CN110058959B - 数据备份方法、设备和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种数据备份方法和设备，以及用于管理数据备份的方法、设备和计算机程序产品。该在计算设备处实现的数据备份方法包括：接收指示要进行数据备份的备份消息，该备份消息指示以下至少一项：待备份虚拟机，该待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘，基于该备份消息，确定需要进行数据备份的块设备，该块设备与待备份虚拟磁盘的至少一部分相对应；以及对该块设备中的数据进行增量备份。根据本公开的实施例能够针对运行在云环境中的虚拟机进行增量备份，提升数据备份的效率和性能。

Description

数据备份方法、设备和计算机程序产品

技术领域

本公开涉及数据备份的方法及其系统。更具体地，本公开涉及在计算设备处实现的数据备份的方法、设备和计算机程序产品，以及用于管理数据备份的方法、设备和计算机程序产品。

背景技术

随着云计算相关技术的发展，越来越多企业或用户将计算所需的基础设施从本地数据中心迁移到共有云、私有云或混合云，以便实现降低成本、减少能耗和空间等目的。在这种所提供的服务是对所有计算基础设施的利用，即基础设施即服务(IaaS)的云环境中，很多情况下需要对虚拟机进行快速的备份/恢复。

传统的数据备份模式例如包括、完全备份、差异备份和增量备份。其中增量备份模式由于不需要占用CPU或存储器资源来处理未变化的数据，因此，具有低能耗和备份快速的优势。但是，在IaaS云环境中，例如由于不存在相应的变化块跟踪应用程序接口(CBTAPI)等原因，通常只对云环境下的虚拟机的虚拟磁盘进行完整备份，而无法针对运行在云环境的计算节点上的虚拟机进行增量备份，这显然不利于备份效率和性能的提升。

发明内容

本公开提供一种数据备份的方法，能够针对运行在云环境中的虚拟机进行增量备份，提升数据备份的效率和性能。

根据本公开的第一方面，提供了一种数据备份方法。该方法包括：接收指示要进行数据备份的备份消息，该备份消息指示以下至少一项：待备份虚拟机，该待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘，基于该备份消息，确定需要进行数据备份的块设备，该块设备与待备份虚拟磁盘的至少一部分相对应；以及对该块设备中的数据进行增量备份。

根据本公开的第二方面，还提供一种用于数据备份设备。该设备包括：存储器，被配置为存储一个或多个程序；处理单元，耦合至该存储器并且被配置为执行该一个或多个程序使该设备执行根据第一方面的方法。

根据本公开的第三方面，提供了一种用于管理数据备份的方法。该方法包括：发送指示要进行数据备份的备份消息，该备份消息指示以下至少一项：待备份虚拟机，该待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘，以使得该运行计算设备基于该备份消息，对需要进行数据备份的块设备进行增量备份。

根据本公开的第四方面，提供了一种用于管理数据备份的设备。该设备包括：存储器，被配置为存储一个或多个程序；处理单元，耦合至该存储器并且被配置为执行该一个或多个程序使该设备执行根据第三方面的方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，机器可执行指令在被执行时使机器执行第一方面的方法。

根据本公开的第六方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，机器可执行指令在被执行时使机器执行第三方面的方法。

提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了实现用于虚拟机的数据备份的一个或多个实施例的示例计算机网络系统100的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的在计算设备处实现的数据备份方法200的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的确定增量备份触发条件是否满足的方法300的流程图；

图4示出了根据本公开的实施例的在数据备份管理方法400的流程图；

图5示出了根据本公开一些实施例的数据备份方法500的交互图；

图6示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备600的框图；

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，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使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如上文所描述的，传统的用于虚拟机的数据备份方法主要是针对云环境下的虚拟机的虚拟磁盘进行完整备份，这种备份方法，不利于节省网络带宽和目标存储资源。虽然可以进一步通过使用重复数据删除功能，使得未变化的数据不被迁移到目标存储设备，来达到节省网络带宽和目标存储资源的目的。但是，对于这些未变化的数据，仍然需要消耗一定的CPU和存储器资源来处理它们，例如进行散列计算。因此，传统的用于虚拟机的数据备份方法存在不利于提升备份效率的缺陷。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种用于虚拟机备份数据的解决方案。该解决方案通过在计算设备处，获取指示要进行数据备份的备份消息，该备份指示待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备以及待备份虚拟磁盘，根据该备份消息，待备份虚拟机的运行计算设备确定与虚拟磁盘对应的块设备，并且对该块设备中的数据进行增量备份。

