專利名稱：邏輯卷管理器的數(shù)據(jù)備份方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存設(shè)備的數(shù)據(jù)備份方法，尤其涉及一種應(yīng)用于邏 輯巻管理器的數(shù)據(jù)備份方法。
背景技術(shù)：
為了能安全且有效的保存計(jì)算器中的數(shù)據(jù)資料，過去曾提出許多數(shù)據(jù)資料儲(chǔ)存技術(shù)，例如獨(dú)立磁盤7t余陣列(Redundant Array of Independent Disks, RAID)、邏輯巻管理器(logical volume manager,以下簡(jiǎn)稱LVM)等。其中， LVM是把多個(gè)實(shí)體磁盤(physical disks)整合后將其視為同一個(gè)巻組(volume gro叩)，再將巻組中劃分出若干個(gè)邏輯巻(logical volumes,以下簡(jiǎn)稱LV)。LVM中更提供一種快照(snapshot volume,以下簡(jiǎn)稱SV)方法，所謂的快 照就是提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的快照巻SV，快照巻SV用以對(duì)邏輯巻LV中某一特定時(shí) 間的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行實(shí)時(shí)的備份，快照巻SV是針對(duì)邏輯巻LV中被改寫的數(shù)據(jù)進(jìn) 行備份，而不是對(duì)邏輯巻LV所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行完全的備份。邏輯巻與快照巻的數(shù)據(jù)備份的流程請(qǐng)參考圖la所示。提供邏輯巻(步驟 SllO)，在邏輯巻中分別具有多筆數(shù)據(jù)。新增快照巻(步驟S120)。將新的數(shù)據(jù) 寫入高速存儲(chǔ)器中(步驟S130)。讀取邏輯巻中變更前的數(shù)據(jù)(步驟S140)。 將變更前的數(shù)據(jù)寫入快照巻中(步驟S150)。將新的數(shù)據(jù)由高速存儲(chǔ)器寫向 邏輯巻中(步驟S160)。為清楚說明邏輯巻與快照巻的運(yùn)作方式，請(qǐng)參考圖lb 圖le所示。首 先建立一邏輯巻LVllO，為了方便說明邏輯巻LVllO與快照巻SV的映像關(guān)系， 所以在此假設(shè)在邏輯巻LV110中存放了四組數(shù)據(jù)DataLllll、數(shù)據(jù)Data2J121、 數(shù)據(jù)Data3i 1131與數(shù)據(jù)Data4J141，在數(shù)據(jù)Data N x中各參數(shù)所代表的意義 是邏輯巻LV110中第N筆數(shù)據(jù)Data,此筆數(shù)據(jù)Data第x次的備份。快照巻SVm 代表為第m巻的快照巻。之后，建立第一快照巻SVJ20，此時(shí)因?yàn)檫壿嫀哃V110尚未有數(shù)據(jù)的異動(dòng)， 所以第一快照巻SVJ20中并未儲(chǔ)存邏輯巻LV110的異動(dòng)數(shù)據(jù)，請(qǐng)參考圖lb所 示。將邏輯巻LV110中的數(shù)據(jù)Datal,llll與數(shù)據(jù)Data4J141改寫成數(shù)據(jù) Datal21112與數(shù)據(jù)Data421142，于此同時(shí)在第一快照巻SV,120中會(huì)分別儲(chǔ)存 數(shù)據(jù)Datal,llll與數(shù)據(jù)Data4,1141，請(qǐng)參考圖lc所示。為清楚說明其相依位 置，請(qǐng)參考圖中各區(qū)塊數(shù)據(jù)的箭頭指示方向。在新增第二快照巻SV2130，請(qǐng)參考圖ld所示，其中新增快照巻的方式可 以每隔一固定時(shí)間就進(jìn)行一次新增快照巻的動(dòng)作。接著，再對(duì)邏輯巻LVUO 中的數(shù)據(jù)Data2, U21與數(shù)據(jù)Data42 1142進(jìn)行改寫，之后會(huì)將邏輯巻LVllO 中數(shù)據(jù)Data2i 1121與數(shù)據(jù)Data42 1142異動(dòng)數(shù)據(jù)紀(jì)錄至第二快照巻SV2130， 請(qǐng)參考圖le所示。