CN110908830A - 一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法，属于计算机技术的数据容灾备份领域。本方法不用对对象存储进行扫描，在每次备份时，将已经备份成功的文件的属性和摘要信息保存在同步主机的数据库中，以备下次比对之用。在下次备份时，同步主机首先扫描文件系统，把文件的属性和摘要信息保存在同步主机的数据库中，然后与已备份文件的属性和摘要信息表进行比较，计算出差异的文件，进行备份，降低复杂性。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，特别是数据容灾备份领域，涉及一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法。
背景技术
对象存储是面向非结构化数据，支持HTTP/HTTPS协议访问的分布式存储，其特点是支持海量文件、高并发访问、成本较低。对象存储因支持海量文件和成本较低的特点被应用到数据容灾备份领域，将传统的文件系统的文件备份到对象存储。部署示意图如图1，同步主机从左边的文件系统(通常是NAS/SAN/DAS)读取文件内容，然后通过HTTP/HTTPS传输到对象存储。
要实现文件系统到对象存储的备份，必须首先解决差异比较的问题，因为备份通常是定时的，不可能每次备份都进行全量备份，而是只针对差异的文件或者文件片段进行备份。常规的比较方法是分别扫描文件系统和对应的对象存储来获取文件的属性和摘要信息，然后对文件系统的文件和对象存储的文件的属性和摘要信息进行比较，获得差异的文件，然后将这些差异的文件备份到对象存储。这种方法的缺点是，每次备份都需要扫描对象存储，而对象存储一般都会为很多客户端服务，因此大量的扫描请求会严重影响对象存储的性能，而且扫描速度比较慢，从而影响备份的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法，不用对对象存储进行扫描，在每次备份时，将已经备份成功的文件的属性和摘要信息保存在同步主机的数据库中，以备下次比对之用。在下次备份时，同步主机首先扫描文件系统，把文件的属性和摘要信息保存在同步主机的数据库中，然后与已备份文件的属性和摘要信息表进行比较，计算出差异的文件，进行备份，降低复杂性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法，包括如下步骤：
扫描文件系统指定的目录和文件，保存目录记录，该目录记录是由文件的属性信息或者属性和摘要信息构成，该属性包括路径、文件名、大小、修改时间，该摘要是指MD5值，目录记录保存在数据库表中；
将本次扫描保存的目录记录与已备份的目录记录进行比较，判断是否为新增目录记录，文件是否为新增文件，文件的属性是否相同；
如果已备份的目录记录中所包含的某个目录，在本次扫描时没有被扫描到，说明该目录在本地已经被删除，则将该已备份的目录记录标记为孤儿目录，孤儿目录是指在数据备份时源端文件系统不存在而目标端对象存储上存在的目录；
如果已备份的某个目录记录中所包含的某些文件，在本次扫描时没有被扫描到，说明这些文件在本地已经被删除，则将该已备份的文件标记为孤儿文件，孤儿文件是指在数据备份时源端文件系统不存在而目标端对象存储上存在的文件；
读取新增目录记录、新增文件、属性不相同的文件内容并同步到对象存储，计算文件的摘要信息，同步完成后由对象存储返回根据存入数据计算的摘要信息，当两者相同时实现文件成功备份；
同步完成之后，根据孤儿文件处理策略，对对象存储上的孤儿目录和文件进行不做处理、删除或移动到指定目录的处理。
进一步地，每次扫描在数据库中生成一张新的表，该表用于记录如下4个字段：路径、文件集、压缩、孤儿目录，其中路径是指保存目录的路径，文件集是采用JSON的数据结构保存文件名、大小、修改时间、摘要信息，压缩用于记录文件是否被压缩，孤儿目录用于记录是否为孤儿目录。
进一步地，如果扫描到某目录下含有文件，则向所述表中插入一条记录，用于记录该文件的文件属性，还可用于记录该文件的摘要信息。
进一步地，在比较之前，将已备份的目录记录的“孤儿目录”字段标记成是孤儿目录；在比较之后，将与本次扫描保存的目录记录相对应的已备份的目录记录的“孤儿目录”字段标记成非孤儿目录。
