CN104239166B - 一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法 - Google Patents
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Abstract
一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法，涉及云计算中数据备份技术领域，包括步骤：登录到管理平台服务节点进行备份策略的配置，并保存到数据库中；从数据库中读取备份策略；对备份策略进行检查；若触发备份策略，则对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷；再在共享存储上创建新的逻辑卷；分析快照卷中的EXT文件系统数据，获取需备份的文件在快照卷上的物理扇区分布，根据物理扇区分布从快照卷上读取需备份的文件数据，并写入新的逻辑卷中；写入完成后删除所创建的快照卷。本发明能在云数据环境下实现运行中虚拟机的文件备份操作，且保证了在文件被锁定时也能完成备份操作，操作管理简单、方便，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及云计算中数据备份技术领域，具体来讲是一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法。
背景技术
云计算已成为当前IT发展的趋势之一，越来越多的物理服务器上的业务被迁移到云数据中心中，其中也包含了用户的部分关键业务。在云数据中心中使用虚拟机取代物理服务器来承载用户业务，保证关键业务的数据可靠性，并实现对虚拟机中的重要文件数据的备份已成为必须解决的问题之一。
传统的虚拟机备份通常采用以下方法：a、在需要备份文件数据的虚拟机中安装备份程序；b、在备份程序中配置需要备份的文件及备份的目标位置，该目标位置一般为FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)服务器或其他通过网络访问的远端服务器；c、根据配置完成备份工作。但是，在云数据中心，还使用这种传统的备份方式存在着以下问题：
(1)云数据中心管理着大量虚拟机，为了实现备份需要在所有的虚拟机中安装备份程序，安装和升级的工作量大，且效率很低。
(2)传统的备份方式使用指定的外部服务器为备份目标服务器，一般无法直接使用云数据中心所管理的共享存储设备，使得管理人员的管理操作复杂、繁琐；另外，由于安全考虑，虚拟机的网络可能被隔离，虚拟机将可能无法正常访问备份目标服务器(因为目标服务器可能为需要通过网络访问的远端服务器)，造成备份功能无法实现。
(3)传统的备份技术需要在虚拟机中读取虚拟机的文件数据，当文件数据被业务本身锁定时，将导致备份失败。
因此，传统的备份技术并不适用于云计算领域。在云数据中心环境下，我们迫切需要采用新的备份方法来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法，能在云数据环境下实现运行中虚拟机的文件备份操作，且保证了在文件被锁定时也能完成备份操作，操作管理简单、方便，效率高。
为达到以上目的，本发明提供一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法，用于云数据中心中，云数据中心包括相互连接的虚拟机宿主服务器、管理平台服务节点和共享存储，所述管理平台服务节点运行管理平台服务端和数据库，所述虚拟机宿主服务器运行备份后台服务端和至少一个虚拟机，每个虚拟机使用逻辑卷作为虚拟磁盘文件，且虚拟机中分区的文件系统为EXT，包括如下步骤：
S1.管理人员登录到管理平台服务节点进行备份策略的配置，并将配置的备份策略保存到数据库中；
S2.备份后台服务端从数据库中读取保存的备份策略；
S3.备份后台服务端对备份策略进行检查，判断是否触发备份策略，若是，转入S4，若否转入S2；
S4.备份后台服务端根据备份策略对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷；
S5.备份后台服务端在共享存储上创建新的逻辑卷；
S6.备份后台服务端分析快照卷中的EXT文件系统数据，获取需备份的文件在快照卷上的物理扇区分布，根据物理扇区分布从快照卷上读取需备份的文件数据，并将读取到的数据按序写入共享存储上新的逻辑卷中；
S7.备份后台服务端删除所创建的快照卷，并转入S2。
在上述技术方案的基础上，所述共享存储为ISCSI存储或FC存储。
在上述技术方案的基础上，所述备份策略包括需备份的虚拟机名称、需备份的文件名称、备份周期以及用于存储备份的共享存储的名称。
