CN105938444A - 一种基于数据双备份机制的系统状态备份和恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据双备份机制，实现单机系统高可靠性的方法。双备份机制包括基于共享内存的实时状态备份和基于文件系统的条件备份。本设计实现了更快速的系统状态的备份和恢复，极大降低了对于文件系统的访问，提高了系统的性能和稳定性，从而实现更好的系统可靠性。

Description

一种基于数据双备份机制的系统状态备份和恢复方法

技术领域

本发明涉及系统状态备份和恢复领域，具体地，涉及一种基于双备份机制的系统状态备份和恢复方法。

背景技术

对于单机嵌入式系统，要实现故障恢复，需要备份系统运行中的关键数据和状态。当系统发生故障并重新恢复时，这些状态数据能够被恢复到运行系统中，从而可以保证系统的持续正常运行。

最常见的实现方式是将状态数据存储到文件，系统重新启动后从文件中恢复状态。这种设计的缺点是：如果系统状态变化较多，会发生大量的文件操作，系统的可靠性受文件系统的可靠性的影响很大；文件中进行状态存储，有很多局限，比如如何删减状态等；性能较低。传统的系统状态的备份和恢复实现，依赖于文件系统，性能低，稳定性差，降低了系统的可靠性。

发明内容

为了克服传统的安全风险评估方法的上述不足与缺陷，本发明的目的是提供一种更好的高可靠性系统，本发明的这一目的通过以下技术方案实现：

一种基于数据双备份机制的系统状态备份方法，包含实时备份和定时备份，具体过程为：

a)系统运行状态数据被实时备份到位于共享内存中的系统状态备份区；

b)系统状态备份区的数据被定时备份到文件；

c)当系统正常退出，或出现异常且能够捕获异常信号时，系统状态备份区中的数据被备份到文件。

一种基于数据双备份机制的系统状态恢复方法，具体过程为：

1)如果系统状态备份区中有数据，则将数据恢复到系统状态恢复区，并删除冗余的备份文件；

2)否则，如果只有系统状态的备份文件，则将文件中的备份数据同步到系统状态备份区，然后按照步骤1)执行；

3)系统状态按需从系统状态恢复区进行恢复，同时将已恢复状态从恢复区删除；

4)通过定时器，进行系统状态恢复区的老化，超时则认为系统状态恢复区已经老化，清楚所有系统恢复区数据。

进一步地，所述实时备份的流程为：

在系统正常运行时，根据系统状态的实时变化，按照定义的格式，将状态备份到系统状态备份区；

同时，查找系统状态恢复区，删除已经老化的状态。

进一步地，所述定时备份的流程包括：

●设置文件备份标记

如果系统备份状态区发生更新，设置该标记为0；一旦将当前系统备份状态区的数据存储到文件，则设置该标记为1；

●通过定时器，或者专门线程，定期扫描文件备份标记

如果该标记为0，则将系统备份状态区的数据存储到文件。

进一步地，所述步骤3)具体为：

●对于初始化相关的状态，可以在系统初始化时进行恢复；

●对于动态创建的状态，只有当使用到该状态时，才从系统状态恢复区查找和恢复。

进一步地，所述步骤4)的系统状态恢复区的老化的设计用于解决异常情况下备份数据无效的问题。

通过以上技术方案，本发明的优点在于：

1.更高效

正常情况下，大部分操作在内存中完成，对慢速文件系统的访问降低到最少，提高了系统性能。

●在正常的运行过程中，状态的实时备份在内存中完成；

文件备份根据定时备份机制发生，频次较低。

●在系统状态备份区存在的情况下，系统状态直接从内存中恢复；

只有在系统重启等特殊情况，才会从备份文件中恢复。

2.更可靠

●减少了文件系统不稳定的影响；

●就算是关闭定时备份，正常和异常退出机制也保证了在大多数情况下系统状态能够得到完整备份。

附图说明

图1为本发明的双备份机制的示意图；

图2为本发明实时备份的流程图；

图3为本发明定时备份的流程图；

图4为本发明退出备份的流程图；

图5为本发明状态恢复的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

首先参照图1进一步解释本分买那个的双备份机制。如图1所示，

●系统当前状态区：保存有系统的实时状态数据，根据需要从系统状态恢复区恢复状态。

●系统状态备份区：通常在共享内存，按定义的格式备份系统状态。

●系统状态备份文件：存储系统状态备份区的数据。

●系统状态恢复区：提取备份的系统状态数据，生成系统状态恢复数据。

