專利名稱：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)和程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的保護(hù)，具體涉及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法及 5 實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)和程序產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)包括實(shí)時(shí)備份在內(nèi)的各種備份策略。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會(huì)中，全球化的商業(yè)活動(dòng)、人們的日常工作、學(xué)習(xí)、生活、娛樂都越來(lái)越 離不開以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息化環(huán)境。由此而產(chǎn)生的眾多的有用信息都以計(jì)算機(jī) 10 數(shù)據(jù)對(duì)象的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)及其他形式的存儲(chǔ)系統(tǒng)中。但是，在計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的過(guò) 程中，可能發(fā)生大量的意外，如自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)、或者更平常的事件，如計(jì)算機(jī)硬 件和/或軟件故障、誤刪除、誤修改等。這些故障通常導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞、不可靠，甚至丟 失，因而給商業(yè)活動(dòng)及人們的社會(huì)生活帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、精神、時(shí)間等損失，有時(shí)甚至 是不可逆轉(zhuǎn)的損失。
15 由于意識(shí)到可靠的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值，業(yè)內(nèi)人士一直在尋求保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)以
及重建被損壞、不可靠或被丟失數(shù)據(jù)的方法。在數(shù)據(jù)備份領(lǐng)域，傳統(tǒng)上有完全備份、差
異備份、增量備份等方式。完全備份是備份全部的文件；差異備份是針對(duì)完全備份而言， 備份上一次的完全備份后發(fā)生改變的所有文件；增量備份是針對(duì)于上一次備份(無(wú)論是 完全備份、差異備份還是增量備份)，備份上一次備份后所有發(fā)生改變的文件，通過(guò)這
20 些方式的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份。但是這些方式每次都要備份所有或有變化部分的要備份 的數(shù)據(jù)對(duì)象，需要處理的數(shù)據(jù)量很大，冗余量也很大，都存在占用存儲(chǔ)空間過(guò)大、對(duì)計(jì) 算機(jī)的系統(tǒng)資源如CPU、內(nèi)存等占用過(guò)大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬負(fù)荷過(guò)大等問題，嚴(yán)重地影響各 種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)或者各種通信系統(tǒng)的可使用性和效率；而且只能恢復(fù)數(shù)據(jù)固定時(shí)刻 的版本，犧牲對(duì)數(shù)據(jù)的即時(shí)存儲(chǔ)，不能恢復(fù)數(shù)據(jù)的任意歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)。另一個(gè)嚴(yán)重的
25局限性是在創(chuàng)建備份拷貝時(shí)以及在重建數(shù)據(jù)時(shí)，禁止用戶讀取該數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種數(shù)據(jù)傳輸量少、可用性好和 效率高的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備^f分和恢復(fù)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。才艮據(jù)使用者的需要，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法可以有三種實(shí)現(xiàn)方 式實(shí)時(shí)監(jiān)控備份源的變化，實(shí)時(shí)進(jìn)行^f分操作；或者實(shí)時(shí)監(jiān)控備份源的變化，定時(shí)進(jìn) 行備份操作；或者定時(shí)檢查備份源的變化，定時(shí)進(jìn)行備份操作。 才艮據(jù)本發(fā)明方法第 一種實(shí)現(xiàn)方式的技術(shù)方案如下 5 —種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的備份
存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所述備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述備份 源的名—分?jǐn)?shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化量及 其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟
(a )檢查所述備份源和所述備份是否同步，在每次啟動(dòng)備份系統(tǒng)時(shí)立即做且僅做 10 —次該操作；
(b) 如果不同步，則進(jìn)入步驟(c);如果同步，則進(jìn)入步驟(d);
(c) 檢測(cè)備份源和備份數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述 備份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；