在上述技术方案的基础上，云数据中心还包括管理网络交换机，虚拟机宿主服务器和管理平台服务节点通过管理网络交换机进行传输。
在上述技术方案的基础上，步骤S1中，配置备份策略的具体步骤为：
S11.管理人员登录到管理平台服务节点，选择需备份的虚拟机名称；
S12.备份后台服务端获取所选择的虚拟机中的所有文件数据，并将所有文件数据返回给管理平台服务节点；
S13.管理人员通过管理平台服务节点，根据返回的所有文件数据选择需要备份的文件名称；
S14.管理人员通过管理平台服务节点，设置备份周期并选择用于存储备份的共享存储的名称；
S15.将配置好的备份策略保存到管理平台服务节点的数据库中。
在上述技术方案的基础上，步骤S12中，备份后台服务端获取虚拟机中所有文件数据时，先对所选择的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷，再分析快照卷中分区文件系统，提取所有文件信息，提取信息后删除刚创建的快照卷。
在上述技术方案的基础上，步骤S3中，备份后台服务端检查备份策略，若当前时间满足所设置的备份周期，则为触发备份策略。
在上述技术方案的基础上，步骤S4中，备份后台服务端使用lvcreate指令对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷。
在上述技术方案的基础上，步骤S5中，备份后台服务端在共享存储上创建新的逻辑卷之前，先分析快照卷中的EXT文件系统数据，获取需备份文件的大小，然后根据需备份文件的大小创建新的逻辑卷。
在上述技术方案的基础上，所述新的逻辑卷的大小为需备份文件的大小按逻辑卷最小分配单元向上对齐。
本发明的有益效果在于：
1、本发明基于逻辑卷的快照技术，在备份数据前对虚拟机磁盘文件所在的逻辑卷创建快照卷，然后从快照卷中读取需备份的文件数据写入到备份的共享存储上，实现了云数据环境下对运行中虚拟机进行文件备份的操作，保证了在文件被锁定时也能完成备份操作。另外，在快照技术的基础上，采用不加载文件系统到虚拟机宿主服务器，而直接分析快照卷上的EXT文件系统(extended file system，扩展文件系统)数据的方式。该方式能避免因创建快照卷后影响逻辑卷的写入性能(对逻辑卷建立快照后，当写入逻辑卷时，如果被修改的数据被快照卷使用，则需要将原数据先拷贝到快照卷中，才能完成写入逻辑卷，所以创建快照卷后，会影响逻辑卷的写入性能)，减少因备份数据对虚拟机中业务使用性能产生的影响，满足虚拟机业务不中断的需求。
2、本发明中，备份的目标存储与虚拟机使用同一套存储设备，即共享存储，包括ISCSI(Internet Small Computer System Interface，互联网小型计算机系统接口)存储或FC(Fiber Channel，光纤通道)存储，不需要额外的备份服务器，管理人员管理起来简单、方便，还降低了备份成本。
3、本发明的备份工作主要在虚拟机宿主服务器上完成，无需在虚拟机上安装代理程序或备份程序，降低了管理和维护成本，且工作效率高。
4、本发明中，设置了网络交换机，为虚拟机宿主服务器和管理平台服务节点提供了传输网络，当虚拟机业务网络被隔离时，也能实现对文件数据的备份，提高了虚拟机业务的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中云数据中心的结构框图；
图2为本发明实施例中实现文件备份的方法的流程图；
图3为本发明实施例中配置备份策略的具体流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法，用于云数据中心，云数据中心包括相互连接的虚拟机宿主服务器、管理平台服务节点和共享存储，所述管理平台服务节点运行管理平台服务端和数据库，所述虚拟机宿主服务器运行备份后台服务端和至少一个虚拟机，每个虚拟机使用逻辑卷作为虚拟磁盘文件，且虚拟机中分区的文件系统为EXT，所述共享存储为ISCSI存储或FC存储。另外，云数据中心还包括管理网络交换机，虚拟机宿主服务器和管理平台服务节点通过管理网络交换机进行传输。对运行中虚拟机实现文件备份的方法包括如下步骤：
S1.管理人员登录到管理平台服务节点进行备份策略的配置，并将配置的备份策略保存到数据库中，所述备份策略包括需备份的虚拟机名称、需备份的文件名称、备份周期以及用于存储备份的共享存储的名称，如图3所示，具体步骤如下：
S11.管理人员登录到管理平台服务节点，选择需备份的虚拟机名称；
S12.备份后台服务端获取所选择的虚拟机中的所有文件数据，并将所有文件数据返回给管理平台服务节点；
