[发明专利]块设备快照方法、系统和存储介质

说明书

本发明提供了一种块设备快照方法、系统和存储介质，该方法包括：为原始盘创建快照，在原始盘和快照盘的配置块中记录原始盘识别码和快照盘识别码，创建原始盘和快照盘间的块对应关系映射表和快照盘的可用空闲块号并记录，快照盘中各快照块的元数据区被初始化；打开块设备，从快照盘的配置块读取块对应关系映射表和可用空闲块号至内存；在写操作时，在基于内存中的块对应关系确定触发写时复制操作时将写操作针对的原始盘的块中的原始内容复制到空闲块号对应的快照盘中的空闲块，将原始盘中的块号写入快照盘的元数据区，更新内存中的块对应关系映射表和可用空闲块号；在关闭快照盘时，将内存中的块对应关系映射表和可用空闲块号写入快照盘的配置块。

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及云存储、企业存储、块存储和高性能存储技术领域，特别涉及一种块设备快照方法、系统和存储介质。

背景技术

块设备是指计算机的存储设备，按照块大小(比如磁盘的扇区，512字节)为粒度进行存储。块设备通常格式化成文件系统(如ext4文件系统、ntfs文件系统等)以便用来存储文件。块设备快照(snapshot)是指保存块设备某一时刻的状态，或者说数据内容，后续如果数据被覆盖了，可以利用快照来恢复数据内容。比如，一个图片文件，用户编辑了这个文件，一段时间以后，用户想要恢复到编辑之前的状态，如果用户在编辑之前对块设备做过快照，那么，现在就可以把整个块设备恢复到编辑这个文件之前的状态。块设备快照是在块层的一种备份数据的方法。

当前，有全盘快照和增量快照两种技术。全盘快照，是在创建快照的时候，将原始盘(即被创建快照的盘)的所有数据复制一份至快照盘(即存放复制的数据的盘)中，并进行保存。这种方案下，创建快照很慢，需要复制所有数据，且消耗比较大，需要完整的复制一份数据，这就需要另一个相同大小的存储空间，从而成本比较高。增量快照，是在创建快照的时候并不复制所有数据，而是在后续的读写原始盘的时候，按需复制数据。这种增量快照方案大大节省了额外需要的存储空间和创建时间，只有需要的时候才会复制数据，用户没有写原始盘，就不需要复制数据。

增量快照只有在用户写数据的时候引起对数据的复制，也就是写时复制(copy-on-write，简称COW)。

发明人在进行快照研究时，发现现有的增量快照方案具有一次写操作需要引入多次输入输出(IO)操作带来相应额外损耗的缺点。

如何进一步提高性能，降低快照带来的额外损耗，减小快照带来的性能的负面影响，是一个有待解决的问题。

发明内容

有鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种块设备快照方法和系统，通过在快照盘的元数据(metadata)中存储快照的对应关系等信息实现快照操作，来降低引入的IO操作的次数来减少快照盘引入的额外的IO消耗，从而提高系统性能。

本发明的一个方面，提供了一种块设备快照方法，该方法包括以下步骤：

基于快照创建命令在块设备上为原始盘创建快照，在原始盘和快照盘的配置块中记录原始盘识别码和快照盘识别码，创建原始盘和快照盘间的块对应关系映射表和快照盘的可用空闲块号并记录在快照盘的配置块中，其中，初始创建的快照盘中各快照块的元数据区被初始化；

打开已创建有快照的块设备，从快照盘的配置块读取所述块对应关系映射表和可用空闲块号至内存；

在要对原始盘的块进行写操作的情况下，基于内存中的块对应关系映射表确定是否触发写时复制操作，在确定触发写时复制操作时将写操作针对的原始盘的块中的原始内容复制到读取的空闲块号所对应的快照盘中的空闲块，将所述原始盘的块的块号写入所述空闲块的元数据区，并更新内存中的块对应关系映射表和可用空闲块号；

在关闭快照盘时，将内存中的块对应关系映射表和可用空闲块号写入快照盘的配置块。

在本发明一些实施例中，所述原始盘和快照盘的配置块中还记录快照块大小信息，所述快照盘的配置块中还设置有打开状态标志字段；