CN103500130A - 一种对双机热备数据进行实时备份的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种对双机热备数据进行实时备份的方法，通过检测运行环境中的共享存储来识别主、备机，实时备份任务在主机上运行，当主、备机发生切换后，原主机上的实时备份任务停止并在新主机上执行增量的实时备份，增量的实时备份使用新时间点存放备份数据。本申请方案对主机无任何性能影响，并降低数据丢失风险，节省因为主、备机切换而需要重新执行实时备份任务的时间。

Description

一种对双机热备数据进行实时备份的方法

技术领域

本申请涉及计算机信息存储技术领域，尤其涉及一种对双机热备数据进行实时备份的方法。

背景技术

双机热备是一种针对服务器的临时故障的备份技术，通过双机热备技术，来避免长时间的服务中断，保证系统长期、可靠的服务。顾名思义，双机热备技术使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务；当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。

图1所示为现有技术中基于共享存储（磁盘阵列）的方式实现的双机热备系统示意图。共享存储方式下，双机热备系统的用户数据一般会放在磁盘阵列上，当主机宕机后，备机继续从磁盘阵列上取得原有数据，从而通过磁盘阵列提供切换后，对数据完整性和连续性的保障。这种方式也是业内采用最多的双机热备方式。

这种方式因为使用一台磁盘阵列作为数据存储设备，磁盘阵列一旦发生故障往往会造成双机热备系统全面崩溃，影响整个业务系统。为避免这种情况的发生，通常采用持续数据保护（CDP）技术保证业务系统的数据安全。CDP技术能够实现秒级的细颗粒度抓捕效果，将备份窗口降至可以实现的最小值，数据丢失的间隔误差随着备份技术的这种改进也达到秒级。

CDP的技术原理是：首先，完整备份目标磁盘的全部数据；在保护时间内，通过捕捉目标磁盘所有I/O操作并将I/O操作顺序保存下来，并且在恢复时能够恢复到保护时间内的任意时刻的数据，捕捉到的数据是顺序依赖的。CDP技术最大的缺陷是增量备份的捕捉动作如果因为异常原因被停止，如CDP进程被杀死或其它原因，中间有一段时间内的I/O没有被捕捉到，那么后续的捕捉数据也将无效。

双机热备环境中，主、备机会因为各类临时故障而发生切换。传统的实时备份技术在发生主备机切换后，在新主机上重新启动实时备份时，需要将所有数据重新完整的备份一次，否则会发生数据不一致导致已备份数据不可用于恢复。其原因在于，现有技术中将CDP技术部署到双机热备系统中，两个独立运行的备份任务分别对主机和备机进行保护，两者之间没有关联性，那么在发生主备切换后，原主机的磁盘卷被卸载CDP任务被停止，如果原主机的磁盘卷卸载后不停止CDP任务，继续增量备份，那么磁盘卷已经在新主机上发生I/O变化，此时原主机的CDP任务会因为没有捕捉到连续的I/O变化而导致数据不一致。

