CN103389926A

CN103389926A - 一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法和装置

Info

Publication number: CN103389926A
Application number: CN2013102564146A
Authority: CN
Inventors: 眭聚磊; 宋伟
Original assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: CN103389926B

Abstract

本发明的目的在于提供一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法和装置。根据本发明的方法包括：当对所述虚拟磁盘执行写操作时，将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改；将一个或多个修改指示信息标记为已修改的存储单元的数据备份至备份磁盘中。本发明的优点在于，在用户对于待备份磁盘的操作过程中无需执行写操作，从而减少了磁盘读写的频率，并且，由于仅需根据已修改的块来分配备份空间，能够有效地避免了备份磁盘过小或者过大的情况，提高了存储空间的利用率。

Description

一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法和装置。

背景技术

在现有技术中，对虚拟机磁盘的备份方法一般都是使用快照存储增量数据，但是由于备份数据的大小不能预知，根据现有技术的备份方法无法在创建备份设备时确定设备所需大小，因此，当发现增量数据超过备份设备大小时，只能使得备份设备失效或者再次扩容。现有技术中有采用写时复制(COW，Copy on Write)技术来进行增量备份的方法，然而，该技术需要额外采用一块磁盘以支持COW技术，以在发生数据更改时将数据写入该磁盘的COW中，并在数据达到预设阈值时，将数据更新到备份磁盘。因此，基于前述增量数据大小不可测的因素，使用COW技术的方案也需要占用较大的额外的磁盘空间以支持该技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法，其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于其所对应的存储单元是否已修改，其中，所述方法包括以下步骤：

a当对所述虚拟磁盘执行写操作时，将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改；

其中，所述方法还包括以下步骤：

x将一个或多个修改指示信息标记为已修改的存储单元的数据备份至备份磁盘中。

根据本发明的另一方面，提供一种用于对虚拟磁盘进行备份的磁盘备份装置，其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于其所对应的存储单元是否已修改，其中，所述磁盘备份装置包括：

标记装置，用于当对所述虚拟磁盘执行写操作时，将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改；

备份装置，用于将一个或多个修改指示信息标记为已修改的存储单元的数据备份至备份磁盘中。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在用户对于待备份磁盘的操作过程中无需执行写操作，从而减少了磁盘读写的频率，并且，由于仅需根据已修改的块来分配备份空间，能够有效地避免了备份磁盘过小或者过大的情况，提高了存储空间的利用率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明的一个方面的一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法流程图；

图2为根据本发明的一个方面的一种用于对虚拟磁盘进行备份的磁盘备份装置的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1示意出了根据本发明的一个方面的一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法。其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于其所对应的存储单元是否已修改。其中，根据本发明的方法包括步骤S1和步骤S2。

其中，根据本发明的方法通过计算机设备中的磁盘备份装置来实现。所述计算机设备包括一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的电子设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(FPGA)、数字处理器(DSP)、嵌入式设备等。所述计算机设备包括网络设备与用户设备。其中，所述网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(Cloud Computing)的由大量主机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。所述用户设备包括但不限于任何一种可与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板、或声控设备等方式进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、PDA、游戏机、或IPTV等。其中，所述用户设备及网络设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、VPN网络等。

需要说明的是，所述用户设备、网络设备以及网络仅为举例，其他现有的或今后可能出现的用户设备、网络设备以及网络如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。

参照图1，在步骤S1中，当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，磁盘备份装置将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改。

其中，在所述虚拟磁盘建立时，磁盘备份装置生成与该虚拟磁盘包含的各个存储单元分别对应的修改指示信息，其中，所述修改指示信息标记为未修改。

优选地，磁盘备份装置在虚拟磁盘建立时，生成与该虚拟磁盘对应的位图。其中，所述修改指示信息包括所述位图中的比特位，其中，所述位图中的各个比特位分别对应所述虚拟磁盘的各个存储单元，并基于各个比特位的值来指示其所对应的存储单元是否已修改。

更优选地，所述位图采用二级索引结构，其中，第一级索引用于指示存储单元组，第二级索引用于指示的存储单元组中的各个存储单元。

例如，对于采用二级索引结构的位图B1，该位图包括第一级索引Bl_1和第二级索引Bl_2，其中，第一级索引Bl_1包含预定个数的比特位，第二级索引Bl_2保护多组分别与存储单元组对应的比特组构成，其中，每一比特组包含预定个数个比特位；其中，第一级索引Bl_1中的每个比特位用于指示第二级索引Bl_2中与一个存储单元组相对应的比特组，一个比特组中的各个比特位分别用于指示相应的存储单元组中的存储单元是否已修改。

具体地，当磁盘备份装置检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，磁盘备份装置判断该次写操作所对应的至少一个存储单元中的各个存储单元的修改指示信息是否为已修改。

