CN109753380A - 快照数据备份方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种快照数据备份方法、装置及系统。在本申请实施例中，以增量方式为数据存储空间创建增量快照，在快照备份过程中，依赖于增量快照之间存在的增量关系。对待备份快照而言，只需将其数据块与已备份快照列表中与其存在增量关系的基准快照的数据块进行比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照的数据块与已备份快照列表中其它快照的数据块比对，有利于减少与待备份快照进行数据块比对的快照数量，在充分发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率。

Description

快照数据备份方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种快照数据备份方法、装置及系统。

背景技术

在现有技术中，越来越多的存储系统开始使用快照技术。在实际应用过程中，经常需要将一存储系统(称为源存储系统)的快照数据备份至另一存储系统(称为目的存储系统)。例如，当目的存储系统的使用者需要跨域使用源存储系统的快照数据时，需要先把快照数据从源存储系统备份至目的存储系统，以便于目的存储系统的使用者使用源存储系统备份过来的快照数据。

在需要跨域备份快照数据时，一般采用增量备份方式。即，当源存储系统中有新快照产生且需要备份至目的存储系统时，只需将新快照中有变化的数据块备份至目的存储系统中，无需重复备份已经备份至目的存储系统中的数据块。

由此可见，采用增量备份方式备份快照，在一定程度上可以提高备份效率。但是，如何进一步提高增量备份方式的备份效率是有待解决的技术问题。

发明内容

本申请的多个方面提供一种快照数据备份方法及装置，用以进一步提高增量备份快照时的备份效率。

本申请实施例提供一种快照备份方法，包括：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

本申请实施例还提供一种快照备份装置，包括：

获取模块，用于从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

查找模块，用于在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

识别模块，用于从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

备份模块，用于将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述程序以用于：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

本申请实施例还提供一种存储系统，包括：至少一台存储设备和快照管理设备；

所述至少一台存储设备，用于向所述存储系统的使用者提供数据存储空间，并针对所述数据存储空间提供快照存储空间，所述快照存储空间存储有所述数据存储空间的各快照；

所述快照管理设备，耦合至所述至少一台存储设备，用于：

以增量方式为所述数据存储空间创建增量快照，并从所述增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被执行时能够实现上述快照数据备份方法实施例中的步骤。

在本申请实施例中，以增量方式为数据存储空间创建增量快照，在快照备份过程中，依赖于增量快照之间存在的增量关系，对待备份快照而言，只需将其数据块与已备份快照列表中与其存在增量关系的基准快照的数据块进行比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照的数据块与已备份快照列表中其它快照的数据块比对，有利于减少与待备份快照进行数据块比对的快照数量，在充分发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一示例性实施例提供的示例性存储系统的结构示意图；

图2a为本申请一示例性实施例提供的对数据存储空间划分存储分区的示例性结果示意图；

图2b为本申请一示例性实施例提供的一快照存储空间中快照的存储样式示意图；

图2c为本申请一示例性实施例提供的一示例性快照关系示意图；

图3a为本申请另一示例性实施例提供的快照数据备份方法的流程示意图；

图3b为本申请又一示例性实施例提供的对一云磁盘进行快照增量备份的流程示意图；

图4a为本申请又一示例性实施例提供的快照数据备份装置的结构示意图；

图4b为本申请又一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

针对现有技术存在的有待进一步提高快照备份效率的问题，本申请实施例提供一种解决方案，主要原理是：结合增量快照技术，以增量方式为数据存储空间创建快照；在快照备份过程中，依赖于快照之间存在的增量关系，对待备份快照而言，只需将其与已备份快照列表中与其存在增量关系的基准快照进行数据块比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照与已备份快照列表中其它快照进行数据块比对，有利于减少与待备份快照进行比对的快照数量，在充分发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一示例性实施例提供的示例性存储系统10的结构示意图。如图1所示，该存储系统10包括：至少一台存储设备11以及耦合至至少一台存储设备11的快照管理设备12。

至少一台存储设备11，用于向存储系统10的使用者提供数据存储空间，并针对数据存储空间提供对应的快照存储空间，该快照存储空间中存储有所述数据存储空间的各快照。

其中，针对不同使用者，至少一台存储设备11可以提供相同大小的数据存储空间以及快照存储空间，也可以提供不同大小的数据存储空间和快照存储空间。另外，在本申请各实施例中，并不限定数据存储空间以及快照存储空间的大小。例如，数据存储空间可以是一块大小为500MB、800MB或50GB的存储空间。快照存储空间可以是一块大小为500MB、200MB或1GB的存储空间。

