專利名稱：基于fpga的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)及備份方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種FPGA和數(shù)據(jù)庫備份容災(zāi)技術(shù)，尤其涉及一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)及備份方法。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)庫備份技術(shù)主要有離線備份和在線備份。離線數(shù)據(jù)備份又稱為冷備份，是在關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的運行狀態(tài)下進行的文件備份操作。離線數(shù)據(jù)庫通常是基于文件拷貝的備份，實現(xiàn)時要關(guān)閉數(shù)據(jù)庫等待備份完成，備份時對數(shù)據(jù)庫具有獨占性，從而影響應(yīng)用服務(wù)的連續(xù)運行，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在備份期間不能進行數(shù)據(jù)更新。離線備份通常是全量數(shù)據(jù)備份或者增量備份。在線數(shù)據(jù)庫備份亦稱熱備份，是數(shù)據(jù)庫在不停止數(shù)據(jù)訪問情況下的數(shù)據(jù)備份。支持邏輯在線備份的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有通過日志文件進行備份，邏輯上用軟件讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)容備份，快照技術(shù)等。例如被包含在Oracle數(shù)據(jù)庫的RMAN工具和Sybase數(shù)據(jù)庫的“dump database”命令。邏輯在線備份拷貝數(shù)據(jù)庫的邏輯單元，而不是存儲設(shè)備列表或是存儲邏輯單元的文件。邏輯數(shù)據(jù)庫備份的主要缺點就是他無法利用存儲設(shè)備的快照技術(shù)來減少對應(yīng)用的影響。因為在一個邏輯數(shù)據(jù)庫備份的過程中，系統(tǒng)性能會大大的降低，因此對總處在活躍狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫并不合適。一些文件系統(tǒng)和卷管理器支持?jǐn)?shù)據(jù)快照，這是一種在線備份的方法?？煺帐顷P(guān)于制定數(shù)據(jù)集合的一個完全可用的拷貝，包括相應(yīng)數(shù)據(jù)在某個時間點的映像?？煺帐菍?shù)據(jù)塊進行的操作，不能保證備份數(shù)據(jù)應(yīng)用級的一致性，對應(yīng)用級數(shù)據(jù)庫備份不適合。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)容災(zāi)是指減少自然、人為等對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)造成的沖擊帶來的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無法工作。容災(zāi)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由兩部分構(gòu)成，一是數(shù)據(jù)復(fù)制，二是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)切換。數(shù)據(jù)復(fù)制多使用磁盤陣列等，分為軟硬件實現(xiàn)方式。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)切換是多臺數(shù)據(jù)庫是一致的，在主數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障后轉(zhuǎn)到備份數(shù)據(jù)庫，從而避免應(yīng)用程序不能運行。數(shù)據(jù)災(zāi)備方案也很多，如 AIX 平臺的 High Avaiability Geographical Cluster 方案或 Veritas 系統(tǒng)的切換策略?，F(xiàn)在的容備方案主要針對數(shù)據(jù)級，通過同步鏡像到遠端實現(xiàn)，很少有應(yīng)用級的容備。對于中國專利200610161789. 4提出了一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容災(zāi)方法，數(shù)據(jù)庫局域網(wǎng)絡(luò)中各數(shù)據(jù)庫通過偵聽網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包對各自實例進行相同數(shù)據(jù)庫操作，同時能夠通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的代理進程實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫主備之間的切換，但是這種總線方式要求各數(shù)據(jù)庫必須是同構(gòu)的，不能實現(xiàn)異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫備份，各數(shù)據(jù)庫服務(wù)器還需要通過建立消息網(wǎng)絡(luò)進行消息傳遞實現(xiàn)主備切換，方式處理復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