(d )開啟備^^源變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，監(jiān)控操作系統(tǒng)對(duì)備^f分源的寫請(qǐng)求，所述變 15 化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括以下步驟
(dl )判斷是否發(fā)生與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，如果不存在與所述備份源相 關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d3);如果存在與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d2);
U2)分析該請(qǐng)求，得到變化數(shù)據(jù)及其屬性，將所述變化數(shù)據(jù)及其屬性備份到 所述備份數(shù)據(jù)序列； 20 (d3)釋放所控制資源；
當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù) 進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。 根據(jù)本發(fā)明方法第二種實(shí)現(xiàn)方式的技術(shù)方案如下
一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的備份 25存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所述備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述備份 源的名^分?jǐn)?shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化量及 其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟
(a )檢查所述備份源和所述^P分是否同步，在每次啟動(dòng)備份系統(tǒng)時(shí)立即做且僅做 一次該操作；
30 (b)如果不同步，則進(jìn)入步驟(c);如果同步，則進(jìn)入步驟(d);
6(C)檢測(cè)備份源和備份數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述 備份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；
(d)開啟^#源變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，監(jiān)控操作系統(tǒng)對(duì)備份源的寫請(qǐng)求，所述變 化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括以下步驟 5 ( dl )判斷是否發(fā)生與所述^^分源相關(guān)的寫請(qǐng)求，如果不存在與所述備份源相關(guān)
的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d3);如果存在與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d2);
(d2)記錄變化量及其相關(guān)屬性信息，待到達(dá)預(yù)定時(shí)間，才艮據(jù)前述中記錄的變化 量及其相關(guān)屬性信息，計(jì)算出最后一次的備份和當(dāng)前備份源的差異，將差異進(jìn)行備份到 所述備份數(shù)據(jù)序列； 10 (d3)釋放所控制資源；
當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù) 進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。 才艮據(jù)本發(fā)明方法第三種實(shí)現(xiàn)方式的技術(shù)方案如下
一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的備份 15存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所迷備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述備份 源的備份數(shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化量及 其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟
(a )每到預(yù)定時(shí)間點(diǎn)則檢查所述備份源和所述備份是否同步； (b)如果不同步，則進(jìn)入步驟(c);如果同步，則本次同步操作結(jié)束； 20 (c)檢測(cè)備份源和^除數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述
備份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；
當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù) 進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。
其中，所述數(shù)據(jù)對(duì)象是指在計(jì)算機(jī)中邏輯上相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，如windows操作系 25統(tǒng)下的文件等。所修改的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)對(duì)象變化量，所述數(shù)據(jù)對(duì)象變化量是數(shù)據(jù)本身、 數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)或文件內(nèi)的數(shù)據(jù)改變部分。所述數(shù)據(jù)對(duì)象變化量屬性是指與該數(shù)據(jù)對(duì)象 變化量或相關(guān)數(shù)據(jù)塊相聯(lián)系的一些特征參數(shù)，比如起始和終止位置、大小、時(shí)間戳、操 作類型、所屬對(duì)象等。