通过采用上述增量备份方案，仅备份前一次备份之后发生变化的块数据，不需要消耗额外的CPU和存储器资源来处理未变化数据。因此，可以极大地减少备份处理所需的时间以及每次备份所消耗的CPU、存储器和磁盘IO等的系统资源，提升数据备份的效率与性能。此外，由于上述增量备份基于对块设备的变化数据进行跟踪与备份，不需要根据管理程序或存储后端的配置信息进行再配置，因此支持不同的管理程序和存储后端

以下将参照附图来具体描述本公开的实施例。

图1示出了实现用于虚拟机的数据备份的一个或多个实施例的示例计算机网络系统100的示意图。在该示例的计算机网络系统100中，包括一个或多个控制节点、一个或多个计算节点。其中，控制节点通过网络直接或间接地耦合到计算节点。控制节点、用于对其余节点的控制，例如，包含虚拟机建立、迁移、网络分配、存储分配与备份管理等等。上述应用可以被部署在单个控制设备或虚拟机上，也可被部署在多个不同的控制设备或虚拟机上。计算节点可以是用于运行用户应用的多个计算设备120-1、……、120-N等(以下统称或计算设备120)。每个计算设备120上可以具有一个或多个处理单元，包括诸如GPU、FPGA和ASIC等的专用处理单元以及诸如CPU的通用处理单元。另外，在每个计算设备120上运行着一个或多个虚拟机140-1、……、140-N(以下统称或计算设备140)等。每个虚拟机140可以包括一个或多个虚拟磁盘，例如虚拟磁盘142、144。网络可以是云网络，LAN，WAN或其他适当的网络。在一些实施例中，计算机网络系统100例如而不限于是基于OpenStack构建。

关于控制节点，在一些实施例中，控制节点包括模块110-1和模块110-2和模块110-3和平台消息总线160。其中，平台消息总线用于云平台系统中各个设备或组件的交互或通信机制，可以是，但不限于以下几种实现：消息队列、基于HTTP请求-响应、远程调用RPC(Remote Procedure Call)、数据库、关键值存储(Key-Value store)等。其中模块110-1、110-2和110-3可以是程序模块。应当理解，上述模块110-1和模块110-2和模块110-3可以被部署在同一控制节点上，也可以被部署在不同的多个控制节点上。在一些实施例中，模块110-1和模块110-2被部署在同一控制节点上。

具体而言，模块110-1用于云平台服务。其提供应用程序接口，以便创建或删除虚拟机器，以及创建或删除虚拟磁盘。针对虚拟机的上述操作数据通过消息总线发送给网络平台中的其他设备，以便网络中的其他设备通过监听平台消息总线160而获知针对虚拟机的上述操作。模块110-2用于数据备份管理。其发送指示要进行数据备份的备份消息，以便计算设备对待备份的虚拟机及其虚拟磁盘进行备份准备及备份。模块110-3例如部署了数据保护扩展应用程序接口(DPE API)。该DPE API用于为用户界面或第三方应用程序提供应用程序接口，该DPE API还可以负责平台集成认证和授权，例如，在虚拟机的注册或更新期间，用户可以通过设定可选的参数“变化块跟踪使能(cbtEnable)”，以使能所注册的虚拟机，以便允许对该虚拟机所挂载的所有或部分虚拟磁盘执行“变化块跟踪”的功能。当虚拟机所挂载的全部或部分虚拟磁盘的“cbtEnable”参数被设定为真时(即，使能了“变化块跟踪”)，则意味着：将启动“变化块跟踪”功能跟踪被使能的虚拟磁盘的数据变化。