对存储系统10来说，其包含的至少一台存储设备11可以是相同类型的存储设备，也可以是不同类型的存储设备。对任一台存储设备11来说，可以是任何具有存储功能的设备，例如可以是服务器、台式计算机、个人计算机、手机、平板电脑、数据库等。服务器可以是常规服务器、云服务器、云主机、虚拟中心等。每台存储设备11的实现结构可以包括处理器、系统总线以及硬盘、内存等至少一块物理存储介质。

对任一存储设备11来说，其包含的至少一块物理存储介质可以是相同类型的物理存储介质，也可以是不同类型的物理存储介质。对任一物理存储介质来说，例如可以选用相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)以及磁盒式磁带等中的任意一种。

上述由至少一台存储设备11为存储系统10的使用者提供的数据存储空间，主要用于存储与存储系统10的使用者相关的数据，例如可以包括用户数据、系统数据、各类应用数据等。对存储系统10的使用者来说，可以向该数据存储空间中写入数据，也可以从该数据存储空间中读取数据。其中，存储系统10的使用者可以是对存储系统10具有访问和/或使用权限的计算机、虚拟机、各类应用、终端设备以及用户等。存储系统10的使用者可以有一个或多个。

在一示例性实现方式中，存储系统10以云磁盘的方式向其使用者提供数据存储空间。存储系统10提供的云磁盘是建立在至少一台存储设备11之上的磁盘实例。云磁盘与计算机磁盘类似，使用者可以对其进行读写操作。该云磁盘需要映射到至少一台存储设备11的物理存储介质上，例如磁盘、ROM等。值得说明的是，存储系统10向其使用者提供数据存储空间的方式并不限于云磁盘这一种方式。例如，存储系统10也可以以数据库方式向其使用者提供数据存储空间。

在存储系统10中，快照管理设备12主要实现存储系统10的快照功能，以对存储系统10中数据进行备份和容灾。在部署实现上，快照管理设备12可独立于至少一台存储设备11，单独部署，如图1所示。在快照管理设备12单独部署实施时，快照管理设备12可以是任何具有一定处理能力的设备，例如服务器、台式计算机、个人计算机、手机、平板电脑等。除了单独部署实施之外，快照管理设备12也可以部署在一台或多台存储设备11上实现。部署有快照管理设备12的存储设备11除了具有存储能力之外，还具有创建、维护和管理存储系统10中的快照的能力。

在存储系统10使用的过程中，快照管理设备12可在不同时间点，为至少一台存储设备11面向存储系统10的使用者提供的数据存储空间创建若干快照，成为一条快照链。每一个时间点的快照可以看作是该数据存储空间在相应时间点所存储数据的一个副本或复制品。这些快照被存储在至少一台存储设备11提供的快照存储空间中。当存储系统10发生故障或者存储系统10中存储的数据丢失时，可根据快照进行数据回滚，将数据存储空间中的数据恢复到快照链上某个快照记录的数据状态。

考虑到数据存储空间中存储的数据有冷热之分，很多数据很久才会改动。因此，在数据存储空间的各个快照中往往只有少量数据有区别。为了节省空间，快照管理设备12在存储快照时使用去重存储技术。

在一种去重存储技术的实施方式中，按照地址偏移将存储系统10中至少一台存储设备11面向存储系统20的使用者提供的数据存储空间划分为多个存储分区。存储分区的大小可根据数据存储空间的大小等因素适应性划分，例如每2MB、10MB或20MB的存储区域可作为一个存储分区。其中，一个存储分区中存储的数据的快照称为一个数据块(Block)，即数据块是存储分区的快照数据。在存储系统10中，以数据块为粒度进行快照管理。这样在每次为数据存储空间创建快照时，只需检查每个存储分区，如果该存储分区当前存储的数据与之前已有快照中对应该存储分区的数据块的内容相同，则在新快照中继续使用之前已有快照中的数据块，不再重复存储该数据块；如果该存储分区当前存储的数据与之前已有快照中对应该存储分区的数据块的内容不相同，则在新快照中重新存储该存储分区对应的数据块。

如图2a所示，假设至少一台存储设备11面向存储系统20的使用者提供的数据存储空间被切分为4个存储分区，记为存储分区Q1-Q4。结合图2a所示存储分区，为数据存储空间创建快照的过程包括：

第一次为数据存储空间创建快照，记为快照A，快照A存储于至少一台存储设备11提供的快照存储空间中。快照A在快照存储空间中的存储样式如图2b所示，包括数据块1-A，数据块2-A，数据块3-A以及数据块4-A。

