CN106371763A - 一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机 - Google Patents

一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机 Download PDF

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    • G06F3/0602—Interfaces specially adapted for storage systems specifically adapted to achieve a particular effect
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Abstract

本发明公开了存储快照的方法，包括：设置对应的目标卷，在源卷和目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据源卷生成跟踪位图；初次执行快照时，将源卷中的原数据复制到目标卷中，将跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；当源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将存储位置对应的位图值设置为写入标识；当非初次执行快照时，将跟踪位图中具有写入标识的位图对应的源卷中存储位置的数据复制到目标卷的对应存储位置；基于位图的增量更新快照方法，可以在很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能；本发明还公开了存储快照的装置、磁盘及计算机。

Description

一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机
技术领域
本发明涉及存储技术领域，特别涉及一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机。
背景技术
写时复制快照技术即在数据第一次写入到某个存储位置时，首先将原有的内容读取出来，写到另一位置处(为快照保留的存储空间，此文中称为快照空间)，然后再将数据写入到存储设备中，而下次针对这一位置的写操作将不再执行写时复制操作。而对于需要长时间保持快照关系的应用场景，为了保证源数据和目标数据的一致性，往往需要在多个时间点打多个独立的快照，并且每个快照都需要对数据进行拷贝操作，这样系统处理数据的复杂度就比较高；因此，如何减少系统需要快照个数，降低数据操作的复杂度，保证数据的一致性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机，能够很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减小系统开销，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种存储快照的方法，包括：
根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和所述目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
其中，根据所述源卷生成跟踪位图，包括：
根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
其中，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
其中，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
本发明提供一种存储快照的装置，包括：
设置模块，用于根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和所述目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
初始化模块，用于初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
写数据模块，用于当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
执行快照模块，用于当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
其中，所述设置模块包括：
跟踪位图设置单元，用于根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
其中，该装置还包括：
第一存储模块，用于将所述目标卷利用上一次执行快的照时间点为标记进行另存。
其中，该装置还包括：
第二存储模块，用于当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
本发明还提供一种磁盘，包括：根据上述任一项所述的存储快照的装置。
本发明还提供一种计算机，包括：根据上述所述的磁盘。
本发明所提供的存储快照的方法，包括：根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和所述目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置；
可见，该方法在非初次执行快照时仅需要复制源卷中改动过的数据即可，不需要对源卷中的数据进行全部的复制；即基于位图的增量更新快照方法，可以在很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减小系统开销，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能；本发明还提供了存储快照的装置、磁盘及计算机，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的存储快照的方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的初次执行快照的状态示意图；