综上所述，现有技术的双机热备系统中的实时备份方法中，主备机切换后必须在新主机进行重新完整备份，这会导致如下问题：

1、在重新完整备份过程中，如果数据发生丢失，会发生数据不可找回的风险；

2、重新完整备份对主机资源占用非常大。

发明内容

本申请提供了一种对双机热备数据进行实时备份的方法，对主机无任何性能影响，并降低数据丢失风险，节省因为主、备机切换而需要重新执行实时备份任务的时间。

本申请实施例提供的一种对双机热备数据进行实时备份的方法，包括：

双机热备系统的第一服务器在启动时作为主机，执行如下步骤：

A1、第一服务器启动监听共享存储卷挂载；

A2、第一服务器启动I/O监控并执行初始化备份：在初始化时间点将整个共享存储卷中的数据备份到备份服务器，初始化备份完成后，继续执行步骤A3；

A3、第一服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务；

A4、第一服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤A5，否则执行步骤A3；

A5、第一服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务；

双机热备系统的第二服务器在启动时作为备机，执行如下步骤：

B1、第二服务器启动监听共享存储卷挂载；

B2、第二服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤B3，否则，继续执行步骤B2；

B3、第二服务器启动I/O监控；

B4、第二服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务。

较佳地，步骤A5之后进一步包括：

A6、第一服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤A7，否则，继续执行步骤A6；

A6、第一服务器启动I/O监控，并返回步骤A3。

较佳地，步骤B4后进一步包括：

B5、第二服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤B6，否则执行步骤B4；

B6、第二服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务，然后返回步骤B2。

从以上技术方案可以看出，通过检测运行环境中的共享存储来识别主、备机，实时备份任务在主机上运行，当主、备机发生切换后，原主机上的实时备份任务停止并在新主机上执行增量的实时备份，增量的实时备份使用新时间点存放备份数据。每一个实时备份任务运行在独立进程中，在频繁切换的环境中某一时刻可能会有多个实时备份进程运行互不影响。在某一时刻可能存在多个时间点写入。双机切换后，原主机将日志池中的数据备份完后正常结束该时间点的增量备份任务。由于在双机切换的同时新主机启动I/O监控，不管双机如何切换，这个虚拟任务增量备份的I/O一定是连续的，因此可以做到数据一致性，不需要重新执行完全备份，因此对主机无任何性能影响，降低数据丢失风险，节省因为主、备机切换而需要重新执行实时备份任务的时间。

附图说明

图1为现有技术中的基于共享存储（磁盘阵列）的方式实现的双机热备系统示意图；

图2为本申请实施例提供的双机热备系统的初始化及增量备份运行模型示意图；

图3为本申请实施例提供的双机热备系统发生双机切换后的运行模型示意图；

图4为双机热备系统中多个实时备份任务同时执行的运行模型示意图；

图5为多个实时备份任务同时执行的模型示意图；

图6a和图6b为本申请实施例提供的一种对双机热备数据进行实时备份的方法流程图，其中图6a为双机热备系统中第一服务器的处理流程图，图6a为双机热备系统中第二服务器的处理流程图。

具体实施方式

本申请提供一种对双机热备数据进行实时备份的方法，通过检测运行环境中的共享存储来识别主、备机，实时备份任务在主机上运行，当主、备机发生切换后，原主机上的实时备份任务停止并在新主机上执行增量的实时备份，增量的实时备份使用新时间点存放备份数据。每一个实时备份任务运行在独立进程中，在频繁切换的环境中某一时刻可能会有多个实时备份进程运行互不影响。在某一时刻可能存在多个时间点写入。双机切换后，原主机将日志池中的数据备份完后正常结束该时间点的增量备份任务。

为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。

本申请提供的双机热备数据进行实时备份的方法中，主/备机均部署备份代理客户端；采用主机以及备机的本地磁盘作为保存实时备份数据的本地日志卷。共享存储卷挂载在哪台机器，哪台就是主机，由挂载状态转换为卸载时表示由主机切换为备机。

本申请实施例提供的双机热备系统的初始化及增量备份运行模型如图2所示。初始化及增量备份的运行过程包括如下步骤：

步骤201：分别启动主、备机上运行的备份代理客户端；

步骤202：备份代理客户端启动后监听共享存储卷挂载行为；

步骤203：主机启动对共享存储卷的I/O监控，并执行初始化备份，使用初始化时间点（假设为T1）将整个磁盘中的数据全部备份到备份服务器；

步骤204：初始化备份完成后，每隔一定时间间隔，将主机的I/O监控数据备份到增量时间点（假设为T2），依据运行的时间增长，而增量时间点逐步变化为当前时间点Tx。

该双机热备系统发生双机切换后的运行模型如图3所示。双机切换后的运行过程包括：

步骤301：旧主机监听到共享存储卷卸载，发生切换后旧主机本地日志卷中未备份完成的数据继续备份到原时间点（假设为Tx）。

步骤302：新主机监听到共享卷挂载事件后，立即启动I/O监听并将数据备份到新时间点中（Tx+1）。

步骤303：旧主机所有数据备份完成后结束时间点Tx的增量备份任务。

如果在一个较短的时间内发生多次双机切换，可能会出现同时写多个时间点的情况。双机热备系统中多个实时备份任务同时执行的运行模型如图4所示，与图3相比，就是旧主机在时间点Tx+1进行增量备份后又发生双机切换，新主机在时间点Tx+2进行增量备份，Tx及Tx+1时间点是切换后未备份完的时间点，各个时间点的所有增量数据备份完成后会正常结束该时间点的增量备份任务。