份方法，它改變了網(wǎng)絡(luò)的廣播機制，通過FPGA的多網(wǎng)絡(luò)接口并且有獨立控制處理能力的特點，可以對數(shù)據(jù)流做高速拷貝并按要求做轉(zhuǎn)換，能實現(xiàn)異構(gòu)方式的數(shù)據(jù)庫實例的操作，提升數(shù)據(jù)庫備份的靈活能力，另外，F(xiàn)PGA對各接口做獨立處理，可以處理各數(shù)據(jù)庫服務(wù)器返回的消息，并能根據(jù)各數(shù)據(jù)庫返回消息做出響應(yīng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)，包括應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器與FPGA連接，F(xiàn)PGA上有SRAM (靜態(tài)隨機存取存儲器)組、數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊、返回結(jié)果一致性檢查模塊和錯誤包反饋模塊以及若干相互獨立的RJ45接口，各RJ45接口則分別與主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、從數(shù)據(jù)庫和外部網(wǎng)絡(luò)連接；其中，應(yīng)用服務(wù)器起到外界服務(wù)對主、從數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求的中間連接作用，一方面與外界的應(yīng)用服務(wù)連接，接受外界的服務(wù)請求，一方面通過FPGA與主、從數(shù)據(jù)庫連接，對主、從數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)做讀寫操作并對發(fā)起的所有請求做好日志；同時，應(yīng)用服務(wù)器還起到對返回錯誤數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)庫無響應(yīng)數(shù)據(jù)包的處理，對主、從數(shù)據(jù)不一致做出判斷，做出提示并進 行處理。SRAM組即靜態(tài)隨機存取存儲器，提供對數(shù)據(jù)的高速存取。SRAM對流出和流入的數(shù)據(jù)包、復(fù)制獲得的數(shù)據(jù)包、格式化轉(zhuǎn)換后重組數(shù)據(jù)包做存取。數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊是對流出數(shù)據(jù)包進行復(fù)制，即應(yīng)用服務(wù)器對主數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求而并不對從數(shù)據(jù)庫做出請求，對從數(shù)據(jù)庫的請求則是通過數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對主數(shù)據(jù)庫請求數(shù)據(jù)包做復(fù)制和轉(zhuǎn)換后發(fā)起的，因此，數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊相當(dāng)于起到數(shù)據(jù)鏡像功能，為下一步數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備，以便生成對從數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊是對復(fù)制獲得的數(shù)據(jù)包進行修改，主要有兩方面的修改。一方面是對數(shù)據(jù)包頭部做出修改，主要是源地址和目的地址的修改，此種修改只需要通過FPGA變成對數(shù)據(jù)包頭部進行替換即可；一方面是數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容的修改，根據(jù)已獲得的從數(shù)據(jù)庫的信息，應(yīng)用服務(wù)器對從數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作語言轉(zhuǎn)化模式做好編制，按照從數(shù)據(jù)庫的命令格式規(guī)則，通過FPGA可現(xiàn)場編程數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊利用規(guī)則匹配和深度包檢測技術(shù)提取數(shù)據(jù)內(nèi)容中包含SQL語句，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊將提取SQL語句傳遞到上層應(yīng)用服務(wù)器，上層應(yīng)用服務(wù)器按照對從數(shù)據(jù)庫編制好的數(shù)據(jù)語言轉(zhuǎn)化模式對SQL語句格式進行轉(zhuǎn)換后返回到數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊；最后將修改后的數(shù)據(jù)包頭和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容兩部分修改內(nèi)容重組成新的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)連接的RJ45接口，以此與從數(shù)據(jù)庫的操作規(guī)則相對應(yīng)。返回結(jié)果一致性檢查模塊是判斷主、從數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是否一致的主要模塊。