进一步地，所述比较具体包括如下步骤：
根据路径读取已备份的目录记录RO，如果RO不存在，则表明本次扫描保存的目录记录RN为新增目录记录，将RN计入新增文件集；
如果RO存在，则比较RN文件集中的文件和RO文件集中的文件；如果某个文件只存在于RN文件集中，则该文件为新增文件，计入新增文件集；
如果某个文件同时存在于RN文件集和RO文件集中，但文件属性不同，则计入差异文件集；
如果某个文件只存在于RO文件集中，则计入删除文件集。
进一步地，备份时，如果读取文件失败或者两摘要信息不相同，则计入备份失败文件集。
进一步地，备份时，更新已备份的目录记录中路径相同的记录，从新增文件集或者差异文件集中删除该记录；备份完成后，删除新增文件集和差异文件集。
进一步地，孤儿文件处理策略包括不做处理、删除、移动到指定目录；如果策略为不做处理，则在孤儿文件处理完成后无需更新已备份的目录记录；如果策略为删除，则删除对象存储的文件，然后更新已备份的目录记录，将该文件的记录删除；如果策略为移动到指定目录，则将对象存储上的文件移动到指定位置，然后更新已备份的目录记录，将该文件记录删除；孤儿文件处理完成后，将删除文件集删除。
一种服务器，该服务器包括存储器和处理器，该存储器存储计算机程序，该程序被配置为由该处理器执行，该程序包括用于执行上述任一该方法中各步骤的指令。
一种存储计算机程序的计算机可读写存储介质，该计算机程序包括指令，该指令当由服务器的处理器执行时使得该服务器执行上述任一方法中的各个步骤。
附图说明
图1是从文件系统到对象存储备份部署示意图。
图2是实施例的通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法流程图。
图3是目录下文件的示例图。
图4是首次备份时目录结构图。
图5是第二次备份时目录结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
本实施例提出一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法，如图2所示，具体由如下步骤构成：
1.扫描文件系统，保存文件属性和摘要信息，该文件属性包括路径、文件名、大小、修改时间。扫描文件系统指定的目录和文件，每次扫描在数据库中生成一张新的表，如果某个目录下的文件数不为0，则向该表中插入一条记录，记录由路径(完整路径)和文件集构成，文件集包括每个文件的文件名、大小、修改时间和文件的摘要信息(MD5值)，文件的摘要信息是可选的，因为文件摘要信息的计算需要读取整个文件，因此消耗的IO较大。是否需要摘要信息是由比较策略决定的。比较策略是指判断文件是否一致的方法，一般分为属性比较和内容比较，属性比较是指通过比较文件的修改时间、大小等文件属性信息判断文件是否一致的方法，内容比较是指通过比较文件的内容判断文件是否一致的方法。如果采用属性比较，摘要信息是不需要的，如果采用内容比较，则需要摘要信息。针对数据库文件，一般采用内容比较；针对其他文件，比如Office文件，视频音频等多媒体文件，一般采用属性比较。
目录记录的组成包括如下4个字段：
路径：目录的路径；
文件集：保存该目录下的文件列表，文件集采用JSON的数据结构，便于程序的处理；
压缩：由于文件集为字符串，压缩后可以有效减少需要保存的数据量，“压缩”字段表明保存的文件集是否时压缩的，1表示压缩，0表示未压缩；
孤儿目录：表示该目录是否是孤儿目录，1表示是孤儿目录，0表示不是。该字段主要用于比对。
图3是目录下文件的示例图，该图中文件对应的表如下：
表1与图3对应的记录表
2.比较本次扫描结果和已备份文件的属性和摘要信息表。比较包括如下过程：
2-1.将已备份文件的属性和摘要信息表中的“孤儿目录”字段全部置为1；
2-2.遍历本次扫描生成的结果表，对每个目录记录(记为RN)做如下处理：
(1)从已备份文件的属性和摘要信息表中，根据路径，读取已备份目录的记录(记为RO)进行处理：
如果RO不存在，表明RN代表的目录为新增目录记录，将RN计入新增文件集；
如果RO存在，则根据比较策略比较RN文件集中的文件和RO文件集中的文件，如果某个文件存在于RN文件集中但是不存在于RO文件集中，则该文件为新增文件，计入新增文件集；如果某个文件同时存在于RN文件集和RO文件集中，但是文件属性不同，则计入差异文件集；如果某个文件不存在于RN文件集但是存在于RO文件集中，则该文件计入删除文件集；
