CN109274721A - 一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟磁盘映射的LAN‑free传输方法及系统，通过创建虚拟磁盘镜像，为文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间进行映射，将对文件的读写转换为虚拟磁盘的读写，对于客户端而言数据的传输只是对磁盘设备文件的读写操作，因而对于外部应用而言使用简单。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法及系统。
背景技术
对于备份/恢复系统这些典型应用具有传输数据量大、传输过程长、时效性要求高等特点。如果使用传统的LAN-base传输方式需要占用生产系统带宽，对生产环境系统性能的影响较大；而且因为带宽争用的关系无法做到长时间的大数据量、高速度的传输。LAN-free传输方法使用专用的数据传输网络，如SAN（存储局域网络）网络，而不经过LAN，这样不会占用主网络的带宽，具有稳定性好、传输速率高、对生产系统影响小等特点。
现有LAN-free传输方法中有的直接使用FC（光纤通道）等传输协议的编程接口进行数据传输，此方法需要开发人员对这些传输协议非常熟悉，存在开发难度大、稳定性不高等缺点，而且如果要支持其它传输协议还需要重新进行适配；还有的方法是将系统自带的内存盘映射给客户端，客户端通过直接读写内存盘的方式进行数据传输，此方法客户端及服务端都需要对内存盘的状态区域进行轮询以判断是否可以继续进行数据传输，而且内存盘可读写范围有限（单个内存盘一般几十兆容量），从而导致传输效率不高、无法有效利用硬件带宽的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法及系统，解决了现有LAN-free传输过程传输效率不高的技术问题。
为解决上述技术问题，从传输客户端角度考虑，本发明提供了一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，包括以下过程：
S1，向传输服务端发起请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号；
接收传输服务端传回的虚拟磁盘镜像的映射生成相应的虚拟磁盘镜像；
S2，向传输服务端发起请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，此信号中包括文件的文件标识、起始地址和大小；
接收传输服务端传回的文件与虚拟磁盘空间的映射信息；
S3，根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写，并将此虚拟磁盘空间的读写信号发送至传输服务端；
接收传输服务端传回的读写操作的结果；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，向传输服务端发起请求结束传输的信号。
优选的，请求信号均通过LAN网络传输。
相应的，从传输服务端角度考虑，本发明提供了一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，包括以下过程：
S1，接收传输客户端发送的请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号，创建设定大小的虚拟磁盘镜像，并将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，接收传输客户端发送的请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，根据文件标识、起始地址和大小，在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，接收传输客户端发送的虚拟磁盘空间的读写信号，根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，接收传输客户端发送的请求结束传输的信号，解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
优选的，虚拟磁盘镜像映射、映射信息和虚拟磁盘空间的读写信号均通过SAN网络传输。
相应的，本发明还提供了一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输系统，其特征是，包括作为传输发起端的传输客户端和作为传输目的地的传输服务端，具体文件传输过程为：
S1，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件传输请求，此请求中包括设定的虚拟磁盘大小；
传输服务端根据请求中的设定虚拟磁盘大小，创建虚拟磁盘镜像，并通过SAN网络将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件映射请求，此请求中包括待传输文件的文件标识；
传输服务端根据文件映射请求，为待传输文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，传输客户端根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写请求，并通过SAN网络发送至传输服务端；
传输服务端根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写请求转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起结束传输请求，传输服务端根据请求解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
优选的，步骤S2中，传输客户端将多个文件映射请求打包发送至传输服务端。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明方法通过创建虚拟磁盘镜像，为文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间进行映射，将对文件的读写转换为虚拟磁盘的读写，同一块虚拟磁盘同一时间可以进行数据的双向传输，同一时间也可以同时传输多个文件/数据流，对于客户端而言数据的传输只是对磁盘设备文件的读写操作，因而对于外部应用而言使用简单。虚拟磁盘的大小、数据可自由设置，灵活性更高。
附图说明
图1为本发明系统架构图；
图2是本发明数据传输流程图；
图3是本发明数据传输时序图；
图4是本发明虚拟磁盘驱动。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
从传输客户端角度考虑，本发明的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，包括以下过程：