本發(fā)明還提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)系統(tǒng)，所述備份 30和恢復(fù)系統(tǒng)具有備份功能和恢復(fù)功能。本發(fā)明還提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
本發(fā)明方法可以平滑的提供數(shù)據(jù)的各個(gè)歷史版本，并且本發(fā)明所述方法相比傳統(tǒng)備 份方式，需要備份和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大幅度降低，不但減少了備份占用的存儲(chǔ)空間和計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)資源(如CPU、內(nèi)存等)，同時(shí)還大幅度減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的占用，各種資源 5 利用率都得以大幅度4是高。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法及系統(tǒng)做進(jìn) 一步詳細(xì)的說(shuō)明。
]0 圖l是本發(fā)明計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法的第一種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖2是釆用本發(fā)明方法的備份和恢復(fù)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2所示的備份和恢復(fù)系統(tǒng)中的用戶計(jì)算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份過(guò)程示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，基于圖4所示的備份過(guò)程的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象
15 的恢復(fù)過(guò)程示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明方法的第 一種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例包括四個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象的初始 化、數(shù)據(jù)一致性檢驗(yàn)及變化數(shù)據(jù)塊同步備份、數(shù)據(jù)對(duì)象變化量監(jiān)控及變化量備除、數(shù)據(jù) 20對(duì)象的恢復(fù)。本優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)前提為先對(duì)系統(tǒng)內(nèi)需要備份的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行一次完全 備份，然后根據(jù)如下四部分實(shí)現(xiàn)。 第一部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象的初始化。
本發(fā)明方法的第一步需要進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的初始化，主要包括兩方面的操作將待備 份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，并對(duì)該備份源進(jìn)行一次全備份，形成備份源的初始完全備 25份，并將所述初始完全備份存儲(chǔ)到備份存儲(chǔ)器。
初始完全備份形成之后，每當(dāng)所述數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生修改時(shí)，系統(tǒng)每次僅對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的 變化量及其屬性進(jìn)行備份，即形成變化量及其屬性的^^分，并將所迷變化量及其屬性的 備份存儲(chǔ)到備份存儲(chǔ)器。
所述備份源的初始完全備份和中間變化量及其屬性的備份構(gòu)成備份數(shù)據(jù)序列。 30 本實(shí)施例的第二部分和第三部分為如圖1所示。第二部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象的 一致性檢驗(yàn)及變化數(shù)據(jù)塊同步備份。
每次備份功能啟動(dòng)時(shí)，需要對(duì)備份源及備份數(shù)據(jù)序列進(jìn)行相應(yīng)的特征值(數(shù)據(jù)指紋) 比對(duì)，確定備份源及備份數(shù)據(jù)序列是否一致，如不一致，則將備份源和備份數(shù)據(jù)序列進(jìn) 行分塊和特征值比較，以定位出有變化的數(shù)據(jù)塊(所述數(shù)據(jù)塊的大小可以任意設(shè)定和調(diào) 5 節(jié))，并將這些有變化的數(shù)據(jù)塊及其相關(guān)屬性(比如起始和終止位置、大小、時(shí)間戳、 操作類型、所屬對(duì)象等)一起備份至備份存儲(chǔ)器中。這樣就保證了備份源與其備份之間 的一致性，完成了備份源和備份數(shù)據(jù)序列的同步。
第三部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象變化量監(jiān)控及變化量備份。
如圖l所示，在完成數(shù)據(jù)對(duì)象的同步操作之后，將啟動(dòng)本發(fā)明方法中最核心的數(shù)據(jù) 10對(duì)象變化量的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括以下步驟
(1) 判斷是否發(fā)生與所述備份源相關(guān)的10寫請(qǐng)求，如果不存在與所述備份源相關(guān) 的I0寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(3);如果存在與所述備份源相關(guān)的IO寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(2);
(2) 分析該請(qǐng)求，得到變化數(shù)據(jù)及其屬性，將所述變化數(shù)據(jù)及其屬性備份到所述 備份數(shù)據(jù)序列；
