卷级逻辑地址的转换；镜像驱动模块，用于将写入被保护磁盘的数据发送到连续数据保护服务器；本地逻辑卷模块，连续数据保护系统可为该模块的逻辑卷提供任意点的数据恢 复；连续数据保护系统服务器，用于区分普通的输入输出数据和包含一致点信息的输 入输出，如果是普通数据输入输出则将数据存储至连续数据存储池，如果是包含一致点信 息的输入输出数据，则提取一致点信息并写入一致点信息文件中。所述一致点信息至少包括捕获、创建或修改信息。所述一致点封装至普通的输入输出数据包的格式为微软文件系统中的输入输出 请求包格式。所述镜像驱动模块安装有网络小型计算机系统接口发起端模块，是用于根据客户 端和服务器端的数据传输协议启动输入输出数据传输的模块。所述连续数据保护系统服务器安装有网络小型计算机系统接口接受端模块，是用 于根据客户端和服务器端的数据传输协议接受镜像驱动模块网络小型计算机系统接口发 起端模块传输的输入输出数据的模块。所述镜像驱动模块拥有一个写输入输出请求包的队列，通过异步方式将写输入输 出请求包发送至连续数据保护系统服务器。一致点插入和恢复支持的卷级连续数据保护方法，包括以下步骤步骤1、一致点捕获驱动模块捕获文件级一致点操作信息；步骤2、将一致点信息封装至至少一个输入输出数据包中；步骤3、将包含一致点输入输出数据的输入输出数据包插入到正常的数据流中；步骤4、连续数据保护服务器区分普通的数据输入输出和包含一致点信息的输入 输出，如果是普通数据输入输出则将数据存储至连续数据存储池，如果是包含一致点信息 的输入输出数据则提取一致点信息并写入一致点信息文件。步骤5、判断是否需要恢复一致点，如果需要恢复则查找一致点索引文件，生成恢 复时间列表，将用户期望时间点之前数据块进行合并并生成数据镜像发送到客户端，否则 转至步骤1。所述步骤2 —致点捕获驱动模块捕获文件级一致点操作信息具体包括以下步骤步骤1、等待上层写入输入输出请求包；步骤2、分析输入输出请求包操作类型，如果是一致点关心的输入输出请求包类 型，则创建新的写输入输出请求包，并将一致点信息封装至新创建的写输入输出请求包，并将新创建的包含一致点信息的写输入输出请求包插入至镜像驱动模块的正常输入输出请 求包数据流中；步骤3、转回继续等待新的输入输出请求包。所述步骤2中的将一致点信息封装至至少一个输入输出数据包中进一步包括以 下步骤步骤1、创建至少一新的写类型输入输出请求包；步骤2、设置输入输出请求包中写逻辑卷为镜像卷，设置写逻辑卷偏移地址；步骤3、将一致点信息写入新创建的输入输出请求包的数据区。本发具有明显的优点和积极效果，具体包括1、本专利技术提出的一致点辅助决策方 法无需定义许多系统事件，仅通过捕获特定类型的输入输出(10，input and output)就可 插入一致的时间点。本专利技术能够捕获文件层的一致点操作，并能将一致点信息插入至正常 的数据IO流中。本专利技术通过在文件系统之上插入一致点捕获驱动来捕获文件操作语义信 息，然后将一致点信息封装成特殊的IRP发送给镜像驱动，亦即在普通的IO流中插入了一 致点信息的IO块数据。2、本专利技术后台存储系统能够区分一致点IO和普通10，并将一致点 信息写入特定的文件中。在连续数据保护后台存储系统中区分普通的数据IO和一致点信 息10，如果是一致点信息IO则将一致点信息写入独立的文件中，该方法为连续数据保护系 统的恢复提供了便捷和有效手段。3、本专利技术能够为连续数据保护一致性恢复提供辅助决策 支持，通过用户自定义插入策略，本系统可以弱化为连续快照保护方法。4、满足不同粒度一 致性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一致点插入与恢复支持的卷级连续数据保护系统，包括以下模块：应用程序层模块，用于对存储在磁盘上的数据进行读写操作；一致点插入驱动模块，用于对指定的目录夹和文件进行一致性操作捕获，并将一致点信息封装成普通的输入输出数据包；文件系统模块，用于实现文件级逻辑地址到卷级逻辑地址的转换；镜像驱动模块，用于将写入被保护磁盘的数据发送到连续数据保护服务器；本地逻辑卷模块，连续数据保护系统可为该模块的逻辑卷提供任意点的数据恢复；连续数据保护系统服务器，用于区分普通的输入输出数据和包含一致点信息的输入输出，如果是普通数据输入输出则将数据存储至连续数据存储池，如果是包含一致点信息的输入输出数据，则提取一致点信息并写入一致点信息文件中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪东升，生拥宏，郭松柳，王朝阳，鞠秀芳，
申请(专利权)人：北京兴宇中科科技开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]