CN101937377B - 数据恢复方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据恢复方法和装置，其中一种数据恢复方法包括：在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源；在接收到数据恢复命令时，根据已保存的所述元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象。本发明在没有牺牲透明性的前提下提高了数据恢复的完整性，从而提高了已删除数据的恢复效率，有利于降低由于数据丢失造成的经济损失的风险，并有利于降低运维成本。

Description

数据恢复方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别是涉及一种可应用于操作系统中删除数据的数据恢复方法和装置。

背景技术

随着互联网数据量的迅速增长，互联网公司在网页索引库方面对单机存储容量的需求也越来越大，由于工程师的误操作导致数据损失，从而带来的经济损失的风险也与日俱增。

传统的数据恢复技术是通过扫描硬盘，比较标志位以发现被删除文件的文件系统的索引节点(Index Node，简称inode)，进而恢复整个文件。该现有技术虽然可以恢复数据，但是存在丢失部分文件元数据(例如文件名)的问题，并且需要扫描整个硬盘，恢复数据消耗时间和硬盘容量成线性关系，由于单硬盘存储容量的增大(已经到了Tera级别)，通过扫描整个硬盘恢复数据需要的时间已显著增加。

现有技术还提出了一种基于回收站的保护技术进行数据恢复，该技术实质上是把删除动作替换为文件移动操作的技术，例如Linux操作系统在GNOME窗口管理器中，删除的文件实际是被放入“.Trash”隐藏目录中；同样Windows操作系统也提供了类似的支持，被删除的文件放入RECYCLE目录中。但是基于该技术进行数据恢复，被删除文件所占用的硬盘空间不能立刻释放，即对上层应用不透明，例如使用GNOME提供的“.Trash”机制会导致通过窗口管理器和文件恢复工具(debugfs，也称为反删除工具)看到的硬盘空闲空间不一致。因此需要提供特别文件管理接口释放删除文件所占用的硬盘空间，从而会造成额外的管理成本。

通过上述分析可见，传统的数据恢复技术无法保存完整的文件名和目录信息，恢复时间长；基于回收站的数据恢复技术，删除文件时没有释放空间，是以牺牲透明性带来的额外保护，操作系统运行维护的成本较高。总之，现有技术数据恢复方法的效率较低，难以满足实际应用的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据恢复方法和装置，用以提高删除数据的恢复效率。

本发明提供了一种数据恢复方法，包括：

在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源；

在接收到数据恢复命令时，根据已保存的所述元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象。

本发明还提供了一种数据恢复装置，包括：

删除处理模块，用于在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源；

恢复处理模块，用于在接收到数据恢复命令时，根据已保存的所述元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象。

本发明实施例提供的数据恢复方法和装置在没有牺牲透明性的前提下提高了数据恢复的完整性，从而提高了已删除数据的恢复效率，有利于降低由于数据丢失造成的经济损失的风险，并有利于降低运维成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的数据恢复方法流程图；

图2a为本发明第二实施例提供的数据恢复方法流程图；

图2b为本发明第二实施例数据删除和恢复方法的逻辑实现框图；

图2c为本发明第二实施例提供的删除记录块示例；

图2d为本发明第二实施例提供的采用字典序对删除记录进行排序的示例；

图3为本发明第三实施例提供的数据恢复装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例提供的数据恢复方法流程图。如图1所示，本实施例数据恢复方法包括：

步骤11、在接收到删除命令时，保存与该删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与该删除命令对应的目标对象，并释放上述目标对象占用的磁盘存储资源。

每个删除命令可用于指示删除一个或多个目标对象。与删除命令对应目标对象的类型可包括：在Linux或Windows等操作系统中建立的文件、目录、符号链接(如快捷方式)、硬链接等。元数据(data about data)为文件系统中对某个文件的描述信息，必要的元数据例如：目标对象的绝对路径名、类型和文件系统的索引节点(inode)编号等。

步骤12、在接收到数据恢复命令时，根据已保存的上述元数据，恢复与该数据恢复命令对应的目标对象。

通过上述分析可知，本实施例在传统的数据恢复技术与现有的基于回收站的数据恢复技术之间权衡，在没有牺牲透明性的前提下提高了数据恢复的完整性，从而提高了已删除数据的恢复效率，具体的，本实施例由于在删除目标对象之前，对目标对象的必要元数据进行保存，因此，可根据已保存的元数据恢复数据恢复命令对应的目标对象，恢复的目标对象包括的元数据信息完整，因而提高了已删除数据的恢复效率；对于运维人员误操作而丢失的数据，能够及时弥补，起到较好的数据保护效果，有利于由于数据丢失造成的经济损失的风险。同时，本实施例在删除目标对象之后，释放了删除的目标对象占用的磁盘存储资源，释放的磁盘存储资源可供其他目标对象占用，因而有利于降低运维成本。