图5为多个实时备份任务同时执行的模型示意图。新主机在时间点Tx执行实时备份进程execeng.exe1，发生双机切换后，旧主机在时间点Tx+1执行实时备份进程execeng.exe；再次发生双机切换后，新主机在时间点Tx+2执行实时备份进程execeng.exe2。

本申请实施例提供的一种对双机热备数据进行实时备份的方法流程如图6a和图6b所示，其中，第一服务器在启动时作为主机，其执行过程如图6a所示，包括如下步骤：

步骤601a：第一服务器启动监听共享存储卷挂载。

步骤602a：第一服务器启动I/O监控并执行初始化备份：使用初始化时间点将整个共享存储卷中的数据备份到备份服务器。初始化备份完成后，继续执行步骤603a。

步骤603a：第一服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务；

步骤604a：第一服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤605a，否则执行步骤603a。

步骤605a：第一服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务。

步骤606a：第一服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤607a，否则，继续执行步骤606a。

步骤607a：第一服务器启动I/O监控，并返回步骤603a。

第二服务器在启动时作为备机，其执行过程如图6b所示，包括如下步骤：

步骤601b：第二服务器启动监听共享存储卷挂载。

步骤602b：第二服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤603b，否则，继续执行步骤602b。

步骤603b：第二服务器启动I/O监控。

步骤604b：第二服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务。

步骤605b：第二服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤606b，否则执行步骤604b。

步骤606b：第二服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务，然后返回步骤602b。

本申请方案虽然同时运行两个或多个增量备份进程，但是主备机之间能够通过的双机运行状态来判断自身应该做的行为，并将两个或多个独立的增量备份进程的增量数据按照时间顺序存储到同一个备份服务器中，从备份服务器的角度来说，在逻辑上将双机热备系统的主备机视为同一个机器。由于在双机切换的同时新主机启动I/O监控，不管双机如何切换，这个虚拟任务增量备份的I/O一定是连续的，因此可以做到数据一致性，不需要重新执行完全备份，因此对主机无任何性能影响，降低数据丢失风险，节省因为主、备机切换而需要重新执行实时备份任务的时间。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种对双机热备数据进行实时备份的方法，其特征在于，包括：

双机热备系统的第一服务器在启动时作为主机，执行如下步骤：

A1、第一服务器启动监听共享存储卷挂载；

A2、第一服务器启动I/O监控并执行初始化备份：在初始化时间点将整个共享存储卷中的数据备份到备份服务器，初始化备份完成后，继续执行步骤A3；

A3、第一服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务；

A4、第一服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤A5，否则执行步骤A3；

A5、第一服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务；

双机热备系统的第二服务器在启动时作为备机，执行如下步骤：

B1、第二服务器启动监听共享存储卷挂载；

B2、第二服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤B3，否则，继续执行步骤B2；

B3、第二服务器启动I/O监控；

B4、第二服务器启动将I/O监控的增量数据备份到当前的时间点的增量备份任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A5之后进一步包括：

A6、第一服务器判断是否监控到共享存储卷加载，若是，执行步骤A7，否则，继续执行步骤A6；

A6、第一服务器启动I/O监控，并返回步骤A3。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B4后进一步包括：

B5、第二服务器判断是否监控到共享存储卷卸载，若是执行步骤B6，否则执行步骤B4；

B6、第二服务器停止I/O监控并完成所述增量数据备份任务，然后返回步骤B2。

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