本模塊通過對獲得主、從數(shù)據(jù)庫返回的結(jié)果做出檢查比對，判斷返回結(jié)果是否成功，主、從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果是否一致。此模塊的比對不是完全的規(guī)則匹配，而是邏輯上的返回結(jié)果一致，即不同數(shù)據(jù)庫進行相同操作的返回結(jié)果有差異，此模塊便通過FPGA編程對不同數(shù)據(jù)庫返回的邏輯相同的結(jié)果進行比對，從而實現(xiàn)一致性檢查。錯誤包反饋模塊發(fā)現(xiàn)的主、從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果的不一致情況進行描述反饋到上層應(yīng)用服務(wù)器。出現(xiàn)不一致現(xiàn)象時，可能反饋的錯誤包有主、從數(shù)據(jù)庫都返回結(jié)果，但是相互之間結(jié)果不一致，對存在的不同做描述；主、從數(shù)據(jù)庫存在其一無返回結(jié)果的情況，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述；主、從數(shù)據(jù)庫都未做出響應(yīng)，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述。RJ45接口分別與主數(shù)據(jù)庫、從數(shù)據(jù)庫、外部網(wǎng)絡(luò)連接。一種采用基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)的備份方法，具體工作步驟如下
步驟一事務(wù)發(fā)起；FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊獲取與之相連的數(shù)據(jù)庫的信息，將信息反饋到上層應(yīng)用服務(wù)器；步驟二 FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊截取流出數(shù)據(jù)流，利用深度包檢測技術(shù)提取數(shù)據(jù)部內(nèi)容，判斷對數(shù)據(jù)是否為添加、修改或刪除寫操作或讀操作執(zhí)行流程，如果是讀操作執(zhí)行流程，就進入步驟三；如果是添加、修改或刪除寫操作，就進入步驟四；步驟三FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對數(shù)據(jù)流進行復(fù)制；FPGA中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器已獲取從數(shù)據(jù)庫信息，同應(yīng)用服務(wù)器一同對SQL格式進行轉(zhuǎn)換；通過不同RJ45接口連到主、從數(shù)據(jù)庫；主、從數(shù)據(jù)庫進行操作，返回操作結(jié)果；FPGA中返回結(jié)果一致性檢查模塊監(jiān)聽接收主、從數(shù)據(jù)庫返回的結(jié)果；判斷是否監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)；如果是就將返回數(shù)據(jù)發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器；如果否，錯誤包反饋模塊就生成主數(shù)據(jù)庫無響應(yīng)數(shù)據(jù)包，并將其與從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器；本次事務(wù)結(jié)束；步驟四FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對數(shù)據(jù)流進行復(fù)制；FPGA中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器已獲取從數(shù)據(jù)庫信息，同上層應(yīng)用服務(wù)器一同對SQL格式進行轉(zhuǎn)換；通過不同 RJ45接口連到主、從數(shù)據(jù)庫；主、從數(shù)據(jù)庫分別進行操作，返回操作結(jié)果；FPGA中返回結(jié)果一致性檢查模塊監(jiān)聽接收主、從數(shù)據(jù)返回的結(jié)果；判斷是否監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)，如果監(jiān)聽至IJ，轉(zhuǎn)入步驟四a ;如果否，轉(zhuǎn)入步驟四b ；步驟四a:如果監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)，就對主、從數(shù)據(jù)庫進行結(jié)果一致性檢查，并判斷結(jié)果是否一致，如果一致就將成功數(shù)據(jù)包發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器，本次事務(wù)結(jié)束；如果判斷結(jié)果不一致就進入步驟四b ；步驟四b:FPGA中錯誤包反饋模塊生成錯誤數(shù)據(jù)包，將錯誤數(shù)據(jù)包返回到上層應(yīng)用服務(wù)器，上層應(yīng)用服務(wù)器做出容錯響應(yīng)，上層應(yīng)用服務(wù)器與FPGA各模塊協(xié)同完成回滾等容錯處理；容錯處理成功，本次事務(wù)結(jié)束。在本發(fā)明中，采用FPGA器件設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)電路。(I)設(shè)計靈活使用FPGA器件，可以不被標(biāo)準(zhǔn)系列器件在邏輯功能上所限制，而且修改邏輯可在系統(tǒng)設(shè)計和使用過程的任一階段中進行，并且只須通過對所用的FPGA器件進行重新編程即可完成，給系統(tǒng)設(shè)計提供了很大的靈活性。