其中，备份后台服务端获取虚拟机中所有文件数据时，先使用lvcreate指令对所选择的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷，再分析快照卷中分区文件系统，提取所有文件信息，提取信息后删除刚创建的快照卷。
S13.管理人员通过管理平台服务节点，根据返回的所有文件数据选择需要备份的文件名称；
S14.管理人员通过管理平台服务节点，设置备份周期并选择用于存储备份的共享存储的名称；
S15.将配置好的备份策略保存到管理平台服务节点的数据库中。
S2.备份后台服务端从数据库中读取保存的备份策略。
S3.备份后台服务端对备份策略进行检查，判断是否触发备份策略，若当前时间满足所设置的备份周期，则为触发备份策略，转入S4；若否，转入S2。
S4.备份后台服务端根据备份策略，使用lvcreate指令对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷。
S5.备份后台服务端分析快照卷中的EXT文件系统数据，获取需备份文件的大小，然后根据需备份文件的大小在共享存储上创建新的逻辑卷。
其中，所述新的逻辑卷的大小为需备份文件的大小按逻辑卷最小分配单元向上对齐。具体来说，新的逻辑卷的大小需满足两个要求：(1)新的逻辑卷的大小必须为新的逻辑卷所在的物理卷的最小分配单元的整数倍；(2)在满足要求(1)的前提下，新的逻辑卷的大小还必须向上扩展。例如，假定所在物理卷的最小分配单元为1024字节，若需备份文件的大小为200字节，那么向上对齐的大小就应该为1024字节；若需备份文件的大小为1023字节，那么向上对齐的大小就应该为2048字节。
S6.备份后台服务端分析快照卷中的EXT文件系统数据，获取需备份的文件在快照卷上的物理扇区分布，根据物理扇区分布从快照卷上按扇区读取需备份的文件数据，并按序写入共享存储上新的逻辑卷中。
S7.备份后台服务端删除所创建的快照卷，并转入S2。
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1至图3所示，云数据中心有两台服务器：虚拟机宿主服务器和管理平台服务节点，两台服务器使用同一个共享存储，且该共享储存为FC存储。虚拟机宿主服务器内设有虚拟机Centos6.0、虚拟机Centos6.5和虚拟机Centos7.0三个虚拟机，且虚拟机宿主服务器与管理平台服务节点通过管理网络交换机进行传输。
假设每天中午的12点，需要对云数据中心内运行中的虚拟机Centos6.5进行文件备份，备份文件的名称为FILE1，路径为/usr/lib/data/user.db，备份目标位置为名称为fc_storage的FC存储，虚拟机Centos6.5的虚拟磁盘文件为逻辑卷LV1，全路径为/dev/b0be2dc5-34f8-4ae3-992b-1edbfbe622b9/a99b62d0-2abf-4ec4-930a-a92485cae069，大小为20G，逻辑卷上分区的文件系统为EXT4。则本发明实现文件备份的方法的详细步骤如下：
S1.管理人员登录到管理平台服务节点，选择需备份的虚拟机名称为Centos6.5；备份后台服务端使用lvcreate指令对虚拟机Centos6.5的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷LV_SNAP0，分析快照卷中分区文件系统，获取虚拟机Centos6.5中的所有文件数据，然后删除创建的快照卷LV_SNAP0，并将所有文件数据返回给管理平台服务节点；管理人员根据返回的文件数据，选择文件名称为FILE1、路径为/usr/lib/data/user.db的文件；设置备份周期为每天中午的12点，并选择名称为fc_storage的共享存储作为备份目标位置；将配置好的备份策略保存到管理平台服务节点的数据库中。
S2.备份后台服务端从数据库中读取保存的备份策略。
S3.备份后台服务端对备份策略进行检查，判断是否触发备份策略，若当前时间为中午12点，则转入S4；若否，转入S2。
S4.备份后台服务端根据备份策略，使用lvcreate-L 20G–s–name back_a92485cae069_snap/dev/b0be2dc5-34f8-4ae3-992b-1edbfbe622b9/a99b62d0-2abf-4ec4-930a-a92485cae069指令对虚拟机Centos6.5的磁盘文件所在逻辑卷LV1创建快照卷LV_SNAP1，快照卷的全路径为/dev/b0be2dc5-34f8-4ae3-992b-1edbfbe622b9/back_a92485cae069_snap。
S5.备份后台服务端分析快照卷LV_SNAP1中的EXT4文件系统数据，获取FILE1文件的大小，然后根据FILE1文件的大小在共享存储fc_storage上创建新的逻辑卷LV2。其中，所述新的逻辑卷LV2的大小为FILE1文件的大小按逻辑卷最小分配单元向上对齐。
