CN106547642B - 一种数据存储备份的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据存储备份的方法及装置，其中，方法包括：获取虚拟机用户的待备份数据块和与待备份数据块对应的用户索引值；将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则不对待备份数据块进行备份；若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则对待备份数据块进行备份。本发明解决了现有的云计算环境下数据存储备份时，浪费大量的存储空间、备份时间长、效率低下的问题。

Description

一种数据存储备份的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种数据存储备份的方法及装置。

背景技术

云计算作为一种新的服务模式，可以动态按需将计算、存储以及网络等各种资源提供给外部用户。而对于用户来说，在使用云计算服务时必然面临着数据的所有者和控制者分离、用户数据统一由云计算服务商来管理的问题。因此，如何做好数据的存储备份对于用户以及云计算服务商都是至关重要的。

现有技术中，针对用户数据的存储备份主要是全量备份和增量备份。其中，全量备份是对所有用户的虚拟机以及相关的存储资源整个逐一完全备份，具体的备份周期可以由管理员或用户自行设定。而增量备份是指在某一时刻进行全量备份后的接下来一段时间不再进行全量备份，而仅仅是对相比上一次备份后增加的和修改过的数据进行备份，然后通过不定期的增量合并产生新的全量备份。在现有技术中，不论是全量备份还是增量备份都需要将所有用户的虚拟机以及相关数据首先逐一进行全量备份。在云计算环境下，由于存在成千上万的虚拟机用户，一旦采用这种备份方式，将会大大增加备份成本，浪费大量的存储空间，此外，由于需要备份的数据量较大，因此备份时间较长，效率低下，并且占用大量的系统资源，大大降低了系统的整体可用性。

发明内容

为了解决现有云计算环境下数据存储备份时，浪费大量的存储空间、备份时间长、效率低下的问题，本发明提供了一种数据存储备份的方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数据存储备份的方法，该方法包括：

获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值；

将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；

若所述索引值集合中存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则不对所述待备份数据块进行备份；

若所述索引值集合中不存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则对所述待备份数据块进行备份。

可选的，所述获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值，具体包括：按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，其中所述虚拟机用户的数据包括：基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据；计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

可选的，所述将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配之前，所述方法还包括：按照预定的系统模板数据块划分策略，将所述虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块；计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合。

可选的，所述方法还包括：对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

可选的，所述对所述待备份数据块进行备份，具体包括：按照预定的备份存储策略对所述待备份数据块进行备份。

依据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种数据存储备份的装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值；

匹配模块，用于将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；

处理模块，用于若索引值集合中存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则不对所述待备份数据块进行备份；

备份模块，用于若索引值集合中不存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则对所述待备份数据块进行备份。

可选的，所述装置还包括第一划分模块，用于按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，其中，所述虚拟机用户的数据包括：基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据；第一计算模块，用于计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

可选的，所述装置还包括第二划分模块，用于按照预定的系统模板数据块划分策略，将所述虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块；第二计算模块，用于计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合。

可选的，所述备份模块还用于对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

可选的，所述备份模块还用于按照预定的备份存储策略对所述待备份数据块进行备份。

本发明的有益效果是：

本发明不需要将虚拟机用户的所有待备份数据块进行备份，而是只当虚拟机系统模板对应的索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值时，才对待备份数据块进行备份。本发明减小了需要备份的数据量，从而减小了备份时需要的存储空间，节省了系统资源，减少了备份所需成本；此外，由于减小了需要备份的数据量，因此备份所需的时间也相应的减少，提高了备份效率。

附图说明

图1表示本发明的实施例中数据存储备份的方法的主要步骤流程图；

图2表示本发明的实施例中数据存储备份的方法的详细步骤流程图；以及

图3表示本发明的实施例中数据存储备份的装置的结构框图。

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。

实施例一

如图1所示，为本发明的实施例中数据存储备份的方法的主要步骤流程图，该方法包括：

步骤101，获取虚拟机用户的待备份数据块和与待备份数据块对应的用户索引值。

具体的，用户基于系统模板创建自己的虚拟机，并在虚拟机上运行产生自己的数据。例如，用户可以基于windows系统模板创建自己的虚拟机，也可以基于Redhat系统模板创建自己的虚拟机，当然，在此对特定的系统模板并不做限定。此外，用户的所有数据在存储时按照数据块进行存储，并且存储有与数据块对应的索引值。在需要将用户的数据进行备份时，则可以获取虚拟机用户的待备份数据块和与待备份数据块对应的用户索引值。

步骤102，将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配，然后进入步骤103或步骤104。

具体的，虚拟机系统模板在实际存储中按照系统模板数据块进行存储，并且每一个系统模板数据块都会有唯一一个对应的元数据信息，即系统模板索引值。在本步骤中，可以将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配。

步骤103，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则不对待备份数据块进行备份。

在本步骤中，由于索引值作为对应的数据块的唯一索引，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块为索引值集合中与用户索引值相同的系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则不需要对待备份数据块进行备份。