(2)功能密集度大功能密集度是指在給定的空間能集成的邏輯功能數(shù)量。可編程邏輯芯片內(nèi)的組件門數(shù)高，一片F(xiàn)PGA可代替幾片、幾十片乃至上百片中小規(guī)模的數(shù)字集成電路芯片。用FPGA器件實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)時用的芯片數(shù)量少，從而減少芯片的使用數(shù)目，減少印刷線路板面積和印刷線路板數(shù)目，最終導(dǎo)致系統(tǒng)規(guī)模的全面縮減。(3)可靠性高減少芯片和印刷板數(shù)目，不僅能縮小系統(tǒng)規(guī)模，而且它還極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。具較高集成度的系統(tǒng)比用許多低集成度的標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計的相同系統(tǒng)具有高得多的可靠性。使用FPGA器件減少了實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的芯片數(shù)目，在印刷線路板上的引線以及焊點數(shù)量也隨之減少，所以系統(tǒng)的可靠性得以提高。(4)設(shè)計周期短由于FPGA器件的可編程性和靈活性，用它來設(shè)計一個系統(tǒng)所需時間比傳統(tǒng)方法大為縮短。FPGA器件集成度高，使用時印刷線路板電路布局布線簡單。同時，在樣機設(shè)計成功后，由于開發(fā)工具先進，自動化程度高，對其進行邏輯修改也十分簡便迅速。因此，使用FPGA器件可大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計周期，加快產(chǎn)品投放市場的速度，提高產(chǎn)品的競爭能力.(5)工作速度快FPGA / CPLD器件的工作速度快，一般可以達到幾百兆赫茲，遠遠大于軟件。同時，使用FPGA器件后實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的電路級數(shù)又少，因而整個系統(tǒng)的工作速度會得到提高。(6) FPGA帶有四個IG的RJ45接口和高速PCI總線，脫離主機進行工作而很少占用主機的資源，這樣就可以使主機的工作效率得到很大的提高。本發(fā)明的有益效果是數(shù)據(jù)庫操作數(shù)據(jù)流通過FPGA板高速復(fù)制功能定位到兩個或多個IG的RJ45接口發(fā)送給不同的數(shù)據(jù)服務(wù)器，對兩臺或多 臺數(shù)據(jù)服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫進行同時一致操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫實時備份。


圖I為部署結(jié)構(gòu)圖；圖2為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為讀操作執(zhí)行流程圖；圖4為讀操作執(zhí)行流程；圖5為添加、修改或刪除等寫操作流程；其中，I、應(yīng)用服務(wù)器，2、FPGA，3、數(shù)據(jù)庫，31、主數(shù)據(jù)庫，32、從數(shù)據(jù)庫，33、從數(shù)據(jù)庫，4、外部網(wǎng)絡(luò)，5、RJ45接口，6、數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊，7、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊，8、返回結(jié)果一致性檢查模塊，9、錯誤包反饋模塊，10、SRAM組。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，應(yīng)用服務(wù)器I通過FPGA2與相應(yīng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器3進行連接。本發(fā)明的關(guān)鍵在FPGA2的數(shù)據(jù)包處理、SQL語句格式轉(zhuǎn)換、消息檢查，特點是能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫備份。如圖2所示，本發(fā)明備份方法環(huán)境包括應(yīng)用服務(wù)器I、FPGA2、通信鏈路、主從數(shù)據(jù)庫31和32，主從數(shù)據(jù)庫31、32可以通過通信鏈路部署到不同地點。所述FPGA2上有SRAM組10、數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7、返回結(jié)果一致性檢查模塊8和錯誤包反饋模塊9以及與所述各模塊對應(yīng)的若干獨立的RJ45接口 5 ；其中，應(yīng)用服務(wù)器I起到外界服務(wù)對主、從數(shù)據(jù)庫31、32發(fā)起請求的中間連接作用，一方面與外界的應(yīng)用服務(wù)連接，接受外界的服務(wù)請求，一方面通過FPGA2與主、從數(shù)據(jù)庫31、32連接，對主、從數(shù)據(jù)庫31、32數(shù)據(jù)做讀寫操作并對發(fā)起的所有請求做好日志；同時，應(yīng)用服務(wù)器I還起到對返回錯誤數(shù)據(jù)包、主、從數(shù)據(jù)庫31、32無響應(yīng)數(shù)據(jù)包的處理，對主、從數(shù)據(jù)不一致做出判斷，做出提示并進行處理。