若磁盘备份装置判断所述存储单元对应的修改指示信息不为已修改时，将该存储单元对应的修改指示信息标记为已修改。

若磁盘备份装置判断所述存储单元对应的修改指示信息为已修改时，不对该修改指示信息进行操作。

接着，在步骤S2中，磁盘备份装置将一个或多个修改指示信息标记为已修改的存储单元的数据备份至备份磁盘中。

具体地，磁盘备份装置对各个修改指示信息标记为已修改的存储单元，将该存储单元的数据备份至所述备份磁盘，接着，磁盘备份装置将备份后的存储单元所对应的修改指示信息标记为未修改。

优选地，磁盘备份装置先遍历各个修改指示信息，以获得一个或多个标记为已修改的修改指示信息；并分别确定所述一个或多个修改指示信息中各个修改指示信息对应的存储单元，以获取其存储的数据并进行备份。

具体地，磁盘备份装置根据修改指示信息的索引结构来确定相应的遍历方式，以进行遍历。

例如，当修改指示信息采用一级索引结构时，磁盘备份装置逐个读取各个修改指示信息以进行遍历；又例如，当修改指示信息被组织为采用二级索引结构的位图形式时，磁盘备份装置先遍历第一级索引，以基于第一级索引中的各个比特位，来确定其所对应的第二级索引中的存储页组，并逐个遍历该存储页组中的各个比特位，以确定该各个比特位所对应的存储单元是否已修改。

更优选地，磁盘备份装置根据遍历所获得的一个或多个标记为已修改的修改指示信息，确定所述备份磁盘需要的存储空间；并基于所确定的存储空间来建立所述备份磁盘，以用于存储备份数据。

其中，根据本发明的方法，磁盘备份装置可先多次执行步骤S1，再执行步骤S2。优选地，磁盘备份装置可先多次执行步骤S1，并当满足预定触发条件时，再执行步骤S2。其中，所述预定触发条件包括但不限于以下至少任一种：

1)满足预定时间条件时，例如，执行步骤S1的时长满足预定时间段时，又例如，当到达预定时间点时等；

2)执行步骤S1的频次满足预定阈值时，例如，执行步骤S1的次数满足预定次数阈值时等；

3)满足预定事件时，例如，接收到用户的备份指令时等。

其中，所述预定触发条件可以为前述中任意多项的结合，例如，预定触发条件可以包括：当执行步骤S1的频率满足预定频率阈值，并且持续时间满足预定时间长度时等。

根据本发明的方法，在对虚拟磁盘进行写操作时，不会并发进行备份的写操作，并且由于仅需对已修改的存储单元的修改指示信息进行操作，从而处理效率得到了极大的提高，并且无需额外的存储空间。更进一步的，在进行备份时，由于可根据已修改的存储单元来确定所需的备份磁盘的大小，从而能够有效地利用备份磁盘空间，并有效地避免现有技术中当备份磁盘太小时需要重新备份的问题。

图2示意出了根据本发明的一个方面的一种用于对虚拟磁盘进行备份的磁盘备份装置的结构示意图。其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于其所对应的存储单元是否已修改。其中，根据本发明的磁盘备份装置包括标记装置1和备份装置。

参照图2，当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，标记装置1将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改。

其中，在所述虚拟磁盘建立时，磁盘备份装置中的生成装置(图未示)生成与该虚拟磁盘包含的各个存储单元分别对应的修改指示信息，其中，所述修改指示信息标记为未修改。

优选地，生成装置在虚拟磁盘建立时，生成与该虚拟磁盘对应的位图。其中，所述修改指示信息包括所述位图中的比特位，其中，所述位图中的各个比特位分别对应所述虚拟磁盘的各个存储单元，并基于各个比特位的值来指示其所对应的存储单元是否已修改。

具体地，当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，标记装置1中的判断装置(图未示)判断该次写操作所对应的至少一个存储单元中的各个存储单元的修改指示信息是否为已修改。

若判断装置判断所述存储单元对应的修改指示信息不为已修改时，标记装置1中的第一修改装置将该存储单元对应的修改指示信息标记为已修改。

若判断装置判断所述存储单元对应的修改指示信息为已修改时，不对该修改指示信息进行操作。

接着，备份装置2将一个或多个修改指示信息标记为已修改的存储单元的数据备份至备份磁盘中。

具体地，备份装置2中的子备份装置(图未示)对各个修改指示信息标记为已修改的存储单元，将该存储单元的数据备份至所述备份磁盘，接着，备份装置2中的第二修改装置(图未示)将备份后的存储单元所对应的修改指示信息标记为未修改。

优选地，磁盘备份装置中的获取装置(图未示)先遍历各个修改指示信息，以获得一个或多个标记为已修改的修改指示信息；并且，磁盘备份装置中的第一确定装置(图未示)分别确定所述一个或多个修改指示信息中各个修改指示信息对应的存储单元，以获取其存储的数据并进行备份。

更优选地，磁盘备份装置中的第二确定装置(图未示)根据遍历所获得的一个或多个标记为已修改的修改指示信息，确定所述备份磁盘需要的存储空间；并且，磁盘备份装置中的建立装置(图未示)基于所确定的存储空间来建立所述备份磁盘，以用于存储备份数据。