在创建快照A之后，假设对存储分区Q1和Q3中的数据进行了改动，其它存储分区的数据没有改动。

在上述改动之后，第二次为数据存储空间创建快照，记为快照B，快照B存储于快照存储空间中。其中，快照B在快照存储空间中的存储样式如图2b所示，包括：数据块1-B以及数据块3-B。在快照B中，继续使用快照A中的数据块2-A和数据块4-A，无需重新存储数据块2-A和数据块4-A，只需在快照B的元数据列表中记录使用到的已有快照中的数据块的名称，以便从快照A的存储空间中读取相应数据块。这里以为数据存储空间创建两个快照(快照A和快照B)为例进行说明，实际应用中可以为数据存储空间创建更多快照。其中，快照A和快照B可形成数据存储空间的一个快照链。

对数据存储空间的快照链来说，具有一个快照列表，记录有该快照链包含的每个快照的名称。对每个快照来说，具有自己的元数据列表，元数据列表中依序记录有该快照使用到的各数据块的名称。例如，在快照A的元数据列表中依次记录有数据块的名称：1-A，2-A，3-A以及4-A；在快照B的元数据列表中依次记录有数据块的名称：1-B，2-A，3-B以及4-A。

由图2b可知，相同数据块在快照存储空间中仅需存储一次，或者说快照存储空间中存储的都是不同的数据块，这样可以节省大量存储空间。

上述去重存储技术可以有多种实现方式。本实施例给出一种基于指定父子关系的增量快照方法以达到去重存储的目的。在增量快照方法中，在创建新快照(除第一个被创建的快照之外)时，都需要选择一个已有快照作为增量基础，该作为增量基础的快照即为新快照的父快照，将新快照的数据块和父快照的数据块进行比较，从而发现新快照的数据块中哪些数据块是不同于其父快照，哪些数据块已经被其父快照存储，进而在新快照中只存储不同于其父快照的数据块，达到去重的目的。基于父快照创建的新快照为增量快照，同时也是父快照的子快照，并将子快照相对于父快照发生变化的数据块称为增量数据块。相对于增量快照，第一个被创建的快照，因为没有增量基础，因此可称为全量快照，该全量快照是后续增量快照的基础。

如图2b中，快照B基于快照A创建，故快照A是快照B的父快照，快照B是快照A的子快照。对子快照来说，会在其属性信息中会维护其父快照的名称。一个父快照可以有一个或多个子快照，而一个子快照仅能有一个父快照。例如，在图2c所示快照关系中，快照C是快照D的父快照，快照D是快照E、快照F、快照G的父快照，快照E是快照H的父快照，快照G是快照L的父快照。快照E、快照F、快照G具有相同的父快照，彼此为兄弟快照。

对快照管理设备12来说，除了可以创建快照之外，还可以对已创建的快照进行管理。所述管理包括但不限于：备份、存储、删除以及回收快照空间等。

在一示例性应用中，快照管理设备12对快照的管理体现为：将数据存储空间的快照以增量备份方式备份至目的存储系统。其中，快照管理设备12执行快照备份的过程包括：

首先，从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照。这意味着待备份快照为一增量快照。值得说明的是，对于全量快照，即没有父快照的快照，可直接将其所有数据块全部备份至目的存储系统中。

例如，可以设定快照备份周期。基于此，当设定的快照备份周期到达时，快照管理设备12可以获取在当前快照备份周期内为数据存储空间新创建的快照作为待备份快照。或者，也可以设定快照备份触发事件。基于此，当设定的快照备份触发事件发生时，快照管理设备12可以获取在两次快照备份触发事件之间为数据存储空间新创建的快照作为待备份快照。

然后，在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。该已备份快照列表中存储有该数据存储空间的、已成功备份至目的存储系统的快照的名称。

在增量快照技术中，对数据存储空间的任一增量快照来说，数据存储空间可以自其祖先快照的数据状态经过至少一次变化而得到该增量快照的数据状态，也就是说该增量快照可由其祖先快照的数据块以及数据存储空间在至少一次变化过程中所产生的增量数据块构成。例如，如果该增量快照的祖先快照是其父快照，则该增量快照可以包含其父快照中未变化的数据块以及其父快照向下变化一次产生的增量数据块。如果该增量快照的祖先快照是其祖父快照，则该快照可以包含其祖父快照中未变化的数据块以及其祖父快照向下变化两次产生的增量数据块。结合图2b可知，快照B为快照A的子快照，快照B包括快照A中未变化的数据块2-A和4-A以及增量数据块1-B和3-B。

