CN101668048A - 支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机信息安全中的灾难恢复技术领域,尤其涉及一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法及系统。本发明在主机正常运行时将实时捕获的操作数据保存到后台磁盘存储,并且在后台CDP系统的元数据存储中保存备份数据的相关版本信息,当用户需要访问或者修改因为故障暂时不再可用的数据时,借助iSCSI协议,通过后台数据版本快速重组机制,可以通过中间镜像和操作数据快速重现任意时间点的数据版本。本发明具备支持时间版本的快速重组和更新,能够实现对任意时间点备份数据(时间版本)的查看,能够在较短的时间内显示所要查看的数据,并且能够实现数据的实时修改和数据版本的多向运行。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息安全中的灾难恢复技术领域,尤其涉及一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法及系统。
背景技术
目前广大企业往往都拥有大量关系企业命脉的重要数据,而计算机软硬件的不可靠、人为的误操作、恶意的外部攻击以及自然灾害容易对其数据安全产生威胁,从而导致关键数据不可用,给企业造成巨大的经济损失。例如,美国911事件中世界贸易大厦被恐怖分子撞毁,其中很多公司都是因为重要的数据丢失而倒闭。
传统的数据备份、数据恢复技术虽然能从一定程度上容忍灾难,却往往耗时甚巨,并不能保证关键数据的实时可用和历史数据的可查询性。因此,如何保证重要数据在灾难发生后仍然可实时访问和修改,是计算机数据安全所面临的一个主要技术难题。
本发明针对上述技术问题,提出了确保用户能够在灾难发生后,能立即对受损数据进行访问、修改(恢复)操作的系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法及系统,以确保用户能够在灾难发生后,能立即对受损数据进行访问、修改(恢复)操作。
为达到上述目的,本发明采用如下的技术方案:
一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法,包括以下步骤:
①初始化网络连接,CDP主机向CDP服务器建立网络连接,所述CDP表示连续数据保护;
②CDP主机通过CDP代理向CDP服务器发送虚拟访问请求,CDP服务器对其进行身份认证,并建立数据连接;
③CDP服务器要求CDP主机提供访问信息,所述访问信息包括分区信息、时间信息t;
④CDP主机通过CDP代理发送访问信息,CDP服务器使用接收到的信息向元数据操作模块查询最近中间版本镜像的存储位置;
⑤CDP服务器根据查询结果在存储服务器上定位最近的中间镜像位置,提取用于镜像修正的数据和操作集,并合成准确时间的时间版本镜像;
⑥CDP服务器将获得的准确时间版本镜像链接到iSCSI Target端,并进行相关配置,同时将镜像挂载信息通过iSCSI Target端发送给CDP主机;
⑦CDP主机通过iSCSI客户端接收到挂载信息,将远程镜像实施挂载,并生成相应的数据视图,通过iSCSI客户端显示给用户;
⑧CDP主机使用iSCSI客户端监控并实时获取用户的读/写操作信息,通过远程访问iSCSI Target端获取/写入操作数据,通过iSCSI客户端将数据或修改结果呈现给用户,实现数据视图的更新;
⑨CDP服务器根据从iSCSI Target获取的操作数据,更新元数据存储和相应的数据存储;
⑩CDP主机通过iSCSI客户端将更新结果呈现给用户。
所述步骤⑤中合成准确时间的时间版本镜像,具体包括如下子步骤:
①根据前述访问信息定位到离t最近的两个端点ti和ti+1的时间版本镜像,其中ti<t<ti+1;
②进行ti到t以及t到ti+1之间的操作信息和数据信息的比较,根据代价最小化准则选择合成的端点版本;
③在端点版本的基础上进行“回退”或“重做”操作,得到指定时间的镜像版本。
所述步骤⑤中所合成的准确时间的时间版本镜像,能够实现数据版本的多向运行,所述实现数据版本的多向运行具体包括如下子步骤:
①初始化存储资源位图和运行任务索引;
②为每个运行任务分配单独的存储空间,并更新存储资源位图和运行任务索引;
③要查询运行轨迹上某时刻的数据视图,首先根据该任务运行的初始镜像生成静态视图,然后根据任务索引列和存储资源位图定位相应的存储分配状况,最后利用其结果实时更新视图。
