[发明专利]一种块级别的磁盘数据保护系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络技术和计算机数据存储技术领域，特别涉及一种块级别的磁盘数据保护系统及其方法。

背景技术

当今世界，政府与各种企业的数据正经历着爆炸性的增长。由于互联网、电子邮件、以及社交网络的出现，以及越来越多、占用存储介质越来越多的各种应用软件所致，数据量呈现巨大的增长态势。来自10年EMC与IDC联合发布的数据，预计在2020年，全球的数据量会是09年数据量总和的44倍，其中个人数据（包括音频、视频、图形文件）占相当大的比重；而对于企业来说，大量数据的管理问题也是不容小觑的，IBM在12年5月发布的报告说，企业数据正在以55%的速度逐年增长，如今只需两天就能创造出自文明诞生以来到2003年所产生的数据总量。因此对于任何组织和个人来说，数据丢失都会带来严重的后果。

针对可能发生的数据丢失，数据保护技术应运而生，简单来说，就是提前把用户的数据备份到别处，若被保护数据发生损坏或丢失，再将备份数据写回到用户的设备中。目前，市场主流的存储系统都支持持续数据保护技术，该技术可以监听到用户对被保护数据的每次操作，并将变化的数据与发生变化的时间点保存在服务器上，若被保护数据发生丢失或损坏时，可根据服务器上之前保存的数据和对应的时间点快速恢复被保护数据。这类典型的系统如linux平台上多版本文件系统EXT3COW和windows平台上容灾备份系统Hyperstor等。但该类系统存在的问题如下：

1、实现记录数据操作的监听模块，都是基于修改被保护数据所在操作系统内核实现的，这会提升该操作系统的不稳定性，同时加大监听模块程序开发和测试的难度。

2、针对不同的操作系统平台（例如linux和windows），由于内核API差别极大，需要开发出不同版本的监听模块；即使是同一种操作系统，由于内核升级导致内核API也会有较大变化，所以，针对特定版本内核设计的监听模块若要移植到另一个版本（例如从linux 2.4系统移植到linux 2.6系统），同样需要对监听模块的代码进行大量修改。

3、数据恢复操作非常耗时，主要原因是备份软件在数据重组时需要扫描和读取备份在服务器上的大量的变化数据和他们对应的时间点信息，引起大量磁盘I/O操作。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种块级别的磁盘数据保护系统及其方法，该系统通用并且稳定，系统开发和测试的难度低，该方法减少从备份区读取备份数据单位的数量，且节省恢复的时间。

1、本发明提出的一种块级别的磁盘数据保护系统，其特征在于：该系统基于客户端/服务器架构，被保护磁盘位于客户端，服务器端存放备份数据；

该服务器端包括内存及磁盘，该磁盘划分为三个逻辑分区，分别是镜像区、快照区和备份区，其中镜像区与客户端被保护磁盘互为实时镜像，当有数据写入被保护磁盘时，相同的数据也会同步写入服务器端的镜像区；服务器端内存中存有快照信息表、备份区中的扇区起始地址、监听模块以及快照阀值；快照信息表中包含快照标示符、快照时间和快照地址三列，快照标示符是快照的标识，快照时间是做快照时的系统时间，快照地址为做快照时备份区的扇区起始地址；监听模块用于监听并判断对于镜像区的iSCSI命令是进行写操作还是数据恢复操作；

客户端包括逻辑卷管理器、iSCSI和被保护磁盘三部分，iSCSI用于将服务器端镜像区挂载到客户端，逻辑卷管理器用于将被保护磁盘与服务器端镜像区做成实时镜像，保证当有数据写入被保护磁盘时，相同的数据同步写入服务器端的镜像区。

本发明还提出采用如上述系统的块级别的磁盘数据保护方法，其特征在于，该方法包括磁盘数据备份和磁盘数据恢复两部分；该磁盘数据备份包括以下步骤：

11）对服务器端进行初始化，包括对快照阀值赋值(快照阀值可由用户预先设置)，以及对镜像区数据进行一次快照作为快照数据，将快照数据存入快照区，向快照信息表中添加一条记录，该记录的快照时间列为当前系统时间，该记录的快照地址列为当前备份区扇区起始地址，该记录的快照标示符列为一个全局随机数，用来标识该次快照；

12）服务器端监听镜像区，并判断对于镜像区的iSCSI命令是进行写操作还是数据恢复操作，若是写操作，则将本次写操作暂停；

13）服务器端将本次写操作的写入地址、数据长度（以扇区为单位）、当前系统时间以及数据内容组织成一个备份数据单元；

14）服务器端从内存中读取备份区扇区起始地址，并以备份区扇区起始地址为目标地址，将备份数据单元写入到备份区中；