其中，根据本发明的方案，可先由标记装置1多次执行操作，再由备份装置2执行操作。优选地，标记装置1可先多次执行操作，并当满足预定触发条件时，触发备份装置2执行操作。其中，所述预定触发条件包括但不限于以下至少任一种：

2)标记装置1执行操作的频次满足预定阈值时，例如，标记装置1执行操作的次数满足预定次数阈值时等；

3)满足预定事件时，例如，接收到用户的备份指令时等。

其中，所述预定触发条件可以为前述中任意多项的结合，例如，预定触发条件可以包括：当标记装置1执行操作的频率满足预定频率阈值，并且持续时间满足预定时间长度时等。

根据本发明的方案，在对虚拟磁盘进行写操作时，不会并发进行备份的写操作，并且由于仅需对已修改的存储单元的修改指示信息进行操作，从而处理效率得到了极大的提高，并且无需额外的存储空间。更进一步的，在进行备份时，由于可根据已修改的存储单元来确定所需的备份磁盘的大小，从而能够有效地利用备份磁盘空间，并有效地避免现有技术中当备份磁盘太小时需要重新备份的问题。

本发明的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本发明的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本发明的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个功能或步骤的电路。

另外，本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。而调用本发明的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本发明的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本发明的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims

1.一种用于对虚拟磁盘进行备份的方法，其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于指示其所对应的存储单元是否已修改，其中，所述方法包括以下步骤：

a当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改；

其中，所述方法还包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤a包括以下步骤：

-当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，判断该次写操作所对应的至少一个存储单元中的各个存储单元的修改指示信息是否为已修改；

-当判断所述存储单元对应的修改指示信息不为已修改时，将该存储单元对应的修改指示信息标记为已修改。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

-遍历各个修改指示信息，以获得一个或多个标记为已修改的修改指示信息；

-分别确定所述一个或多个修改指示信息中各个修改指示信息对应的存储单元。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

-根据一个或多个标记为已修改的修改指示信息，确定所述备份磁盘需要的存储空间；

-基于所确定的存储空间来建立所述备份磁盘。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法在步骤a之前还包括以下步骤：

p在所述虚拟磁盘建立时，生成与该虚拟磁盘包含的各个存储单元分别对应的修改指示信息，其中，所述修改指示信息标记为未修改。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述步骤p包括以下步骤：

-在虚拟磁盘建立时，生成与该虚拟磁盘对应的位图，其中，所述修改指示信息包括所述位图中的比特位，其中，所述位图中的各个比特位分别对应所述虚拟磁盘的各个存储单元，并基于各个比特位的值来指示其所对应的存储单元是否已修改。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述位图采用二级索引结构，其中，第一级索引用于指示存储单元组，第二级索引用于指示的存储单元组中的各个存储单元。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述步骤x包括以下步骤：

-对各个修改指示信息标记为已修改的存储单元，将该存储单元的数据备份至所述备份磁盘；

-将备份后的存储单元所对应的修改指示信息标记为未修改。

9.一种用于对虚拟磁盘进行备份的磁盘备份装置，其中，所述虚拟磁盘包括多个存储单元，每个存储单元对应一个修改指示信息，所述修改指示信息用于指示其所对应的存储单元是否已修改，其中，所述磁盘备份装置包括：

标记装置，用于当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，将该次写操作所对应的至少一个存储单元的修改指示信息标记为已修改；

10.根据权利要求9所述的磁盘备份装置，其中，所述标记装置包括：

判断装置，用于当检测到对所述虚拟磁盘执行写操作时，判断该次写操作所对应的至少一个存储单元中的各个存储单元的修改指示信息是否已修改；

第一修改装置，用于当判断所述存储单元对应的修改指示信息不为已修改时，将该存储单元对应的修改指示信息标记为已修改。

11.根据权利要求9或10所述的磁盘备份装置，其中，所述磁盘备份装置还包括：

获取装置，用于遍历各个修改指示信息，以获得一个或多个标记为已修改的修改指示信息；

第一确定装置，用于分别确定所述一个或多个修改指示信息中各个修改指示信息对应的存储单元。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的磁盘备份装置，其中，所述磁盘备份装置还包括：

第二确定装置，用于根据一个或多个标记为已修改的修改指示信息，确定所述备份磁盘需要的存储空间；

建立装置，用于基于所确定的存储空间来建立所述备份磁盘。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的磁盘备份装置，其中，所述磁盘备份装置还包括：

生成装置，用于在所述虚拟磁盘建立时，生成与该虚拟磁盘包含的各个存储单元分别对应的修改指示信息，其中，所述修改指示信息标记为未修改。

14.根据权利要求13所述的磁盘备份装置，其中，所述生成装置还用于：

15.根据权利要求14所述的磁盘备份装置，其中，所述位图采用二级索引结构，其中，第一级索引用于指示存储单元组，第二级索引用于指示的存储单元组中的各个存储单元。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的磁盘备份装置，其中，所述备份装置包括：

子备份装置，用于对各个修改指示信息标记为已修改的存储单元，将该存储单元的数据备份至所述备份磁盘；

第二修改装置，用于将备份后的存储单元所对应的修改指示信息标记为未修改。