CN107291883B - 一种分布式存储系统的快照方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种分布式存储系统的快照方法，首先对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；然后对该快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。对CEPH进行快照时，采用RBD的快照和克隆的有序操作方式，创建快照后，后续的数据每次写入操作直接写入克隆卷，仅涉及一次写克隆卷的操作，减少了一次读源卷和一次写快照的操作，有利于降低磁盘压力，不仅提高了CEPH快照时写操作性能，还提高了读操作性能，从而提升云平台的用户使用体验此外，本发明实施例还提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。
Description
技术领域
本发明实施例涉及存储技术领域，特别是涉及一种分布式存储系统的快照方法及装置。
背景技术
CEPH为一种扩展性高、可靠性高、性能高的分布式存储系统，支持文件系统，块存储，对象存储；借助于OpenStack快速的发展和其开源特性，吸引了越来越多的开发者在生产环境实践和探索。CEPH依靠其提供的统一存储系统，被广泛应用于云数据中心建设中，其中块存储以其稳定性被生产系统所部署。CEPH提供通过内核模块或者用户态调用librbd库两种用法使用其块存储，CEPH中的块设备的表现为一个RBD(Rados Block Device)image，其中rbd是Linux驱动和QEMU/KVM操作RBD image的用户态工具。
快照为云数据中心的基本业务之一，它是记录虚拟机某一运行时刻的状态集合，用于后续的快照恢复操作。对于快照原理，可划分为COW(copy on write，写时复制)和ROW(redirect on write，写时重定向)两类：COW的基本原理是一次快照操作后，后续写入数据前先将要写入空间对应原始数据拷贝到新的文件中，然后才写入新数据，即新数据的写入均发生在原始镜像，当恢复到某一快照时刻时，将该快照对应的快照文件数据拷贝至原始镜像上；ROW的基本原理是一次快照操作后，后续写入数据写入全部写在新的文件上，即对写入操作进行重定向，新文件的父节点链接到老文件，同时老文件置为只读，当恢复到某一个快照时刻时，新建一个文件链接到快照文件的父文件，后续写入发生在新建文件上，但是读操作会首先从本快照文件上读取，读取不到则从其父节点读取。
CEPH提供RBD块设备的快照，即rbd的snap操作，采用的是COW机制。与此相对应的是CEPH也支持一个非常好的特性，以COW的方式从rbd snap创建克隆，在CEPH中被称为快照分层技术，类似链接克隆操作。分层特性允许用户创建多个CEPH RBD克隆实例。这些特性应用于OpenStack等云平台中，快照为只读的，克隆可以进行写操作，可用于多次孵化实例，对云平台来说是非常有用的。
现有技术中的CEPH的快照方法如下所述，CEPH集群中存在一个源卷(baseimage)，在该卷上的1，2，3，4，5的位置分别写有数据；对base image做快照snap1，更新位置1的数据，此时会从base image的位置1读取数据并拷贝至快照snap1中，然后更新数据才写入base image中，可见，CEPH快照为一次读操作(读base image)和2次写操作(snap1和baseimage)，对于写频繁的场景，带来的磁盘压力是可想而知的；接着进行快照恢复，首先会将snap1中位置1的数据拷贝至base image的位置1，完成恢复，CEPH快照方法的恢复会涉及数据的回填，即将snap1中的数据全量拷贝至base image，当snap1中数据量较大时，拷贝导致的磁盘写入压力会使得恢复耗时较长，严重影响用户体验；由于快照是只读的，CEPH快照方法也提供了一种分层机制，即clone，clone是可写的。对snap1做克隆，首先需要设置snap为保护状态，目的是为了保护snap的误删除导致以该snap为父节点的链接克隆卷数据缺失，克隆后clone1是一个可写卷，为snap1的复制文件，但是clone1可执行写操作，这个特性在云硬盘场景可以快速创建和分发磁盘，在位置2的数据更新直接写入了clone1中。
由上可见，在CEPH创建快照操作后，接下来的1次数据写入操作均可能会导致读1次，写2次的问题，对于写操作频繁的场景，大量的数据复制会导致业务的崩溃；此外，恢复操作将会导致将该恢复时刻的快照数据全量拷贝至原镜像文件中，也会带来大量的数据拷贝，导致磁盘写入压力较大，严重时，会导致系统崩溃。
鉴于此，如何CEPH快照时写操作的性能，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种分布式存储系统的快照方法及装置，不仅提高了CEPH快照时写操作性能，还提高了读操作性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
本发明实施例一方面提供了一种分布式存储系统的快照方法，包括：
对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；
对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。
可选的，在所述对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷之后，还包括：
将所述快照卷设置为保护状态。
可选的，还包括：
当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照；
对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
可选的，在所述当接收对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述操作卷进行快照之后，还包括：
将快照后快照卷设置为保护状态。
本发明实施例另一方面提供了一种分布式存储系统的快照装置，包括：
快照卷生成模块，用于对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；
克隆卷生成模块，用于对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。
可选的，还包括：
快照卷保护设置模块，用于将所述快照卷设置为保护状态。
可选的，还包括：
快照恢复模块，用于当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照；对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
可选的，所述快照恢复模块还包括：
状态设置单元，用于将快照后快照卷设置为保护状态。
本发明实施例提供了一种分布式存储系统的快照方法，首先对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；然后对该快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。
本申请提供的技术方案的优点在于，对CEPH进行快照时，采用RBD的快照和克隆的有序操作方式，创建快照后，后续的数据每次写入操作直接写入克隆卷，仅涉及一次写克隆卷的操作，相比现有技术的快照方法，减少了一次读源卷和一次写快照的操作，有利于降低磁盘压力，提高快照后的数据写入速度，不仅提高了CEPH快照时写操作性能，还提高了读操作性能，从而提升云平台的用户使用体验。
在一种具体的实施方式中，在进行快照恢复时，仅有元数据的变化，不涉及数据的拷贝写入操作，减少了不必要的数据回填拷贝，降低了磁盘压力，提高快照后的数据写入速度，缩短快照恢复时间，提高写操作的性能，同时对快照链长度进行优化，还提高读操作的性能，有利于提升云平台的用户体验。同时，还将快照和恢复操作进行了统一，简化了操作，统一了概念。