換句話說，LVM的快照紀(jì)錄方法是當(dāng)邏輯巻LV110有數(shù)據(jù)異動(dòng)的時(shí)候，會(huì) 將邏輯巻LV110有異動(dòng)前的原始數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至現(xiàn)有最新的快照巻SV中。但這樣 的備份流程需要如下步驟讀取邏輯巻的舊數(shù)據(jù)；把舊數(shù)據(jù)寫入快照巻SV中； 將新數(shù)據(jù)寫入邏輯巻中。這樣的作法需要一次讀取、兩次寫入的磁盤動(dòng)作。當(dāng) 有大量數(shù)據(jù)需要存取時(shí)，會(huì)使得LVM的執(zhí)行效能被磁盤動(dòng)作的頻繁操作所拖 累。將邏輯巻的數(shù)據(jù)恢復(fù)成創(chuàng)建快照時(shí)的數(shù)據(jù)的這個(gè)動(dòng)作被稱為回滾 (rollback)。當(dāng)邏輯巻LV110要進(jìn)行回滾時(shí)，需要從快照巻SV中的每一數(shù)據(jù) 逐一讀取，并將這些舊的數(shù)據(jù)回寫至邏輯巻LV110中的對(duì)應(yīng)位置。請(qǐng)參考圖2a所示，為現(xiàn)有技術(shù)的LVM的回滾動(dòng)作流程圖。選取出一最新 的快照巻(步驟S210)。將步驟S210所選取的快照巻中，將其中與邏輯巻相 依的數(shù)據(jù)覆寫邏輯巻中的相應(yīng)數(shù)據(jù)(步驟S220)，直至此快照巻中的數(shù)據(jù)完 全被寫入邏輯巻為止。刪除步驟S210所選出的快照巻(步驟S230)。接著， 重復(fù)步驟S210，選擇出次一快照巻，再進(jìn)行歩驟S220 步驟S230，直至回滾 到的快照巻以及后續(xù)所創(chuàng)建的快照巻都被刪除為止(步驟S240)。請(qǐng)參考圖2b 圖2f，分別為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖。在 圖2b中包含一個(gè)邏輯巻LVllO、第一快照巻S^與第二快照巻SV2，其中邏輯 巻LV110的數(shù)據(jù)依附于第二快照巻SV2，第二快照巻SV2的數(shù)據(jù)依附于第一快 照巻S^。換句話說，數(shù)據(jù)的新舊程度與邏輯巻LV110與快照巻SV的關(guān)系為 存在于邏輯巻LVllO中的數(shù)據(jù)為最新的數(shù)據(jù)，而第二快照巻SV2中所存放的數(shù)
據(jù)為次之，最舊的數(shù)據(jù)則是存放在第一快照巻sv,中。根據(jù)步驟S210所述，首先從目前存在的快照巻中選取出最新產(chǎn)生的快照巻，在圖2b中的最新快照巻SV為第二快照巻SV2。將第二快照巻SV2中所具 有的數(shù)據(jù)Data2t與Data42覆寫至邏輯巻的數(shù)據(jù)Data22與數(shù)據(jù)Data43 (對(duì)應(yīng)步 驟S220)。當(dāng)?shù)诙煺諑哠2中的所有數(shù)據(jù)覆寫回邏輯巻后，則將第二快照巻 SV2刪除(步驟S230)。接下來，重復(fù)步驟S210 步驟230，再選取出第一快 照巻SV,。將第一快照巻SVl中的數(shù)據(jù)DataL與數(shù)據(jù)Data么覆寫至邏輯巻中 LV110的數(shù)據(jù)Datal2與數(shù)據(jù)Data42 (對(duì)應(yīng)步驟S240)。根據(jù)以上的LVM回滾， 可以得知其中每次回滾動(dòng)作都所包含了一次讀取、 一次寫入與一次刪除的動(dòng) 作，所以當(dāng)快照巻的數(shù)量過多的時(shí)候，對(duì)于數(shù)據(jù)回滾的進(jìn)行時(shí)間就會(huì)拉長。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種邏輯巻管理器的數(shù)據(jù)備份方法， 對(duì)邏輯巻管理器(logical volume manager, LVM)中的一邏輯巻新增數(shù)據(jù)， 對(duì)邏輯巻中新增數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的邏輯巻管理的數(shù)據(jù)備份方法包括下列步驟A. 產(chǎn)生一快照巻。B.將當(dāng)前的邏輯巻重新更名為快照巻。C.將步驟A所產(chǎn)生的快 照巻重新更名為邏輯巻。D.寫入數(shù)據(jù)至步驟C所重新更名后的邏輯巻中。本發(fā)明所述及的邏輯巻管理器的備份方法，借以減少實(shí)體磁盤的讀取及寫 入的次數(shù)，使得增加邏輯巻管理器的存取效能。有關(guān)本發(fā)明的特征與實(shí)作，茲配合附圖作最佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。