图3为本发明实施例所提供的写数据到源卷的状态示意图；
图4为本发明实施例所提供的非初次执行快照的状态示意图；
图5为本发明实施例所提供的存储快照的装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机，能够很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减小系统开销，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当用户采用写时复制(COW)快照技术时，当快照目标节点端的数据需要长期被使用时(比如用作某数据仓库的数据源)，那么用户往往需要长时间的保持快照的关系，并且对快照目标端做定期的更新。这时会产生大量的目标卷，且会进行大量的数据复制。因此，可以采用本方法提供的增量快照的形式，即增量快照只拷贝基于上一次拷贝后发生变化的数据，以此来减少传统写时复制技术中需要多次打快照的操作。具体方法如下：
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的存储快照的方法的流程图；该方法可以包括：
S100、根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
S110、初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
其中在执行快照之前需要首先建立与源卷同等大小的目标卷，由于需要将数据对应放置，因此要设置源卷与目标卷之间的存储位置之间的对应关系，例如可以建立存储位置的指针对应关系如图2中的源卷与目标卷之间的存储位置的指针对应。由于要进行跟踪源卷是否发生增量数据，因此需要设置跟踪位图(即bitmap)；跟踪位图要监测源卷中的存储位置是否发生写操作，哪个位置发生的写操作；因此源卷中的存储位置要与跟踪位图中的位图一一映射。具体过程可以是：根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
具体的未写入标识可以用1或者0或者其他标识进行标记。写入标识同理进行设置，只要实现根据标识能够识别该存储位置的数据是否执行写操作即可。例如：利用源卷生成一段位图(bitmap)表示的地址空间，每一位图记录跟踪源数据的操作颗粒(grain：源数据读写的单位，源数据在快照关系中包含多个颗粒)在完全拷贝后是否发生变化，其初始值为1(即未写入标识为1也即位图值为1)，如果源数据某个颗粒在完全拷贝后发生变化，则置其位图值为0。
具体的举例说明上述两步骤在进行初始执行快照时的状态，请参考图2，在初次快照开始执行时，源卷和目标卷之间会建立指针表对应关系，快照初始化，源数据完全拷贝到目标端，跟踪位图全部初始化值为1。
S120、当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
其中，当源卷发生数据写时，数据写入源卷中存储位置(也可以称之为颗粒)，并设置该存储位置对应的位图值为写入标识。例如图3中源卷的第2、3和5位的存储位置的数据发生过写操作，因此这三个存储位置对应的位图值设置为0(这里0表示写入标识)。
S130、当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
其中，非初次执行快照是指第一次即初次快照之后的每一次快照都成为非初次快照。当快照数据拷贝进程再次(即非初次)启动时，首先检查(可以依次对每一个位图进行检查)跟踪位图的中每个位图的值，如果位图值为写入标识，则拷贝该位图对应的源卷相应存储位置内数据到目标卷，否则，不进行拷贝操作。请参考图4，跟踪位图中的第2、3和5位的位图值为0(这里0表示写入标识)，因此将这3个位图对应的源卷中的第2、3和5位的存储位置内的数据复制到目标卷中对应的位置，即分别复制到目标卷中第2、3和5位的存储位置内，源卷中其他存储位置的数据不进行复制。这样就减少了数据的处理，通过引入增量更新方式，减少系统保证数据一致性所需快照开销和拷贝数据的数量。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的存储快照的方法，在非初次执行快照时仅需要复制源卷中改动过的数据即可，不需要对源卷中的数据进行全部的复制；即基于位图的增量更新快照方法，可以在很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减小系统开销，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能。
通过上述实施例可以看到，该系统中只有一个目的卷每次启动快照时，都只能可靠准确的复制启动快照时刻的源卷数据，而在此之前的备份数据就不存在了，对于一般用户来说只需要准确拷贝最新时刻启动快照时的数据即可，但是对于一些用户来说，之前每次快照的数据，或者某几次快照的数据是需要保存留档，以备后续查看的。该方法还可以将用户需要进行留档时刻的目标卷在进行改变之前进行另存，之后在对该目标卷进行快照操作，这样用户既可以通过另存的目标卷进行查看该另存目标卷对应时刻的备份数据。
针对这些用户，可选的该实施例在将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
其中，这里就是在每一次非初次执行快照时，现将要改变的目标卷进行另存，在对原目标卷进行操作。为了方便用户查看另存的目标卷，知道其备份的数据是什么，则可以在另存时将其以上一次执行快照的时间点即该另存的目标卷对应的快照时间作为文件标识进行另存。
例如，用户分别在第一时刻，第二时刻和第三时刻分别执行过快照操作，则第二时刻执行快照时，先将目标卷以第一时刻命名进行另存(该另存的目标卷即为第一时刻的备份数据)，另存完成后再对非另存的目标卷执行快照操作；第三时刻执行快照时，先将目标卷以第二时刻命名进行另存(该另存的目标卷即为第二时刻的备份数据)，另存完成后再对非另存的目标卷执行快照操作。