由上述可见，在增量快照技术中，快照之间的依赖关系体现到数据块上主要是数据块之间的增量变化，于是可将快照之间的这种依赖关系称为增量关系。快照之间的增量关系，一方面可体现为子孙快照与祖先快照之间的关系，另一方面也可以体现为具有相同祖先快照的兄弟快照、叔侄快照之间的关系。换句话说，对待备份快照来说，与其存在增量关系的快照可以是该待备份快照的祖先快照，例如父快照、父快照的父快照(即祖父快照)、祖父快照的父快照等，也可以是与待备份快照具有相同祖先快照的兄弟快照、叔侄快照等。为简化描述，将与待备份快照存在增量关系的快照称为基准快照。

其中，基于待备份快照与其基准快照之间的增量关系，可知待备份快照的数据块与基准快照的数据块之间存在一定程度上的重复。因此，在增量备份快照时，可以将待备份快照对应的基准快照作为重复数据块检查阶段的依据，来识别待备份快照中无需重复备份的数据块和需要备份的数据块。于是，在获得数据存储空间的已备份快照列表之后，可以在该已备份快照列表中查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。进而，在查找到基准快照之后，从待备份快照包含的数据块中，识别不同于基准快照包含的数据块的数据块，作为待备份数据块，并将待备份数据块备份至目的存储系统中。

进一步，还可以将待备份快照的元数据列表备份至目的存储系统。本实施例并不限定将待备份快照的元数据列表备份至目的存储系统中的时机，可以在将待备份数据块备份至目的存储系统之后，也可以在将待备份数据块备份至目的存储系统之前。

由此可见，在该示例性存储系统中，采用增量备份方式备份数据存储空间的快照时，利用增量快照之间的增量关系，对待备份快照而言，从数据存储空间的已备份快照列表中获取与待备份快照存在增量关系的基准快照，只需将待备份快照的数据块与基准快照的数据块进行比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照的数据块与已备份快照列表中其它没有关联的快照的数据块进行比对，这缩小了需要处理的快照和数据块的数量，不仅可以实现增量备份，而且在重复数据块检查阶段可以节省很多处理时间和计算资源，使得在发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率，节约所消耗的各种资源。

在上述示例性存储系统10中，快照管理设备12在获取与待备份快照存在增量关系的基准快照时，依赖于数据存储空间的已备份快照列表。其中，快照管理设备12可以采用但不限于以下实现方式来获取所述已备份快照列表：

在一示例性实现方式中，目的存储系统针对该数据存储空间维护一已备份快照列表，用于记录数据存储空间的、已成功备份过来的快照的名称。基于此，快照管理设备12可以从目的存储系统中，获取数据存储空间的已备份快照列表。

在另一示例性实现方式中，快照管理设备12针对数据存储空间在本地维护一已备份快照列表，每当向目的存储系统成功备份一快照之后，将成功备份的快照的名称添加至已备份快照列表中。基于此，快照管理设备12可以直接从本地获取数据存储空间的已备份快照列表。

在上述示例性存储系统10中，快照管理设备12需要在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。

在一示例性实施例中，快照管理设备12可以在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照；将在已备份快照列表中查找到的待备份快照的祖先快照，作为基准快照。即，在待备份快照的祖先快照已经成功备份至目的存储系统的情况下，可以将已经备份至目的存储系统的、待备份快照的祖先快照作为重复数据块检查阶段的依据，来识别待备份快照中无需重复备份的数据块和需要备份的数据块。

进一步，快照管理设备12在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照时，可以自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。其中，查找到父快照即为与待备份快照存在增量关系的基准快照。其中，自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照，可以优先查找到与待备份快照的增量关系最为接近的基准快照。待备份快照与其基准快照之间的增量关系越近，待备份快照的数据块与基准快照的数据块之间的重复度也就越高，因此，以与待备份快照的增量关系最为接近的基准快照为依据所识别出的需要备份的数据块(即待备份数据块)的数量就越少，有利于进一步提高备份效率。

在增量快照技术中，对任一快照来说，会在其属性信息中保存该快照的父快照和/或子快照的名称。基于此，在自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，对查找到的当前层级的父快照，可以从当前层级快照的属性信息中获取其父快照的名称。若在已备份快照列表中查找到当前层级的快照的父快照的名称，确定在已备份快照列表中查找到当前层级的快照的父快照，将该父快照作为待备份快照的基准快照。若未在已备份快照列表中查找到当前层级的快照的父快照的名称，确定未在已备份快照列表中查找到当前层级的快照的父快照。对于未在已备份快照列表中查找到当前层级的快照的父快照的情况，如果当前层级的快照的父快照不是全量快照，则可以将当前层级的快照的父快照重新作为当前层级的快照，并继续在已备份快照列表中查找当前层级的快照的父快照，直到查找到一父快照或查找到全量快照为止。