圖la為現(xiàn)有技術(shù)之?dāng)?shù)據(jù)備份的流程示意圖；圖lb為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生第一快照巻之示意圖；圖lc為現(xiàn)有技術(shù)第一快照巻備份數(shù)據(jù)之示意圖；圖ld為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生第二快照巻之示意圖；圖le為現(xiàn)有技術(shù)第二快照巻備份數(shù)據(jù)之示意圖；圖2a為現(xiàn)有技術(shù)的LVM的回滾動(dòng)作流程圖；圖2b為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖2c為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖；圖2d為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖； 圖2e為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖； 圖2f為現(xiàn)有技術(shù)的LVM進(jìn)行回滾的動(dòng)作示意圖； 圖3a為本發(fā)明的LVM的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份的流程圖； 圖3b為本發(fā)明的產(chǎn)生第一快照巻的示意圖； 圖3c為本發(fā)明的第一快照巻與邏輯巻重新更名示意圖; 圖3d為本發(fā)明的備份數(shù)據(jù)示意圖； 圖3e為本發(fā)明的產(chǎn)生第二快照巻的示意圖； 圖3f為本發(fā)明的第二快照巻與邏輯巻重新更名示意圖; 圖3g為本發(fā)明的備份數(shù)據(jù)示意圖； 圖4a為本發(fā)明的數(shù)據(jù)回滾的流程示意圖； 圖4b為本發(fā)明的LVM數(shù)據(jù)回滾的示意圖； 圖4c為本發(fā)明的LVM數(shù)據(jù)回滾的示意圖； 圖4d為本發(fā)明的LVM數(shù)據(jù)回滾的示意圖； 圖4e為本發(fā)明的LVM數(shù)據(jù)回滾的示意圖。 其中，附圖標(biāo)記110:邏輯巻 120:第一快照巻 130:第二快照巻mi、 im、 1131310:邏輯巻 320:第一快照巻 330:第二快照巻3111、 3121、 3131 390:暫存快照巻、1141、 1112、 1142、 1122、 1143:數(shù)據(jù)、3141、 3112、 3142、 3122、 3143 數(shù)據(jù)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖3a所示， 照巻(步驟S310)，杉其為本發(fā)明對(duì)LVM的數(shù)據(jù)備份流程圖。首先，產(chǎn)生快 :照巻用以紀(jì)錄邏輯巻中有所變更的數(shù)據(jù)。將當(dāng)前的邏 輯巻重新更名(rename)為暫存快照巻(步驟S320)。將步驟S310所產(chǎn)生的快 照巻重新更名為邏輯巻(步驟S330)。將暫存快照巻重新更名為快照巻(步 驟S340)。將修改后的區(qū)塊數(shù)據(jù)寫入至步驟S330所重新更名后的邏輯巻中(步 驟S350)。并重復(fù)步驟S310 步驟S350，直至快照巻的數(shù)量達(dá)到LVM所設(shè)定 的數(shù)量為止(步驟S360)，當(dāng)然也可以在任何需要備份邏輯巻數(shù)據(jù)時(shí)創(chuàng)建快照。為能更清楚解釋本發(fā)明的運(yùn)作過程，請(qǐng)參考圖3b與圖'3c所示的LVM的快 照巻產(chǎn)生與重新更名的步驟示意圖。首先產(chǎn)生第一快照巻SV^20，假設(shè)在邏輯 巻LV中存放了四組數(shù)據(jù)Datal,3111、數(shù)據(jù)Data2！3121、數(shù)據(jù)Data3！ 