其中，第一时刻不存在上一次，因为第一时刻的备份保存时是第二时刻进行的。
针对这些用户，可选的该实施例在将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
其中，这里用户不需要每次都对目标卷进行另存，则根据用户需要，当用户需要将目标卷另存为时即当接收到用户的另存指令时，将目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。可以节省存储空间，减少不必要的备份数据的保存。
例如，用户分别在第一时刻，第二时刻和第三时刻分别执行过快照操作，用户在第三时刻执行快照时需要保存第二时刻的备份数据，则第三时刻执行快照时，先将目标卷以第二时刻命名进行另存(该另存的目标卷即为第二时刻的备份数据)，另存完成后再对非另存的目标卷执行快照操作。则第二时刻执行快照时，则直接在目标卷上进行操作即可，不需要另存。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的存储快照的方法，在非初次执行快照时仅需要复制源卷中改动过的数据即可，不需要对源卷中的数据进行全部的复制；即基于位图的增量更新快照方法，可以在很大程度上减少系统需要快照个数和数据拷贝的数量，减小系统开销，减少数据操作的复杂度，保证源数据和目标数据的一致性，提高存储系统性能。还可以灵活进行备份数据的保存，满足用户的多种需求。
下面对本发明实施例提供的存储快照的装置、磁盘及计算机进行介绍，下文描述的存储快照的装置、磁盘及计算机与上文描述的存储快照的方法可相互对应参照。
请参考图5，图5为本发明实施例所提供的存储快照的装置的结构框图；该装置可以包括：
设置模块100，用于根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
初始化模块200，用于初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
写数据模块300，用于当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
执行快照模块400，用于当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
可选的，所述设置模块100包括：
跟踪位图设置单元，用于根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
可选的，基于上述技术方案，该装置还包括：
第一存储模块，用于将所述目标卷利用上一次执行快的照时间点为标记进行另存。
可选的，基于上述技术方案，该装置还包括：
第二存储模块，用于当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
其中，第一存储模块和第二存储模块不能并存在一个装置中。
本发明还提供一种磁盘，包括：上述任意技术方案所述的存储快照的装置。
本发明还提供一种计算机，包括：上述所述的磁盘。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种存储快照的方法、装置、磁盘及计算机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种存储快照的方法，其特征在于，包括：
根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和所述目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
2.根据权利要求1所述的存储快照的方法，其特征在于，根据所述源卷生成跟踪位图，包括：
根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
3.根据权利要求1或2所述的存储快照的方法，其特征在于，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
4.根据权利要求1或2所述的存储快照的方法，其特征在于，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置之前，还包括：
当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
5.一种存储快照的装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于根据源卷设置对应的目标卷，在所述源卷和所述目标卷之间建立存储位置的指针对应关系，并根据所述源卷生成跟踪位图；
初始化模块，用于初次执行快照时，将所述源卷中的原数据复制到所述目标卷中，并将所述跟踪位图中所有位图值初始化为未写入标识；
写数据模块，用于当所述源卷中进行数据写时在对应存储位置写入数据，并将所述存储位置对应的位图值设置为写入标识；
执行快照模块，用于当非初次执行快照时，将所述跟踪位图中具有写入标识的位图对应的所述源卷中存储位置的数据复制到所述目标卷的对应存储位置。
6.根据权利要求1所述的存储快照的装置，其特征在于，所述设置模块包括：
跟踪位图设置单元，用于根据所述源卷中原数据的读写单位的数量，设置具有相同数量位图的跟踪位图，且所述跟踪位图中的位图与所述源卷中的读写单位具有映射关系。
7.根据权利要求5或6所述的存储快照的装置，其特征在于，还包括：
第一存储模块，用于将所述目标卷利用上一次执行快的照时间点为标记进行另存。
8.根据权利要求5或6所述的存储快照的装置，其特征在于，还包括：
第二存储模块，用于当接收到用户的另存指令时，将所述目标卷利用上一次执行快照的时间点为标记进行另存。
9.一种磁盘，其特征在于，包括：根据权利要求5-8任一项所述的存储快照的装置。
10.一种计算机，其特征在于，包括：根据权利要求9所述的磁盘。
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