CN103412824A - 写时拷贝快照方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种写时拷贝快照方法及装置，涉及计算机领域，为解决现有写时拷贝快照方法及装置写请求响应速度慢而设计。所述写时拷贝快照方法包括：接收数据写请求；判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照，若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。本发明实施例中所述的写时拷贝快照方法及装置，将数据写在快照区，再通过后续的转移至数据块中或通过关联索引的建立，实现数据的更新以及对外的数据写入的快速响应。

Description

写时拷贝快照方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种写时拷贝快照方法及装置。 

背景技术

在写时拷贝快照技术中，存储系统被分为源数据区以及快照区；源数据区被分为若干数据块，所述数据块作为数据处理的基本单位。 

在传统的写时拷贝快照方法中，当接收到数据写请求时，则首先判断是否建立快照是否为第建立快照之后的第一次数据写请求。 

若非建立快照之后的第一次数据写请求则将数据直接写入源数据区中的数据块中即可。快照时记录了备份数据块，当需要用到快照时刻的数据时，可以从快照区提取。 

若是建立快照之后的第一次数据写请求，则先将源数据区的数据块拷贝到快照区以建立副本，并建立快照引用指针后，再将数据写入源数据区中的数据块中。当所述数据块较大或一次涉及到的数据块较多时，将导致数据写入的延时大的问题。 

发明内容

本发明实施例提供写时拷贝快照方法及装置，以解决现有技术中先建立副本再写入数据带来数据写请求响应时延大的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案： 

本发明第一方面提供一种写时拷贝快照方法，所述写时拷贝快照方法包括： 

接收数据写请求； 

判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写 入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。 

第一方面第一种实现方式中，在所述将数据写入快照区，并建立快照区数据索引之后还包括： 

在所述快照区建立所述数据块的副本； 

根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块； 

建立指向所述副本的快照引用指针。 

第一方面第二种实现方式中，在所述将数据写入快照区，并建立快照区数据索引之后还包括： 

根据所述快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引； 

建立指向所述数据块的快照引用指针。 

第一方面第三种实现方式中，所述快照区数据索引包括数据写请求要写入的数据块的标识符、写入的起始地址以及偏移量。 

本发明第二方面提供一种写时拷贝快照装置，所述写时拷贝快照装置包括： 

写请求接收单元，用以接收数据写请求； 

第一写入单元，用以判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。 

第二方面第一种实现方式中，所述写时拷贝快照装置还包括： 

副本建立单元，用以在所述快照区建立所述数据块的副本； 

第二写入单元，用以根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块； 

第一快照引用指针建立单元，用以建立指向所述数据块的快照引用指针。 

第二方面第二种实现方式中，所述写时拷贝快照装置还包括： 

新数据索引建立单元，用以根据所述数据快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引； 

第二快照引用指针建立单元，建立指向所述数据块的快照引用指针。 

第二方面第三种实现方式中，所述快照区数据索引包括数据写请求要写入的数据块的标识符、写入的起始地址以及偏移量。 

本发明实施例中，在建立快照之后的第一次数据写请求时，优先响应数据写请求，将数据写入快照区并建立与数据存储相关的快照区数据索引，从而提高了数据写请求的响应速度，同时通过快照区数据索引的建立为后续优化数据的存储提供了先决条件，具有数据写请求响应时间短且实现简便易行的优点。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照方法的流程图； 

图2是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照方法的流程图； 

图3是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照方法的流程图； 

图4是本发明实施例所述的一种快照区数据索引结构示意图； 

图5是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照装置的结构示意图； 

图6是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照装置的结构示意图； 

图7是本发明实施例所述的一种写时拷贝快照装置的结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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做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。 