关于计算节点，在一些实施例中，用于实现计算节点的每个计算设备120-1，例如而不限于，包括变化块跟踪代理模块122、一个或多个用户虚拟机(例如140-1和140-N等)和快速增量模块124。其中，变化块跟踪代理模块122用于监听平台消息总线上的消息，以便获取指示要对本计算设备上所运行的虚拟机(例如虚拟机140-1)进行数据备份的备份消息，并基于该备份消息来确定与待备份虚拟机140的虚拟磁盘对应的块设备。快速增量模块124用于响应于虚拟磁盘的对应的存储快被使能“变化块跟踪”功能时，启动与该块设备相对应的会话，并跟据块设备的写入数据相应地设置会话的位图(例如，改变位图中的位)。在增量备份被触发时，基于位图生成变化块列表。例如，基于当前备份时刻与前一次备份的位图生成变化块列表；以及更新会话的本次备份识别号。在一些实施例中，还包括：切换会话，以便用于继续追踪块设备的变化数据。在一些实施例中，通过快速增量模块124例如是EMC的Linux快速增量(LFI)模块来实现对块设备的变化数据的跟踪。快速增量模块124例如包括LFI用户空间模块126、LFI内核驱动模块128。其中，LFI用户空间模块126用于管理并维护会话。LFI内核驱动模块128用于拦截互联网小型计算机系统接口(iSCSI)或者光纤通道上的写入，并基于所拦截的写入数据，相应地设置会话的位图。

图2示出了根据本公开的实施例的在计算设备处实现的数据备份方法200的流程图。在图2中，各个动作例如由图1中计算机网络系统100中的计算设备120-1执行。为了方便讨论，不失一般性地，以如图1所示的计算机网络系统100中的计算设备120-1为例，来描述方法200。应当理解，方法200还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在202，计算设备120-1接收指示要进行数据备份的备份消息，该备份消息指示待备份虚拟机，待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘中的至少之一。在一些实施例中，由计算设备120的变化块跟踪代理模块122监听平台消息总线，以获取由用于数据备份管理的及其110-2所发送的备份消息。在一些实施例中，该备份消息中指示待备份虚拟机140-1的ID、待备份虚拟机的运行计算设备120-1的ID和待备份虚拟磁盘142和144的ID，以便虚拟机140-1的运行计算设备120-1获知：需要针对虚拟机140-1的哪些虚拟磁盘进行备份准备。在一些实施例中，该备份消息指示待备份虚拟机140-1的ID和待备份虚拟机的运行计算设备120-1的ID，以便虚拟机140-1的运行计算设备120-1对虚拟机的所挂载的多有虚拟磁盘进行备份准备。在一些实施例中，该备份消息指示待备份虚拟机140-1的ID，以便网络中的所有计算设备搜索本机上是否运行该待备份虚拟机140-1，如是，则针对该虚拟机140-1的所有虚拟磁盘进行备份准备。

在204，基于备份消息，确定虚拟磁盘142和144对应存储设备150上的卷(volume)152和154在120-1上的块设备(block device)146和148。该块设备(例如146和148与待备份虚拟磁盘的至少一部分相对应(例如142和144)。在一些实施例中，当计算设备120-1确定备份消息中的待备份虚拟机的运行计算设备ID与计算设备120-1相一致，则获取待备份虚拟机140的运行数据；然后基于该运行数据，确定与虚拟机140-1的至少一部分虚拟磁盘，例如虚拟磁盘142和144相对应的块设备146和148。该块设备146和148可以是计算设备120-1的本地块设备，也可以是远程存储设备150上的块设备。

在一些实施例中，计算设备120-1的变化块跟踪代理模块122通过运行时库，例如OpenStack中的libvirt，来查找待备份虚拟机140-1在计算设备120-1上的运行数据。该运行数据中包括待备份虚拟机140-1的虚拟磁盘142和144到挂载在计算设备块设备的映射信息。例如，以下表1示例性地示出了：基于OpenStack nova实现的，在查找待备份虚拟机在计算设备上的运行数据时，所获得的响应输出。其中示出了部分运行数据。应当理解，该响应输出仅是示例性的，本公开的范围在此方面不受限制。

表1

例如，经由以上示例的响应输出中指示的运行数据，可获知：虚拟机ID为“instance-00000028”的待备份虚拟磁盘“e7b8f5da-ba29-4cab-b06b-8b52d7f6c164”被映射到挂载在计算设备(即，主机)ID“compute1.lab.emc.com”上块设备“'/dev/disk/by-path/ip-10.62.235.221:3260-iscsi-iqn.2010-10.org.openstack:volume-bb44457b-3cf8-4e4b-a7ee-45114b7de891-lun-0'/”。该块设备可以是计算设备120-1本地的块设备，也可以是挂载在计算设备120-1的远程块设备。