S1，向传输服务端发起请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号；
接收传输服务端传回的虚拟磁盘镜像的映射生成相应的虚拟磁盘镜像；
S2，向传输服务端发起请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，此信号中包括文件的文件标识、起始地址和大小；
接收传输服务端传回的文件与虚拟磁盘空间的映射信息；
S3，根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写，并将此虚拟磁盘空间的读写信号发送至传输服务端；
接收传输服务端传回的读写操作的结果；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，向传输服务端发起请求结束传输的信号。
优选的，请求信号均通过LAN网络传输。
基于与上述方法同样的发明构思，从传输服务端角度考虑，本发明的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，包括以下过程：
S1，接收传输客户端发送的请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号，创建设定大小的虚拟磁盘镜像，并将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，接收传输客户端发送的请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，根据文件标识、起始地址和大小，在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，接收传输客户端发送的虚拟磁盘空间的读写信号，根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，接收传输客户端发送的请求结束传输的信号，解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
基于与上述方法同样的发明构思，本发明的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输系统，包括作为传输发起端的传输客户端和作为传输目的地的传输服务端，具体传输方法包括以下过程：
S1，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件传输请求，此请求中包括设定的虚拟磁盘空间大小；
传输服务端根据文件传输请求，创建虚拟磁盘镜像，并通过SAN网络将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件映射请求，此请求中包括待传输文件的文件标识；
传输服务端根据文件映射请求，为待传输文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，传输客户端根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写请求，并通过SAN网络发送至传输服务端；
传输服务端根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写请求转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起结束传输请求，传输服务端根据请求解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
本发明方法通过创建虚拟磁盘镜像，为文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间进行映射，将对文件的读写转换为虚拟磁盘的读写，同一块虚拟磁盘同一时间可以进行数据的双向传输，同一时间也可以同时传输多个文件/数据流，对于客户端而言数据的传输只是对磁盘设备文件的读写操作，因而对于外部应用而言使用简单。
实施例
本发明系统的原理框图如图1所示，包括传输客户端（也可简称为客户端）、传输服务端（也可简称为服务端）、客户端虚拟磁盘镜像、服务端虚拟磁盘镜像。下面对各模块进行详细介绍。
传输客户端是数据/文件传输的发起端，由它决定需要传输的内容；传输服务端是传输的目的地，对于典型的备份/恢复应用来说，备份数据/文件通常是处于一台备份/恢复服务器上；传输客户端和传输服务端仅指与本方法LAN-free传输相关的部分，而不包括其它不相关的功能。
客户端虚拟磁盘镜像是由FC驱动在传输客户端上创建的虚拟磁盘，它对应一块服务端创建的虚拟磁盘。客户端进行实际的数据传输时只需要对客户端虚拟磁盘镜像进行读写。FC驱动是FC适配器硬件对应的驱动程序，由硬件制造商提供，本方法并不一定要求SAN网络是FC网络，也可以是像InfiniBand等其它类型SAN网络，对具体的SAN网络硬件类型（如光纤卡）也没有要求。
服务端虚拟磁盘镜像是传输服务端创建的，并通过SAN网络映射给客户端，相应的，在客户端会生成客户端虚拟磁盘镜像。
在具体实现过程中，可将传输服务端的虚拟磁盘镜像管理通过一个中间件来进行实现，也就是通过一个虚拟磁盘驱动模块来实现虚拟磁盘镜像管理，虚拟磁盘驱动模块结构图如图4所示，主要包括通信模块、镜像管理模块和IO处理模块三部分：
通信模块负责接收传输服务端发出的虚拟磁盘镜像创建、删除命令，并转发给镜像管理模块进行处理，向镜像管理模块发送磁盘读写请求消息并接收传输服务端返回的响应消息；
镜像管理模块负责虚拟磁盘镜像的创建、删除操作；
IO处理模块负责虚拟磁盘读写IO的截获处理，并将截获的IO通过调用通信模块以消息的形式发送给传输服务端。
虚拟磁盘驱动可以采用现有的软件程序，也可以是根据描述的各模块所需完成的功能进行自行开发相应的软件，只要能够实现文中描述的功能即可。
参见图2，本发明方法的详细过程如下：
S1，传输准备阶段：
1）当传输客户端收到传输文件的任务时，传输客户端通过LAN网络（例如TCP/IP）向传输服务端发起文件传输请求；
文件传输请求即是通知传输服务端传输客户端有文件或数据需要传输，请求信息主要包括一些客户端的标识用以作安全性验证以及需要创建的虚拟磁盘大小。虚拟磁盘的大小、数据可自由设置，灵活性更高。
2）传输服务端接收到此文件传输请求后，通知虚拟磁盘驱动根据请求中包含的虚拟磁盘大小创建相应的虚拟磁盘镜像，并通过SAN网络将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，相应的，传输客户端也会生成对应的虚拟磁盘镜像；客户端进行实际的数据传输时只需要对客户端虚拟磁盘镜像进行读写。传输服务端将映射的虚拟磁盘ID返回至传输客户端。
镜像是指在服务器的系统中看到的磁盘设备，此设备只是虚拟出来的没有对应的物理介质，此虚拟磁盘设备显示的大小就是它的空间。
每个磁盘设备不管是虚拟的还是物理的，在系统中都有其ID用以唯一标识该磁盘设备，服务端返回此ID的作用即是告诉客户端服务端给它返回的是哪个磁盘设备。
S2，数据传输阶段：
