CN100383759C - 全硬盘多点动态还原方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全硬盘多点动态还原方法，通过一动态分配法保存磁盘中部分或全部分割区上的资料成多还原点的技术，将同一硬盘中不同时期的资料保存成复数个还原点，而在所保存的每个还原点之间可任意切换以还原任一时期的硬盘中的资料。

Description

全硬盘多点动态还原方法

技术领域

本发明有关于一种数字资料还原系统及方法，特别是有关于一种全硬盘多点动态还原系统及其方法。

背景技术

随着当代电子技术的快速进步，不论是硬件产品或软件产品都不断地推陈出新。在现今的企业与个人计算机用户中，互连网的通行可说是相当重要的一环，对于需要经常上网寻找资料或进行信息交流者而言，防御黑客与病毒的入侵尤为重要。因此，若能分割工作环境与上网环境，则可大为降低上网时遭到攻击的可行性。此外，由于现今软件技术的发展，传统的操作系统仍无法有效地应付与管理众多的外挂程序，使得传统的操作系统常因安装与移除过多的外挂程序，而导致系统效能的大幅度降低，甚至引发当机或系统相互冲突的状态，并引发系统的紊乱。因此，系统还原或隔离的技术已渐渐受到相当程度的重视。目前市场上所应用的还原系统的技术是以磁盘资料保存技术为主。关于磁盘资料的保存技术可分为下列几种分类方法：

一、磁道级与文件级保存技术：磁道级保存技术是指分析所需要保存的资料并备份其所占用的磁道，而文件级保存技术则是指将备份所欲保存的资料对应文件或文件夹。磁道级保存技术的优点是可保存各种形态的资料，而不仅仅是文件或文件夹，如需备份整个硬盘则应使用磁道级保存技术，然而此技术最小的保存单位系为一个分割区。相对地，档级(文件级)保存技术的优点则是以一个档案或资料夹为单位进行保存工作，其相较于磁道级保存技术而言，此技术的保存单位可小至单一档案大小；档级保存技术的执行效能相较磁道级要低得多。

二、静态分配与动态分配备份空间法：备份空间分配法可复原整个磁盘状态，其通过保存还原点将一个磁盘保存成一个还原点，但在保存还原点时需额外的磁盘空间，因此在分配磁盘空间时可区分为静态分配和动态分配等两种备份空间法。静态分配备份空间法是指在系统安装时即分配备份空间，一般是以隐藏分割区的形态存在。相对地，动态分配备份空间法是指系统安装时并不预先分配备份空间，而是在执行系统的过程中实时动态地进行备份空间分配的工作，其中，动态分配备份空间法的优点是在于使用多少资源则分配多少备份空间，此法相对而言不会造成硬盘空间的浪费，且利于扩展。

三、单分割区硬盘保护与全硬盘保护技术：此分类是针对可备份资料的范围来区分的保护技术。单分割区硬盘保护技术是指由于未能突破程序执行时对效能和硬盘空间等关键环节的限制，仅能备份一个分割区的技术，通常此分割区即为操作系统所在的扇区。而全硬盘保护技术则即为可备份一个或多个分割区的技术，其亦可备份整个硬盘。

四、单点备份与多点备份技术：即以单一还原点或是多个还原点作技术区分。目前，大多数的还原技术仍采用单点备份技术，亦即只能保存磁盘的单一状态，且日后仅能根据此单一状态恢复当时的磁盘状态。

五、永久型与抛弃型多还原点技术：此种技术分类是针对多还原点技术区分的。抛弃型多还原点技术是指在恢复还原点的同时，抛弃时程位于此还原点之后的其余还原点的资料。相对地，永久型多还原点技术则不会在恢复还原点的同时抛弃其后的还原点的资料，因此可在任一还原点之间来回切换，且若不再需要某个还原点，则可将之随意地删除。但由于传统技术的限制，目前大多数的多还原点技术仍采用抛弃型多还原点技术。

