CN103744751B - 存储设备配置信息连续优化备份系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种存储设备配置信息连续优化备份系统，能够在大幅降低备份数据空间占用的前提下，对存储设备的配置信息进行备份，还可以根据备份数据进行存储设备配置信息的恢复和回滚。其包括用于保存存储设备原始配置信息的基础数据区，还包括配置备份区，所述的配置备份区设置有多个备份块，所述的备份块内包含头部描述区和数据区，头部描述区存储有当次备份点的时间戳、数据区长度，数据区存储有与头部描述区对应的备份数据，所述的数据区存储的备份数据依据所在备份块对应的时间点的存储设备配置信息与相邻的上一个时间点对应的存储设备配置信息经异或运算并压缩后得到。本发明还提供了上述系统的使用方法。

Description

存储设备配置信息连续优化备份系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及计算机信息存储领域，涉及一种存储设备配置信息优化备份系统，本发明还提供了该系统的使用方法。

背景技术

随着存储和网络技术的不断发展，网络存储的容量成指数级增长。企业级的存储设备，功能越来越强大及丰富，配置越来越复杂，系统管理员在希望存储设备管理简单化的同时，也要求配置信息的安全性及稳定性，因为存储设备配置信息的正确性是数据存储安全及稳定的基础，因此，稳定可靠的存储设备配置信息保存，以及在异常情况下的恢复能力，显得尤为重要。

在当今流行的企业级海量存储设备中，基本上都提供了磁盘管理、磁盘阵列管理、存储资源虚拟化管理及用户访问权限管理等功能，一台企业级存储设备，在真正投入使用提供服务之前，需要存储管理员进行谨慎周密地操作进行功能配置，要执行几十条甚至上百条命令操作，即使在使用图形化配置管理工具或者Web页面管理工具来简化管理员操作的今天，存储配置管理依然是一项复杂的操作，然而，每一项功能配置操作，都会产生配置信息（亦可称为系统元数据）的改动。如果存储系统在运行过程中，出现配置信息的丢失，或者由于人为疏忽，误操作导致配置信息发生意料之外的变化，会对整个存储系统带来异常，如果无法及时恢复到正确状态，则用户数据将无法得到访问。可以说，存储系统的配置信息，比存储在系统里面的用户数据更为重要。

传统的企业级存储设备中，配置信息一般都是使用厂商设定的格式，通过文件或者直接写到存储介质的方式进行保存，这种方式无法记录配置操作的时间顺序性，也无法方便地对操作进行回退。

采用每次修改配置信息后，按照时间顺序把配置信息管理区数据全部备份的方法，可以实现配置信息数据的连续保护，但是由于企业级存储设备预留的配置信息管理区，一般空间比较大，在若干兆字节甚至到几百兆字节之间。如果采用该方法进行连续保护，会极大浪费空间，而且，备份数据，本身就会对存储系统带来性能上影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种存储设备配置信息连续优化备份系统，能够在大幅降低备份数据空间占用的前提下，对存储设备的配置信息进行备份，还可以根据备份数据进行存储设备配置信息的恢复和回滚。

为解决上述技术问题，本发明的存储设备配置信息优化备份系统，包括用于保存存储设备原始配置信息的基础数据区，还包括配置备份区，所述的配置备份区设置有多个备份块，所述的备份块内包含头部描述区和数据区，头部描述区存储有当次备份点的时间戳、数据区长度，数据区存储有与头部描述区对应的备份数据，所述的数据区存储的备份数据依据所在备份块对应的时间点的存储设备配置信息与相邻的上一个时间点对应的存储设备配置信息经异或运算并压缩后得到。

本发明还提供了使用上述存储设备配置信息连续优化备份系统进行存储设备配置信息备份的方法，包括以下步骤：

A、将存储设备原始配置信息写入基础数据区；

B、将当前配置信息管理区的数据复制到内存缓冲区；

C、执行影响存储设备配置信息的命令后，将最新的配置信息管理区的数据与内存缓冲区的存储设备配置信息进行按位异或运算；

D、将按位异或计算后的中间数据压缩；

E、将压缩后的中间数据写入数据区，并生成对应的头部描述区、备份块并写入配置备份区。

上述技术方案能将存储系统配置信息以优化的数据结构进行连续保存，其备份信息具备高压缩比，有效减小存储设备配置信息自身的空间占用。根据基础数据区，能方便简单地将存储系统配置信息还原至初始状态。