在另一示例性实施例，在上述获取与待备份快照存在增量关系的基准快照的过程中，除了考虑待备份快照的祖先快照之外，还可以考虑与待备份快照具有相同祖先快照的兄弟快照或叔侄快照。因为待备份快照与其兄弟快照或叔侄快照具有相同的祖先快照，所以待备份快照与其兄弟快照或叔侄快照很大程度上也会存在重复的数据块。基于此，待备份快照的兄弟快照或叔侄快照也可以作为基准快照，来识别待备份快照中无需重复备份的数据块和需要备份的数据块。

例如，在自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在已备份快照列表中查找到当前层级的父快照，则在已备份快照列表中查找当前层级的父快照的第一级子快照，第一级子快照应该是不同于待备份快照的快照；将在已备份快照列表中查找到的当前层级的父快照的第一级子快照，作为基准快照。

结合图2c，假设快照H为待备份快照，则在已备份快照列表中查找快照E(快照H的父快照)。当未在已备份快照列表中查找到快照E时，可以查找快照E的第一级子快照，因为快照E只有一个子快照，即快照H，所以无需在已备份快照列表中查找其第一级子快照，于是继续向上查找快照E的父快照D。当未在已备份快照列表中查找到快照D时，可以查找快照D的第一级子快照，即分别在已备份快照列表中查找快照E、快照F以及快照G。其中，考虑到快照E为快照H的父快照，已经先行查找过，故在此处只需在已备份快照列表中查找快照F以及快照G即可。以此类推，直到查找到快照C为止。因为快照C是已备份快照，故快照C可以作为快照H的基准快照。通过将快照C和快照H进行比较，从而获取快照H中不同于快照C的数据块，作为待备份数据块。

在一种示例性实施方式中，在将待备份快照的祖先快照和其第一级子快照相结合的方案中，无论是在已备份快照列表中查找到待备份快照的祖先快照还是该祖先快照的第一级子快照，一旦查找到其中一个，则结束查找操作，并将查找到的祖先快照或祖先快照的第一级子快照作为待备份快照的基准快照。这意味着待备份快照的基准快照只包括待备份快照的祖先快照的第一级子快照，或者只包括待备份快照的祖先快照。

在另一种示例性实施例中，在将待备份快照的祖先快照和其第一级子快照相结合的方案中，以查找待备份快照的祖先快照为主，以祖先快照的第一级子快照作为补充，这意味着在查找到待备份快照的某一层级的祖先快照的第一级子快照时，可以继续查找待备份快照的更高层级的祖先快照直到查找到待备份快照的祖先快照或未查找到任何祖先快照为止。这意味着待备份快照的基准快照可能只包括待备份快照的某一层级的祖先快照的第一级子快照，也可能同时包括待备份快照的某一层级的祖先快照的第一级子快照和更高层级的祖先快照，也可能只包括待备份快照的某一层级的祖先快照。

在一示例性实施例中，快照管理设备12在从待备份快照包含的数据块中，识别不同于基准快照包含的数据块的待备份数据块的过程中，可以创建一已备份数据块集合，将基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；将待备份快照包含的数据块在已备份数据块集合中进行匹配；获取未在已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为待备份数据块。由于基准快照的数量较少，所以已备份数据块集合中存储的是数据块的数量较少，所以匹配计算消耗的时间和计算资源都较少，有利于提高识别待备份数据块的效率，进而提高快照备份效率。

在以上实施例中，详细介绍了在已备份快照列表中查找到待备份快照的基准快照的情况，但实际应用中可能存在已备份快照列表中未查找到基准快照的情况。这种情况意味着已备份快照中不存在可作为待备份快照的增量基础的快照，于是可以将待备份快照包含的数据块全部作为待备份数据块备份至目的存储系统中，从而保证成功将待备份快照备份至目的存储系统中。

图3a为本申请另一示例性实施例提供的快照数据备份方法的流程示意图。如图3a所示，所述方法包括：

30a、从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照。

30b、在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。

30c、从待备份快照包含的数据块中，识别不同于在已备份快照列表中查找到的基准快照包含的数据块的待备份数据块。

30d、将待备份数据块备份至目的存储系统中。

在本实施例中，采用增量快照技术为数据存储空间创建快照。除第一个被创建的快照之外，其它快照因为需要依赖于已有快照来创建，故称为增量快照。相应的，第一个被创建的快照称为全量快照。

当需要针对数据存储空间进行增量快照备份时，例如当设定的快照备份周期到达时，或者当设定的快照备份出发事件发生时，可以从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照。这意味着，待备份快照是一增量快照。

