CN105630630B - 数据热备份方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据热备份方法及系统，其中，数据热备份方法包括：创建模拟节点，配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务；当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据；利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。本方案实现了数据热备份，避免了因需备份数据库集群中任一工作节点的数据而增加其它工作节点的工作压力，优化了数据备份方法。

Description

数据热备份方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，具体涉及一种数据热备份方法及系统。

背景技术

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，由C++语言编写，旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，支持的数据结构非常松散，是类似json的bjson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。MongoDB最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。与传统的关系型数据库相比，MongoDB具有操作简单、完全免费、源码公开、随时下载等特点，并可以用于各种商业目的。这使MongoDB广泛应用于各种大型门户网站和专业网站，大大降低了运营成本。

一个MongoDB集群又称为一个实例，集群的搭建是为了保证高可用。举例来说，设一个MongoDB集群包括3个工作节点，其中一个工作节点为主控节点，另2个工作节点为从属节点，从属节点与主控节点之间数据同步，保证从属节点与主控节点的数据一致。主控节点能够提供数据读写和更新服务，而从属节点仅能提供数据读取服务。假设工作节点1为主控节点，当工作节点1崩溃时，会从工作节点2和工作节点3中选举出一个新的工作节点作为主控节点，选举的策略可以是定制的，例如定制当工作节点1崩溃时由工作节点2作为主控节点，也可以根据其它策略(如负载均衡)来筛选得到主控节点。若工作节点2成为主控节点后，工作节点1重新启动的话，那么只能作为从属节点。工作节点1恢复后，整个MongoDB集群就稳定下来了。

MongoDB支持数据备份，以增加数据的冗余，支持故障切换。现有技术中，MongoDB的数据备份为冷备方案，即当备份某个工作节点(一般是备份主控节点的数据)上的数据时，该工作节点必须停机，由该工作节点采用备份机制将其上存储的数据备份到存储机中，该工作节点的数据访问请求会被迁移到集群其它工作节点上，增加了其它工作节点的访问压力，影响了服务性能。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的数据热备份方法及系统，实现了数据热备份，优化了数据备份方式。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据热备份方法，应用于具有多个节点的数据库集群，该方法包括：

创建模拟节点，配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务；

当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据；

利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数据热备份系统，该系统包括：属性被配置为不提供数据访问服务的模拟节点、多个工作节点以及存储机；

模拟节点适于：当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，通过拷贝获取工作节点的数据，并将获取的数据备份到存储机中。

根据本发明提供的技术方案，首先创建模拟节点，并配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务，然后当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据，最后利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。本发明提供的技术方案能够在工作节点不停止对外提供服务的前提下，实现该工作节点的数据的备份，从而实现了数据热备份，避免了因需备份数据库集群中任一工作节点的数据而增加其它工作节点的工作压力，优化了数据备份方式。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的数据热备份方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明另一个实施例的数据热备份方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的数据热备份系统的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的数据热备份方法的流程示意图，该方法应用于具有多个节点的数据库集群，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S100，创建模拟节点，配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务。

为了能够当备份数据库集群中任一工作节点上的数据时，使该工作节点不停机并继续对外提供服务，在步骤S100中，创建了模拟节点。一般情况下，如果不对所创建的模拟节点的属性进行配置，数据访问请求会被发送到该模拟节点上，因此，在步骤S100中还需配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务。

步骤S101，当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据。

其中，数据库集群可为MongoDB集群。当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，步骤S101利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据，而该工作节点无需停机，仍可继续对外提供服务，则该工作节点的数据访问请求也不会被迁移到数据库集群其它工作节点上，因此也不会增加其它工作节点的访问压力，不会影响其它工作节点的服务性能。

步骤S102，利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。

在步骤S101利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据之后，步骤S102利用模拟节点将获取的数据备份到专门用于存储备份的存储机中。由于在本方法中是利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中，因此不会对数据库集群中任一工作节点的服务性能造成不良影响。

根据本实施例提供的数据热备份方法，首先创建模拟节点，并配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务，然后当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的数据，最后利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。本发明提供的技术方案能够在工作节点不停止对外提供服务的前提下，实现该工作节点的数据的备份，从而实现了数据热备份，避免了因需备份数据库集群中任一工作节点的数据而增加其它工作节点的工作压力，优化了数据备份方式。

图2示出了根据本发明另一个实施例的数据热备份方法的流程示意图，该方法应用于具有多个节点的数据库集群，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S200，创建模拟节点，配置模拟节点的访问权限，使模拟节点不提供数据访问服务，配置模拟节点的投票权限和优先级，使模拟节点不具有选择主控节点的权限，也不具有被选择为主控节点的权限。