此外，本发明实施例还针对分布式存储系统的快照方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种分布式存储系统的快照方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种分布式存储系统的快照方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的分布式存储系统的快照装置的一种具体实施方式结构图；
图4为本发明实施例提供的分布式存储系统的快照装置的另一种具体实施方式结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。
首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种分布式存储系统的快照方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：
S101：对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷。
CEPH集群中的卷(image)为CEPH块设备资源的外在表现。
源卷是指未对卷进行过任何快照操作的卷。
快照卷，即snap，为对卷创建快照后产生的，只提供读操作。
S102：对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。
克隆卷，即clone，为对快照卷进行链接克隆操作所得，提供读写操作。将克隆卷切换为当前的操作卷，即下一次快照前数据的读写均在该克隆卷上进行。可见，对CEPH进行快照为快照和克隆的有序操作。
为了避免对快照卷进行误操作，可将快照卷设置为保护状态，进行保护快照卷，有利于提升CEPH的稳定性以及可靠性。
在本发明实施例提供的技术方案中，对CEPH进行快照时，采用RBD的快照和克隆的有序操作方式，创建快照后，后续的数据每次写入操作直接写入克隆卷，仅涉及一次写克隆卷的操作，相比现有技术的快照方法，减少了一次读源卷和一次写快照的操作，有利于降低磁盘压力，提高快照后的数据写入速度，不仅提高了CEPH快照时写操作性能，还提高了读操作性能，从而提升云平台的用户使用体验。
对CEPH进行快照后，不可避免的会涉及到快照恢复，鉴于此，本申请还提供了另外一个实施例，请参阅图2所示，具体可包括：
S103：当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照。
快照恢复为将卷恢复到某一个快照时刻。
S104：对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
得到克隆卷以后，将当前的操作卷切换为该克隆卷，即下一次快照操作前的数据读写皆发生在该操作卷上。
在进行快照时，当前操作卷为克隆卷。举例来说，当前操作卷为克隆卷C1，对C1进行快照即获取C1S1，然后对C1S1创建克隆卷C1S1C1，将当前操作卷切换为C1S1C1。
为了有效避免对快照后快照卷进行误操作，可将该快照卷设置为保护状态，有利于提升CEPH的稳定性以及可靠性。
在本发明实施例中，在进行快照恢复时，仅有元数据的变化，不涉及数据的拷贝写入操作，减少了不必要的数据回填拷贝，降低了磁盘压力，提高快照后的数据写入速度，缩短快照恢复时间，提高写操作的性能，同时对快照链长度进行优化，还提高读操作的性能，有利于提升云平台的用户体验。同时，本申请提供的方法还将快照和恢复操作进行了统一，简化了操作，统一了概念。
本发明实施例还针对分布式存储系统的快照方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性。下面对本发明实施例提供的分布式存储系统的快照装置进行介绍，下文描述的分布式存储系统的快照装置与上文描述的分布式存储系统的快照方法可相互对应参照。
参见图3，图3为本发明实施例提供的分布式存储系统的快照装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：
快照卷生成模块301，用于对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷。
克隆卷生成模块302，用于对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作。
在本实施例的一些实施方式中，请参阅图4，所述装置例如可以包括快照卷保护设置模块303，用于将所述快照卷设置为保护状态。
可选的，在本申请的一些实施方式中，请参阅图4，所述装置例如还可以包括快照恢复模块304，所述快照恢复模块304可包括：
快照单元3041，用于当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照；
克隆单元3042，对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
在本发明实施例中一些具体的实施方式中，所述快照恢复模块304还包括：
状态设置单元3043，用于将快照后快照卷设置为保护状态。
本发明实施例所述分布式存储系统的快照装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例对CEPH进行快照时，采用RBD的快照和克隆的有序操作方式，创建快照后，后续的数据每次写入操作直接写入克隆卷，仅涉及一次写克隆卷的操作，相比现有技术的快照方法，减少了一次读源卷和一次写快照的操作，有利于降低磁盘压力，提高快照后的数据写入速度，不仅提高了CEPH快照时写操作性能，还提高了读操作性能，从而提升云平台的用户使用体验。
本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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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分布式存储系统的快照方法以及装置进行了详细介绍。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 (6)
1.一种分布式存储系统的快照方法，其特征在于，包括：
对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；
对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作；
当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照；
对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷之后，还包括：
将所述快照卷设置为保护状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述当接收对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述操作卷进行快照之后，还包括：
将快照后快照卷设置为保护状态。
4.一种分布式存储系统的快照装置，其特征在于，包括：
快照卷生成模块，用于对分布式存储系统CEPH的源卷进行快照，以获取当前源卷的快照卷；
克隆卷生成模块，用于对所述快照卷进行克隆，并将克隆卷设置为当前操作卷，以用于对后续数据执行读写操作；
快照恢复模块，用于当接收到对当前操作卷进行快照恢复的指令后，对所述当前操作卷进行快照；对快照后快照卷进行克隆，以获取克隆卷，所述克隆卷为所述当前操作卷快照恢复后对应的操作卷。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
快照卷保护设置模块，用于将所述快照卷设置为保护状态。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述快照恢复模块还包括：
状态设置单元，用于将快照后快照卷设置为保护状态。
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