一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护系统,包括:
CDP主机,用于保持同CDP服务器之间的网络连接,并且在系统正常运行时向CDP服务器传送带版本信息的连续数据;
CDP服务器,用于实时协调各种读写请求,负责根据上述访问信息从元数据存储中查询到中间镜像版本和更新操作的访问索引;
元数据存储装置,负责根据上述访问信息提供中间镜像版本位置和更新操作的存储索引列表;
数据存储装置,负责保存不同时间版本的连续数据和中间镜像版本,同时维护相关数据的访问索引;
所述CDP主机与CDP服务器实现网络连接,所述CDP服务器与数据存储装置、元数据存储装置分别连接;
CDP主机包括CDP代理模块、iSCSI客户端模块,CDP代理模块用于截获受保护区域的所有操作,发送给CDP服务器;iSCSI客户端模块用于实时捕获用户的操作请求和操作数据,使用iSCSI协议发送给CDP服务器上的iSCSI Target端,同时接受iSCSI Target端发送过来的数据视图和访问数据,给用户提供一种透明的数据访问和机制;
CDP服务器包括元数据管理模块、存储管理模块、iSCSI Target端模块、CDP管理模块,其中元数据管理模块用于根据CDP代理发送过来的磁盘操作信息和数据信息生成并存储元数据;存储管理模块负责根据发送过来的操作和数据更新分类存储和后续镜像,每隔一定的时间周期,生成中间版本的镜像文件;iSCSI Target端模块通过CDP服务器端所提供的镜像文件生成挂载信息并提供给iSCSI客户端,同时通过iSCSI客户端发送过来的数据逻辑地址从镜像中获取所需要的数据并提供给iSCSI客户端;CDP管理模块负责CDP服务器端各模块之间的工作调度,CDP管理模块接收CDP代理发送访问请求,合成所需镜像,将生成的镜像连接到iSCSI Target端,并实施相关配置。
本发明具有以下优点和积极效果:
1)支持时间版本的快速重组和更新,能够实现对任意时间点备份数据(时间版本)的查看;
2)能够在较短的时间内显示所要查看的数据,并且能够实现数据的实时修改和数据版本的多向运行。
3)支持任意时间点的视图的快速生成,提供短时间内恢复远程数据访问和修改,允许多个用户实时并发访问和修改数据版本。
附图说明
图1是本发明提供的支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法的流程图。
图2是本发明提供的支持任意时间数据访问和修改的数据保护系统的结构图。
图3是本发明时间版本镜像快速生成机制示意图。
图4是本发明连续数据树状多向运行状态示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明:
本发明提供的支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法,具体采用如下的技术方案,参见图1,具体包括以下步骤:
①初始化网络连接,CDP(Continual Data Protection,连续数据保护)主机向CDP服务器建立网络连接;
②CDP主机通过CDP代理向CDP服务器发送虚拟访问请求,CDP服务器对其进行身份认证,并建立数据连接;
③CDP服务器要求CDP主机提供访问信息,所述访问信息包括分区信息、时间信息t;
④CDP主机通过CDP代理发送访问信息,CDP服务器使用接收到的信息向元数据操作模块查询最近中间版本镜像的存储位置;
⑤CDP服务器根据查询结果在存储服务器上定位最近两个中间镜像位置,提取用于镜像修正的数据和操作集,并合成准确时间的时间版本镜像;
⑥CDP服务器将获得的准确时间版本镜像链接到iSCSI Target端,并进行相关配置,同时将镜像挂载信息(镜像逻辑单元号)通过iSCSI Target端发送给CDP主机;
⑦CDP主机通过iSCSI客户端接收到挂载信息,将远程镜像实施挂载,并生成相应的数据视图,通过iSCSI客户端显示给用户;
⑧CDP主机使用iSCSI客户端监控并实时获取用户的读/写操作信息,通过远程访问iSCSI Target端获取/写入操作数据,通过iSCSI客户端将数据或修改结果呈现给用户,实现数据视图的更新;
⑨CDP服务器根据从iSCSI Target获取的操作数据,更新元数据存储和相应的数据存储;