3131與 數(shù)據(jù)Datal3141，在數(shù)據(jù)Data Nx中各參數(shù)所代表的意義是邏輯巻LV310中第 N筆數(shù)據(jù)Data,此筆數(shù)據(jù)Data第x次的備份。此時(shí)因?yàn)檫壿嫀哃V310尚未有 數(shù)據(jù)的異動(dòng)，所以第一快照巻SVi中并未儲(chǔ)存邏輯巻LV310的異動(dòng)數(shù)據(jù)。接下來，將當(dāng)前的邏輯巻重新更名(rename)為暫存快照巻。將步驟S310 所產(chǎn)生的第一快照巻SV320重新更名為邏輯巻LV310。最后將暫存快照巻390 重新更名為第一快照巻SV,(對(duì)應(yīng)步驟S320 歩驟S340)。特別需要注意的是， 在原本邏輯巻LV310中所存放的數(shù)據(jù)并不會(huì)因?yàn)橹匦旅苿?dòng)到其它巻中 存放，同理，快照巻SV若有存放數(shù)據(jù)也不會(huì)移動(dòng)到其它巻。為清楚說明其相依位置，請(qǐng)參考圖3d中各數(shù)據(jù)的箭頭指示方向。在新的 第一快照巻SVi320中所存放的是四組數(shù)據(jù)Datali3111、數(shù)據(jù)Data2^121、數(shù) 據(jù)Data3: 3131與數(shù)據(jù)Data《3141。若要對(duì)第一快照巻SVJ20中所存放的數(shù)據(jù) DataL3111、數(shù)據(jù)Data4^141進(jìn)行修改的話，本發(fā)明將修改后的數(shù)據(jù) Datal23112、數(shù)據(jù)Data42 3 1 42寫入至新的邏輯巻LV310中的相依位置中(對(duì) 應(yīng)步驟S350)。接下來，判斷快照巻SV的數(shù)量是否達(dá)到LVM中所設(shè)定的數(shù)量上限?？煺?巻SV的數(shù)量依據(jù)實(shí)體磁盤所具有的容量而決定。若已經(jīng)達(dá)到快照巻SV數(shù)量的 上限，則停止產(chǎn)生快照巻。若尚未達(dá)到快照巻SV數(shù)量的上限，則重復(fù)步驟 S310 步驟S350。本實(shí)施例中試以兩個(gè)快照巻為例，所以LVM會(huì)再重復(fù)進(jìn)行 步驟S310:產(chǎn)生第二快照巻SV2 330，請(qǐng)參考圖3e所示，新產(chǎn)生的第二快照 巻SV2 330會(huì)相依于的前的邏輯巻LV310。再來進(jìn)行對(duì)第二快照巻SV2 330與 邏輯巻LV310的重新更名的步驟，請(qǐng)參考圖3f所示，其為本發(fā)明的第二快照 巻與邏輯巻重新更名示意圖。
若要對(duì)第一快照巻SV, 320中的數(shù)據(jù)Data2J121、數(shù)據(jù)Data42 3142進(jìn)行 修改的話，則修改后的數(shù)據(jù)Data223122、數(shù)據(jù)Data43 3143會(huì)被寫入至邏輯巻 LV310中的各數(shù)據(jù)相依位置。在經(jīng)過上述的備份動(dòng)作后，在第一快照巻SV^20 中存放了數(shù)據(jù)Datal'3111、數(shù)據(jù)Data2！3121、數(shù)據(jù)Data3t 3131與數(shù)據(jù)Data4" 快照巻SV23 3 0中存放了數(shù)據(jù)Datal23112、數(shù)據(jù)Data423142;邏輯巻LV310中 存放了數(shù)據(jù)Data223122、數(shù)據(jù)Data433143。請(qǐng)參考圖3g所示，其為邏輯巻與 各快照巻的數(shù)據(jù)相依關(guān)系示意圖。本實(shí)施例對(duì)于每一次備份數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)體磁盤 只要讀取一次及寫入一次。其中，本實(shí)施例中所使用的重新更名的時(shí)間比實(shí)體 磁盤的寫入操作的時(shí)間來的較短，所以本實(shí)施例的數(shù)據(jù)備份時(shí)間會(huì)比現(xiàn)有技術(shù) 的數(shù)據(jù)備份來的短。此夕卜，基于本發(fā)明的備份數(shù)據(jù)方法，本發(fā)明還提供一種數(shù)據(jù)回滾(rollback) 方法。數(shù)據(jù)回滾方法的詳細(xì)操作流程請(qǐng)參考圖4a所示。刪除當(dāng)前的邏輯巻(步 驟S410)，此一邏輯巻為根據(jù)上述進(jìn)行數(shù)據(jù)備份后所設(shè)定的邏輯巻。