1）传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件映射请求，文件映射请求主要包括待传输文件的文件ID以及起始位置及大小。
为了提高传输效率，可以将多个文件映射请求打包发送至传输服务端。
本文中所说待传输的文件可以是整个文件，也可以是某个文件块。相应的文件映射，也可以是文件块映射，原理都是相同的。如果是整个完整的文件映射即是起始位置为0大小为文件大小的块进行映射。
2）传输服务端接收到此映射请求后，为待传输文件在虚拟磁盘镜像中分配虚拟磁盘空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息通过LAN网络返回给传输客户端；
例如一个映射请求需要对文件a的起始位置为offset1大小为size的文件块进行映射，服务端收到这个请求后将虚拟磁盘空间起始位置为offset2大小为size的区域分配给该文件，此后如果服务端截获了对该磁盘镜像offset2到offset2+size范围内的读写即是对文件a的offset1到offset1+size范围内的读写。
如果传输服务端不存在相应的文件则创建之（至于是在哪个目录中创建，由具体的应用决定，如果是一个备份应用的，即是在服务端的备份目录下面创建相应的文件），服务端对虚拟磁盘空间的分配以及文件到虚拟磁盘空间的映射都会生成记录保存。服务端将映射结果（主要文件在虚拟磁盘空间的偏移位置）返回给传输客户端；
3) 传输客户端根据文件的映射信息将对文件的读写转换为对相应虚拟磁盘空间的读写请求，具体读写文件的时序参见图3所示，
即将对文件a的offset1到offset1+size范围内的读写转换成对磁盘镜像offset2到offset2+size范围内的读写；
4) 虚拟磁盘的读写请求通过SAN网络传输最后被虚拟磁盘驱动截获，虚拟磁盘驱动将截获的磁盘读写请求以消息的形式发送给传输服务端；
5) 传输服务端收到消息后根据文件的映射信息将磁盘的读写请求转换为对实际文件的读写操作；
即将对该磁盘镜像offset2到offset2+size范围内的读写即是对文件a的offset1到offset1+size范围内的读写；
6) 传输服务端将数据（客户端读）或操作结果（客户端写）通过消息的方式传递，将响应消息转换为之前对服务端虚拟磁盘镜像读写请求的结果，通过SAN网络最终会传递给传输客户端；
S3，传输结束阶段：
如果有文件需要继续传输，对于未映射的文件或该文件要传输的位置未进行映射则转步骤S2）发起文件映射请求；如果传输客户端确认传输结束，则向传输服务端发起结束传输请求；传输服务端收到结束传输请求，通知虚拟磁盘驱动解除服务端与客户端虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅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技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，包括以下过程：
S1，向传输服务端发起请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号；
接收传输服务端传回的虚拟磁盘镜像的映射生成相应的虚拟磁盘镜像；
S2，向传输服务端发起请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，此信号中包括文件的文件标识、起始地址和大小；
接收传输服务端传回的文件与虚拟磁盘空间的映射信息；
S3，根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写，并将此虚拟磁盘空间的读写信号发送至传输服务端；
接收传输服务端传回的读写操作的结果；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，向传输服务端发起请求结束传输的信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，请求信号均通过LAN网络传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，S2中，请求多个文件映射到虚拟磁盘镜像。
4.一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，包括以下过程：
S1，接收传输客户端发送的请求创建设定大小虚拟磁盘镜像的信号，创建设定大小的虚拟磁盘镜像，并将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，接收传输客户端发送的请求将文件映射到虚拟磁盘镜像的信号，根据文件标识、起始地址和大小，在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，接收传输客户端发送的虚拟磁盘空间的读写信号，根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，接收传输客户端发送的请求结束传输的信号，解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输方法，其特征是，虚拟磁盘镜像映射、映射信息和虚拟磁盘空间的读写信号均通过SAN网络传输。
6.一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输系统，其特征是，包括作为传输发起端的传输客户端和作为传输目的地的传输服务端，具体文件传输过程为：
S1，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件传输请求，此请求中包括设定的虚拟磁盘大小；
传输服务端根据请求中的设定虚拟磁盘大小，创建虚拟磁盘镜像，并通过SAN网络将此虚拟磁盘镜像映射至传输客户端，
S2，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起文件映射请求，此请求中包括待传输文件的文件标识；
传输服务端根据文件映射请求，为待传输文件在虚拟磁盘镜像中分配相应的空间，并将文件与虚拟磁盘空间的映射信息返回至传输客户端；
S3，传输客户端根据映射信息将对文件的读写转换为对相应的虚拟磁盘空间的读写请求，并通过SAN网络发送至传输服务端；
传输服务端根据映射信息将对虚拟磁盘空间的读写请求转换为对文件的读写操作，并将读写操作的结果返回至传输客户端；
S4，重复以上S2和S3过程直至所有待传输文件传输完毕，传输客户端通过LAN网络向传输服务端发起结束传输请求，传输服务端根据请求解除与传输客户端的虚拟磁盘映射，并卸载虚拟磁盘镜像。
7.根据权利要求6所述的一种基于虚拟磁盘映射的LAN-free传输系统，其特征是，步骤S2中，传输客户端将多个文件映射请求打包发送至传输服务端。
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