CN107577558B

CN107577558B - 一种云存储的快照方法及装置

Info

Publication number: CN107577558B
Application number: CN201710770737.5A
Authority: CN
Inventors: 王佳; 伊泽众
Original assignee: Suzhou Inspur Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Inspur Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN107577558A

Abstract

本发明实施例公开了一种云存储的快照方法及装置。其中，方法包括当检测到本地存储系统进行快照时，原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用第一快照卷将原卷的数据块依次全量拷贝至云端；不为第一次快照时，当原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷时，初始化第二映射及第二快照卷，根据第一映射的位图确定待读取的数据块，根据第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从第二快照卷和/或原卷中将待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端；第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，第一映射为第一快照卷与原卷的映射关系，第二映射为第二快照卷与原卷的映射关系。节省了本地资源的占用，降低了多级快照管理成本。

Description

一种云存储的快照方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及云存储技术领域，特别是涉及一种云存储的快照方法及装置。

背景技术

随着大数据、云技术的迅猛发展，具有海量、安全、低成本及高可靠性的云存储技术应用而生，并得到了快速的发展。

云存储技术可使用户在互联网的任何位置存储数据或者访问数据，而无需电源、场地、大量本地存储空间等这些硬件环境，节约了管理成本，使所想即所得变成可能。云存储从功能特性上包括云备份、云缓存、云镜像、云分层等，其中，云备份为将本地数据通过快照技术备份在云端，可使数据出错时回滚本地，使得数据持续可用，保证整个系统的稳定性与可靠性。

云存储在进行备份时，现有技术中，是每创建一个快照便会生成一个bitmap，以记录该快照时刻到下一块照时刻间的差异数据位置，及差异数据空间用于存储COW(Copy OnWrite，写时复制)的旧数据。随着快照个数与差异数据的增多，bitmap与差异数据空间就需要越来越大的空间以容纳快照数据和差异数据，相应的，本地就会被占用太多资源，且由于数据较多，需要的管理成本也相对较高。

鉴于此，如何节省云存储时快照占用的本地资源，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云存储的快照方法及装置，节省了云存储时快照占用的本地资源。

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云存储的快照方法，包括：

当检测到本地存储系统进行快照时，判断原卷是否为第一次快照；

当判定所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用所述第一快照卷将所述原卷的数据块依次全量拷贝至云端；

当判定所述原卷不为第一次快照时，判断原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷还是第二快照卷；

当判定所述原卷的上一次快照数据读取卷为所述第一快照卷时，初始化所述第二映射及所述第二快照卷，根据所述第一映射的位图确定待读取的数据块，根据所述第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端；

其中，所述第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，所述第一映射为所述第一快照卷与所述原卷的映射关系，所述第二映射为第二快照卷与所述原卷的映射关系。

可选的，所述当所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射、及第二映射包括：

当所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷为空，第一映射的位图为全0、第二映射的位图为全1。

可选的，所述依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端包括：

给所述云端发送验证信息，并判断接收到所述云端反馈的验证信息是否准确；

当判定所述云端反馈的验证信息准确时，依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

本发明实施例另一方面提供了一种云存储的快照装置，包括：

第一判断模块，用于当检测到本地存储系统进行快照时，判断原卷是否为第一次快照；

第一判定执行模块，用于当判定所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用所述第一快照卷将所述原卷的数据块依次全量拷贝至云端，所述第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，所述第一映射为所述第一快照卷与所述原卷的映射关系，所述第二映射为第二快照卷与所述原卷的映射关系；

第二判断模块，用于当判定所述原卷不为第一次快照时，判断原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷还是第二快照卷；

快照执行模块，用于当判定所述原卷的上一次快照数据读取卷为所述第一快照卷时，初始化所述第二映射及所述第二快照卷，根据所述第一映射的位图确定待读取的数据块，根据所述第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

可选的，所述第一判定执行模块为当所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷为空，第一映射的位图为全0、第二映射的位图为全1的模块。