SRAM組10即靜態(tài)隨機存取存儲器，提供對數(shù)據(jù)的高速存取。SRAM組10對流出和流入的數(shù)據(jù)包、復(fù)制獲得的數(shù)據(jù)包、格式化轉(zhuǎn)換后重組數(shù)據(jù)包做存取。數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6是對流出數(shù)據(jù)包進行復(fù)制，即應(yīng)用服務(wù)器I對主數(shù)據(jù)庫31發(fā)起請求而并不對從數(shù)據(jù)庫32做出請求，對從數(shù)據(jù)庫32的請求則是通過數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6對主數(shù)據(jù)庫31請求數(shù)據(jù)包做復(fù)制和轉(zhuǎn)換后發(fā)起的，因此，數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6相當(dāng)于起到數(shù)據(jù)鏡像功能，為下一步數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備，以便生成對從數(shù)據(jù)庫32發(fā)起請求數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7是對復(fù)制獲得的數(shù)據(jù)包進行修改，主要有兩方面的修改。一方面是對數(shù)據(jù)包頭部做出修改，主要是源、目的地址的修改，此種修改只需要通過FPGA2中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7編程對數(shù)據(jù)包頭部進行替換即可；一方面是數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容的修改，根據(jù)已獲得的從數(shù)據(jù)庫32的信息，按照從數(shù)據(jù)庫32的命令格式規(guī)則，通過FPGA2中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7和上層應(yīng)用服務(wù)器I已編制好的從數(shù)據(jù)庫32語言轉(zhuǎn)化模式對操作從數(shù)據(jù)庫32的語句格式做出修改，最后將修改后的數(shù)據(jù)包頭部和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容重組成新的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)連接的RJ45接口 5，以此與從數(shù)據(jù)庫32的操作規(guī)則相對應(yīng)。返回結(jié)果一致性檢查模塊是判斷主、從數(shù)據(jù)庫31、32數(shù)據(jù)是否一致的主要模塊。本模塊通過對獲得主、從數(shù)據(jù)庫31、32返回的結(jié)果做出檢查比對，判斷返回結(jié)果是否成功，主、從數(shù)據(jù)庫31、32返回結(jié)果是否一致。此模塊的比對不是完全的規(guī)則匹配，而是邏輯上 的返回結(jié)果一致，即主、從數(shù)據(jù)庫31、32進行相同操作的返回結(jié)果有差異，此模塊便通過FPGA2中返回結(jié)果一致性檢查模塊8所做編程對主、從數(shù)據(jù)庫返回的邏輯相同的結(jié)果進行比對，從而實現(xiàn)一致性檢查。錯誤包反饋模塊9發(fā)現(xiàn)的主、從數(shù)據(jù)庫31、32返回結(jié)果的不一致情況進行描述反饋到上層應(yīng)用服務(wù)器I。出現(xiàn)不一致現(xiàn)象時，可能反饋的錯誤包有主、從數(shù)據(jù)庫31、32都返回結(jié)果，但是相互之間結(jié)果不一致，對存在的不同做描述；主、從數(shù)據(jù)庫存在其一無返回結(jié)果的情況，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述；主、從數(shù)據(jù)庫都未做出響應(yīng)，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述。RJ45接口 5分別與主數(shù)據(jù)庫31、從數(shù)據(jù)庫32、外部網(wǎng)絡(luò)4以及從數(shù)據(jù)庫33連接。本發(fā)明的工作方法如圖3、4、5所示首先FPGA2對主、從數(shù)據(jù)庫31和32發(fā)起請求操作，與主、從數(shù)據(jù)庫31和32發(fā)生通信，獲取主、從數(shù)庫31、32的信息，將獲取的信息存儲到高速緩存SRAM組10中；如圖3所
/Jn o應(yīng)用服務(wù)器I發(fā)起事務(wù)，對主、從數(shù)據(jù)庫31、32進行讀寫操作；(I)對主、從數(shù)據(jù)庫31、32進行讀操作如圖4所示，F(xiàn)PGA2中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6通過現(xiàn)場可編程進行截取數(shù)據(jù)包，存儲到高速緩存SRAM組10的SRAMl中，對數(shù)據(jù)包進行拆包分析，提取數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)段內(nèi)容，通過深度包分析技術(shù)和規(guī)則匹配方法提取數(shù)據(jù)段中包含的SQL語句，判斷為讀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6進行數(shù)據(jù)包拷貝，存儲到SRAM組10的SRAM2中。