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

实施例一： 

本实施例提供了一种写时拷贝快照方法，如图1所示，写时拷贝快照方法包括： 

所述写时拷贝快照方法包括： 

步骤S110：接收数据写请求； 

步骤S120：判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若否，则直接将数据写入所述数据块； 

若是则进入步骤S130，所述步骤S130为判断是否是建立快照之后的第一数据写请求， 

若是则进入步骤S140，所述步骤S140为将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。 

在S130中，判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，如果否，则直接将数据写入所述数据块。 

在具体的实施过程中，存储系统或存储矩阵通常分为源数据区以及快照区；源数据区用以存储数据，快照区用以存储了快照时形成源数据区中历史数据的备份或副本。写时拷贝技术，是在对需备份的数据建立快照后，在第一次接收到写请求时，将需备份的数据拷贝到快照区。故当接收到数据写请求时，首先需判断是否需要已经建立了快照，如果未建立快照，则表示无需对数据进行备份，可以直接将数据更新到数据块中。若已经建立快照，则判断是否是建立快照之后的第一次数据写请求，若不是第一次数据写请求，则表示数据已经完成了备份，则可以直接将数据写入源数据区中的数据块中，若不是，则需要确保数据写入的同时，完成数据的备份。在传统方法是先将 源数据区中的数据块在快照区中建立副本，建立副本的快照引用指针之后，再将数据写入源数据区中，这样造成了数据响应的时延。而在本实施例中先在快照区中写入数据，故响应数据写请求的时延缩小了，尤其是当数据请求写入的数据块较大时，或涉及的数据块数目较大时，效果更明显。此外在具体的实现过程中，当将数据写请求需要些的数据写入后，还包括产生数据写请求反馈的步骤。 

实施例二： 

在具体的实施过程中，当完成数据写请求后，为了方便数据的查询以及下一次的数据写请求，需要对写入的数据以及快照区的数据进行梳理，以使数据存储更加合理，此后的数据操作更加简便，故本实施例在实施例一所述的写时拷贝快照方法的基础上，进行了进一步的改进。如图2所示，本实施例所述的写时拷贝快照方法具体步骤如下： 

步骤S210：接收数据写请求； 

步骤S220：判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若否，则直接将数据写入所述数据块； 

若是，则进入步骤S230；所述步骤S230为判断是否是建立快照之后的第一数据写请求， 

若是则进入步骤S240；所述步骤S240为将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引，并进入步骤S250： 

步骤S250：在所述快照区建立所述数据块的副本； 

步骤S260：根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块； 

步骤S270：建立指向所述副本的快照引用指针。 

所述步骤S230为判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若否，则直接将数据写入数据块。 

本实施例所述写时拷贝快照方法，相对于传统方法在建立快照之后的第一 次响应数据写请求时，先把数据写入了快照区，再将源数据区的数据拷贝到快照区建立副本，再把需写入的数据根据记录在快照区数据索引中的存储地址、存储偏移量等信息更新所述数据块，相当于调整了数据写请求过程中的建立副本以及写数据的顺序，以快照区为存储中转区，最终在快照区建立了副本，且实现了源数据区中的数据块的更新。本实施例所述的写时拷贝快照方法具有响应时延小的优点。 

在需要使用副本对数据块实现恢复或还原时，可以通过所述快照引用指针找到所述快照区建立的数据副本，实现数据的有效备份。 

实施例三： 

同样是基于优化数据存储结构，以方便数据的后续操作，本实施例在实施一的基础上，做出了进一步的改进，具体的本实施例写时拷贝快照方法包括： 

步骤S310：接收数据写请求； 

步骤S320：判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若否，则直接将数据写入所述数据块； 

若是则进入步骤S330，所述步骤S330为判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是则进入步骤S340，所述步骤S340为将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引，完成后所述快照区数据索引的建立后，转入步骤S350； 

所述步骤S350为根据所述快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引； 

步骤S370：建立指向所述数据块的快照引用指针。 

所述步骤S330为判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若否，则直接将数据写入数据块。 

以下是一个实施例应用的举例：具体步骤如下： 

具体的如数据块中包含数据A和数据B，数据写入请求为将数据B更新 为数据C，传统的方法为：当所述数据块已经建立了快照，且是在建立快照之后的第一次接收到数据写入的请求，则首先将包含数据A和数据B的数据块全部拷贝到快照区的存储区域，再将数据C写入数据块中原本数据B所存储的位置。 

而在本实施例中为：把数据C直接写在快照区中，然后建立数据A与快照区中数据C的关联索引，形成对外为数据已更新的新数据索引，当用户需访问更新后的数据时，将源数据区中所述数据块的数据A和快照区中所述数据C的数据提供给用户，对用户来说数据已经实现了更新。同时源数据区中的数据块的数据实际上并未更新，从而完整的保留了历史数据，故无需重新在快照区中建立包含数据A和数据B的数据块的副本，故本实施例中将快照引用指针指向所述数据块，当用户需要查询历史数据时，通过所述快照引用指针简便的实现了对历史数据的查询。 