15 O)釋放所控制資源。
所述實(shí)時(shí)監(jiān)控不限于監(jiān)控IO寫請(qǐng)求，也可以是其他方式，如APIH00K。 所述監(jiān)控功能優(yōu)選為實(shí)時(shí)監(jiān)控，但也可以是類似于第二部分中描述的變化數(shù)據(jù)塊定 位操作的適時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控功能可以監(jiān)控到備份源內(nèi)哪一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生了變化、變化的 內(nèi)容、變化的時(shí)間、變化的方式(即操作類型增加、修改、刪除等)，變化的數(shù)據(jù)塊 20在存儲(chǔ)設(shè)備中的存放位置、數(shù)據(jù)量大小等。系統(tǒng)實(shí)時(shí)或適時(shí)地將變化量本身或其被存放 的數(shù)據(jù)塊及其相關(guān)屬性一起備份至備份存儲(chǔ)器中，從而形成所述備份數(shù)據(jù)序列，這樣就 保存了備份源的所有變化的中間過(guò)程狀態(tài)。 第四部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象的恢復(fù)。
當(dāng)需要恢復(fù)備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)(如備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象遭受破壞、丟失、或需 25要備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象的歷史版本等)，只需要將備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象的初始完全備份 及其全部或部分中間變化量備份以適當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行疊力口，即可恢復(fù)出備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì) 象的最后版本及中間的歷史版本，在實(shí)時(shí)監(jiān)控的情況下，甚至可以是中間的任意歷史版本。
如圖2所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和 30 恢復(fù)方法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)用戶計(jì)算機(jī)101, —個(gè)或多個(gè)4^分存儲(chǔ)服務(wù)器104, —個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序服務(wù)器103,所述備份存儲(chǔ)服務(wù)器104和應(yīng)用程序服務(wù)器 103通過(guò)網(wǎng)絡(luò)102 (局域網(wǎng)或廣域網(wǎng))耦合到所述用戶計(jì)算機(jī)101上。
圖2所示的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算環(huán)境是大型系統(tǒng)的典型范例，例如，大的金融機(jī)構(gòu)或大公司 所使用的系統(tǒng)。但是，適用本發(fā)明方法的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算環(huán)境并不是必須包括前面列舉的所 5 有部件，也可以是小型的和筒化的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算環(huán)境，如包括處理器和存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)， 所述存儲(chǔ)設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)本身的存儲(chǔ)設(shè)備，也可以是與計(jì)算機(jī)直接連接或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連 接的存儲(chǔ)設(shè)備。
圖3是圖2中用戶計(jì)算機(jī)IOI的結(jié)構(gòu)示意圖，包括硬件部分和軟件部分。其中的硬 件部分包括中央處理器(CPU) 205、隨機(jī)存儲(chǔ)器204、非易失性存儲(chǔ)設(shè)備206 (在本實(shí)
10 施例中是硬盤)，所述CPU 205、隨機(jī)存儲(chǔ)器204和非易失性存儲(chǔ)設(shè)備206通過(guò)計(jì)算機(jī) 總線203進(jìn)行耦合；其中的軟件部分包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件201，所述才喿 作系統(tǒng)例如Microsoft Windows XP系統(tǒng)，所有的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序均運(yùn)行在操作系 統(tǒng)之上。在需要備份的用戶計(jì)算機(jī)101中，應(yīng)用程序先將用戶計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)對(duì)象以文 件的方式存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)設(shè)備206中，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)對(duì)象隨后的修改，通過(guò)操作
15 系統(tǒng)記錄在存儲(chǔ)于存儲(chǔ)設(shè)備2 06內(nèi)的文件里。
操作系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)處理應(yīng)用程序?qū)τ布牟僮?，針?duì)硬盤，操作系統(tǒng)上掛載 了若干1/0驅(qū)動(dòng)程序202,操作系統(tǒng)將應(yīng)用程序?qū)τ脖P的寫操作發(fā)送給掛載的1/0驅(qū)動(dòng) 程序，由I/O驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成對(duì)硬盤的真正讀寫。通過(guò)向操作系統(tǒng)掛載I/O驅(qū)動(dòng)程序 202即可監(jiān)控操作系統(tǒng)的所有寫操作。1/0驅(qū)動(dòng)程序202根據(jù)獲取到的寫請(qǐng)求，分析寫