基于增量快照技术中快照之间的增量关系，可知：待备份快照的数据块与其基准快照的数据块之间存在一定程度上的重复。因此，在增量备份快照时，可以将待备份快照对应的基准快照作为依据，来识别待备份快照中无需重复备份的数据块和需要备份的数据块。于是，在获得数据存储空间的已备份快照列表之后，可以在该已备份快照列表中查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。

进而，在获取基准快照之后，从待备份快照包含的数据块中，识别不同于基准快照包含的数据块的数据块，作为待备份数据块，并将待备份数据块备份至目的存储系统中。

由此可见，在本实施例中，采用增量备份方式备份数据存储空间的快照时，利用增量快照之间的增量关系，对待备份快照而言，从数据存储空间的已备份快照列表中获取与待备份快照存在增量关系的基准快照，只需将待备份快照的数据块与基准快照的数据块进行比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照的数据块与已备份快照列表中其它快照的数据块进行比对，减少了与待备份快照进行数据块比对的快照数量，在充分发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率，节约所消耗的各种资源。

在一示例性实施例中，上述在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照包括：在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照；将在已备份快照列表中查找到的待备份快照的祖先快照，作为基准快照。

进一步，在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照包括：自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。其中，查找到父快照即为基准快照。

在一示例性实施例中，在上述获取与待备份快照存在增量关系的基准快照的过程中，除了考虑待备份快照的祖先快照之外，还可以考虑与待备份快照具有相同祖先快照的兄弟快照或叔侄快照。例如，在自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在已备份快照列表中查找到当前层级的父快照，在已备份快照列表中查找当前层级的父快照的第一级子快照，第一级子快照应该是不同于待备份快照的快照；将在已备份快照列表中查找到的当前层级的父快照的第一级子快照，作为基准快照。

在一示例性实施例中，上述从待备份快照包含的数据块中，识别不同于基准快照包含的数据块的待备份数据块，包括：

将基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；

将待备份快照包含的数据块在已备份数据块集合中进行匹配；

获取未在已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为待备份数据块。

在一示例性实施例中，可能会从已备份快照列表中获取到与待备份快照存在增量关系的基准快照，也有可能不会从已备份快照列表中获取到与待备份快照存在增量关系的基准快照。例如，当待备份快照是首个需要备份至目的存储系统的快照时，不会从已备份快照列表中获取到与待备份快照存在增量关系的基准快照。对于这种情况，需要将待备份快照包含的数据块全部作为所述待备份数据块备份至所述目的存储系统中。

在一示例性应用场景中，如图3b所示，针对一云磁盘的快照进行增量备份的流程包括以下步骤：

301、创建待备份数据块集合和已备份数据块集合，均初始化为空集。

302、从目的存储系统中，获取云磁盘的已备份快照列表，所述已备份快照列表中存储有已备份至目的存储系统中的云磁盘的快照的名称。

303、遍历云磁盘的待备份快照列表，获取当前遍历到快照，并将当前遍历到的快照的父快照作为当前层级的父快照，进入步骤304。

304、在已备份快照列表中，查找当前层级的父快照；如果查找到，则执行步骤305；如果未查找到执行步骤306。

305、将查找到的当前层级的父快照所包含的数据块添加至已备份数据块集合中，并进入步骤310。

306、在已备份快照列表中，查找当前层级的父快照的第一级子快照；如果查找到，则进入步骤307；若未查找到，则进入步骤308。

307、将查找到的第一级子快照所包含的数据块添加至已备份数据块集合中，并进入步骤308。

308、判断当前层级的父快照是否为全量快照；若判断结果为否，进入步骤309；若判断结果为是，则进入步骤310。

309、将当前层级的父快照的父快照重新设为当前层级的父快照，并返回步骤304。

310、遍历当前遍历到的快照的数据块，将当前遍历到的数据块在已备份数据块集合中进行检索，若未检索到，将当前遍历到的数据块加入待备份数据块集合中，并进入步骤311。

其中，对于在已备份数据块集合中检索到的数据块，说明该数据块已经备份至目的存储系统中了，无需再备份，故不做处理。

311、判断待备份快照列表中是否还存在尚未遍历到的快照；若判断结果为是，返回执行步骤303；若判断结果为否，进入步骤312。

312、将待备份数据块集合中的数据块备份至目的存储系统，并将各待备份快照的元数据列表备份至目的存储系统中，进入步骤313。

313、删除待备份数据块集合和已备份数据块集合，结束此次增量备份快照的操作。

在本实施例中，通过待备份快照的父快照的层级关系向上找一个与待备份快照靠近的已备份完成的快照，通过将待备份快照的数据块与找到的快照的数据块比对，避免了把所有已备份完成的快照的数据块都拿来与待备份快照的数据块进行比对，减少了重复数据块检索阶段所需处理的快照以及数据块的数量，有利于提高备份效率，节约资源。另外，在本实施例中，除了考虑待备份快照的祖先快照之外，还考虑祖先快照的第一级子快照的数据块，可以使最终确定的待备份快照中无需重复备份的数据块和需要备份的数据块更加准确。