传统上，已开发的还原技术可根据前述约要说明如下：1、GOBACK，其应用了档级永久型多点备份法，因其是档级，故效能不高；2、Promagic，其应用了磁道级抛弃型多点备份法，且仅具有备份单一分割区的功效；3、东石虚拟还原，其亦应用了磁道级抛弃型多点备份法，其如同Promagic一般亦未能执行永久型多还原点法的功效，且其采用了静态分配备份空间法，即需预先分配好作为备份空间的扇区，因使用者可看到此分割区，而导致系统设计上的不严密性缺陷，故易被网络上的黑客或病毒攻击。此外，除了上述传统的多点备份技术外，其它的还原方法皆只能执行单点备份的工作。

而上述所应用到的传统技术，包括传统的多点备份技术，皆不足以应用到虚拟计算机、软件隔离等领域需求上。

发明内容

鉴于上述现有技术中的缺点，本发明提供一种还原系统及其方法可用以解决上述传统技术所未能达成的目的。

本发明的全硬盘多点动态还原系统，包括：

一具有特定程序代码的核心程序，该核心程序可截获磁盘的I/O信号以进行一修正程序，借此修正一第一读写指令以产生一第二读写指令；

一核心资料，该核心程序通过该特定程序代码找出相对应的该核心资料并修正该第一读写指令成该第二读写指令，且同时储存该核心资料的变动部分，且该核心程序根据该核心资料模拟出还原点的硬盘资料环境，其中，该核心资料具有一总记录表以记录所有还原点的总信息，并借此控制在任何还原点下的操作不会影响到其它还原点，该总记录表更包含：

至少一组读写记录表，该至少一组读写记录表用以形成至少一个还原点；

一临时记录表，该临时记录表用以执行动态存取功能以记录当前磁盘资料写入状况。

所述的核心程序可执行一磁盘解析程序以标记扇区状态。

所述的至少一组读写记录表更包含一磁盘状态表以记录各还原点的扇区状态。

所述的磁盘状态表所记录的扇区状态更包含至少一占用区以标记磁盘中各还原点的数字资料所占用的扇区，至少一保留区以标记该核心资料所占用的扇区，至少一临时区以标记刚写入的数字资料的对应扇区，至少一空闲区以标记无资料扇区。

所述的至少一组读写记录表更包含一读写映射表以记录需备份扇区的映射关系。

本发明提供的全硬盘多点动态还原方法，包括下列步骤：

提供一具有一核心程序的还原系统；

执行一预设程序以决定还原点的数量；

通过该核心程序进行一磁盘解析程序以解析当时硬盘的环境结构及其状态；

产生且建立一具有至少一组读写记录表的核心资料，借此保存硬盘状态于至少一组读写记录表中以形成至少一个还原点，上述的核心资料更包含一组临时记录表以执行动态存取功能，至少一组该读写记录表更包含一用以记录各还原点的扇区状态的磁盘状态表与一用以记录需备份扇区的映射关系的读写映射表，其中，磁盘状态表所记录的扇区状态更包含至少一占用区以标记磁盘中各还原点的数字资料所占用的扇区，至少一保留区以标记该核心资料所占用的扇区，至少一临时区以标记刚写入的数字资料的对应扇区与至少一空闲区以标记无资料扇区；

该核心程序截获操作系统接收的第一读写指令，插入一特定程序代码以找出相对应的核心资料并借此修正该第一读写指令成第二读写指令，然后核心程序交出第二读写指令以进行实质的数据读写程序，其中该数据读写程序为一数据写入程序和一数据读取程序两者之一；其中：

该数据写入程序包含下列步骤：

判断资料写入扇区是否位于一保护区，其中，该保护区是指先前已被保存成还原点的区域；

若不在该保护区中则直接执行该数据写入程序；

若在该保护区中则判断扇区状态；

当扇区标记为占用区或保留区时，则搜寻该临时记录表中的临时映射表的记录；

若该临时映射表有记录则在记录地址中写入并结束该数据写入程序；

若该临时映射表无记录则根据一搜索算法搜寻磁盘中合适的空闲区以写入资料并更新该临时记录表中的临时映射表写入扇区地址，并在该临时记录表中的临时状态表中将该扇区标记为保留区；