數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7協(xié)同應(yīng)用服務(wù)器I根據(jù)SRAM組的SRAM3中主、從數(shù)據(jù)庫信息以及應(yīng)用服務(wù)器I對從數(shù)據(jù)庫語句轉(zhuǎn)換模式的編制對SRAMl和SRAM2中的數(shù)據(jù)做指定數(shù)據(jù)庫SQL語句格式轉(zhuǎn)換，并存儲到SRAM組的SRAM4和SRAM5中，同時清除SRAMl和SRAM2列表中本條數(shù)據(jù)流內(nèi)容。對SRAM4和SRAM5中數(shù)據(jù)包的對應(yīng)包頭數(shù)據(jù)做修改，定位到主、從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器所連接的數(shù)據(jù)流交互RJ45接口 5，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到主、從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，F(xiàn)PGA上時鐘開始計時。主、從數(shù)據(jù)庫31、32做數(shù)據(jù)讀操作，F(xiàn)PGA2中返回結(jié)果一致性檢查模塊8監(jiān)聽主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器31返回消息。FPGA2中返回結(jié)果一致性檢查模塊8監(jiān)聽主數(shù)據(jù)庫31返回的消息后停止計時，不做一致性檢查，將結(jié)果直接返回到應(yīng)用服務(wù)器I。主數(shù)據(jù)庫31消息無響應(yīng)，計時器超時后，F(xiàn)PGA2錯誤包反饋模塊生成主數(shù)據(jù)庫31無響應(yīng)數(shù)據(jù)包發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器1，同時獲取從數(shù)據(jù)庫32返回結(jié)果返回上層，本次事務(wù)結(jié)束。(2)對主、從數(shù)據(jù)庫31、32進行添加、修改和刪除等寫操作如圖5所示，F(xiàn)PGA2中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6通過現(xiàn)場可編程進行操作數(shù)據(jù)流截取，存儲到高速緩存SRAM組10的SRAMl列表中。 對數(shù)據(jù)包進行拆包分析，提取數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)段內(nèi)容，通過深度包分析技術(shù)和規(guī)則匹配方法提取數(shù)據(jù)段中包含的SQL語句，判斷為寫操作，數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊6將對SRAMl中數(shù)據(jù)流進行拷貝，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊7協(xié)同應(yīng)用服務(wù)器I根據(jù)SRAM組的SRAM3中主、從數(shù)據(jù)庫信息以及應(yīng)用服務(wù)器I對從數(shù)據(jù)庫語句轉(zhuǎn)換模式的編制對操作數(shù)據(jù)庫的SQL語句做格式轉(zhuǎn)換，將結(jié)果存儲到SRAM組的SRAM4和SRAM5中。對SRAM4和SRAM5中數(shù)據(jù)包的對應(yīng)包頭數(shù)據(jù)做修改,重組數(shù)據(jù)包,定位到主、從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器所連接的數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)流交互RJ45接口 5，并將數(shù)據(jù)包同時發(fā)送到主、從數(shù)據(jù)庫31、32都做通信，F(xiàn)PGA上時鐘開始計時。應(yīng)用服務(wù)器I對主、從數(shù)據(jù)庫31、32做寫操作，將與主、從數(shù)據(jù)庫31、32都做通信。應(yīng)用服務(wù)器I做數(shù)據(jù)寫操作，F(xiàn)PGA2中返回結(jié)果一致性檢查模塊8監(jiān)聽主、從數(shù)據(jù)庫31、32返回的數(shù)據(jù)包，將返回消息存儲到SRAM組10的SRAM6中，返回結(jié)果一致性檢查模塊8根據(jù)數(shù)據(jù)包分析技術(shù)判別主、從數(shù)據(jù)庫31、32返回消息結(jié)果邏輯是否一致。主、從數(shù)據(jù)庫31、32都返回結(jié)果，檢查主、從結(jié)果不一致，F(xiàn)PGA2中錯誤包反饋模塊9根據(jù)返回消息生成操作失敗包發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器I ;主數(shù)據(jù)庫31返回成功，從數(shù)據(jù)庫32無返回結(jié)果，生成從數(shù)據(jù)庫32操作失敗數(shù)據(jù)包；主數(shù)據(jù)庫31無返回結(jié)果，從數(shù)據(jù)庫32返回成功，生成主數(shù)據(jù)庫31操作失敗數(shù)據(jù)包。主、從數(shù)據(jù)庫31、32均無消息響應(yīng)，F(xiàn)PGA2錯誤包反饋模塊9生成主、從數(shù)據(jù)庫無響應(yīng)數(shù)據(jù)包發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器I。應(yīng)用服務(wù)器I與FPGA2各模塊協(xié)同做出容錯處理，處理成功后，本次事務(wù)結(jié)束。