S6.备份后台服务端分析快照卷LV_SNAP1中的EXT4文件系统数据，获取FILE1文件在快照卷LV_SNAP1上的物理扇区分布，根据物理扇区分布从快照卷LV_SNAP1上按扇区读取FILE1文件数据；再将数据按序写入逻辑卷LV2中。
S7.备份后台服务端删除所创建的快照卷LV_SNAP1，并转入S2。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种对运行中虚拟机实现文件备份的方法，用于云数据中心中，云数据中心包括相互连接的虚拟机宿主服务器、管理平台服务节点和共享存储，所述管理平台服务节点运行管理平台服务端和数据库，所述虚拟机宿主服务器运行备份后台服务端和至少一个虚拟机，每个虚拟机使用逻辑卷作为虚拟磁盘文件，且虚拟机中分区的文件系统为EXT，其特征在于，实现文件备份的方法包括以下步骤：
S1.管理人员登录到管理平台服务节点进行备份策略的配置，并将配置的备份策略保存到数据库中；
S2.备份后台服务端从数据库中读取保存的备份策略；
S3.备份后台服务端对备份策略进行检查，判断是否触发备份策略，若是，转入S4，若否转入S2；
S4.备份后台服务端根据备份策略对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷；
S5.备份后台服务端在共享存储上创建新的逻辑卷；
S6.备份后台服务端分析快照卷中的EXT的数据，获取需备份的文件在快照卷上的物理扇区分布，根据物理扇区分布从快照卷上读取需备份的文件数据，并将读取到的文件数据按序写入共享存储上新的逻辑卷中；
S7.备份后台服务端删除所创建的快照卷，并转入S2。
2.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：所述共享存储为ISCSI存储或FC存储。
3.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：所述备份策略包括需备份的虚拟机名称、需备份的文件名称、备份周期以及用于存储备份的共享存储的名称。
4.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：云数据中心还包括管理网络交换机，虚拟机宿主服务器和管理平台服务节点通过管理网络交换机进行数据传输。
5.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：步骤S1中，配置备份策略的具体步骤为：
S11.管理人员登录到管理平台服务节点，选择需备份的虚拟机名称；
S12.备份后台服务端获取所选择的虚拟机中的所有文件数据，并将所有文件数据返回给管理平台服务节点；
S13.管理人员通过管理平台服务节点，根据返回的所有文件数据选择需要备份的文件名称；
S14.管理人员通过管理平台服务节点，设置备份周期并选择用于存储备份的共享存储的名称；
S15.将配置好的备份策略保存到管理平台服务节点的数据库中。
6.如权利要求5所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：步骤S12中，备份后台服务端获取虚拟机中所有文件数据时，先对所选择的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷，再分析快照卷中分区文件系统，提取所有文件信息，提取信息后删除刚创建的快照卷。
7.如权利要求5所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：步骤S3中，备份后台服务端检查备份策略，若当前时间满足所设置的备份周期，则为触发备份策略。
8.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：步骤S4中，备份后台服务端使用lvcreate指令对需备份的虚拟机的磁盘文件所在逻辑卷创建快照卷。
9.如权利要求1所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：步骤S5中，备份后台服务端在共享存储上创建新的逻辑卷之前，先分析快照卷中的EXT的数据，获取需备份文件的大小，然后根据需备份文件的大小创建新的逻辑卷。
10.如权利要求9所述的对运行中虚拟机实现文件备份的方法，其特征在于：所述新的逻辑卷的大小为需备份文件的大小按逻辑卷最小分配单元向上对齐。
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