值得说明的是，在本申请各实施例中，选择性检索少量几个已备份快照(即基准快照)的数据块来确定待备份数据块，在提高备份效率的同时，待备份数据块的数量可能会有些许增加，但增加量非常少，因重复拷贝这些增加的待备份数据块到目的存储系统所消耗的资源也是非常小，远小于因减少检索比对的快照和数据块数量而节约的资源，即本申请各实施例在整体上仍具有节约资源的优势。为便于说明，本申请发明人在经过大量实验给出一组数据：即本申请各实施例中最终得到的待备份数据块的数量，与全部检索所有已备份快照的数据块得到的待备份数据块的数量仅多1％-5％，这些数据块会被重复拷贝到目的存储系统中，但额外拷贝数据块的操作对资源消耗的影响不大。

需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤30a至步骤30d的执行主体可以为设备A；又比如，步骤30a和30b的执行主体可以为设备A，步骤30c和30d的执行主体可以为设备B；等等。

图4a为本申请又一实施例提供的快照数据备份装置的结构示意图。如图4a所示，快照数据备份装置包括：获取模块41、查找模块44、识别模块42以及备份模块43。

获取模块41，用于从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照。

查找模块44，用于在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照。

识别模块42，用于从待备份快照包含的数据块中，识别不同于在已备份快照列表中查找到的基准快照包含的数据块的待备份数据块。

备份模块43，用于将待备份数据块备份至目的存储系统中。

在一可选实施方式中，获取模块41在查找基准快照时，具体用于：在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照；将在该已备份快照列表中查找到的待备份快照的祖先快照，作为基准快照。

进一步，获取模块41在已备份快照列表中查找待备份快照的祖先快照时，具体用于：自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。

更进一步，获取模块41在已备份快照列表中查找待备份快照的祖先快照时，还可用于：自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在已备份快照列表中查找到该当前层级的父快照，在该已备份快照列表中查找当前层级的父快照的第一级子快照，第一级子快照不同于待备份快照；将在该已备份快照列表中查找到的当前层级的父快照的第一级子快照，作为基准快照。

在一可选实施方式中，识别模块42具体用于：将基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；将待备份快照包含的数据块在该已备份数据块集合中进行匹配；获取未在该已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为待备份数据块。

在一可选实施方式中，备份模块43具体用于：当在已备份快照列表中未查找到基准快照时，将待备份快照包含的数据块全部作为待备份数据块备份至目的存储系统中。

本实施例提供的快照数据备份装置，可用于执行上述实施例中的快照数据备份方法的逻辑，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。

在本申请提供的快照数据备份装置，以增量方式为数据存储空间创建增量快照，在快照备份过程中，依赖于增量快照之间存在的增量关系。对待备份快照而言，只需将其数据块与已备份快照列表中与其存在增量关系的基准快照的数据块进行比对，进而将待备份快照中不同于该基准快照所包含的数据块的数据块备份至目的存储系统中，而无需将待备份快照的数据块与已备份快照列表中其它快照的数据块比对，有利于减少与待备份快照进行数据块比对的快照数量，在充分发挥增量备份方式已有优势的基础上，可进一步提高备份效率。

以上描述了快照数据备份装置的内部功能和结构，如图4b所示，该快照数据备份装置可实现为电子设备，包括：存储器400和处理器401。

存储器400，用于存储程序；

处理器401，与存储器400耦合，用于执行程序以用于：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照；

从待备份快照包含的数据块中，识别不同于在已备份快照列表中查找到的基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将待备份数据块备份至目的存储系统中。

在一可选实施方式中，处理器401在获取基准快照时，具体用于：在已备份快照列表中，查找待备份快照的祖先快照；将在该已备份快照列表中查找到的待备份快照的祖先快照，作为基准快照。

进一步，处理器401在已备份快照列表中查找待备份快照的祖先快照时，具体用于：自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。

在一可选实施方式中，处理器401还可用于：自待备份快照的父快照开始，在已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在该已备份快照列表中查找到当前层级的父快照，则在该已备份快照列表中查找当前层级的父快照的第一级子快照，第一级子快照不同于待备份快照；将在该已备份快照列表中查找到的当前层级的父快照的第一级子快照，作为基准快照。

在一可选实施方式中，处理器401在识别待备份数据块时，具体用于：将基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；将待备份快照包含的数据块在已备份数据块集合中进行匹配；获取未在已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为待备份数据块。

