[发明专利]快速磁盘增量备份方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据备份技术，特别涉及计算机系统中磁盘增量备份技术。

背景技术

数据备份是数据管理的一个重要内容，对于数据的恢复具有重要意义。增量备份是针对上一次备份后，所有发生变化的磁盘数据进行备份。目前的磁盘增量备份有以下几种方法：

一种磁盘增量备份方式是采用监视卷方式。在完整备份整个选择的目标卷后，使用卷或磁盘过滤驱动，对该目标卷集合进行监视，如果有修改，在对应的位图上标记；下次备份时，以该标记的位图备份目标分区或磁盘的数据。采用卷或磁盘监视方式实现，必须保证在上一次备份到本次开始备份这段时间连续的监视，如果出现监视中断，这种方式实现的增量备份就会失效。例如出现系统蓝屏，电脑突然掉电等情况时，就不能做到连续监视。还有移动硬盘在一个电脑上使用后移动到另外的电脑上使用，或在一台电脑上有多个操作系统，并在不同操作系统种切换时更容易出现这类故障。另外，这种增量备份方式在没有备份时也需要对系统进行连续监视，对系统性能有一定影响；其适用范围必须有监视驱动，如果不能做到监视卷和磁盘，该方式也会失效。

美国专利(专利号：US7366859，公开日：2008.04.29)公开了一种通过位图比较方式进行的磁盘增量备份的方法。其步骤顺序是：使用卷或磁盘过滤驱动，先冻结系统的写操作；通过驱动的专用接口读取每个卷的位图；再通过读取卷的文件描述符和镜像文件中的文件描述符，比较这两者，如果相同，则清除卷的位图中相应的位；解冻系统写操作；最后按这个位图备份该卷数据，形成该备份的增量。该方法从冻结系统写到解冻这个过程中，需完成整个位图的比较，耗费的时间较长，例如在NTFS(New Technology File System新技术文件系统)中如果MFT(Master File Table主文件表)很大，并且在卷上的分布很离散，位图的比较的过程可能需要几个小时，这么长时间阻止系统写操作，会导致系统卡死，影响用户的正常操作。

在US7366859号专利中，先读取卷的位图，再通过比较清除未改动的文件的相应位图，在某些异常情况下会导致数据丢失。比如NTFS文件系统，里面有个系统的位图文件，这个位图文件描述整个文件卷的扇区使用情况，即那些簇(可以按比例转换成扇区)已经被文件使用，另外的则是空闲簇，在新的文件需要时申请使用。另外在NTFS中每个文件描述也记录该文件使用了那些簇，可以通过所有文件描述得到该文件系统使用了那些簇。需要说明的是，在NTFS文件系统中，读取所有文件描述可能会花费很长时间，但是通过文件描述来得到需要备份数据的位图，比较准确，不会丢失有用的数据。这两种方式得到的位图在通常情况下是一致的，但在某些异常情况下会不一致。如系统的位图文件表明某数据段为空闲簇，但实际上有文件使用。这种情况就是导致本应该备份的数据没有备份，还原时就会导致数据丢失。

另外，分区备份的数据量比较大，备份时间比较长，在热备份过程中，分区的数据一直在修改，如果备份的数据不是某一时刻的数据，会导致数据的不一致，会引起问题。比如系统分区，使用该不一致的数据还原后有可能会引起系统不能启动的严重后果。在US7366859号专利中，没有指出使用快照，在某些情况下会引起问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对上述增量备份技术的缺点，特别是针对US7366859号专利公开的增量备份方法，冻结系统写的时间太长，容易造成系统卡死的问题，提供一种快速增量备份方法，提高数据备份的可靠性，降低对系统正常操作的干扰。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，快速磁盘增量备份方法，其特征在于，顺序执行如下步骤：

a、生成拟备份的磁盘空间全位图；

b、通过卷或磁盘过滤驱动，刷新缓存并冻结系统写操作；

c、把所述全位图发给卷或磁盘过滤驱动；

d、解冻系统写操作，进入步骤h；如果系统有写操作则同时执行步骤e至步骤g；

e、读出该写操作对应的扇区数据，放入紧急通道后执行该写操作；

f、从全位图中清除对应扇区的相应位；

g、计算紧急通道中数据的哈希值，读取上一次备份的镜像中相应数据的哈希值，比较这两个哈希值，如果相同则不备份该数据，否则备份该数据；

h、读取所述磁盘空间文件描述并生成哈希值；

i、比较所述哈希值与上一次备份的镜像中相应文件描述的哈希值，根据比较结果生成新位图；

j、按照所述新位图备份数据。