步骤104，若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则对待备份数据块进行备份。

在本步骤中，若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块不是索引值集合中的一系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则需要对待备份数据块进行备份。

本实施例不需要将虚拟机用户的所有待备份数据块进行备份，而是只当虚拟机系统模板对应的索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值时，才对待备份数据块进行备份。本实施例减小了需要备份的数据量，从而减小了备份时需要的存储空间，节省了系统资源，减少了备份所需成本；此外，由于减小了需要备份的数据量，因此备份所需的时间也相应的减少，提高了备份效率。

此外，在云计算环境中，用户的虚拟机都是基于几种特定类型的模板创建的，例如windows系统的虚拟机用户是基于windows的系统模板，Redhat系统的虚拟机用户是基于Redhat的系统模板。在基于特定系统模板创建虚拟机后，通过挂载相应的存储资源来保存用户各自的数据。在进行数据的全备份时，用户虚拟机的系统模板将占据绝大部分的空间，而且同类操作系统的虚拟机用户其系统模板是完全一样的。例如某windows系统的虚拟机用户的数据大小约为15GB左右，其中10GB左右的数据都是系统模板自身的大小。如果云计算中有1000个使用同样系统模板的虚拟机用户，在该1000个虚拟机用户进行数据备份时，将会有1000个10GB左右的重复数据大量充斥在存储空间中。如下面表1所示，为多个windows系统的虚拟机用户进行数据备份时占用备份空间的比例示意图。对于Redhat系统的虚拟机用户同样也存在类似的问题。

表1

由表1中可以看出，A、B、C和D四个用户的windows系统模板占用空间均为10GB，由于同类操作系统的虚拟机用户其系统模板是完全一样的，因此现有技术的备份方案严重浪费了存储空间，增加了数据备份的成本；此外，由于需要备份的数据量较大，因此备份所需的时间较长，备份效率低下，同时，大量需要备份的数据占用了大量的系统资源，包括网络带宽、计算资源等，降低了系统的整体可用性。

针对上述问题，本发明提出的技术方案如下：

根据同类操作系统的虚拟机用户其系统模板完全一样的特性，本方案对同类系统模板的虚拟机用户在进行数据备份时，无需对每个虚拟机用户的所有数据进行备份，而只需要备份一份系统模板即可。如下面表2所示，为windows系统和Redhat系统下多个用户存储时占用备份空间的比例示意图。

表2

在本方案的备份方式下，对于有1000个windows系统的虚拟机用户的云计算服务商来说，原来做好这1000个用户的一次全备份需要15GB*1000＝15000GB存储空间，而采用本方案的备份方式，仅需要10GB+5GB*1000＝5010GB存储空间即可，存储空间的利用率将提升60％左右。对于用户来说，原有方式下需要支付15000GB备份空间的费用，目前仅仅需要支付其三分之一的费用即可实现其数据的完整备份。

这种备份方式一方面可以节省云计算服务提供商的存储资源，提升备份的销量，另一方面也可以为用户节省云计算服务的使用成本。

实施例二

如图2所示，为本发明的实施例中数据存储备份的方法的详细步骤流程图，该方法包括：

步骤201，按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块。

具体的，虚拟机用户的数据包括基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据。在本步骤中，可以按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，举例来说，可以将虚拟机用户的数据在存储时按照每4MB为一个数据块进行存储。

步骤202，计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

在本步骤中，具体的，可以基于某特定的哈希算法或者基于系统自定义的可唯一标示与每个待备份数据块对应的用户索引值的计算方式，计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。此外，与每个待备份数据块对应的用户索引值可以与待备份数据块一起存储。具体的，待备份数据块和用户索引值可以存储在底层的存储系统中。

步骤203，按照预定的系统模板数据块划分策略，将虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块。

在本步骤中，可以按照预定的系统模板数据块划分策略，将虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块，举例来说，假设虚拟机系统模板的大小为10GB，该虚拟机系统模板在实际存储时同样可以按照每4MB为一个数据块进行存储，在存储时，存储的对象同时还包括每一个数据块对应的索引值。

步骤204，计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与虚拟机系统模板对应的索引值集合。

具体的，可以基于某特定的哈希算法或者基于系统自定义的可唯一标示与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值的计算方式，计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值。此外，与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值可以与系统模板数据块一起存储。具体的，系统模板数据块和系统模板索引值可以存储在底层的存储系统中。存储系统可以是分布式文件系统、块存储设备、卷存储或对象存储等多种存储资源中的任意一种。当然，在此需要说明的是，本实施例中的存储系统并不局限于以上存储资源。

步骤205，对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

步骤206，将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配，然后进入步骤207或步骤208。

具体的，由于用户索引值和系统模板索引值都存储在底层的存储系统中，因此在将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配时，匹配效率快且不会对步骤208中的对待备份数据块进行备份的操作产生影响。

步骤207，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则不对待备份数据块进行备份。

在本步骤中，由于索引值作为对应的数据块的唯一索引，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块是索引值集合中与用户索引值相同的系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则不需要对待备份数据块进行备份。