在206，对块设备中的数据进行增量备份。在一些实施例中，当对与待备份虚拟磁盘142和144对应的块设备146和148启用“变化块跟踪”的功能后，或者说，为被使能“变化块跟踪”的虚拟磁盘确定了对应块设备之后，则启动与块设备相对应的会话，以便跟踪该块设备的数据变化；然后，基于块设备被写入的数据，设置会话的位图；当针对虚拟磁盘的增量备份被触发时，基于该位图，确定与块设备对应的变化块列表，用于指示本次备份与前一次备份期间数据变化；以及基于变化块列表，对会话的本次备份识别号进行更新。例如，使得本次备份识别号在前一次备份识别号的基础上加1。在一些实施例中，该变化块列表例如包括偏移和长度数据。计算设备120-1例如通过响应消息的方式将变化块列表返回给用于数据备份管理的模块110-2。

通过采用上述方案，以备份消息的方式使得待备份虚拟机的运行计算设备获知需配备的虚拟机所挂载的虚拟磁盘，进而基于虚拟磁盘与运行计算设备上所挂载的块设备之间的映射关系，将针对块设备的增量备份转化为对虚拟机的待备份虚拟磁盘的增量备份。以此方式，可以有效提高备份效率，加快备份速度。

在一些实施例中，在备份过程中，并非只要对块设备146和148启用“变化块跟踪”功能之后，就一定进行增量备份，有些情况下不能执行增量备份。例如，在两次备份之间，用户停止更改块跟踪并再次恢复。在这种情况下，通过位图所记录的块设备的变化数据不能真实地反映本次备份与前一次备份之间的所有变化数据。为防止在上述类似的情况下丢失数据，保证备份数据的完整性和可靠性，还需要确定“增量备份触发条件”是否被满足。当满足增量备份触发条件时，才对块设备中的数据进行增量备份。

图3示出了根据本公开的实施例的确定“增量备份触发条件”是否满足的方法300的流程图。该方法300在计算设备(例如计算设备120-1)处执行。如图3所示，在302，首先判断用户或上层应用指示是否在本次使用增量的方式进行备份。如否，在304，针对与待备份虚拟磁盘对应物理存储模块进行完全备份。如是，在306，切换会话并获得会话的本次备份识别号和变化块列表。基于前一次备份识别号得到本次备份识别号，例如，本次备份识别号＝前一次备份识别号+1。该备份识别号用于唯一地标识与物理存储模块对应的会话。

在308，判断虚拟磁盘是否被使能变化块跟踪。这主要是因为，在虚拟机的注册时，用户可能仅选择对部分虚拟磁盘使能“变化快跟踪”功能。对于未被使能的虚拟磁盘只能进行完全备份。如果在308处的判断结果为“否”，则返回304，针对对应物理存储模块进行完全备份。如是，在310，获取前一次备份序列号。在312，判断前一次备份序列号是否存在。如否，进行完全备份。该备份序列号用于标识针对该待备份虚拟机的备份，如果，不存在该备份序列号，例如表明本次备份是首次备份，不能进行增量备份。如果在312处的判断结果为“是”，在314，继续判断本次备份序列号与前一次备份序列号的比较值是否符合第一预定条件。例如而不限于，判断是否“本次备份序列号＝前一次备份序+1”。如否，则返回304，进行完全备份。如果“本次备份序列号＝前一次备份序+1”则表明：本次备份与前一次备份是两次连续的备份。如是，则进入316。

在316，获取前一次备份中会话的备份识别号。在318，判断本次备份识别号与前一次备份识别号的比较值是否符合第二预定条件。例如而不限于，判断是否本次会话的备份识别号＝前一次备份识别号+1。这是用于判断该会话是否是连续的。如否，则返回304，进行完全备份。例如而不限于，在本次备份与前次备份之间，停止变化块跟踪并再次恢复。如是，则进入320。在320，对块设备中的数据进行增量备份。

通过采用上述方法300，设置增量备份触发条件，当增量备份触发条件被满足时，对块设备中的数据才进行增量备份；而当增量备份触发条件未被满足时，对虚拟磁盘或块设备中的数据进行完全备份。使得能够保证在一些不适于增量备份特殊情况下，例如本次备份为客户没有选择使能“块变化跟踪”、本次备份为首次备份，本次备份与前次备份之间用户停止并再次恢复变化块跟踪等情况，进行完全备份，以避免在上述特殊情况下所生成的变化块列表不能真实反映相对于前一次备份的数据变化而导致丢失数据。进而保证数据备份的完整性以及安全性。