20請(qǐng)求的類型，得到請(qǐng)求所操作的數(shù)據(jù)對(duì)象，確認(rèn)出是否是需要備份的數(shù)據(jù)發(fā)生了變更。 根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)的方法，當(dāng)?shù)谝淮卧O(shè)定所需要^^分的數(shù) 據(jù)對(duì)象時(shí)，備份和恢復(fù)系統(tǒng)將對(duì)所需要備份的數(shù)據(jù)對(duì)象先創(chuàng)建一個(gè)全拷貝301，并將所 述全拷貝存儲(chǔ)在備份存儲(chǔ)服務(wù)器104中；然后將數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，以 典型的Windows XP NTFS系統(tǒng)為例，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的大小為4k (如果需要，數(shù)據(jù)塊大小
25 可以任意調(diào)整)，計(jì)算出每個(gè)數(shù)據(jù)塊的特征值，將所有數(shù)據(jù)塊的特征值形成的數(shù)據(jù)集合 保存。由于特征值相對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)塊而言數(shù)據(jù)量大幅度減少小，因此可以大幅度縮減所 要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。
每當(dāng)備份功能啟動(dòng)的時(shí)候，系統(tǒng)將檢查用戶計(jì)算機(jī)101中需要備份的備份源和其備 份的同步狀況。系統(tǒng)獲取備份源和備份的數(shù)據(jù)對(duì)象的特征值并比照，如果完全相同，即 30認(rèn)為該備份源和其備份的數(shù)據(jù)對(duì)象是一致的，否則，系統(tǒng)將進(jìn)一步獲取備份源和備份的相應(yīng)數(shù)據(jù)塊的特征值并進(jìn)行比照，然后定位出備份源和備份的數(shù)據(jù)對(duì)象的差異部分，并 將差異部分同步至備份存儲(chǔ)服務(wù)器104。
當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生修改時(shí)，1/0驅(qū)動(dòng)程序202獲取到操作系統(tǒng)的寫請(qǐng)求，分析該寫請(qǐng) 求，并確認(rèn)該請(qǐng)求的類型。如圖4所示，當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生第一次修改時(shí)，操作系統(tǒng)通過(guò) 5 處理寫請(qǐng)求操作將數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容從位置1到位置2之間的片段變更為新的內(nèi)容302; 備份和恢復(fù)系統(tǒng)將該變更的內(nèi)容及其屬性(比如時(shí)間戳、位置1、位置2、修改操作類 型及文件信息)保存至^f分存儲(chǔ)服務(wù)器104，追加到該文件對(duì)應(yīng)的備份數(shù)據(jù)序列中。隨 后備份和恢復(fù)系統(tǒng)將跟蹤并監(jiān)測(cè)該數(shù)據(jù)對(duì)象的每次寫操作，并重復(fù)執(zhí)行上述步驟。如當(dāng) 數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生第二次修改時(shí)，操作系統(tǒng)通過(guò)處理修改請(qǐng)求操作將數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容從位置
10 3到位置4之間的片段變更為新的內(nèi)容303,備份和恢復(fù)系統(tǒng)將該變更的內(nèi)容及其屬性 保存至備份存儲(chǔ)服務(wù)器104,追加到該文件對(duì)應(yīng)的備份數(shù)據(jù)序列中；當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)象發(fā)生第 三次修改時(shí)，操作系統(tǒng)通過(guò)處理修改請(qǐng)求操作將數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容從位置5到位置6之間 的片段變更為新的內(nèi)容304，備份和恢復(fù)系統(tǒng)將該變更的內(nèi)容及其屬性保存至備份存儲(chǔ) 服務(wù)器104,追加到該文件對(duì)應(yīng)的備份lt據(jù)序列中。
15 其中，可以將該數(shù)據(jù)對(duì)象修改分析的結(jié)果數(shù)據(jù)加入待處理隊(duì)列，用異步的方式處理，
以減少對(duì)當(dāng)前凄t據(jù)的處理時(shí)間。
或者，將數(shù)據(jù)修改的內(nèi)容保存至備份存儲(chǔ)器，同時(shí)記錄所述計(jì)算機(jī)包含改變的部分 的數(shù)據(jù)塊特征值，采用該特征值作為數(shù)據(jù)塊內(nèi)容的索引。所述操作具有原子性，即所述 操作必須同時(shí)被完成，任何操作的缺失都被視為整個(gè)操作的失敗。
20 當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)操作時(shí)，用戶提供其所需恢復(fù)的版本時(shí)間點(diǎn)，以便確定所需恢復(fù)的
版本的備份數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊。如圖5所示，在本實(shí)施例中，確定恢復(fù)的時(shí)間點(diǎn)為第二次修 改版本，根據(jù)該時(shí)間點(diǎn)，備份和恢復(fù)系統(tǒng)找出該文件對(duì)象對(duì)應(yīng)的備份數(shù)據(jù)序列在該時(shí)間 點(diǎn)相關(guān)的所有備份數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊，包括從位置1到位置2之間的更新內(nèi)容302,以及從 位置3到位置4之間的更新內(nèi)容303,并對(duì)這些備份數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊按照適當(dāng)算法如投影
