[发明专利]一种连续数据保护系统的快照存储和数据恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于数据保护容灾备份技术领域，涉及一种连续数据保护系统的快 照存储和数据恢复方法，尤其涉及一种在块级连续数据保护系统中利用链表和 关键节点集合来存储快照和数据恢复的方法。

背景技术

在计算机领域，为了保护重要的数据信息，通常采用数据备份技术，在数 据不可用时能从备份介质中恢复数据。但是在恢复数据时，两次备份之间的数 据可能会丢失。对于一些关键的信息系统，所能容忍的数据丢失量，即恢复点 目标(RPO，Recovery Point Object)要尽可能地低，这就需要应用连续数据保 护(CDP，Continuous Data Protection)技术。

CDP技术的原理是将更改过的所有数据按时间顺序保存下来，每次写操作 都会生成带有时间戳的数据块版本，在恢复数据时能够获取任意一个时间点的 数据状态。其中，块级CDP是将一个磁盘，即逻辑单元(LUN，Logical Unit) 划分为固定大小的数据块，以数据块为单位来记录数据变化，特点是与应用的 耦合比较低，性能和效率优于文件级CDP。

当需要恢复数据到某个指定的时间点时，CDP系统可以从开始时间点一直 到指定的时间点遍历所有已经记录的修改过的数据块，以恢复该时间点的数据 状态，即获得该时间点的磁盘的每一个逻辑块地址(LBA，Logical Block Address) 与CDP所记录的数据块之间的映射关系。

为了缩短遍历时间，通常需要在CDP系统中定期产生数据快照，将某个时 刻的映射关系存储起来。当需要恢复快照时刻的数据时，就可以直接获得映射 关系，而无需再遍历CDP日志；要恢复数据到其他时间点时，从该时间点之前 的那一次快照开始，遍历CDP日志直到该时间点，即可获得映射关系，而无须 从开始时间点遍历。

数据快照越密集，数据恢复所需的时间就越短，能够满足更低的数据恢复 时间目标(RTO，Recovery Time Object)。然而，CDP系统生成快照时需要保存 每一个块地址(LBA)到日志数据块之间的映射，因此需要付出较多的存储空 间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续数据保护系统中的快照存储和数据恢复方 法，针对块级CDP系统，能够使用少量的存储空间就可以保存快照时刻的映射 关系，从而实现支持更密集的数据快照，有利于缩短数据恢复时间。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

在块级连续数据保护系统中，对磁盘数据块的每一个写操作，都有一个记 录该写操作的CDP元数据。将CDP元数据作为一个链表节点，该节点中除了包含 数据块的块号以外，还设置前向链接、上行链接、下行链接这3个字段。在此基 础上，构造一个二叉树，记录各个关键链表节点的表头，即形成关键节点集合， 从这些表头出发的链表能够反映当前时刻磁盘每一个块地址(LBA)到日志数 据块映射关系。

当CDP系统捕获到对磁盘数据块的一个写操作时，便生成一个链表节点。 CDP系统在日志数据区中记录数据块的数据内容，并在链表节点中记录数据块 的块号，同时更新本节点和相关节点的前向链接、上行链接、下行链接字段。 此时，数据块和链表节点分别写入CDP日志，同时更新二叉树，维护关键节点 集合，即增加、删除集合中的节点，使之实时反映磁盘数据块和日志数据区之 间的映射状态。

当需要保存当前时刻的快照时，将二叉树中所有的节点内容作为快照的元 数据。这个二叉树和CDP元数据中的关键链表，代表了快照时刻的映射关系。

当需要恢复快照时，首先从快照的元数据中获取有效表头，再通过CDP日 志中的链表节点，从表头开始，沿着节点中的上行链接和下行链接进行搜索， 从而获得所有数据块的映射关系。

当需要恢复快照之外的其它时间点数据时，首先恢复到该时间点之前的一 次快照，获得该快照时刻的映射关系，再遍历快照时刻到该时间点之间的CDP 元数据，根据元数据内容更新映射关系。

有益效果

本发明方法，对比现有技术，具有以下优点：

1)生成快照时，仅需保存二叉树即可，而不需要直接保存磁盘的所有数据 块在日志中的存储位置，从而减少了保存CDP快照所需要的存储空间，提高了 快照的存储效率。