將步驟 S410的邏輯巻所相依的快照巻重新更名成邏輯巻(步驟S420)。判斷是否要 回滾到該快照巻(步驟S430)。若為最后一個(gè)邏輯巻LV310的話，則結(jié)束此 一數(shù)據(jù)回滾。若不是最后一個(gè)邏輯巻LV310的話，則重復(fù)步驟S410，直至剩 下一個(gè)邏輯巻LV310為止。根據(jù)上述數(shù)據(jù)回滾方法，在此對(duì)應(yīng)各歩驟的細(xì)部操作示意圖，請(qǐng)參考圖 4b 圖4e所示。對(duì)應(yīng)步驟S410:根據(jù)數(shù)據(jù)備份后所產(chǎn)生的邏輯巻LV310，選 取此一邏輯巻LV310并將此一邏輯巻LV310刪除，如圖4b利用虛線所圈選的 邏輯巻LV310。接著，并將被刪除的邏輯巻LV310所相依的第二快照巻SV2 330 重新更名為邏輯巻LV310 (對(duì)應(yīng)步驟S420)，請(qǐng)參考圖4c所示。因?yàn)榇艘贿?輯巻LV310并非最后一個(gè)，所以再重復(fù)歩驟S410 S420。當(dāng)?shù)玫阶詈笠粋€(gè)邏 輯巻LV310時(shí)，則完成數(shù)據(jù)回滾的動(dòng)作。利用本發(fā)明的數(shù)據(jù)回滾方法與現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)回滾比較起來，本發(fā)明的數(shù) 據(jù)回滾沒有磁盤數(shù)據(jù)搬移動(dòng)作，而現(xiàn)有技術(shù)回滾快照需要做若干次讀寫動(dòng)作， 其取決于快照備份的數(shù)據(jù)量。本發(fā)明只需要將各快照巻SV刪除，最后即可得 到原始的數(shù)據(jù)DataL、數(shù)據(jù)Data2i、數(shù)據(jù)Data3!與數(shù)據(jù)Data么。本發(fā)明所述及的邏輯巻管理器的備份方法，對(duì)于進(jìn)行數(shù)據(jù)備份/數(shù)據(jù)回滾 可以減少實(shí)體磁盤的讀取及寫入的次數(shù)，使得增加LVM執(zhí)行上的存取效能。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種邏輯卷管理器的數(shù)據(jù)備份方法，在修改一邏輯卷中的某一區(qū)塊數(shù)據(jù)時(shí)備份修改前的該數(shù)據(jù)區(qū)塊，其特征在于，該備份方法包括下列步驟A. 產(chǎn)生一快照卷；B. 將當(dāng)前的該邏輯卷重新更名為一暫存快照卷；C. 將步驟A所產(chǎn)生的快照卷重新更名為邏輯卷；D. 將該暫存快照卷重新更名為快照卷；及E. 將修改后的該區(qū)塊數(shù)據(jù)寫入至步驟C所重新更名后的邏輯卷中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邏輯巻管理器的數(shù)據(jù)備份方法，其特征在于， 該備份方法中還包括一數(shù)據(jù)回滾步驟，該數(shù)據(jù)回滾步驟如下所示a. 刪除當(dāng)前的一邏輯巻；b. 將步驟a的該邏輯巻所相應(yīng)的一快照巻重新更名成邏輯巻；及c. 重復(fù)歩驟a，直至到把該邏輯巻內(nèi)容回滾到指定的該快照巻為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種邏輯卷管理器的數(shù)據(jù)備份方法，當(dāng)邏輯卷管理器中的邏輯卷新增數(shù)據(jù)時(shí)，將邏輯卷中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。本發(fā)明在新增快照卷前創(chuàng)建一個(gè)新的儲(chǔ)存空間；邏輯卷管理器對(duì)邏輯卷中所欲變更的數(shù)據(jù)就寫入新的儲(chǔ)存空間中；邏輯卷管理器再將邏輯卷重新命名為快照卷；將新的儲(chǔ)存空間命名為邏輯卷。根據(jù)上述方法，可以減少實(shí)體磁盤的讀取及寫入的次數(shù)，加快了備份的效率。
文檔編號(hào)G06F11/14GK101398774SQ20071016384
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者劉文涵, 姚海挺, 王建飛, 陳玄同 申請(qǐng)人:英業(yè)達(dá)股份有限公司