在上述技术方案的基础上，为了节省数据恢复所需的时间，数据恢复方法还可包括建立删除日志的步骤。在建立的删除日志中记录执行删除命令的时间信息(即时间戳)以及与上述删除命令对应的目标对象的元数据。该情形下，上述步骤12在接收到数据恢复命令时，可根据已建立的删除日志，恢复与该数据恢复命令对应的目标对象，使得已删除的数据恢复操作不需要扫描整个硬盘，明显节省了数据恢复所需的时间，从而有利于降低运维成本。

图2a为本发明第二实施例提供的数据恢复方法流程图。本实施例以在Linux操作系统中挂载的第二版扩展文件系统(Second Extended FileSystem，简称ext2fs)中实现已删除数据的恢复为例，说明本发明数据恢复方法的技术方案。

假设Linux操作系统中已挂载有第二扩展文件系统(ext2fs)。本实施例数据恢复方法可包括三个阶段的处理流程：目标对象的删除阶段、删除日志的建立阶段、以及目标对象的恢复阶段。图2b为本发明第二实施例数据删除和恢复方法的逻辑实现框图。以下结合如图2a和图2b，说明本实施例各个阶段的处理流程。

步骤21和步骤22为调用Linux系统包含的的“rm”工具在目标对象的删除阶段的处理流程。

步骤21、根据接收的删除命令确定需要删除的目标文件，记录需要删除的目标文件的元数据。

该元数据可包括：需要删除的目标文件的绝对路径名、inode编号和类型，其中，目标文件的类型可包括文件、目录等；文件的inode编号指向该文件相关的inode，该inode中记录了文件各个数据块的位置信息，目录的inode编号指向该目录相关inode，其中包含了目录中的各子文件或者子目录的inode的位置信息；可见，元数据实际上记录了目标文件包括的各元素之间的链接关系或层次关系。

“rm”工具是Linux系统中用来删除文件或者目录的命令，以可执行文件的方式实现。Linux系统包含的现有“rm”工具，在删除目标文件或者目录之前并不记录元数据，所以需要对现有“rm”工具进行修改，添加读取元数据的功能。

步骤22、执行删除命令，即删除与该删除命令对应的目标文件，记录执行该删除命令的时间，释放已删除的目标对象占用的资源块。

执行删除命令的时间的记录格式可采用协调世界时(Universal TimeCoordinated，简称UTC)格式进行记录。在释放已删除的目标对象占用的资源块可具体包括：利用“rm”工具调用ext2_truncate函数把已删除的目标文件所占的资源块；并利用“rm”工具调用ext2_free-inode函数释放inode所占的资源块。

步骤23～步骤25为删除日志的建立阶段的处理流程。

步骤23、为与同一个删除命令对应的每个目标对象，生成一条包括各目标对象自身的必要元数据的删除记录。

步骤24、为与同一个删除命令对应的各目标对象对应的各删除记录进行排序，并在排序后的删除记录列表的上方增加执行该删除命令的时间，即为排序后的删除记录列表增加时间戳，删除记录列表和时间戳组成与一个删除命令对应的一个删除记录块。

图2c为本发明第二实施例提供的删除记录块示例。本步骤中生成的删除记录块示例如图2c所示，每一个记录块以时间戳开头，包含若干排序后的删除记录。时间戳记录的格式不受限制，可采用UTC格式记录，如图2c中的删除时间格式1；时间戳也可采用其他格式记录，如图2c中的删除时间格式2。每一条记录包含：类型标志位、inode编号、绝对路径；其中类型标志位的为“0”表示该删除目录对应的目标对象类型为目录；类型标志位的为“1”表示该删除目录对应的目标对象类型为文件。对于其他类型的目标对象，例如链接等，由于不包含实际的重要数据，故此不记录。