可选的，所述快照执行模块包括：

验证单元，用于在从所述本地存储系统拷贝数据至云端时，给所述云端发送验证信息，当接收到所述云端反馈的验证信息准确时执行拷贝操作。

本发明实施例提供了一种云存储的快照方法，当检测到本地存储系统进行快照时，原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用第一快照卷将原卷的数据块依次全量拷贝至云端；不为第一次快照时，当原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷时，初始化第二映射及第二快照卷，根据第一映射的位图确定待读取的数据块，根据第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从第二快照卷和/或原卷中将待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端；第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，第一映射为第一快照卷与原卷的映射关系，第二映射为第二快照卷与原卷的映射关系。

本申请提供的技术方案的优点在于，对本地存储系统的每个原卷，在本地仅需2个快照卷(数据空间)和2个映射便可实现云端的数据备份，大大的节省了快照数据对本地资源的占用，简化了多级快照的管理，降低了快照管理成本，还有利于云端读取数据，实现的编程语言也相对简单，易于实现。

此外，本发明实施例还针对云存储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云存储的快照方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的t₀时刻云存储的快照方法的一种流程示意图；

图3为本发明实施例提供的t₁时刻云存储的快照方法的一种流程示意图；

图4为本发明实施例提供的t₂时刻云存储的快照方法的一种流程示意图；

图5为本发明实施例提供的云存储的快照装置的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云存储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：当检测到本地存储系统进行快照时，判断原卷是否为第一次快照。

当检测到本地存储系统进行快照时，需要进行一次判断，即判断本地存储系统是否要进行快照，当本地存储系统进行快照时，执行后续操作。

当检测到原卷云使能时，也就是本地存储系统中的原卷转化为云卷时，预先在本地存储系统创建第一快照卷、第二快照卷、第一映射、第二映射，第一映射为第一快照卷与原卷的映射关系，第二映射为第二快照卷与原卷的映射关系，映射可利用位图进行表示。例如图2所示，本地存储系统的原卷V有四块数据，v转化成云卷时，本地存储系统自动生成两个新的自精简卷，即第一快照卷FCA、第二快照卷FCB，以及原卷对应到这两个快照卷的映射fcmapA、fcmapB。

在原卷进行云存储时，需要通过快照操作，原卷进行第一次快照时，为全量拷贝，第二次至以后的每次都是进行增量拷贝，故在进行快照时，需要先判断当前快照是否为第一次快照。

S102：当判定原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用第一快照卷将原卷的数据块依次全量拷贝至云端。

第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，即第一快照卷、第二快照卷及第一映射、第二映射交替工作，执行快照操作。当第一次进行快照时，可以先读第一快照卷，也可先读第二快照卷，第一与第二只是为了区别两者，而不表示先后顺序。

在一种具体的实施方式下，当原卷进行第一次快照，可初始化第一快照卷为空，第一映射的位图为全0、第二映射的位图为全1

举例来说，请参阅图2所示，t₀时刻为原卷v的第一次快照，初始化fcmapA为0000，FCA卷为空。由于t₀时，默认走全量拷贝，故fcmapB初始化为1111。云端g1表示第一代快照，初始时为0000，数据为空。

第一次从FCA卷读取，那么待读取数据块需要根据fcmapB的位图决定，fcmapB的位图对应的数值为1时，表示读取，为0时，则不读取。由于fcmapB初始化为1111，因此待读取数据块为四块数据，即四块数据都要读取，从FCA卷读数据。由于FCA是快照卷，快照卷的数据读取依赖于fcmapA，fcmapA中0表示从原卷v读，fcmapA中1表示从快照卷FCA读。下面从第一块开始读取，由于fcmapA为0000，从原卷v读第一块拷贝到云端g₁的第一块，并将g₁置为1000；读第二块时，由于fcmapA为0000，从原卷v读第二块拷贝到云端g₁的第二块，并将g₁置为1100；此时，主机io写了原卷v的第三块，根据快照COW特性，将v的第三块旧数据拷贝到FCA第三块，v的第三块写上新数据，fcmapA为0010；读第三块时，由于fcmapA为0010，从快照卷FCA读第三块拷贝到云端g₁的第三块，并将g₁置为1110；读第四块时，由于fcmapA为0010，从原卷v读第四块拷贝到云端g₁的第四块，并将g₁可置为1111，即完成了原卷v的第一次快照。