当扇区标记不为占用区或保留区时，则判断写入扇区是否为空闲区；

当扇区标记为空闲区，则直接执行该数据写入程序，并在该临时记录表中的临时状态表标记该扇区为临时区，同时更新该临时记录表的临时映射表；

当扇区标记为临时区时，则直接执行该数据写入程序；

该数据读取程序包含下列步骤：

判断该扇区是否位于该保护区内；

若不在该保护区中，则直接进行该数据读取程序；

若在该保护区内，则根据该磁盘状态表判断扇区状态；

若为空闲区或临时区，则直接进行该数据读取程序；

若为占用区或保留区，则检验该临时记录表是否有记录；

若该临时记录表有记录，则从记录地址进行该数据读取程序；

若该临时记录表无记录，则检验当前的读写记录表有无记录；

若当前的读写记录表有记录，则从记录地址进行该数据读取程序；

若当前的读写记录表与该临时记录表皆无记录，则直接进行该数据读取程序；

执行一回复程序，以回复先前的硬盘资料的备份状态，该回复程序通过该核心程序调出还原点中的一组该读写记录表的记录以根据该组读写记录表模拟出该还原点的硬盘资料环境。

本发明的全硬盘多点动态还原系统应用磁道级动态分配备份空间技术以保护至少一个分割区或整个硬盘的数字资料，且本发明能以极小的硬盘空间记录整个硬盘在不同时期的资料状态，并根据使用者的需求于各个时期之间来回切换资料状态以执行保存资料历程、多环境模拟等应用。此外，本发明亦能有效地提升执行时的效率，并能完整地备份资料历程。因此，本发明可整合单点与多点备份技术，亦整合全硬盘与抛弃型多点备份技术。

附图说明

图1所示为根据本发明的一较佳实施例中为保存磁盘操作的读写记录表结构；

图2所示为根据本发明的一较佳实施例中状态表中所表示的一种磁盘的状态；

图3所示为根据本发明的一较佳实施例中磁盘数据的写入流程图；

图4所示为根据本发明的一较佳实施例中磁盘数据的读取流程图；

图5A、5B、5C、5D所示为根据本发明的一较佳实施例中还原点切换程序的示意图。

具体实施方式

参阅图1与图2所示，在本发明的一实施例中，首先提供一具有一核心程序的还原系统以安装于作业平台中。当本发明的还原系统安装完成时，使用者接口首先执行一预设程序以决定还原点的数量。完成预设程序后，核心程序进行一磁盘解析程序以解析当时硬盘的环境结构及其状态，并在硬盘上产生且建立一具有至少一组读写记录表的核心资料，借此保存硬盘状态于至少一组读写记录表中以形成至少一个还原点，其中，上述的核心资料更包含一组临时记录表以执行动态存取功能，并借此随时记录当前磁盘资料写入状况，亦即，在保存为还原点之前的临时记录表的资料为可更新状态以随时回复原先的系统环境。上述的至少一组读写记录表更包含一磁盘状态表与一读写映射表，其中，读写映射表用以记录需备份扇区的映射关系，而磁盘状态表则用以记录各扇区于各还原点的状态。上述的磁盘解析程序完成后，还原系统会根据磁盘状态表将扇区状态区分并记录成四种状态区：占用区、保留区、临时区和空闲区，其中，磁盘中各还原点的数字资料所占用的扇区被标记为占用区，而核心资料所占用的扇区则被标记为保留区，亦即，磁盘状态表与读写映射表等读写记录表的资料存放的扇区，且当次计算机启动后刚写入的数字资料的对应扇区则被标记为临时区，其余磁盘中没有数据的扇区则被标记为空闲区。此外，上述的映射关系因无法直接写入占用区和保留区，故将要写入占用区和保留区的资料重新映射到其它扇区，重新映射到各扇区的地址即记录在读写映射表中。