步骤208，若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则对待备份数据块进行备份。

在本步骤中，若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块不是索引值集合中的一系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则需要对待备份数据块进行备份。具体的，在对待备份数据块进行备份时，可以按照预定的备份存储策略对待备份数据块进行备份。

本实施例对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块以及与虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份，然后将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则不对待备份数据块进行备份，若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则对待备份数据块进行备份。通过该实施例，最终系统中备份的都是虚拟机用户中的待备份数据块区别于系统模板数据块的特有的待备份数据块，而虚拟机用户中的待备份数据块和系统模板数据块彼此共有的数据块则无需进行备份，节省了存储资源的同时节省了云计算服务的成本，并且提高了备份的效率。

实施例三

如图3所示，为本发明的实施例中数据存储备份的装置的结构框图，该装置包括：

获取模块301，用于获取虚拟机用户的待备份数据块和与待备份数据块对应的用户索引值；

匹配模块302，用于将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；

处理模块303，用于若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则不对待备份数据块进行备份；

备份模块304，用于若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则对待备份数据块进行备份。

具体的，用户基于系统模板创建自己的虚拟机，并在虚拟机上运行产生自己的数据，获取模块获取虚拟机用户的待备份数据块和与待备份数据块对应的用户索引值。此外，由于索引值作为对应的数据块的唯一索引，因此匹配模块可以将待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配，若索引值集合中存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块为索引值集合中与用户索引值相同的系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则处理模块不对待备份数据块进行备份；若索引值集合中不存在与用户索引值相同的系统模板索引值，则说明用户索引值对应的待备份数据块不是索引值集合中的一系统模板索引值对应的系统模板数据块，此时，则备份模块对待备份数据块进行备份。

可选的，装置还包括第一划分模块，用于按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，其中，虚拟机用户的数据包括：基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据；第一计算模块，用于计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

可选的，装置还包括第二划分模块，用于按照预定的系统模板数据块划分策略，将虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块；第二计算模块，用于计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与虚拟机系统模板对应的索引值集合。

可选的，备份模块304还用于对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

可选的，备份模块304还用于按照预定的备份存储策略对待备份数据块进行备份。

本实施例通过获取模块、匹配模块、处理模块和备份模块解决了现有技术中虚拟机用户在数据备份时，需要将虚拟机用户的所有数据都要备份的问题，使得虚拟机用户在数据备份时，只需要备份区别于系统模板数据块的特有的待备份数据块即可，节省了存储资源的同时节省了云计算服务的成本，并且提高了备份的效率。

需要说明的是，本发明的上述实施例中提供的数据存储备份的装置是应用上述数据存储备份的方法得到的装置，则上述数据存储备份的方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数据存储备份的方法，其特征在于，所述方法包括：

用户基于系统模板创建自己的虚拟机，并在虚拟机上运行产生自己的数据；在基于特定系统模板创建虚拟机后，通过挂载相应的存储资源来保存用户各自的数据；

获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值；

将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；

若所述索引值集合中存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则不对所述待备份数据块进行备份；

若所述索引值集合中不存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则对所述待备份数据块进行备份。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值，具体包括：

按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，其中所述虚拟机用户的数据包括：基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据；

计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配之前，所述方法还包括：

按照预定的系统模板数据块划分策略，将所述虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块；

计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述待备份数据块进行备份，具体包括：

按照预定的备份存储策略对所述待备份数据块进行备份。

6.一种数据存储备份的装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取虚拟机用户的待备份数据块和与所述待备份数据块对应的用户索引值；其中，用户基于系统模板创建自己的虚拟机，并在虚拟机上运行产生自己的数据；在基于特定系统模板创建虚拟机后，通过挂载相应的存储资源来保存用户各自的数据；

匹配模块，用于将所述待备份数据块对应的用户索引值与虚拟机系统模板对应的索引值集合中的系统模板索引值进行匹配；

处理模块，用于若索引值集合中存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则不对所述待备份数据块进行备份；

备份模块，用于若索引值集合中不存在与所述用户索引值相同的系统模板索引值，则对所述待备份数据块进行备份。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一划分模块，用于按照预定的虚拟机用户数据块划分策略，将虚拟机用户的数据划分为多个待备份数据块，其中，所述虚拟机用户的数据包括：基于虚拟机系统模板创建虚拟机的系统数据和在虚拟机上运行产生的用户数据；第一计算模块，用于计算出与每个待备份数据块对应的用户索引值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二划分模块，用于按照预定的系统模板数据块划分策略，将所述虚拟机系统模板划分为多个系统模板数据块；第二计算模块，用于计算出与每个系统模板数据块对应的系统模板索引值，并根据计算得到的系统模板索引值生成与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述备份模块还用于对虚拟机系统模板的所有系统模板数据块，以及与所述虚拟机系统模板对应的索引值集合进行备份。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述备份模块还用于按照预定的备份存储策略对所述待备份数据块进行备份。

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