用于对删除记录进行排序的算法不受限制。例如：可将文件、目录的绝对路径作为字符串，按照字典序进行升序排序。图2d为本发明第二实施例提供的采用字典序对删除记录进行排序的示例。如此处理的好处在于：如果一个目录包含子文件或者子目录，则目录必然位于子文件和子目录之前，于是在进行下述恢复操作时，任何一个文件或者目录被恢复时，保证它的父目录已经被恢复。

步骤25、建立删除日志(例如：“.rm.log”)文件，将上述步骤生成的删除记录块写入删除日志文件中。如果删除日志文件已经建立，则可将上述步骤生成的删除记录块附加在已有删除日志文件已包括的内容之后。

删除日志的保存位置无特别的要求。例如：操作系统的根目录通常用于存放重要数据，实际使用表明根目录下的数据被误删除的几率较低，因而可将删除日志文件存储在操作系统的根目录下，以降低删除日志文件被使用者误删除的几率。也可以通过网络文件系统(NFS)将该删除日志文件保存在远程主机上。

删除日志文件可采用与系统日志文件类型的存储方法维护，例如：当前删除日志文件达到预设大小时，系统会新建一个删除日志文件，并把原来的删除日志文件命名为rm-log.old，如果系统中已经存在名为rm-log.old的删除日志文件，可将新创建的文件名为rm-log.old的删除日志文件覆盖原文件名为rm-log.old的删除日志文件，从而有效避免了因长期积累造成日志文件过大的问题。

步骤26～步骤28为目标对象的恢复阶段的处理流程。

步骤26、接收使用者提供的包括限定条件信息的数据恢复命令，在删除日志文件中确定满足上述限定条件的删除记录块。

该限定条件可为：执行删除命令的时间范围，和/或，需要恢复的已删除的目标对象的目录信息，该目录信息例如已删除的目标对象的绝对路径名中的一部分，可以通过正则表达式进行匹配。

步骤27、从步骤26确定出的删除记录块中确定实际需要恢复的删除记录块。

如果使用提供的限定条件只是个大致范围，通过步骤25可粗筛出实际需要恢复的删除记录块所处的范围，之后，将粗筛出的删除记录块提供给使用者，以便使用者明确需要恢复的删除记录块是哪些。

步骤28、逐条解析步骤27确定的删除记录块中的每一条删除记录，分别恢复各删除记录对应的目标对象。

例如：使用Linux操作系统发行版本中自带的文件恢复工具(debugfs，也称为反删除工具)，以删除日志文件记录中的inode号做为参数，对文件进行恢复，并根据保存下来的绝对路径名进行改名或者创建缺失目录。

为了在恢复数据时不修改被删除对象所在的分区，可以通过NFS挂载远程主机地址，将恢复出的结果放在远程主机上，即实现异地数据恢复。在某些应用场景中，也可以进行本地文件系统进行覆盖性恢复操作，即实现本地数据恢复。

发明人在实现本发明实施例过程中，将传统的数据恢复技术与本发明提供的数据恢复方法，对误删除后的目标对象进行数据恢复的效果进行比较。采用传统的数据恢复技术只能根据文件内容猜测原有文件名，如果文件都是二进制而不是文本，则基本无法得知原有文件名，并且无法恢复目录结构；对于多级目录式的被删除对象，恢复难度非常大。而采用本发明提供的数据恢复方法，对于若干次线上运维人员的误操作导致的数据丢失，都可及时进行数据恢复，起到较好的保护效果，恢复时间由原来的若干个星期，缩小到若干小时之内，并且在误操作后立刻使用本方法，可以完整地恢复所有数据。可见，本发明实施例有效提高了数据恢复的效率。

虽然上述实施例是以Linux操作系统中挂载的第二扩展文件系统(ext2fs)中运行本发明数据恢复方法为例进行说明，但本领域技术人员可以理解，本发明数据恢复方法还可运行在其他操作系统中的其他文件系统中，例如：Linux操作系统中挂在的第三扩展文件系统(ext3fs)或第四版扩展文件系统(ext4fs)，Windows操作系统挂载的FAT(File Allocation Table)、NTFS(New Technology File System)等，其实现数据恢复的机理与本实施例相似，不再赘述。

图3为本发明第三实施例提供的数据恢复装置结构示意图。如图3所示，本实施例数据恢复装置包括：删除处理模块31和恢复处理模块32。

删除处理模块31用于在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源。

恢复处理模块32用于在接收到数据恢复命令时，根据已保存的所述元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象。