本公开的实施例还提供管理数据备份的方案。在数据备份管理方案中，通过发送指示要进行数据备份的备份消息，来指示待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备以及待备份虚拟磁盘中的至少一项，以使得虚拟机的运行计算设备根据该备份消息针对需要进行数据备份的块设备进行增量备份。通过采用上述方案，能够控制计算设备根据所获取的有关其上运行的虚拟机及其虚拟磁盘的待备份信息，执行对应存储块的增量备份，从而减少备份处理所需的时间以及所消耗的系统资源，进而提升数据备份效率和性能。

图4示出了根据本公开的实施例的在数据备份管理方法400的流程图。在图4中，各个动作例如由图1中计算机网络系统100中的数据备份管理模块110-1执行。为了方便讨论，不失一般性地，以如图1所示的计算机网络系统100中的备份管理模块110-1为例来描述方法400。应当理解，方法400还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在402，发送备份消息，该备份消息指示待备份虚拟机，该待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘中的至少一项，以使得运行计算设备基于备份消息，对需要进行数据备份的块设备进行增量备份。在一些实施例中，要使能或禁用“变化块跟踪”或生成变化块列表，需要找到待备份虚拟机正在运行的计算设备以及与待备份虚拟机所挂载的虚拟磁盘相对应的块设备。

在一些实施例中，方法400还包括：响应于定期备份请求或即时备份请求，获取与待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备、以及待备份虚拟磁盘中的至少一项有关的配置数据；以及基于配置数据，生成备份消息。在一些实施例中，可以利用用于数据备份管理的模块110-2与平台服务的应用程序接口API交互，以获得待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备以及待备份虚拟磁盘中的至少一项有关的配置信息。

以下示例性地示出了表2。

表2

在表2的示例中，基于OpenStack nova获得的关于上述配置信息的响应。该响应中指示了待备份虚拟机140-1、待备份虚拟机的运行计算设备120-1以及待备份虚拟磁盘142和144的配置信息。应当理解，该响应仅是示例性的，本公开的范围在此方面不受限制。

例如，在以上示例性的响应中，待备份虚拟机(即，实例)ID例如是为“instance-00000028”，其所运行的计算设备(即，宿主机)ID例如是“cncd-av-vm-235-221.ccoe.lab.emc.com”，待备份虚拟机所附加的虚拟磁盘的ID例如是:“e7b8f5da-ba29-4cab-b06b-8b52d7f6c164”和“bb44457b-3cf8-4e4b-a7ee-45114b7de891”。在获得上述用于备份虚拟机所挂载的虚拟磁盘所需的配置信息之后，模块110-2例如将上述待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备以及待备份虚拟磁盘的配置数据打包成消息，

并将其通过平台消息总线160发送给变化块跟踪代理122。在一些实施例中，配置数据还包括与待备份虚拟磁盘使能“变化块跟踪”有关的数据。以用于运行待备份虚拟磁盘的计算设备根据待备份虚拟磁盘使能与否的配置，来确定“增量备份触发条件”是否满足。

在一些实施例中，方法400还包括：使得待备份虚拟机暂停，以便备份该虚拟磁盘。例如，在备份被触发的时候，暂停待备份虚拟机，以便对待备份的虚拟磁盘进行备份。

通过采用上述方法400，通过以备份消息的方式将所获得的待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备以及待备份虚拟磁盘的配置数据发送给运行计算设备，以便对需要进行数据备份的块设备进行增量备份。从而减少备份处理所需的时间以及所消耗的系统资源，提升数据备份效率和性能。

图5示出了根据本公开一些实施例数据备份的方法500的交互图。在图5中，各个动作例如由EMC的Avamar系统502、备份代理504、数据备份管理506、变化块跟踪和快速增量模块508、DPE API510来实现。备份代理504例如是部署在计算设备120上的虚拟机，用于对计算设备120所运行的多个虚拟机执行备份操作，一个计算设备120也可以包括多个备份代理504，以便能够对更多数量的虚拟机进行备份，例如执行并发的数据备份。变化块跟踪和快速增量模块508例如如图1所示，被部署在计算设备120上。应当理解，方法500还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

如图5所示，如果用户在注册虚拟机的时候对带备份虚拟机中全部或部分虚拟磁盘使能“变化块跟踪”，则在512处，DPE API 510会将该信息发给数据备份代理506。