在一可选实施方式中，处理器401还用于：当在已备份快照列表中未查找到基准快照时，将待备份快照包含的数据块全部作为待备份数据块备份至目的存储系统中。

进一步，如图4b所示，电子设备还包括：通信组件402、显示器403、电源组件404、音频组件405等其它组件。图4b中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图4b所示组件。

在图4b中的通信组件，可被配置为便于通信组件所属设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。通信组件所属设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在图4b中的显示器，可以包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

在图4b中的电源组件，为电源组件所属设备的各种组件提供电力。电源组件可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电源组件所属设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

在图4b中的音频组件，被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件包括一个麦克风(MIC)，当音频组件所属设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器或经由通信组件发送。在一些实施例中，音频组件还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被计算机或处理器等执行时能够实现：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在数据存储空间的已备份快照列表中，查找与待备份快照存在增量关系的基准快照；

从待备份快照包含的数据块中，识别不同于在该已备份快照列表中查找到的基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将该待备份数据块备份至目的存储系统中。

上述计算机程序被执行时，除了可以实现上述步骤之外，还可以实现其前述方法实施例和系统实施例中的其它步骤和/或功能，具体不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种快照数据备份方法，其特征在于，包括：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照，包括：

在所述已备份快照列表中，查找所述待备份快照的祖先快照；

将在所述已备份快照列表中查找到的所述待备份快照的祖先快照，作为所述基准快照。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述已备份快照列表中，查找所述待备份快照的祖先快照，包括：

自所述待备份快照的父快照开始，在所述已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到所述数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

在自所述待备份快照的父快照开始，在所述已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在所述已备份快照列表中查找到当前层级的父快照，在所述已备份快照列表中查找所述当前层级的父快照的第一级子快照，所述第一级子快照不同于所述待备份快照；

将在所述已备份快照列表中查找到的所述当前层级的父快照的第一级子快照，作为所述基准快照。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块，包括：

将所述基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；

将所述待备份快照包含的数据块在所述已备份数据块集合中进行匹配；

获取未在所述已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为所述待备份数据块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当在所述已备份快照列表中未查找到所述基准快照时，将所述待备份快照包含的数据块全部作为所述待备份数据块备份至所述目的存储系统中。

7.一种快照数据备份装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

查找模块，用于在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

识别模块，用于从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

备份模块，用于将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述程序以用于：

从数据存储空间的增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述处理器在查找所述基准快照时，具体用于：

在所述已备份快照列表中，查找所述待备份快照的祖先快照；

将在所述已备份快照列表中查找到的所述待备份快照的祖先快照，作为所述基准快照。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述处理器具体用于：

自所述待备份快照的父快照开始，在所述已备份快照列表中逐级向上查找父快照，并在查找到任一层级的父快照时或者查找到所述数据存储空间的全量快照时，结束查找操作。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述处理器还用于：

在自所述待备份快照的父快照开始，在所述已备份快照列表中逐级向上查找父快照的过程中，若未在所述已备份快照列表中查找到当前层级的父快照，在所述已备份快照列表中查找所述当前层级的父快照的第一级子快照，所述第一级子快照不同于所述待备份快照；

将在所述已备份快照列表中查找到的所述当前层级的父快照的第一级子快照，作为所述基准快照。

12.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述处理器在识别所述待备份数据块时，具体用于：

将所述基准快照包含的数据块添加至已备份数据块集合中；

将所述待备份快照包含的数据块在所述已备份数据块集合中进行匹配；

获取未在所述已备份数据块集合中匹配中的数据块，作为所述待备份数据块。

13.根据权利要求8-12任一项所述的电子设备，其特征在于，所述处理器还用于：

当在所述已备份快照列表中未查找到所述基准快照时，将所述待备份快照包含的数据块全部作为所述待备份数据块备份至所述目的存储系统中。

14.一种存储系统，其特征在于，包括：至少一台存储设备和快照管理设备；

所述至少一台存储设备，用于向所述存储系统的使用者提供数据存储空间，并针对所述数据存储空间提供快照存储空间，所述快照存储空间存储有所述数据存储空间的各快照；

所述快照管理设备，耦合至所述至少一台存储设备，用于：

以增量方式为所述数据存储空间创建增量快照，并从所述增量快照中，获取待备份快照；

在所述数据存储空间的已备份快照列表中，查找与所述待备份快照存在增量关系的基准快照；

从所述待备份快照包含的数据块中，识别不同于在所述已备份快照列表中查找到的所述基准快照包含的数据块的待备份数据块；

将所述待备份数据块备份至目的存储系统中。

15.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被执行时能够实现权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。