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)，包括應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器與FPGA連接，F(xiàn)PGA上有SRAM組、數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊、返回結(jié)果一致性檢查模塊和錯誤包反饋模塊以及若干相互獨立的RJ45接口，各RJ45接口則分別與主數(shù)據(jù)庫、從數(shù)據(jù)庫和外部網(wǎng)絡(luò)連接； 其中，應(yīng)用服務(wù)器起到外界服務(wù)對主、從數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求的中間連接作用，它接受外界的服務(wù)請求，通過FPGA與主、從數(shù)據(jù)庫連接，對主、從數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)做讀取操作并對發(fā)起的所有請求做好日志；同時，應(yīng)用服務(wù)器還起到對返回錯誤數(shù)據(jù)包、主、從數(shù)據(jù)庫無響應(yīng)數(shù)據(jù)包的處理，對主、從數(shù)據(jù)庫不一致做出判斷，做出提示并進行處理； 數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊是對流出數(shù)據(jù)包進行復(fù)制，即應(yīng)用服務(wù)器對主數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求而并不對從數(shù)據(jù)庫做出請求，對從數(shù)據(jù)庫的請求則是通過數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對主數(shù)據(jù)庫請求數(shù)據(jù)包做復(fù)制和轉(zhuǎn)換后發(fā)起的，為下一步數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備，以便生成對從數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求數(shù)據(jù)流； 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊是對復(fù)制獲得的數(shù)據(jù)包進行修改； 返回結(jié)果一致性檢查模塊是判斷主、從數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是否一致的主要模塊； 錯誤包反饋模塊發(fā)現(xiàn)的主、從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果的不一致情況進行描述反饋到上層應(yīng)用服務(wù)器； RJ45接口分別與主數(shù)據(jù)庫、從數(shù)據(jù)庫、外部網(wǎng)絡(luò)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊主要有兩方面的修改；一方面是對數(shù)據(jù)包頭部做出修改，即對源、目的地址和端口的修改，通過對數(shù)據(jù)包頭部進行替換實現(xiàn)；一方面是數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容的修改，根據(jù)已獲得的從數(shù)據(jù)庫的信息，應(yīng)用服務(wù)器對從數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作語言轉(zhuǎn)化模式做好編制，按照從數(shù)據(jù)庫的命令格式規(guī)則，通過FPGA可現(xiàn)場編程數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊利用規(guī)則匹配和深度包檢測技術(shù)提取數(shù)據(jù)內(nèi)容中包含SQL語句，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊將提取SQL語句傳遞到上層應(yīng)用服務(wù)器，上層應(yīng)用服務(wù)器按照對從數(shù)據(jù)庫編制好的數(shù)據(jù)語言轉(zhuǎn)化模式對SQL語句格式進行轉(zhuǎn)換后返回到數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊；最后將修改后的數(shù)據(jù)包頭和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)內(nèi)容重組成新的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)連接的RJ45接口，以此與從數(shù)據(jù)庫的操作規(guī)則相對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求I所述的基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)，其特征是，所述返回結(jié)果一致性檢查模塊通過對獲得主、從數(shù)據(jù)庫返回的結(jié)果做出檢查比對，判斷返回結(jié)果是否成功，主、從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果是否一致；即不同數(shù)據(jù)庫進行相同操作的返回結(jié)果有差異，此模塊便通過對主、從數(shù)據(jù)庫返回的邏輯相同的結(jié)果進行比對，從而實現(xiàn)一致性檢查。