⑩CDP主机通过iSCSI客户端将更新结果呈现给用户。
上述步骤⑤中合成准确时间的时间版本镜像,参见附图3所示,具体包括如下步骤:
①根据前述访问信息定位到离t最近的两个端点ti和ti+1(ti<t<ti+1)的时间版本镜像;
②进行ti到t以及t到ti+1之间的操作信息和数据信息的比较,根据代价最小化准则选择合成的端点版本;
③在端点版本的基础上进行“回退”或“重做”操作,得到指定时间的镜像版本。
上述步骤⑤中所合成的准确时间的时间版本镜像,能够实现数据版本的多向运行,具体包括如下子步骤:
①初始化存储资源位图和运行任务索引;
②为每个运行任务分配单独的存储空间,并更新存储资源位图和运行任务索引;
③要查询运行轨迹上某时刻的数据视图,首先根据该任务运行的初始镜像生成静态视图,然后根据任务索引列和存储资源位图定位相应的存储分配状况,最后利用其结果实时更新视图。
数据版本的多向运行如附图4所示,以Track1~Track3为例,具体包括如下步骤:
①Track1表示系统的主运行轨迹,在Nh点发现运行故障,回退到最近的无故障点,分配存储空间并产生分叉运行到Nf点,同理Track2和Track3表示在主运行轨迹的Nb点产生的另外两个任务的运行轨迹。
②Track1在恢复到无故障点时需要进行两个子操作:
(a)为新分叉分配单独的运行空间,即多叉树上的Nf段;
(b)回收故障运行阶段所耗费的存储空间,即多叉树上的Nh段。
同理Track2和Track3在改变运行轨迹的时候也需要进行类似操作;
③查看树上任意时间点的数据视图,例如Nc点的视图,首先要根据主运行轨迹Track1查询到Nb点的存储资源位图,生成初始视图,然后再根据Track2的运行轨迹检索到相应的存储资源位图对初始视图进行更新,从而得到指定时间点的数据视图。
本发明提供的支持任意时间数据访问和修改的数据保护系统包括以下组成部分及模块,参见附图2所示,具体包括:CDP主机、CDP服务器、数据存储装置、元数据存储装置,其中CDP主机与CDP服务器实现网络连接,CDP服务器与数据存储装置、元数据存储装置分别连接;
CDP主机用于保持同CDP服务器之间的网络连接,并且在系统正常运行时向CDP服务器传送带版本信息的连续数据;
CDP主机包括CDP代理模块、iSCSI客户端模块,CDP代理模块用于截获受保护区域的所有操作,发送到CDP服务器存储起来;iSCSI客户端模块用于实时捕获用户的操作请求和操作数据,通过iSCSI协议发送给运行在CDP服务器上的iSCSI Target端,同时接受iSCSI Target端发送过来的数据视图和访问数据,给用户提供一种透明的数据访问和机制;
CDP服务器用于实时协调各种读写请求,负责根据上述访问信息从元数据存储中查询到中间镜像版本位置和更新操作存储索引;
CDP服务器端包括元数据管理模块、存储管理模块、iSCSI Target端模块、CDP管理模块,其中元数据管理模块用于根据CDP代理发送过来的磁盘操作信息和数据信息生成并存储元数据;存储管理模块负责根据发送过来的操作和数据更新分类存储和后续镜像,每隔一定的时间周期,生成中间版本的镜像文件;iSCSI Target端模块通过CDP服务器端所提供的镜像文件生成挂载信息并提供给iSCSI客户端,同时通过iSCSI客户端发送过来的数据逻辑地址从镜像中获取所需要的数据并提供给iSCSI客户端;CDP管理模块负责CDP服务器端各个模块之间的工作调度,CDP管理模块接收CDP代理发送访问请求(时间点,分区),合成所需镜像(指定时间、指定分区),将生成的镜像连接到iSCSI Target端,并实施相关配置;
元数据存储装置负责根据访问时间点提供中间镜像版本位置和更新操作存储索引列表;
数据存储装置负责保存不同时间版本的连续数据和中间镜像并维护数据的访问索引。
本系统的运行方式是,当受保护系统正常工作时,CDP代理将任意磁盘操作截获并发送到CDP服务器端存储;当系统发生故障时,数据访问请求被重定向到CDP服务器,根据访问信息生成相应时间版本的数据镜像,通过iSCSI协议挂载并呈现给用户,最后通过写重定向的方式实现数据的实时改写,保证了重要数据的实时可用。同传统基于数据恢复的数据保护方式相比,本发明运行所需要的时间短,能回溯到任意时间点的数据版本,并且能够实现对用户的实时修改。
Claims (4)
1.一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法,其特征在于,包括以下步骤:
①初始化网络连接,CDP主机向CDP服务器建立网络连接,所述CDP表示连续数据保护;
②CDP主机通过CDP代理向CDP服务器发送虚拟访问请求,CDP服务器对其进行身份认证,并建立数据连接;
③CDP服务器要求CDP主机提供访问信息,所述访问信息包括分区信息、时间信息t;
④CDP主机通过CDP代理发送访问信息,CDP服务器使用接收到的信息向元数据操作模块查询最近中间版本镜像的存储位置;
⑤CDP服务器根据查询结果在存储服务器上定位最近的中间镜像位置,提取用于镜像修正的数据和操作集,并合成准确时间的时间版本镜像;
⑥CDP服务器将获得的准确时间版本镜像链接到iSCSI Target端,并进行相关配置,同时将镜像挂载信息通过iSCSI Target端发送给CDP主机;
⑦CDP主机通过iSCSI客户端接收到挂载信息,将远程镜像实施挂载,并生成相应的数据视图,通过iSCSI客户端显示给用户;
⑧CDP主机使用iSCSI客户端监控并实时获取用户的读/写操作信息,通过远程访问iSCSI Target端获取/写入操作数据,通过iSCSI客户端将数据或修改结果呈现给用户,实现数据视图的更新;
⑨CDP服务器根据从iSCSI Target获取的操作数据,更新元数据存储和相应的数据存储;
⑩CDP主机通过iSCSI客户端将更新结果呈现给用户。
2.根据权利要求1所述的支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法,其特征在于:
所述步骤⑤中合成准确时间的时间版本镜像,具体包括如下子步骤:
①根据前述访问信息定位到离t最近的两个端点ti和ti+1的时间版本镜像,其中ti<t<ti+1;
②进行ti到t以及t到ti+1之间的操作信息和数据信息的比较,根据代价最小化准则选择合成的端点版本;
③在端点版本的基础上进行“回退”或“重做”操作,得到指定时间的镜像版本。
3.根据权利要求1所述的支持任意时间数据访问和修改的数据保护方法,其特征在于:
所述步骤⑤中合成的准确时间的时间版本镜像,能够实现数据版本的多向运行,所述实现数据版本的多向运行具体包括如下子步骤:
①初始化存储资源位图和运行任务索引;
②为每个运行任务分配单独的存储空间,并更新存储资源位图和运行任务索引;
③要查询运行轨迹上某时刻的数据视图,首先根据该任务运行的初始镜像生成静态视图,然后根据任务索引列和存储资源位图定位相应的存储分配状况,最后利用其结果实时更新视图。
4.一种支持任意时间数据访问和修改的数据保护系统,其特征在于,包括:
CDP主机,用于保持同CDP服务器之间的网络连接,并且在系统正常运行时向CDP服务器传送带版本信息的连续数据;
CDP服务器,用于实时协调各种读写请求,负责根据上述访问信息从元数据存储中查询到中间镜像版本和更新操作的访问索引;
元数据存储装置,负责根据上述访问信息提供中间镜像版本位置和更新操作的存储索引列表;
数据存储装置,负责保存不同时间版本的连续数据和中间镜像版本,同时维护相关数据的访问索引;
所述CDP主机与CDP服务器实现网络连接,所述CDP服务器与数据存储装置、元数据存储装置分别连接;
CDP主机包括CDP代理模块、iSCSI客户端模块,CDP代理模块用于截获受保护区域的所有操作,发送给CDP服务器;iSCSI客户端模块用于实时捕获用户的操作请求和操作数据,使用iSCSI协议发送给CDP服务器上的iSCSI Target端,同时接受iSCSI Target端发送过来的数据视图和访问数据,给用户提供一种透明的数据访问和机制;
CDP服务器包括元数据管理模块、存储管理模块、iSCSI Target端模块、CDP管理模块,其中元数据管理模块用于根据CDP代理发送过来的磁盘操作信息和数据信息生成并存储元数据;存储管理模块负责根据发送过来的操作和数据更新分类存储和后续镜像,每隔一定的时间周期,生成中间版本的镜像文件;iSCSI Target端模块通过CDP服务器端所提供的镜像文件生成挂载信息并提供给iSCSI客户端,同时通过iSCSI客户端发送过来的数据逻辑地址从镜像中获取所需要的数据并提供给iSCSI客户端;CDP管理模块负责CDP服务器端各模块之间的工作调度,CDP管理模块接收CDP代理发送访问请求,合成所需镜像,将生成的镜像连接到iSCSI Target端,并实施相关配置。
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