本实施例所述的写时拷贝快照方法，相对于传统的方法不仅提高了数据写请求的响应速度，而且还节省了存储空间，同时通过关联指针的形成实现了数据的更新。 

实施例四： 

本实施例在实施例一至实施例三任一实施例的基础上，提供了一种快照区数据索引的数据结构，所述快照区数据索引包括数据请求写入的数据块的标识符1、写入的起始地址2以及偏移量3。 

如数据请求写入的数据块的标识符，从而可以明确是需要更新的源数据区中具体的哪一个数据块；写入的起始地址为数据块中需要更新的数据的起始地址，偏移量为需要写入的数据长度或存储量。所述数据请求写入的数据块的标识符为数据块101，写入的起始地址为2000，偏移量为500。在具体的实现过程中所述数据块的标识符的呈现方式有多种可以是具体的地址、指针等方式，所述写入的起始地址可以是绝对地址还可以是相对地址。上述快照区数据索引将数据更新的存储地址，存储量等存储信息存储起来了，从而方便后续数据的 更新，或建立关联索引，以对外实现数据更新，实现简便，数据结构清晰明了。 

综合上述实施例一至实施例四，本实施例所述的写时拷贝快照方法，相对于传统的方法，具有响应速度快的优点，进一步的提高了写时拷贝快照方法的实用性。 

实施例五： 

本实施例写时拷贝快照装置包括： 

写请求接收单元，用以接收数据写请求； 

第一写入单元，用以判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。 

所述写时拷贝快照装置设有存储阵列或存储区域，通常将存储阵列或存储区域分为源数据区以及快照区，通常快照区用于存储源数据区某一时刻的数据的备份，以方便数据损失或破坏时，数据的恢复。但是通常进行数据快照建立副本时，当建立快照之后第一次数据写请求提交时，则需要等待副本建立完成之后，才响应数据的写请求，这将导致数据的写请求的响应慢的问题。而在本实施例中优先响应数据的写请求，将数据先写入快照区，并建立与所写入数据存储相关的快照数据区索引，以便实现数据对外的更新，从而优化了用户使用感受。 

实施例六： 

为了优化数据存储，方便数据后续的操作，本实施例在实施例一的基础上，进一步的改进了所述写时拷贝快照装置的结构，具体的所述写时拷贝快照装置还包括： 

写请求接收单元110，用以接收数据写请求； 

第一写入单元120，用以判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引； 

副本建立单元130，用以在所述快照区建立所述数据块的副本； 

第二写入单元140，用以根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块；所述快照区数据索引，存储有数据写请求指定写入的数据块、在数据块中的存储地址以及存储量等信息，当响应完所述数据写请求后，在快照区建立了数据块的副本后，需要将数据写入所述数据块时需要根据所述快照区数据索引找到相应的数据块、数据写入的起始地址以及偏移量等。 

第一快照引用指针建立单元150，用以建立指向所述数据块的快照引用指针。通过第一快照引用指针建立单元的设置，设置了指向数据块历史时刻的数据的引用指针，从而方便后续在进行历史数据的访问或恢复数据时数据的查询。 

实施例七： 

本实施例所述的写时拷贝快照装置，具体优化数据结构以方便后续数据的操作，在实施例六的基础上，还提供了另一种写时拷贝快照装置，具体结构如下： 

如图6所示，本实施例一种写时拷贝快照装置具体的包括： 

写请求接收单元210，用以接收数据写请求； 

第一写入单元220，用以判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引； 

新数据索引建立单230，用以根据所述数据快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引； 

第二快照引用指针建立单元240，建立指向所述数据块的快照引用指针。 

所述数据写请求可能是在更改数据块中的部分数据，也可能是在所述数据块现有的数据后添加数据，若是建立快照之后的第一次数据写请求，为了保留数据写请求数据写请求之前的数据，传统的方法为先建立数据块的副本，再直 接将数据写入数据块，而在本发明中则是先将数据写入快照区中，这样就保证了数据写请求的响应速度，之后再通过关联索引的建立，对外或对用户实现了数据的更新。在用户查询数据的时候，根据所述新数据索引建立单元建立的新数据索引将数据返回给用户，实际在存储阵列或存储单元中，源数据区保存的数据块并未修改，新写入数据保存在快照区，从而节省了存储空间。 