如图2所示，实时备份的流程为：

在系统正常运行时，根据系统状态的实时变化：

●按照定义的格式，将状态备份到系统状态备份区；

●同时，查找系统状态恢复区，删除已经老化的状态。

比如有客户端退出连接，如果恢复区还有相关状态，就需要删除。

如图3所示，定时备份的流程包括：

●设置文件备份标记

如果系统备份状态区发生更新，设置该标记为0；一旦将当前系统备份状态区的数据存储到文件，则设置该标记为1；

●通过定时器，或者专门线程，定期扫描文件备份标记

如果该标记为0，则将系统备份状态区的数据存储到文件。定时可以以小时或者10分钟为单位。从目前来看，系统备份状态区的数据不会经常变化。

如图4所示的退出备份流程图，如果系统要退出运行，则会将系统状态备份区的数据保存到文件。

支持退出备份的场景包括：

●正常退出，在正常流程中保存；

●能够捕获到相关signal，在signal handler中保存。

本发明的状态恢复流程图图5所示，包括以下步骤：

a)如果系统状态备份区中有备份数据，则将备份数据恢复到系统状态恢复区，并删除冗余的备份文件。

b)否则，如果只有系统状态的备份文件，则先将文件中的备份数据同步到系统状态备份区，然后按照a)步骤执行。

c)系统状态按需从系统状态恢复区进行恢复，同时将已恢复状态从恢复区删除。

●对于初始化相关的状态，可以在系统初始化时进行恢复。

●对于动态创建的状态，只有当使用到该状态时，才从系统状态恢复区查找和恢复。

比如流相关的状态，需要创建了流才能恢复。这样的设计，我们优先使用系统当前状态区，避免某些情况下的状态不一致导致的问题。

d)系统状态恢复区的老化

这个设计用于解决异常情况下备份数据无效的问题，比如系统在重启过程中，协议状态发生了变化。设置老化定时器，超时则认为系统状态恢复区已经老化，清除所有系统状态恢复区的数据。具体超时和应用系统有关。

以上详细说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，在本发明的申请范围内可以进行各种改变。尽管上文只是详细阐述了本发明的优选实施例，但是，所属技术领域的技术人员很清楚在实质上不脱离本发明的新颖性和优点的范围内，可以对示例性实施例进行各种修改。

Claims (6)

1.一种基于数据双备份机制的系统状态备份方法，其特征在于，包含实时备份和定时备份，具体过程为：

a）系统运行状态数据被实时备份到位于共享内存中的系统状态备份区；

b）系统状态备份区的数据被定时备份到文件；

c）当系统正常退出，或出现异常且能够捕获异常信号时，系统状态备份区中的数据被备份到文件。

2.一种基于数据双备份机制的系统状态恢复方法，其特征在于，具体过程为：

1）如果系统状态备份区中有数据，则将数据恢复到系统状态恢复区，并删除冗余的备份文件；

2）否则，如果只有系统状态的备份文件，则将文件中的备份数据同步到系统状态备份区，然后按照步骤1）执行；

3）系统状态按需从系统状态恢复区进行恢复，同时将已恢复状态从恢复区删除；

4）通过定时器，进行系统状态恢复区的老化，超时则认为系统状态恢复区已经老化，清楚所有系统状态恢复区的数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时备份的流程为：

在系统正常运行时，根据系统状态的实时变化，按照定义的格式，将状态备份到系统状态备份区；

同时，查找系统状态恢复区，删除已经老化的状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定时备份的流程包括：

●设置文件备份标记

如果系统备份状态区发生更新，设置该标记为0；一旦将当前系统备份状态区的数据存储到文件，则设置该标记为1；

●通过定时器，或者专门线程，定期扫描文件备份标记

如果该标记为0，则将系统备份状态区的数据存储到文件。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3）具体为：

●对于初始化相关的状态，可以在系统初始化时进行恢复；

●对于动态创建的状态，只有当使用到该状态时，才从系统状态恢复区查找和恢复。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4）的系统状态恢复区老化的设计用于解决异常情况下备份数据无效的问题。