数据备份管理506在收到上述信息之后，在514，获取与待备份虚拟机有关的配置信息。与待备份虚拟机有关的配置信息例如包括待备份虚拟机、待备份虚拟机的运行计算设备、以及待备份虚拟磁盘的配置信息。表2就是该配置信息的一个例子。在516，数据备份管理506基于配置信息生成指示要进行数据备份的备份消息，以用于使能变化块跟踪。在518，数据备份管理506发送该备份消息，以便使能变化块跟踪。

在变化块跟踪和快速增量模块508处，在520，例如通过监听平台消息总线的方式接收该用于使能的备份消息。在524，基于该用于使能的备份消息获取待备份虚拟机(例如份虚拟机140-1)在计算设备上120的运行数据。在526，基于该运行数据，确定与待备份虚拟机140-1的虚拟磁盘(例如142和144)对应的块设备(例如146和148)。在528，启动与块设备对应的会话，以便跟踪该块设备的数据写入。在530，基于数据卷上的写入，设置会话的位图。以上可以视为数据备份的准备过程。

在532，Avamar系统502响应于即时备份或者定期备份请求，向备份代理504发送备份虚拟机的指示，以便通知备份代理对哪一个虚拟机进行备份。

备份代理504在收到备份虚拟机的上述指示之后，在534，通知数据备份管理506开始备份虚拟机。

在536，数据备份管理506暂停待备份虚拟机140-1，并复制挂载在虚拟机锁挂载的虚拟磁盘。在538，发送备份消息，以便切换会话。在540，将复制的虚拟磁盘挂载到备份代理上。

变化块跟踪和快速增量模块508，在542，接受该用于切换会话的备份消息。在544，基于该用于切换会话的备份消息获取待备份虚拟机(例如份虚拟机140-1)在计算设备上120的运行数据。在546，基于该运行数据，确定在此刻与待备份虚拟机140-1的虚拟磁盘(例如142和144)对应的块设备(例如146和148)。在548，响应于增量备份的触发基于会话的位图，生成变化块列表，该变化块列表指示本次备份与前一次备份之间对应虚拟磁盘的数据变化。在550，变化块跟踪和快速增量模块508切换或更新会话以及更新本次备份的备份识别号。切换或更新会话用于为下一次备份进行准备，继续跟踪对应块设备的数据写入；更新本次备份的备份识别号用于下一次备份判断增量备份条件是否被满足。在552，数据备份管理508发送虚拟磁盘的挂载位置和相应的变化块列表给备份代理504。

备份代理504将决定是否每个虚拟磁盘进行了增量备份。具体而言，在554，对于每个虚拟磁盘，如果存在变化块列表，备份代理504则根据变化块列表所指示的偏移和长度数据，读取相应字节的数据。如果不存在变化块列表，备份代理504则读取被挂载的虚拟磁盘的完整数据。在556，备份代理504将读取数据和块变化列表发送给Avamar系统。Avamar系统502基于前一次备份数据以及本次增量备份的变化数据虚拟合成完整的备份数据，以便用户进行完整的数据恢复。

通过采用上述方法500，使得在满足增量备份的触发条件时，基于与待备份虚拟机的虚拟磁盘对应的块设备的变化数据进行增量备份；在不满足增量备份的触发条件时，自动执行对待备份虚拟机的虚拟磁盘的完整备份。一方面，因采用增量备份而提高了备份效率；另一方面，在一些特殊情况导致的无法进行增量备份的情形下，依然能够通过自动执行完全备份而保证了备份数据的完整件和可靠性。另外，通过基于前一次备份数据以及本次增量备份的变化数据虚拟合成完整的备份数据，提高了生成完整的备份数据的效率，便于用户用于完整的备份数据的恢复。

通过采用根据本公开的实施例的数据备份方法以及数据备份管理方法及其设备。备份性能得以明显提高。由于采用增量备份，不读取没有改变的数据，因此可以大大节省CPU、内存和磁盘IO。特别是在低变化率的情况下，例如，以100GB的虚拟磁盘为例，在5％的变化数据的情况下，测试表明，与传统的完全备份相比，采用本公开实施例的数据备份方法和系统，其备份性能提升高达81％。以下的表3进一步示例具体的测试效果数据。