其中，数据库集群可为MongoDB集群。为了当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，使该工作节点不停机并继续对外提供服务，在步骤S200中，创建了模拟节点。一般情况下，如果不对所创建的模拟节点的属性进行配置，数据访问请求会被发送到该模拟节点上，因此，在步骤S200中还需配置模拟节点的属性使模拟节点不提供数据访问服务。具体地，可配置模拟节点的访问权限，使模拟节点不提供数据访问服务；另外，当主控节点崩溃时，会从除主控节点之外的工作节点即从属节点中选举出一个新的工作节点作为主控节点，因此，为了避免模拟节点被选举为主控节点，并避免模拟节点参加投票对主控节点的选取产生影响，因此，在步骤S200中，还需配置模拟节点的投票权限和优先级，使模拟节点不具有选择主控节点的权限，也不具有被选择为主控节点的权限。

步骤S201，将模拟节点加入数据库集群。

在配置模拟节点的访问权限、投票权限和优先级之后，在步骤S201中，将模拟节点加入数据库集群。

步骤S202，当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，获取数据库集群的端口号。

由于每个数据库集群的端口号不同，因此，当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，在步骤S202中，获取数据库集群的端口号。

步骤S203，利用模拟节点访问端口号，通过拷贝获取工作节点的数据。

在步骤S202获取了数据库集群的端口号之后，在步骤S203中就可利用模拟节点访问端口号，并通过拷贝获取工作节点的数据。

可选地，利用模拟节点通过同步机制拷贝获取工作节点的数据。

其中，工作节点的数据包括：业务数据和索引，而索引包括索引数据和索引元数据，其中，索引元数据为业务数据的索引数据的属性信息。一般情况下，由于长时间的使用，在工作节点的数据中，大约50％均为索引数据。因此，优选地，在步骤S204中可仅利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的业务数据和索引元数据，而不对索引数据进行拷贝，从而不仅减少了需要备份的数据量，还保证了业务数据的完整性，并且，在S204中还利用模拟节点通过拷贝获取了工作节点的索引元数据，以便后续根据索引元数据重新创建索引。

由于MongoDB采用的是预分配空间制度，而有时预分配出来的空间可能大于实际存储所需空间，从而产生了空洞，这些空洞中填补了特定数据，用于与真实数据进行区分。因此，工作节点的数据中可能会存在用于填补空洞的特定数据。而在长时间的使用下，还可能会出现存在大量空洞的情况，此时空洞所占的空间可能会达到工作节点的全部的数据的20％至30％。另外，工作节点的数据中还可能会存在带有删除标记的数据，带有删除标记的数据即为已删除的数据。因此，可将用于填补空洞的特定数据和带有删除标记的数据均作为无效数据。那么为了更进一步地减少需要备份的数据量，可对工作节点的数据中的无效数据不进行拷贝，具体可为：模拟节点扫描工作节点的数据，判断工作节点的数据是否为无效数据；若是，则不进行拷贝；若否，则进行拷贝。

步骤S204，利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。

在步骤S203利用模拟节点通过拷贝获取了所需的工作节点的数据之后，步骤S204利用模拟节点将获取的数据备份到专门用于存储备份的存储机中，从而不会对数据库集群中任一工作节点的服务性能造成不良影响。

根据本实施例提供的数据热备份方法，首先创建模拟节点，并配置模拟节点的访问权限、投票权限和优先级，然后将模拟节点加入数据库集群，当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，获取数据库集群的端口号，利用模拟节点访问端口号，通过拷贝获取工作节点的数据，优选地，利用模拟节点通过拷贝获取工作节点的业务数据和索引元数据，最后利用模拟节点将获取的数据备份到存储机中。

本发明提供的技术方案不仅能够在工作节点不停止对外提供服务的前提下，实现该工作节点的数据的备份，从而实现了数据热备份，避免了因需备份数据库集群中任一工作节点的数据而增加其它工作节点的工作压力，而且通过减少需要备份的数据量，加快了备份的速度，减少了备份所需的存储空间，降低了备份所需的成本，进一步优化了数据备份方式。

图3示出了根据本发明一个实施例的数据热备份系统的结构框图，如图3所示，该系统包括：属性被配置为不提供数据访问服务的模拟节点301、多个工作节点以及存储机305。数据热备份系统中工作节点的个数根据实际需要进行设置，在图3中仅示例性地示出了包括3个工作节点的情况，这3个工作节点分别为工作节点302、工作节点303和工作节点304。

模拟节点301适于：当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，通过拷贝获取工作节点的数据，并将获取的数据备份到存储机305中。其中，数据库集群可为MongoDB集群。

具体地，模拟节点301的属性包括访问权限，被配置为不提供数据访问服务；模拟节点301的属性还包括投票权限和优先级，被配置为不具有选择主控节点的权限，也不具有被选择为主控节点的权限，从而避免了模拟节点301被选举为主控节点，也避免了因模拟节点301参加投票而对主控节点的选取产生影响。

