[发明专利]一种计算机文件系统的快照方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机文件系统的快照方法，特别涉及计算机文件系统的快照方法。

背景技术

计算机文件系统快照技术已经获得越来越广泛的关注，并在文件系统的备份、版本维护等管理需求中得到应用。快照提供了计算机文件系统在过去某个时间点的一致性印象，通过快照，用户可以实现对文件系统历史版本的访问、以及将文件系统回滚到历史版本等操作。此外，作为一种普遍的手段，快照还能够有效地帮助计算机文件系统管理软件完成在线的文件系统备份、故障后快速恢复等数据保护及管理功能。

在本地文件系统中，对快照的支持通常分为文件系统级别与文件级别。如ext3cow、elephant这两种文件系统均在文件级别快照的基础上提供了文件系统级别的快照支持，而在ZFS中则只支持文件系统级别/子文件系统级别快照。在网络存储环境下，现有的分布式文件系统对快照的支持则限于文件系统级别，如VxFS、GPFS、SAN FS等。虽然在SAN FS中，还支持基于子文件系统的快照，但是子文件系统基本上可以看作独立的文件系统，所以本质上仍然是基于文件系统级别的。

文件系统级别的快照与对文件级别的快照都存在各自的优缺点。其中，文件系统级别的快照存在如下缺点：

1、影响范围大，在文件系统级别执行快照相关操作(创建/删除/访问)时，会影响所有用户对正常文件系统的访问，特别在分布式环境下，客户端和访问进程数量大大加剧了快照相关操作的影响范围。

2、缺乏灵活性，文件系统中并非所有的数据都具有同样的快照需求，用户无法根据实际需求，对需要备份或保留版本的目录有选择地创建快照。

3、消耗大量的存储资源，对整个文件系统创建快照后，虽然采用COW(写时拷贝，Copy On Write)技术可以降低创建耗时并避免相同数据的重复存储，但所有对文件系统的修改都进行COW仍然会导致存储资源的大量消耗。

而文件级别的快照则存在如下缺点：

1、在文件级别进行快照操作时，快照通常采用索引节点(inode)的版本log及目录项中记录文件<创建时间、删除时间>的方式组织文件版本。因此在对快照做删除操作时，需要遍历整个文件系统才能决定哪些资源被共享访问，哪些资源可以被回收，删除快照的效率很低。

2、与文件系统级别的快照相比，文件级别的快照具有最广泛的灵活性，但与此同时，也会带来由于灵活性所造成的维护成本问题。如在elephant中允许用户为每个文件定制不同的快照维护策略，但如对整个文件系统中所有文件进行策略定制，其管理和维护成本是相当高的。例如，管理员通常利用第三方备份软件进行在线备份工作，需要备份的数据内容通常集中存放于某些目录下的，如果需要管理员理解快照的策略，并根据备份需要进行配置，则管理员的工作任务量和复杂度都会大大增加。

综上所述，在现有技术中文件系统级别的快照存在快照粒度过大的缺陷，而文件级别的快照又存在快照粒度过小的缺陷。

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有的快照方法由于快照粒度大小的不适当而产生的灵活性与资源利用率上的问题，从而给出一种可在快照使用中的灵活性与资源利用率上取得一个较好平衡的快照方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种计算机文件系统快照的创建方法，为计算机文件系统中的指定目录创建快照，将创建快照后的相应目录称为快照集；所述快照的创建包括以下步骤：

步骤1-1)、在计算机文件系统中，确定需要创建快照的目录；

步骤1-2)、判断所述目录是否创建过快照，若所述目录为第一次创建快照，则将所述目录的工作版本的根索引节点信息添加到快照集索引表的信息条目中，更新最近一次创建或者删除快照集的时间点为计算机系统的当前时间，然后执行下一步，否则，直接执行下一步；

步骤1-3)、分配一个新的索引节点作为所要创建的快照版本的根索引节点，并将所述工作版本的根索引节点的内容复制到新分配的索引节点中；

步骤1-4、将所述工作版本的写时拷贝链表复制到新创建快照的根索引节点上，然后将工作版本的写时拷贝链表内容清空；

步骤1-5)、将所述的快照版本的根索引节点的快照创建时间设置为计算机系统的当前时间；

步骤1-6)、将所述的快照版本的根索引节点链接到所述目录的快照链表上。

上述技术方案中，所述的快照集索引表用于维护计算机文件系统中所有快照集的索引信息。

上述技术方案中，所述的最近一次创建或者删除快照集的时间点为整个计算机文件系统中维护的一个全局信息，所述的最近一次创建或者删除快照集的时间点记录了最近一次快照集总数量发生变化的时间。