表3

此外，采用本公开实施例的数据备份方法和系统由于不依赖于特定的管理程序，因此支持不同的管理程序类型，例如QEMU和KVM。而且，其也不依赖于存储后端，因此支持不同的存储后端，例如LVM和DELL EMC VNX、Unity、VMAX，以及经由iSCSI和FC的存储传输。不需要管理程序或存储的其他配置。

图6示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备600的框图。设备600可以用于实现图1的计算机网络系统100中的一个或多个设备。如图6所示，设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如执行用于数据备份方法200，确定增量备份触发条件是否满足的方法300，数据备份的管理方法400以及数据备份方法500。例如，在一些实施例中，方法200、300、400和500可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到RAM603并由CPU 601执行时，可以执行上文描述的方法200、300、400和500的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，CPU601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法200、300、400和500的一个或多个动作。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，该编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，该模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上该仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种数据备份方法，所述方法包括：

接收指示要进行数据备份的备份消息，所述备份消息指示以下至少一项：待备份虚拟机，所述待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘，

基于所述备份消息，确定需要进行数据备份的块设备，所述块设备与待备份虚拟磁盘的至少一部分相对应；以及

对所述块设备中的数据进行增量备份；

其中对所述块设备中的数据进行增量备份还包括：

确定针对所述增量备份的触发条件是否被满足；以及

响应于针对所述增量备份的所述触发条件被满足，对所述块设备中的数据进行所述增量备份；

其中确定针对所述增量备份触发条件是否被满足包括确定：

当前备份序列号与前一次备份序列号的比较值是否符合第一预定条件，所述备份序列号用于标识所述待备份虚拟机的备份；以及

与所述块设备相对应的会话的当前备份序列号与前一次备份序列号的比较值是否符合第二预定条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定需要进行数据备份的块设备包括：

响应于确定所述备份消息中的待备份虚拟机的运行计算设备与所述计算设备一致，获取所述待备份虚拟机的运行数据；以及

基于所述运行数据，确定与所述待备份虚拟磁盘的至少一部分相对应的块设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其中对所述数据进行增量备份包括：

启动与所述块设备相对应的会话；

基于所述块设备被写入的数据，设置所述会话的位图；

响应于所述增量备份的触发，基于所述位图，确定与所述块设备对应的变化块列表；以及

基于所述变化块列表，更新所述会话的当前备份序列号。

4.一种用于管理数据备份的方法，所述方法包括：

发送指示要进行数据备份的备份消息，所述备份消息指示以下至少一项：待备份虚拟机，所述待备份虚拟机的运行计算设备，以及待备份虚拟磁盘，以使得所述运行计算设备基于所述备份消息，对需要进行数据备份的块设备进行增量备份；

其中对所述块设备进行增量备份还包括：

确定针对所述增量备份的触发条件是否被满足；以及

响应于针对所述增量备份的所述触发条件被满足，对所述块设备中的数据进行所述增量备份；

其中确定针对增量备份的触发条件是否被满足包括确定：

当前备份序列号与前一次备份序列号的比较值是否符合第一预定条件，所述备份序列号用于标识所述待备份虚拟机的备份；

与所述块设备相对应的会话的当前备份序列号与前一次备份序列号的比较值是否符合第二预定条件。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

响应于定期备份请求或即时备份请求，获取与待备份虚拟机、所述待备份虚拟机的运行计算设备、以及待备份虚拟磁盘中的至少一项有关的配置数据；以及

基于所述配置数据，生成所述备份消息。

6.根据权利要求5所述的方法，所述备份消息还指示与待备份虚拟磁盘使能变化块跟踪有关的数据。

7.根据权利要求4所述的方法，还包括：

使得所述待备份虚拟机暂停，以便备份所述虚拟磁盘。

8.一种用于备份数据的设备，所述设备包括：

存储器，被配置为存储一个或多个程序；

处理单元，耦合至所述存储器并且被配置为执行所述一个或多个程序使所述设备执行权利要求1-3中任一所述的方法。

9.一种用于管理数据备份的设备，所述设备包括：

存储器，被配置为存储一个或多个程序；

处理单元，耦合至所述存储器并且被配置为执行所述一个或多个程序使所述设备执行权利要求4-7中任一项所述的方法。

10.一种非瞬态计算机可读介质，其上存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被执行时使机器执行根据权利要求1-3中任一项所述的方法的步骤。

11.一种非瞬态计算机可读介质，其上存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被执行时使机器执行根据权利要求4-7中任一项所述的方法的步骤。

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