模拟节点301进一步适于：加入至数据库集群中。

模拟节点301进一步适于：当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，获取数据库集群的端口号；访问端口号，通过拷贝获取工作节点的数据。

例如，当需要备份数据库集群中工作节点302的数据时，模拟节点301获取数据库集群的端口号，并访问端口号，通过拷贝获取工作节点302的数据。

模拟节点301进一步适于：通过同步机制拷贝获取工作节点的数据。

其中，工作节点的数据包括：业务数据和索引，而索引包括索引数据和索引元数据，其中，索引元数据为业务数据的索引数据的属性信息。为了减少了需要备份的数据量，模拟节点301进一步适于：通过拷贝获取工作节点的业务数据和索引元数据，从而不仅保证了业务数据的完整性，还方便后续根据索引元数据重新创建索引。

为了更进一步地减少需要备份的数据量，模拟节点301进一步适于：扫描工作节点的数据，判断工作节点的数据是否为无效数据；若是，则不进行拷贝；若否，则进行拷贝。其中，无效数据包括：带有删除标记的数据和/或用于填补空洞的特定数据。

根据本实施例提供的数据热备份系统能够在工作节点不停止对外提供服务的前提下，实现该工作节点的数据的备份，从而实现了数据热备份，避免了因需备份数据库集群中任一工作节点的数据而增加其它工作节点的工作压力，优化了数据备份方式。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的数据热备份装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (20)

1.一种数据热备份方法，应用于具有多个节点的数据库集群，所述方法包括：

创建模拟节点，配置所述模拟节点的属性使所述模拟节点不提供数据访问服务；

当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据；

利用所述模拟节点将获取的数据备份到存储机中。

2.根据权利要求1所述的方法，所述配置模拟节点的属性使所述模拟节点不提供数据访问服务具体包括：配置所述模拟节点的访问权限，使所述模拟节点不提供数据访问服务。

3.根据权利要求2所述的方法，所述配置模拟节点的属性还包括：配置所述模拟节点的投票权限和优先级，使所述模拟节点不具有选择主控节点的权限，也不具有被选择为主控节点的权限。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，在所述当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据之前，所述方法还包括：

将所述模拟节点加入所述数据库集群。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据进一步包括：

当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，获取所述数据库集群的端口号；

利用所述模拟节点访问所述端口号，通过拷贝获取所述工作节点的数据。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据进一步包括：

利用所述模拟节点通过同步机制拷贝获取所述工作节点的数据。

7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据进一步包括：

利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的业务数据和索引元数据。

8.根据权利要求7所述的方法，所述索引元数据为所述业务数据的索引数据的属性信息。

9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述利用所述模拟节点通过拷贝获取所述工作节点的数据进一步包括：

所述模拟节点扫描所述工作节点的数据，判断所述工作节点的数据是否为无效数据；若是，则不进行拷贝；若否，则进行拷贝。

10.根据权利要求9所述的方法，所述无效数据包括：带有删除标记的数据和/或用于填补空洞的特定数据。

11.一种数据热备份系统，包括：属性被配置为不提供数据访问服务的模拟节点、多个工作节点以及存储机；

所述模拟节点适于：当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，通过拷贝获取所述工作节点的数据，并将获取的数据备份到存储机中。

12.根据权利要求11所述的系统，所述模拟节点的属性包括访问权限，被配置为不提供数据访问服务。

13.根据权利要求12所述的系统，所述模拟节点的属性还包括投票权限和优先级，被配置为不具有选择主控节点的权限，也不具有被选择为主控节点的权限。

14.根据权利要求11-13任一项所述的系统，所述模拟节点进一步适于：加入至所述数据库集群中。

15.根据权利要求11-13任一项所述的系统，所述模拟节点进一步适于：

当需要备份数据库集群中任一工作节点的数据时，获取所述数据库集群的端口号；

访问所述端口号，通过拷贝获取所述工作节点的数据。

16.根据权利要求11-13任一项所述的系统，所述模拟节点进一步适于：通过同步机制拷贝获取所述工作节点的数据。

17.根据权利要求11-13任一项所述的系统，所述模拟节点进一步适于：通过拷贝获取所述工作节点的业务数据和索引元数据。

18.根据权利要求17所述的系统，所述索引元数据为所述业务数据的索引数据的属性信息。

19.根据权利要求11-13任一项所述的系统，所述模拟节点进一步适于：扫描所述工作节点的数据，判断所述工作节点的数据是否为无效数据；若是，则不进行拷贝；若否，则进行拷贝。

20.根据权利要求19所述的系统，所述无效数据包括：带有删除标记的数据和/或用于填补空洞的特定数据。