进一步的所述快照区数据索引包括数据请求写入的数据块的标识符、写入的起始地址以及偏移量。在具体的实施过程中，所述快照区数据索引还有多种实现形式，仅需满足将写入快照区的数据的指定存储信息描述清晰即可。 

本实施例所述的写时拷贝快照装置，具有结构简单，数据写请求响应速度快的优点，尤其适用于数据块较大的写时拷贝快照以及数据写请求涉及的数据块较多的写时拷贝快照中。 

如图7所示，本发明提供的另一个实施例，上述实施例中的写时拷贝快照装置可以为如图7所示，包括至少一个处理器310（例如CPU），至少一个网络接口320或者其他通信接口，存储器330，和至少一个通信总线340，用于实现这些装置之间的连接通信。处理器310用于执行存储器330中存储的可执行模块，例如计算机程序。存储器330可能包含高速随机存取存储器（RAM：Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个网络接口1202（可以是有线或者无线）实现该系统网关与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。 

在一些实施方式中，存储器330存储了程序，程序可以被处理器执行，这个程序具体可执行的操作至少包括： 

接收数据写请求； 

判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照； 

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。 

本发明实施例中，在建立快照之后的第一次数据写请求时，优先响应数据写请求，将数据写入快照区并建立与数据存储相关的快照区数据索引，从而提高了数据写请求的响应速度，同时通过快照区数据索引的建立为后续将优化数据的存储提供了先决条件，具有数据写请求响应时间短且实现简便易行的优点。 

本领域普通技术人员将会理解，本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等)，或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式，计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。 

计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包含但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或者装置，或者前述的任意适当组合，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器（EPROM或者快闪存储器）、光纤、便携式只读存储器(CD-ROM)。 

计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码，使得处理器能够执行在流程图中每个步骤、或各步骤的组合中规定的功能动作；生成实施在框图的每一块、或各块的组合中规定的功能动作的装置。 

计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为单独的软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或者服务器上执行。也应该注意，在某些替代实施方案中，在流程图中各步骤、或框图中各块所注明的功能可能不按图中注明的顺序发生。例如，依赖于所涉及的功能，接连示出的两个步骤、或两个块实际上可能被大致同时执行，或者这些块有时候可能被以相反顺序执行。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (8)

1.一种写时拷贝快照方法，其特征在于，包括：

接收数据写请求；

判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照；

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。

2.根据权利要求1所述的写时拷贝快照方法，其特征在于，在所述将数据写入快照区，并建立快照区数据索引之后还包括：

在所述快照区建立所述数据块的副本；

根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块；

建立指向所述副本的快照引用指针。

3.根据权利要求1所述的写时拷贝快照方法，其特征在于，在所述将数据写入快照区，并建立快照区数据索引之后还包括：

根据所述快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引；

建立指向所述数据块的快照引用指针。

4.根据权利要求1-3任一项所述的写时拷贝快照方法，其特征在于，所述快照区数据索引包括数据写请求要写入的数据块的标识符、写入的起始地址以及偏移量。

5.一种写时拷贝快照装置，其特征在于，包括：

写请求接收单元，用以接收数据写请求；

第一写入单元，用以判断数据写请求要写入的数据块是否已建立快照；

若是，则判断是否是建立快照之后的第一数据写请求，若是，则将数据写入快照区，并建立与所述数据存储相关的快照区数据索引。

6.根据权利要求5所述的写时拷贝快照装置，其特征在于，还包括：

副本建立单元，用以在所述快照区建立所述数据块的副本；

第二写入单元，用以根据所述快照区数据索引，将写入所述快照区的数据写入所述数据块；

第一快照引用指针建立单元，用以建立指向所述数据块的快照引用指针。

7.根据权利要求5所述的写时拷贝快照装置，其特征在于，还包括：

新数据索引建立单元，用以根据所述数据快照区数据索引，建立除所述数据写请求中指定的数据块中存储位置以外的数据和写入快照区中的数据的关联索引，形成写入数据后的新数据索引；

第二快照引用指针建立单元，建立指向所述数据块的快照引用指针。

8.根据权利要求5-7任一项所述的写时拷贝快照装置，其特征在于，所述快照区数据索引包括数据写请求要写入的数据块的标识符、写入的起始地址以及偏移量。

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