在本实施例中，当操作系统接收一第一读写指令以进行一数据读写程序时，核心程序会进行一修正程序以修正第一读写指令并产生一第二读写指令。上述的修正程序如下：核心程序首先截获磁盘的I/O信号并取得对磁盘读写的控制，借此，任何对磁盘的I/O操作都将预先经过核心程序的处理；然后，核心程序插入一特定程序代码以找出相对应的核心资料并借此修正第一读写指令成第二读写指令，且同时储存对应的核心资料的变动部分；之后，核心程序交出第二读写指令以进行实质的数据读写程序。当数据读写程序完成后，欲回复先前的硬盘资料的备份状态时，核心程序会调出还原点中的读写记录表的记录，以便于核心程序根据读写记录表模拟出该还原点的硬盘资料环境。

参考图3所示，在本实施例中，本实施例的数据写入程序如下：首先判断资料写入扇区是否处于保护区内，若不在保护区中则直接执行数据写入程序，其中，保护区是指先前已被保存成还原点的区域；若资料写入扇区在保护区中，则根据扇区状态表中的扇区状态进行处理：当扇区标记为占用区或保留区时，由于不能覆盖该扇区的资料，因此需先搜寻临时记录表中读写映射表的记录，若读写映射表有记录，则在记录地址中写入并结束数据写入程序，若读写映射表无记录，则根据一搜索算法先搜寻磁盘中合适的空闲区以写入资料并更新临时记录表中的读写记录表的写入的扇区地址，并在临时状态表中将该扇区标记为保留区；当扇区标记不为占用区或保留区时，则先判断写入扇区是否为空闲区：当扇区标记为空闲状态时，则直接执行数据写入程序，并在临时记录表中标记该扇区为临时区，同时更新读写记录表；当扇区标记为临时区时，则直接执行数据写入程序，且不更新任何记录表。

参考图4所示，本实施例的数据读取程序如下：首先判断该扇区是否处于保护区内，若不在保护区中，则直接进行数据读取程序；若在保护区内则根据状态表中所标示的扇区状态处理：若为空闲区或临时区，则直接进行数据读取程序；若为占用区或保留区，则检验临时记录表是否有记录，若有记录则从记录地址进行数据读取程序，若无记录则检验当前的读写记录表有无记录，有记录则从记录地址进行数据读取程序；若至少一组读写记录表与临时记录表皆无记录，则直接进行数据读取程序。

参考图5A、5B、5C、5D所示，在本实施例中，还原点切换程序如下所述：首先清除临时记录表的记录，并以目的还原点的状态表覆盖临时记录表的状态表，从而将磁盘资料恢复到目的还原点的状态。若要保存还原点，则修改临时状态表中的临时状态为占用状态，然后将当前读写记录表的记录合并到临时记录表。接着，选择一个未使用的状态表与一个读写记录表作为新的当前读写记录表，并把复制临时记录表的记录至新的读写记录表，同时清空临时记录表的映射记录。新的当前读写记录表中所记录者即为新还原点的信息。若欲删除还原点，标记需删除的读写记录表为未使用状态，并清除其中的全部记录。如上所述，假设图5A所示为磁盘的初始状态，其数据为abc，将c修改为d，然后保存为一个还原点，如图5B所示，这时得到的资料为abd。在此基础上将b修改为e，再保存一个还原点，如图5C所示，这时得到的资料为aed。选择将磁盘复原到初始状态，此时将把临时映射表清空，读到的资料自然又变成了abc。在此基础上把b修改为f、c修改为g，再保存一个还原点。按照读写算法，并不把原先作为映射的地址9、10覆盖，而是重新映射到地址8、7，如图5D所示，得到的资料是afg。这时切换到还原点2时，通过还原点2的映射表，可以得到资料aed。切换到还原点1时，则可得到资料abd。各保存过的资料都不会丢失。故以前述说明可知，本发明为一种将磁盘上部分或全部分割区的资料保存成多个还原点的技术。它拦截了磁盘读写操作，并动态地在磁盘中储存核心程序和读写记录表，实现了磁盘资料的多点备份。此外，本发明亦通过一总记录表记录所有还原点的总信息，并借此控制在任何还原点下的操作不会影响到其它还原点。