25法進(jìn)行疊加，得出的結(jié)果即是要求恢復(fù)的數(shù)據(jù)對(duì)象在指定時(shí)刻的版本。
在上述所描迷的相同的環(huán)境中，傳統(tǒng)的^^分和恢復(fù)系統(tǒng)將在固定的時(shí)刻對(duì)需要備份的源 文件對(duì)象進(jìn)行全備份、增量備份或差異備份。通常只能保留源文件對(duì)象固定時(shí)刻版本， 并且每次都需要將源文件對(duì)象的全部數(shù)據(jù)的備份進(jìn)行保存；當(dāng)進(jìn)行備份操作時(shí)，備份源 文件對(duì)象將被禁止進(jìn)行其他操作，即備份源的應(yīng)用系統(tǒng)將被要求停止。相比之下，本發(fā)
30明可以保留^f分源對(duì)象的各個(gè)變更版本，如果實(shí)時(shí)監(jiān)控沒有中斷，并且系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)帶寬
11足夠，便可以保留所有歷史狀態(tài)信息，這樣甚至是任意時(shí)刻的歷史版本。而且，本發(fā)明 只需要保存每次變動(dòng)的數(shù)據(jù)備份，并且完全不影響備份源被其他應(yīng)用系統(tǒng)使用。
權(quán)利要求
1. 一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的備份存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所述備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述備份源的備份數(shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化量及其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟(a)檢查所述備份源和所述備份是否同步，在每次啟動(dòng)備份系統(tǒng)時(shí)立即做且僅做一次該操作；(b)如果不同步，則進(jìn)入步驟(c)；如果同步，則進(jìn)入步驟(d)；(c)檢測(cè)備份源和備份數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述備份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；(d)開啟備份源變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，監(jiān)控操作系統(tǒng)對(duì)備份源的寫請(qǐng)求，所述變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括以下步驟(d1)判斷是否發(fā)生與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，如果不存在與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d3)；如果存在與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d2)；(d2)分析該請(qǐng)求，得到變化數(shù)據(jù)及其屬性，將所述變化數(shù)據(jù)及其屬性備份到所述備份數(shù)據(jù)序列；(d3)釋放所控制資源；當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。
2. —種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的備份存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所述備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述 備份源的備份數(shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化 量及其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟(a )檢查所述備份源和所述備份是否同步，在每次啟動(dòng)備份系統(tǒng)時(shí)立即做且僅做一 次該操:作；(b) 如果不同步，則進(jìn)入步驟(c);如果同步，則進(jìn)入步驟(d);(c) 檢測(cè)備份源和備份數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述備 份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；(d) 開啟備份源變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，監(jiān)控操作系統(tǒng)對(duì)備份源的寫請(qǐng)求，所述變化 30量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括以下步驟(dl )判斷是否發(fā)生與所述備份源相關(guān)的寫請(qǐng)求，如果不存在與所述備份源相關(guān) 的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(d3);如果存在與所述^^分源相關(guān)的寫請(qǐng)求，則進(jìn)入(")；(d2)記錄變化量及其相關(guān)屬性信息，待到達(dá)預(yù)定時(shí)間，根據(jù)前述中記錄的變化 量及其相關(guān)屬性信息，計(jì)算出最后一次的備份和當(dāng)前備份源的差異，將差異進(jìn)行備份； 5 (d3)釋放所控制資源；當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù) 進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。