在上述技术方案的基础上，本实施例数据恢复装置还可包括：删除日志建立模块33。

删除日志建立模块33用于建立删除日志，所述删除日志包括：执行所述删除命令的时间戳，以及与所述删除命令对应的所述目标对象的所述元数据。

可选的，删除处理模块31可进一步包括：元数据保存单元311、目标对象删除单元312和资源释放单元313。

元数据保存单元311用于在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据并发送给所述删除日志建立模块。

目标对象删除单元312用于在所述元数据保存单元保存所述元数据之后，删除与所述删除命令对应的目标对象，记录执行所述删除命令的时间戳并发送给所述删除日志建立模块。

资源释放单元313用于在所述目标对象删除单元删除与所述删除命令对应的目标对象之后，释放所述目标对象占用的磁盘存储资源。

可选定，恢复处理模块32可进一步包括：删除记录块确定单元321和目标对象恢复单元322。

删除记录块确定单元321用于确定所述删除日志中满足所述限定条件的删除记录块。

目标对象恢复单元322用于根据确定的所述删除记录块包括的各删除记录对应的元数据，分别恢复各删除记录对应的目标对象。

本实施例数据恢复装置在没有牺牲透明性的前提下提高了数据恢复的完整性，从而提高了已删除数据的恢复效率，有利于降低由于数据丢失造成的经济损失的风险，并有利于降低运维成本。本实施例数据恢复装置的工作机理可参见图1～图2d对应实施例的记载，不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种数据恢复方法，其特征在于，包括：

在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源；

在建立的删除日志中记录删除记录块，所述删除记录块包括所述删除命令的删除记录列表和执行所述删除命令的时间戳，所述删除记录列表中的各删除记录包括所述删除命令对应的目标对象的元数据，其中在所述删除记录列表中，将目标对象的绝对路径作为字符串，按照字典序对各删除记录进行排序；

在接收到数据恢复命令时，在所述删除日志中确定满足所述数据恢复命令所包含限定条件信息的删除记录块，根据所述删除记录块中的元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象，其中所述限定条件信息包括：执行删除命令的时间范围，和/或，需要恢复的已删除的目标对象的目录信息。

2.根据权利要求1所述的数据恢复方法，其特征在于，所述目标对象的元数据包括所述目标对象的绝对路径名、类型和文件系统的索引节点编号。

3.根据权利要求1所述的数据恢复方法，其特征在于，还包括：

将保存有所述删除日志的删除日志文件，保存在操作系统的根目录下。

4.一种数据恢复装置，其特征在于，包括：

删除处理模块，用于在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据，之后删除与所述删除命令对应的目标对象，并释放所述目标对象占用的磁盘存储资源；

删除日志建立模块，用于在建立的删除日志中记录删除记录块，所述删除记录块包括所述删除命令的删除记录列表和执行所述删除命令的时间戳，所述删除记录列表中的各删除记录包括所述删除命令对应的目标对象的元数据，其中在所述删除记录列表中，将目标对象的绝对路径作为字符串，按照字典序对各删除记录进行排序；

恢复处理模块，用于在接收到数据恢复命令时，在所述删除日志中确定满足所述数据恢复命令所包含限定条件信息的删除记录块，根据所述删除记录块中的元数据，恢复与所述数据恢复命令对应的目标对象，其中所述限定条件信息包括：执行删除命令的时间范围，和/或，需要恢复的已删除的目标对象的目录信息。

5.根据权利要求4所述的数据恢复装置，其特征在于，所述删除处理模块包括：

元数据保存单元，用于在接收到删除命令时，保存与所述删除命令对应的目标对象的元数据并发送给所述删除日志建立模块；

目标对象删除单元，用于在所述元数据保存单元保存所述元数据之后，删除与所述删除命令对应的目标对象，记录执行所述删除命令的时间戳并发送给所述删除日志建立模块；

资源释放单元，用于在所述目标对象删除单元删除与所述删除命令对应的目标对象之后，释放所述目标对象占用的磁盘存储资源。

6.根据权利要求4所述的数据恢复装置，其特征在于，所述恢复处理模块包括：

删除记录块确定单元，用于确定所述删除日志中满足所述限定条件的删除记录块；

目标对象恢复单元，用于根据确定的所述删除记录块包括的各删除记录对应的元数据，分别恢复各删除记录对应的目标对象。