如果RO存在，将RO的“孤儿目录”字段置为0。
(2)从本次扫描结果表中删除RN。
比对完成后，得到3个记录集，分别是：新增文件集、差异文件集和删除文件集，其中删除文件集有两部分组成，一部分是孤儿文件；另一部分是已备份文件的属性和摘要信息表中“孤儿目录”字段为1的孤儿目录。处理完成后，删除本次扫描结果表。
3.备份。遍历新增文件集和差异文件集，对每个目录记录做如下处理：
3-1.读取本地文件内容，如果读取失败，将计入备份失败文件集；如果读取成功，将文件内容同步到对象存储，同步的过程中，根据本地读取的内容计算文件的摘要信息，在同步完成后，对象存储会返回根据存入数据计算的摘要信息，只有两者相同，文件备份才算成功，否则就计入备份失败文件集。
3-2.更新已备份文件的属性和摘要信息表中路径相同的记录，从新增文件集或者差异文件集中，删除该记录；
当本次备份完成后，将得到最新的已备份文件的属性和摘要信息表，以及本次备份失败的文件列表。备份完成之后，删除新增文件集和差异文件集。
图4是一个需要备份的目录，首次备份是全量备份，备份完成后，已备份文件的属性和摘要信息表如下表所示。
表2已备份文件的属性和摘要信息表
当再次进行备份时，其目录结构如图5所示，zhuanli目录下新增了文件cpxx0129.txt和目录dir3；文件cpxx0127.txt被修改了；文件cpxx0128.txt被删除了；目录dir2被删除了。
4.处理孤儿文件和孤儿目录。孤儿文件和孤儿目录处理通常有三种处理策略，包括：不做处理、删除、移动。如果策略为“不做处理”，则孤儿文件处理完成，也无需更新已备份文件的属性和摘要信息表；如果策略为“删除”，则删除对象存储的文件，然后更新已备份文件的属性和摘要信息表，将该文件记录删除；如果策略为“移动”，则将对象存储上的文件移动到指定位置，然后更新已备份文件的属性和摘要信息表，将该文件记录删除。孤儿文件处理完成后，删除“删除文件集”。
假设孤儿文件的处理策略为“删除”，比对策略是要进行文件摘要信息比对，按照本专利发明的处理步骤，具体处理步骤如下：
1)扫描文件系统保存文件属性和摘要信息。当进行第二次扫描时，扫描得到的文件属性和摘要信息表如下表所示，其记录与图5的目录结构完全对应。
表3第二次扫描的文件属性和摘要信息表
2)按照上述比较方法比较本次扫描结果和已备份文件的属性和摘要信息表。
(1)首先将已备份文件的属性和摘要信息表中orphan字段全部置为1；
(2)处理path为C:\zhuanli\dir1的记录，从已备份文件的属性和摘要信息表中查找path为C:\zhuanli\dir1的记录，发现能够找到，比对两者的文件集，完全相同，将该记录的orphan字段置为0；
(3)处理path为C:\zhuanli\dir3的记录，从已备份文件的属性和摘要信息表中查找path为C:\zhuanli\dir3的记录，发现无法找到，将该记录计入新增文件集；
(4)处理path为C:\zhuanli的记录，从已备份文件的属性和摘要信息表中查找path为C:\zhuanli的记录，发现能够找到，比对两者的文件集，存在差异：新增了文件cpxx0129.txt；文件cpxx0127.txt被修改了；cpxx0129.txt被计入新增文件集，文件cpxx0127.txt被计入差异文件集，将该记录的orphan字段置为0。
(5)处理完后得到的新增文件集、差异文件集和删除文件集分别见下表4-7所示。
表4新增文件集
表5差异文件集
表6删除文件集-孤儿文件
表7删除文件集-孤儿目录
3.备份。将表5和表6-7的新增文件集和差异文件集同步到对象存储，同时更新已备份文件的属性和摘要信息表中相应的记录。
4.处理孤儿文件和目录。根据孤儿文件记录，删除对象存储上的相应文件,同时更新已备份文件的属性和摘要信息表中path为C:\zhuanli的记录的list字段；根据孤儿目录记录，删除对象存储上的相应目录，然后从已备份文件的属性和摘要信息表中删除path为C:\zhuanli\dir2的记录。得到最新的已备份文件的属性和摘要信息表如下表8。
表8第二次备份完成后已备份文件的属性和摘要信息表