本发明还提供了使用上述存储设备配置信息连续优化备份系统将存储设备配置信息恢复至指定时间点的方法，包括以下步骤：

A、管理员根据配置备份区数据指定目标点；

B、读取基础数据区数据至内存缓冲区；

C、按照头部描述区的时间戳的先后顺序，依次读取指定目标点以前所有备份块内的数据区数据并解压缩，然后与内存缓冲区中数据进行按位异或运算；

D、将运算结果写入配置信息管理区。

上述技术方案能根据基础数据区和配置备份区，将存储设备配置信息恢复至指定时间节点。

本发明还提供了使用上述存储设备配置信息优化备份系统进行存储设备配置信息回滚的方法，包括以下步骤：

步骤501，先将当前配置信息管理区数据复制到内存缓冲区；

步骤502，按照头部描述区的时间戳的逆序取出一个备份块；

步骤503，将备份块的数据区解压缩；

步骤504，将解压缩后的数据与内存缓冲区的数据进行按位异或运算；

步骤505，判断读取的备份点是否到指定回滚点，如果是，则执行步骤506，否则，重新执行步骤502；

步骤506，将缓冲区数据拷贝到配置信息管理区，配置信息回滚流程结束。

上述技术方案能根据存储设备的当前状态和配置备份区，将存储设备配置信息回滚至指定时间节点。

本发明在对配置信息管理区复制方法进行连续保护的基础上，根据异或逻辑计算的特性，将配置信息管理区改变前后的状态进行异或运算，由于操作命令一般只是对某些功能及模块的配置进行修改，因此对于整个信息配置区而言，数据改动很少，一般在几百字节到几千字节之间。尤其是时间间隔相邻的配置管理操作，其数据一致性更大。根据异或逻辑运算的特性，相同为0，不同为1，将配置信息管理区改变前后状态进行异或运算后，得到一个空间一样，但是大部分为0的数据区域，此种类型的数据在使用计算机信息压缩技术进行压缩时具备较高的压缩比，因而将极大减少存储空间。而如果需对配置区域进行回滚操作，亦可利用异或逻辑运算的特性，由配置信息管理区的当前状态，与记录的配置信息管理区的改变值，很方便得出改变前的数据。

附图说明

图1 是本发明的存储设备配置信息优化备份系统的数据组织方式示意图；

图2 是存储设备配置信息改变前后异或运算的示意图；

图3 是存储系统执行操作命令的流程图；

图4 是存储系统恢复存储配置区数据的流程图；

图5 是存储系统进行回滚操作的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1可见，本发明的存储设备配置信息优化备份系统，包括用于保存存储设备原始配置信息的基础数据区101，还包括配置备份区201，所述的配置备份区201设置有多个备份块202，所述的备份块202内包含头部描述区203和数据区204，头部描述区203存储有当次备份点的时间戳、数据区长度，数据区204存储有与头部描述区203对应的备份数据，所述的数据区204存储的备份数据依据所在备份块202对应的时间点的存储设备配置信息与相邻的上一个时间点对应的存储设备配置信息经异或运算并压缩后得到。

图2是存储设备配置信息改变前后异或运算的示意图。改变前的存储设备配置信息11，与部分改变后的配置信息管理区数据12，进行按位异或运算，得出的结果为中间数据13，中间数据13中，仅有少数修改的数据位运算后值为1，其余未修改的数据位运算后值为0，也就是说，中间数据13的主体是多个由连续的0组成的数据段，利用已知的压缩算法对于此类数据进行压缩，具备极高的压缩比，将极大减小占用空间。

压缩算法可以集成至存储设备配置信息优化备份系统中，本领域普通技术人员也可以使用已知的winrar、zip等第三方软件。

中间数据13经压缩后写入数据区204。

实施例一

使用上述存储设备配置信息优化备份系统进行存储设备配置信息备份的方法，包括以下步骤：

A、将存储设备原始配置信息写入基础数据区101；

该基础数据区101可以在完成存储设备的首次配置后采集，也可以由用户指定时间点采集。基础数据区101为后续的第一次异或运算提供基础，同时，在配置信息管理区数据丢失或系统崩溃等情形下，也可以作为配置信息恢复的基础。

B、将当前配置信息管理区的数据复制到内存缓冲区；

如果是完成配置后的首次使用，则当前配置信息管理区的数据与基础数据区101相同。

C、执行影响存储设备配置信息的命令后，将最新的配置信息管理区的数据与内存缓冲区的存储设备配置信息进行按位异或运算；

本领域技术人员可以在程序中设定判定模块，用于判定存储设备配置信息是否有本质性变化。

D、将按位异或运算后的中间数据13压缩；

由于该按位异或运算的对象是相邻的两次配置结果，其相似性很大，因而生成的数据具备较高的压缩比。

E、将压缩后的中间数据13写入数据区204，并生成对应的头部描述区203、备份块202并写入配置备份区201。

在配置备份区201内，各备份块202按照头部描述区203的时间戳来排序。

上述技术方案提供了存储设备配置信息备份的基本方法，作为具体的程序设计，可以采用以下流程。

如图3可见，存储设备接收到操作命令时，步骤301先判断待执行命令是否会影响系统配置，如果不影响，执行步骤303，执行操作命令后结束；否则执行步骤302，把执行前的配置信息管理区的数据复制到内存缓冲区，然后执行步骤303，执行操作命令。步骤304判断命令是否执行成功，如果不成功，则结束流程；否则执行步骤305判断该命令是否为本存储设备配置信息优化备份系统运行后的第一条影响配置的命令，如果是，则执行步骤306，将当前内存缓冲区的存储设备管理数据组成备份数据块，然后执行步骤310，将其写入基础数据区101后结束；否则，执行步骤307，将当前配置信息管理区的数据，与步骤302备份至缓冲区的数据，进行按位异或运算。运行步骤308，将按位异或计算后的中间数据13压缩。执行步骤309，将压缩后的中间数据13及其它信息组成备份块202。执行步骤310，根据时间顺序将备份块写入配置备份区201，结束流程。