3. —種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，通過(guò)處理器和與所述處理器相連接的 10備份存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；將待備份的數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定為備份源，在所述備份存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有所述 ^W分源的備份數(shù)據(jù)序列，所述備份數(shù)據(jù)序列包括所述備份源的初始完全備份和中間變化 量及其屬性的備份；所述備份和恢復(fù)方法包括以下步驟(a )每到預(yù)定時(shí)間點(diǎn)則檢查所述備份源和所述備份是否同步； (b)如果不同步，則進(jìn)入步驟(c);如果同步，則本次同步操作結(jié)束； 15(c)檢測(cè)備份源和備份數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)，計(jì)算差異部分，將差異部分同步至所述備 份數(shù)據(jù)序列，完成源和備份的同步；當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所需的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)所述備份數(shù)據(jù)序列中的部分或全部數(shù)據(jù) 進(jìn)行疊加，從而得出所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象在所需時(shí)間點(diǎn)的完整拷貝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的備份和恢復(fù)方法，其特征在于在所述步驟b)中，將所述數(shù)據(jù)對(duì)象的變化的結(jié)果數(shù)據(jù)加入待處理隊(duì)列，用異步的方式處理，以減少對(duì)當(dāng)前 數(shù)據(jù)的處理時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的備份和恢復(fù)方法，其特征在于在所述步驟b) 25 中，將所述數(shù)據(jù)對(duì)象的變化的內(nèi)容保存至備份存儲(chǔ)器，并記錄所述計(jì)算機(jī)包含改變的部分的數(shù)據(jù)塊特征值，以后可以采用該特征值作為數(shù)據(jù)塊內(nèi)容的索引。
6. —種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)系統(tǒng)，包括處理器和與所述處理器相連接的備 份存儲(chǔ)器，其特征在于所述處理器被配置，以完成權(quán)利要求1或2或3所述的計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法。
7. —種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)系統(tǒng)，包括處理器和與所述處理器相連接的 備份存儲(chǔ)器；其特征在于，所述處理器被配置，以完成權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算機(jī)數(shù) 據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法，其中，在所述步驟b )中，將所述數(shù)據(jù)對(duì)象的變化的結(jié)果數(shù) 據(jù)加入待處理隊(duì)列，用異步的方式處理，以減少對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)的處理時(shí)間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的備份和恢復(fù)系統(tǒng)，其特征在于在所述步驟b)中，將所 述數(shù)據(jù)對(duì)象的變化的內(nèi)容保存至備份存儲(chǔ)器，并記錄所述計(jì)算機(jī)包含改變的部分的數(shù)據(jù) 塊特征值，以后可以采用該特征值作為數(shù)據(jù)塊內(nèi)容的索引。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的備份和恢復(fù)系統(tǒng)，其特征在于所述備份存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。
10. —種用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品被包含在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體中，并包括用于完成如權(quán)利要求1或2或3所述備份和 45 恢復(fù)方法的計(jì)算機(jī)指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)對(duì)象的備份和恢復(fù)方法和用于實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)和程序產(chǎn)品，在首次全備份的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)時(shí)或適時(shí)監(jiān)控并定位數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊的改變，得到需要備份的數(shù)據(jù)對(duì)象并將其備份于存儲(chǔ)設(shè)備。當(dāng)需要恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)疊加算法備份數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)塊還原出備份源內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)象的最終狀態(tài)及其各改變歷史點(diǎn)的狀態(tài)。本發(fā)明方法可以平滑的提供數(shù)據(jù)的各個(gè)歷史版本，并且大幅度減少對(duì)存儲(chǔ)空間、系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的占用，提高計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。
文檔編號(hào)G06F11/14GK101441582SQ200710177718
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者黃維學(xué) 申請(qǐng)人:北京和力記易科技有限公司