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (10)
1.一种通过数据库实现文件系统到对象存储差异比较与备份的方法，包括如下步骤：
扫描文件系统指定的目录和文件，保存目录记录，该目录记录是由文件的属性信息或者属性和摘要信息构成，该属性包括路径、文件名、大小、修改时间，该摘要是指MD5值，目录记录保存在数据库表中；
将本次扫描保存的目录记录与已备份的目录记录进行比较，判断是否为新增目录记录，文件是否为新增文件，文件的属性是否相同；
如果已备份的目录记录中所包含的某个目录，在本次扫描时没有被扫描到，则将该已备份的目录记录标记为孤儿目录；
如果已备份的某个目录记录中所包含的某些文件，在本次扫描时没有被扫描到，则将该已备份的文件标记为孤儿文件；
读取新增目录记录、新增文件、属性不相同的文件内容并同步到对象存储，计算文件的摘要信息，同步完成后由对象存储返回根据存入数据计算的摘要信息，当两者相同时实现文件成功备份；
同步完成之后，根据孤儿文件处理策略，对对象存储上的孤儿目录和文件进行不做处理、删除或移动到指定目录的处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次扫描在数据库中生成一张新的表，该表用于记录如下4个字段：路径、文件集、压缩、孤儿目录，其中路径是指保存目录的路径，文件集是采用JSON的数据结构保存文件名、大小、修改时间、摘要信息，压缩用于记录文件是否被压缩，孤儿目录用于记录是否为孤儿目录。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果扫描到某目录下含有文件，则向所述表中插入一条记录，用于记录该文件的文件属性，还可用于记录该文件的摘要信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在比较之前，将已备份的目录记录的“孤儿目录”字段标记成是孤儿目录；在比较之后，将与本次扫描保存的目录记录相对应的已备份的目录记录的“孤儿目录”字段标记成非孤儿目录。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较具体包括如下步骤：
根据路径读取已备份的目录记录RO，如果RO不存在，则表明本次扫描保存的目录记录RN为新增目录记录，将RN计入新增文件集；
如果RO存在，则比较RN文件集中的文件和RO文件集中的文件；如果某个文件只存在于RN文件集中，则该文件为新增文件，计入新增文件集；
如果某个文件同时存在于RN文件集和RO文件集中，但文件属性不同，则计入差异文件集；
如果某个文件只存在于RO文件集中，则计入删除文件集。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，备份时，如果读取文件失败或者两摘要信息不相同，则计入备份失败文件集。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，备份时，更新已备份的目录记录中路径相同的记录，从新增文件集或者差异文件集中删除该记录；备份完成后，删除新增文件集和差异文件集。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，孤儿文件处理策略包括不做处理、删除、移动到指定目录；如果策略为不做处理，则在孤儿文件处理完成后无需更新已备份的目录记录；如果策略为删除，则删除对象存储的文件，然后更新已备份的目录记录，将该文件的记录删除；如果策略为移动到指定目录，则将对象存储上的文件移动到指定位置，然后更新已备份的目录记录，将该文件记录删除；孤儿文件处理完成后，将删除文件集删除。
9.一种服务器，该服务器包括存储器和处理器，该存储器存储计算机程序，该程序被配置为由该处理器执行，该程序包括用于执行上述权利要求1-8任一所述的方法中各步骤的指令。
10.一种存储计算机程序的计算机可读写存储介质，该计算机程序包括指令，该指令当由服务器的处理器执行时使得该服务器执行上述权利要求1-8任一所述的方法中的各个步骤。
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