S103：当判定原卷不为第一次快照时，判断原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷还是第二快照卷。

上一次快照数据读取卷即为当前进行快照的前一次，举例来说，原卷v分别在t₀、t₁、t₂、t₃、t₄进行了4次快照，当进行第5次快照时，它的上一次快照即为t₄时刻对应的快照，即t₀为t₁上一次快照，t₂为t₃上一次快照，t₃为t₄上一次快照。当进行第5次快照时，需要知道上一次快照(即t₄时刻)读取的快照卷，例如t₄时刻读取的快照卷为卷FCA、那么第5次快照需要读卷FCB；而当t₄时刻读取的快照卷为卷FCB时、那么第5次快照需要读卷FCA。

S104：当判定原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷时，初始化第二映射及第二快照卷，根据第一映射的位图确定待读取的数据块，根据第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从第二快照卷和/或原卷中将待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

当判定原卷的上一次快照数据读取卷为第二快照卷时，初始化第一映射及第一快照卷，根据第二映射的位图确定待读取的数据块，根据第一映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从第一快照卷和/或原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

当从当前快照卷读取数据时，具体的读取哪个数据块的数据由另外一个快照卷的映射(例如位图中1的位置)决定，由于为快照卷，故在读取目标数据时，由当前快照卷的映射关系(位图中为1表示从快照卷读，为0则需要从原卷中读取)决定，目标数据是存储在原卷上还是在快照卷上。

为了进一步提升数据拷贝的安全性，以防被第三方云平台窃取，或者是误操作存储在其他云平台上，在存储前还可包括：

给云端发送验证信息，并判断接收到云端反馈的验证信息是否准确；

当判定云端反馈的验证信息准确时，依次从第二快照卷和/或原卷中将待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

在本发明实施例提供的技术方案中，对本地存储系统的每个原卷，在本地仅需2个快照卷(数据空间)和2个映射便可实现云端的数据备份，大大的节省了快照数据对本地资源的占用，简化了多级快照的管理，降低了快照管理成本，还有利于云端读取数据，实现的编程语言也相对简单，易于实现。

为了使本领域技术人员更加清楚理解本申请的技术方案，以实际的例子来阐述本申请的技术方案，具体请参阅图2、图3及图4，图2为第一次快照的流程示意图，具体描述请参阅上述描述，图3为t₁时刻快照方法的一种流程示意图，图4为t₂时刻快照方法的一种流程示意图，图2为全量拷贝，图3、图4为增量拷贝。

对原卷v首次创建快照后，再次创建快照为增量快照。t₁时增量拷贝过程可如下所示：t₀时从FCA上读取数据，那么t₁时刻从卷FCB上读，二者交替工作。首先，初始化fcmapB为0000，FCB数据为空。读取fcmapA中为1的位置，代表要拷贝的数据块位置。该位置数据从FCB读，由于FCB为快照卷，因此根据fcmapB值选择从原卷v还是快照卷FCB读数据。如附图3所示：t₁时创建快照时，初始化fcmapB为0000，FCB数据为空。下面开始增量拷贝数据至云端，由于fcmapA为0010，因此第三块数据需要拷贝到云端g₂的第三块位置。由于fcmapB为0000，因此待拷贝的数据从原卷v读取，也就是刚刚t₀到t₁之间，主机写入的第三块数据(图中填充黑色的数据块)，即增量数据。拷贝到云端后，g₂可置为1121，表明第三块数据为增量数据，存放在g₂上，第一、二、四块数据存放在g₁上。

如附图4所示，t₁到t₂间，主机io对原卷v第一块有写入(图中填充黑色的数据块)，fcmapB变为1000，FCB中第一个块存入COW的旧数据。t₁时刻从卷FCB上读，二者交替工作，那么t₂时刻从卷FCA上读，原卷v创建云快照，交替地触发初始化fcmapA为0000，FCA数据为空。下面开始增量拷贝数据至云端，由于fcmapB为1000，因此第一块数据需要拷贝到云端g3的第一块位置。由于fcmapA为0000，因此待拷贝的数据从原卷v读取，也就是刚刚t₁到t₂之间，主机写入的第一块数据(图中填充黑色的数据块)，即增量数据。拷贝到云端后，g₃可置为3121，表明第一块数据存放在g₃上，第二四块数据存放在g₁上，第三块数据存放在g₂上。