如上所述，在本发明的实施例中，本发明的全硬盘永久型多点动态还原法已取代传统的资料还原法。本发明的优点如下：1.本发明为一多点还原技术：其可解决因使用计算机不当而产生的管理、维护方面的问题，且使计算机处于在重新开机后自动复原的状态下，还可防止计算机病毒的恶意侵袭，且具独特的多还原点设定以保存多个磁盘状态；2.本发明可应用于虚拟系统上：其可于多人使用同一计算机或于不同系统工作的状况下，根据不同需求建立相互之间不冲突的多重环境，不至于泄露资料或因转换系统而破坏、遗失、删除重要资料。当然，本发明除了可以应用在多点动态还原方法上，也可以用在任何数字资料还原方法中。而且，本发明通过隐藏的动态分配法所达成的全硬盘永久型多点动态还原技术迄今仍未发展用在关于数字资料还原备份方面。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种全硬盘多点动态还原方法，包括下列步骤：

提供一具有一核心程序的还原系统；

执行一预设程序以决定还原点的数量；

通过该核心程序进行一磁盘解析程序以解析当时硬盘的环境结构及其状态；

产生且建立一具有至少一组读写记录表的核心资料，借此保存硬盘状态于至少一组读写记录表中以形成至少一个还原点，上述的核心资料更包含一组临时记录表以执行动态存取功能，至少一组该读写记录表更包含一用以记录各还原点的扇区状态的磁盘状态表与一用以记录需备份扇区的映射关系的读写映射表，其中，磁盘状态表所记录的扇区状态更包含至少一占用区以标记磁盘中各还原点的数字资料所占用的扇区，至少一保留区以标记该核心资料所占用的扇区，至少一临时区以标记刚写入的数字资料的对应扇区与至少一空闲区以标记无资料扇区；

该核心程序截获操作系统接收的第一读写指令，插入一特定程序代码以找出相对应的核心资料并借此修正该第一读写指令成第二读写指令，然后核心程序交出第二读写指令以进行实质的数据读写程序，其中该数据读写程序为一数据写入程序和一数据读取程序两者之一；其中：

该数据写入程序包含下列步骤：

判断资料写入扇区是否位于一保护区，其中，该保护区是指先前已被保存成还原点的区域；

若不在该保护区中则直接执行该数据写入程序；

若在该保护区中则判断扇区状态；

当扇区标记为占用区或保留区时，则搜寻该临时记录表中的临时映射表的记录；

若该临时映射表有记录则在记录地址中写入并结束该数据写入程序；

若该临时映射表无记录则根据一搜索算法搜寻磁盘中合适的空闲区以写入资料并更新该临时记录表中的临时映射表写入扇区地址，并在该临时记录表中的临时状态表中将该扇区标记为保留区；

当扇区标记不为占用区或保留区时，则判断写入扇区是否为空闲区；

当扇区标记为空闲区，则直接执行该数据写入程序，并在该临时记录表中的临时状态表标记该扇区为临时区，同时更新该临时记录表的临时映射表；

当扇区标记为临时区时，则直接执行该数据写入程序；

该数据读取程序包含下列步骤：

判断该扇区是否位于该保护区内；

若不在该保护区中，则直接进行该数据读取程序；

若在该保护区内，则根据该磁盘状态表判断扇区状态；

若为空闲区或临时区，则直接进行该数据读取程序；

若为占用区或保留区，则检验该临时记录表是否有记录；

若该临时记录表有记录，则从记录地址进行该数据读取程序；

若该临时记录表无记录，则检验当前的读写记录表有无记录；

若当前的读写记录表有记录，则从记录地址进行该数据读取程序；

若当前的读写记录表与该临时记录表皆无记录，则直接进行该数据读取程序；

执行一回复程序，以回复先前的硬盘资料的备份状态，该回复程序通过该核心程序调出还原点中的一组该读写记录表的记录以根据该组读写记录表模拟出该还原点的硬盘资料环境。

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