上述流程提供了使用本发明进行存储设备配置信息备份的一种方法。本发明进行存储设备配置信息备份，包括但不限于上述方法。

实施例二

本发明的技术方案，在必要的情况下，可以根据基础数据区101将存储设备恢复至原始状态。

如图4可见，本发明还可以根据基础数据区101和配置备份区201的数据，将存储设备配置信息恢复至任意时间节点。本实施例演示了如何使用本发明的存储设备配置信息优化备份系统将存储设备配置信息恢复至指定时间点的方法，包括以下步骤：

A、管理员根据配置备份区201数据指定目标点；

B、读取基础数据区101数据至内存缓冲区；

C、按照头部描述区203的时间戳的先后顺序，依次读取指定目标点以前所有备份块202内的数据区204数据并解压缩，然后与内存缓冲区中数据进行按位异或运算；

D、将运算结果写入配置信息管理区。

实施例三

如图5可见，本发明的技术方案，可以根据存储设备的当前状态和配置备份区201的数据，将存储设备配置信息回滚至任意时间节点。

管理员根据备份块202列表指定待回滚的时间节点后，系统执行以下步骤：

步骤501：先将当前配置信息管理区数据复制到内存缓冲区；

步骤502，按照头部描述区203的时间戳的逆序取出一个备份块202；

步骤503，将备份块202的数据区204解压缩；

步骤504，将解压缩后的数据与内存缓冲区的数据进行按位异或运算；

步骤505，判断读取的备份点是否到指定回滚点，如果是，则执行步骤506，将缓冲区数据拷贝到配置信息管理区，配置信息回滚流程结束；否则，重新执行步骤502。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附权利。

Claims (2)

1.一种使用存储设备配置信息连续优化备份系统将存储设备配置信息恢复至指定时间点的方法，所述存储设备配置信息连续优化备份系统，包括用于保存存储设备原始配置信息的基础数据区（101），还包括配置备份区（201），所述的配置备份区（201）设置有多个备份块（202），所述的备份块（202）内包含头部描述区（203）和数据区（204），头部描述区（203）存储有当次备份点的时间戳、数据区长度，数据区（204）存储有与头部描述区（203）对应的备份数据，所述的数据区（204）存储的备份数据依据所在备份块（202）对应的时间点的存储设备配置信息与相邻的上一个时间点对应的存储设备配置信息经异或运算并压缩后得到；

其特征在于：所述的使用存储设备配置信息连续优化备份系统将存储设备配置信息恢复至指定时间点的方法，包括以下步骤：

A、管理员根据配置备份区（201）数据指定目标点；

B、读取基础数据区（101）数据至内存缓冲区；

C、按照头部描述区（203）的时间戳的先后顺序，依次读取指定目标点以前所有备份块（202）内的数据区（204）数据并解压缩，然后与内存缓冲区中数据进行按位异或运算；

D、将运算结果写入配置信息管理区。

2.一种使用存储设备配置信息连续优化备份系统进行存储设备配置信息回滚的方法，

所述存储设备配置信息连续优化备份系统，包括用于保存存储设备原始配置信息的基础数据区（101），还包括配置备份区（201），所述的配置备份区（201）设置有多个备份块（202），所述的备份块（202）内包含头部描述区（203）和数据区（204），头部描述区（203）存储有当次备份点的时间戳、数据区长度，数据区（204）存储有与头部描述区（203）对应的备份数据，所述的数据区（204）存储的备份数据依据所在备份块（202）对应的时间点的存储设备配置信息与相邻的上一个时间点对应的存储设备配置信息经异或运算并压缩后得到；

其特征在于：所述的使用存储设备配置信息连续优化备份系统进行存储设备配置信息回滚的方法，包括以下步骤：

步骤501，先将当前配置信息管理区数据复制到内存缓冲区；

步骤502，按照头部描述区（203）的时间戳的逆序取出一个备份块（202）；

步骤503，将备份块（202）的数据区（204）解压缩；

步骤504，将解压缩后的数据与内存缓冲区的数据进行按位异或运算；

步骤505，判断读取的备份点是否到指定回滚点，如果是，则执行步骤506，否则，重新执行步骤502；

步骤506，将缓冲区数据拷贝到配置信息管理区，配置信息回滚流程结束。