4.如權(quán)利要求I所述的基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)，其特征是，所述錯誤包反饋模塊發(fā)現(xiàn)主、從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果的不一致時，當(dāng)可能反饋的錯誤包有主、從數(shù)據(jù)庫都返回結(jié)果，但是相互之間結(jié)果不一致的，對存在的不同做描述；當(dāng)主、從數(shù)據(jù)庫存在其一無返回結(jié)果的情況，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述；當(dāng)主、從數(shù)據(jù)庫都未做出響應(yīng)，對無響應(yīng)現(xiàn)象做描述。
5.一種采用權(quán)利要求I所述的基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份系統(tǒng)的備份方法，其特征是，具體工作步驟如下 步驟一事務(wù)發(fā)起；FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊獲取與之相連的主、從數(shù)據(jù)庫的信息，將信息反饋到上層應(yīng)用服務(wù)器； 步驟二 FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊截取流出數(shù)據(jù)流，判斷對數(shù)據(jù)是否為添加、修改或刪除寫操作或讀操作執(zhí)行流程，如果是讀操作執(zhí)行流程，就進入步驟三；如果是添加、修改或刪除寫操作，就進入步驟四； 步驟三FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對數(shù)據(jù)流進行復(fù)制；FPGA中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器已獲取從數(shù)據(jù)庫信息，同應(yīng)用服務(wù)器一同對SQL格式進行轉(zhuǎn)換；通過不同RJ45接口連到主、從數(shù)據(jù)庫；主、從數(shù)據(jù)庫進行操作，返回操作結(jié)果；FPGA中返回結(jié)果一致性檢查模塊監(jiān)聽接收主、從數(shù)據(jù)庫返回的結(jié)果；判斷是否監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)；如果是就將返回數(shù)據(jù)發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器；如果否，錯誤包反饋模塊就生成主數(shù)據(jù)庫無響應(yīng)數(shù)據(jù)包，并將其與從數(shù)據(jù)庫返回結(jié)果發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器；本次事務(wù)結(jié)束； 步驟四FPGA中數(shù)據(jù)流復(fù)制模塊對數(shù)據(jù)流進行復(fù)制；FPGA中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器已獲取從數(shù)據(jù)庫信息，同上層 應(yīng)用服務(wù)器一同對SQL格式進行轉(zhuǎn)換；通過不同RJ45接口連到主、從數(shù)據(jù)庫；主、從數(shù)據(jù)庫分別進行操作，返回操作結(jié)果；FPGA中返回結(jié)果一致性檢查模塊監(jiān)聽接收主、從數(shù)據(jù)返回的結(jié)果；判斷是否監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)，如果監(jiān)聽到，轉(zhuǎn)入步驟四a ;如果否，轉(zhuǎn)入步驟四b ； 步驟四a:如果監(jiān)聽到主數(shù)據(jù)庫響應(yīng)，就對主、從數(shù)據(jù)庫進行結(jié)果一致性檢查，并判斷結(jié)果是否一致，如果一致就將成功數(shù)據(jù)包發(fā)送到上層應(yīng)用服務(wù)器，本次事務(wù)結(jié)束；如果判斷結(jié)果不一致就進入步驟四b ； 步驟四b:FPGA中錯誤包反饋模塊生成錯誤數(shù)據(jù)包，將錯誤數(shù)據(jù)包返回到上層應(yīng)用服務(wù)器，上層應(yīng)用服務(wù)器做出容錯響應(yīng)，上層應(yīng)用服務(wù)器與FPGA各模塊協(xié)同完成回滾等容錯處理；容錯處理成功，本次事務(wù)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)庫備份方法，涉及FPGA和數(shù)據(jù)庫備份容災(zāi)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫操作數(shù)據(jù)流通過FPGA板高速復(fù)制功能定位到兩個或多個1G的RJ45接口發(fā)送給不同的數(shù)據(jù)服務(wù)器，對兩臺或多臺數(shù)據(jù)服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫進行同時一致操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫實時備份。
文檔編號G06F17/30GK102855314SQ20121030908
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者陳貞翔, 王金光, 楊波, 張蕾, 彭立志 申請人:濟南大學(xué)