本申请提供的技术方案，将原卷(生产卷)的多个快照对应的bitmap和差异数据分布到2个bitmap和差异数据空间，交替进行增量快照COW。使得随着快照个数及差异数据增多时，节省本地资源占用、简化快照卷关系管理、方便云端读取数据，程序编写也简单。

本发明实施例还针对云存储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云存储的快照装置进行介绍，下文描述的云存储的快照装置与上文描述的云存储的快照方法可相互对应参照。

参见图5，图5为本发明实施例提供的云存储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：

第一判断模块501，用于当检测到本地存储系统进行快照时，判断原卷是否为第一次快照。

第一判定执行模块502，用于当判定原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用第一快照卷将原卷的数据块依次全量拷贝至云端，第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，第一映射为第一快照卷与原卷的映射关系，第二映射为第二快照卷与原卷的映射关系。

第二判断模块503，用于当判定原卷不为第一次快照时，判断原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷还是第二快照卷。

快照执行模块505，用于当判定原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷时，初始化第二映射及第二快照卷，根据第一映射的位图确定待读取的数据块，根据第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从第二快照卷和/或原卷中将待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，所述第一判定执行模块502可为当原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷为空，第一映射的位图为全0、第二映射的位图为全1的模块。

在本实施例的另一些实施方式中，所述快照执行模块505还可包括验证单元，用于在从本地存储系统拷贝数据至云端时，给云端发送验证信息，当接收到云端反馈的验证信息准确时执行拷贝操作。

本发明实施例所述云存储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，本发明实施例对本地存储系统的每个原卷，在本地仅需2个快照卷(数据空间)和2个映射便可实现云端的数据备份，大大的节省了快照数据对本地资源的占用，简化了多级快照的管理，降低了快照管理成本，还有利于云端读取数据，实现的编程语言也相对简单，易于实现。

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云存储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

1.一种云存储的快照方法，其特征在于，包括：

其中，所述第一快照卷、所述第二快照卷交替进行数据的读写，所述第一映射为所述第一快照卷与所述原卷的映射关系，所述第二映射为第二快照卷与所述原卷的映射关系。

2.根据权利要求1所述的云存储的快照方法，其特征在于，所述当判定所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射包括：

3.根据权利要求1或2任意一项所述的云存储的快照方法，其特征在于，所述依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至云端包括：

4.一种云存储的快照装置，其特征在于，包括：

第一判定执行模块，用于当判定所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷、第一映射及第二映射，利用所述第一快照卷将所述原卷的数据块依次全量拷贝至云端，所述第一快照卷、第二快照卷交替进行数据的读写，所述第一映射为所述第一快照卷与所述原卷的映射关系，所述第二映射为所述第二快照卷与所述原卷的映射关系；

第二判断模块，用于当判定所述原卷不为第一次快照时，判断所述原卷的上一次快照数据读取卷为第一快照卷还是第二快照卷；

快照执行模块，用于当判定所述原卷的上一次快照数据读取卷为所述第一快照卷时，初始化所述第二映射及所述第二快照卷，根据所述第一映射的位图确定待读取的数据块，根据所述第二映射的位图确定目标数据的读取位置，依次从所述第二快照卷和/或所述原卷中将所述待读取数据块对应的目标数据拷贝至所述云端。

5.根据权利要求4所述的云存储的快照装置，其特征在于，所述第一判定执行模块为当判定所述原卷为第一次快照时，初始化第一快照卷为空，第一映射的位图为全0、第二映射的位图为全1的模块。

6.根据权利要求4或5任意一项所述的云存储的快照装置，其特征在于，所述快照执行模块包括：

验证单元，用于在从所述本地存储系统拷贝数据至所述云端时，给所述云端发送验证信息，当接收到所述云端反馈的验证信息准确时执行拷贝操作。