CN110188000B - 基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法及系统，方法包括数据备份和挂载恢复；数据备份包括：根据需要备份的客户端数据源所在的磁盘大小在存储系统中创建相应大小的LUN，挂载到客户端虚拟磁盘，生成镜像卷；再额外创建一个LUN挂载到客户端虚拟磁盘，生成日志卷；对客户端进行数据备份；对镜像卷所对应的LUN执行快照操作；挂载恢复包括：生成快照克隆卷和日志快照卷；从日志快照卷中读取选择的快照时间点和IO时间点之间的IO，并写入快照克隆卷中；创建虚拟机，应用快照克隆卷或者重新挂载快照克隆卷所对应的LUN；启动虚拟机。与现有技术相比，本发明具有兼容性高、能保障业务系统的连续性、方便快捷等优点。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息存储技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法及系统。
背景技术
随着计算机和网络技术的迅猛发展，现如今绝大部分企业都使用计算机来运作自己的核心业务。当计算机系统遭受如地震、水灾、火灾等不可抗拒的自然灾害以及计算机病毒、软硬件故障等人为因素时，如何让业务系统提供不间断的应用服务，已经成为了企业面临的巨大挑战和关注的焦点。
应用容灾技术是当前比较成熟的能够保证业务系统在遭受各种自然或者人为因素后，依然能够提供不间断应用服务的技术。其主要原理为：首先对被保护的业务系统做一遍完整的拷贝，将数据按照某种虚拟化平台的格式要求写成相应的虚拟磁盘格式；后续采用块级CDP技术持续捕获系统IO，并将系统IO保存起来，同时按照设定的时间间隔对虚拟磁盘打快照，并将IO写入快照中；在业务系统发生灾难后，选择某个快照和某个IO时间点，基于该快照恢复IO数据，然后将恢复后的虚拟磁盘快照应用到新建的虚拟机上，并做相应的网络配置、系统修复等预处理后，即可接管原有业务系统到灾难前的任意时间点状态，从而保证业务系统的连续性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，将当前比较流行的虚拟化技术和存储技术结合起来，提供一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法及系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，该方法包括：
数据备份：在存储系统中生成镜像LUN和日志LUN，并通过iSCSI或FC技术挂载到客户端虚拟磁盘，生成镜像卷和日志卷；对客户端进行初始化数据备份和增量备份；对镜像卷所对应的LUN执行快照操作，生成快照LUN；
挂载恢复：当客户端数据发生损坏后，在服务端执行挂载恢复，包括以下步骤：
1)选取快照LUN执行克隆操作,并通过iSCSI或FC技术挂载到服务端虚拟磁盘，生成快照克隆卷；
2)对日志卷所对应的LUN执行快照操作，并挂载到服务端虚拟磁盘，生成日志快照卷；
3)从日志快照卷中读取选择的快照时间点和IO时间点之间的IO，并按照IO时间戳递增顺序写入快照克隆卷中；
4)对快照克隆卷进行预处理；
5)创建虚拟机，应用快照克隆卷或者重新挂载快照克隆卷所对应的LUN；
6)启动虚拟机，接管客户端业务系统。
进一步地，所述镜像LUN的大小与要保护的客户端数据源所在磁盘大小相对应。
进一步地，所述存储系统至少提供块存储功能、快照功能、快照克隆功能、支持iSCSI协议或者FC通道挂载。
进一步地，所述初始化数据备份具体为：将数据源及所在磁盘相关数据写入到镜像卷，将系统IO数据按时间戳先后顺序写入到日志卷。
进一步地，所述增量备份具体为：实时将新增系统IO数据写入日志卷；对日志卷中实时新增IO数据进行解析，并写入镜像卷。
进一步地，所述步骤4)中预处理是指在接管虚拟机启动之前对虚拟机磁盘数据所做的修改。在接管虚拟机启动之前，需要进行网络的配置、系统文件的修改、定制化启动脚本的编写以及自定义系统修复等操作，可以直接将快照克隆卷中相应分区挂载到容灾服务端的本地目录，然后直接对目录中的文件进行增删修改，即可完成在接管虚拟机启动之前所需要做的预处理工作。这样在接管虚拟机启动之后，不需要做任何额外的操作即可顺利启动系统，并接管原有业务系统提供应用服务。
进一步地，所述步骤5)中创建虚拟机具体为：在内置KVM虚拟化平台或者目标虚拟化平台上创建虚拟机。所述目标虚拟化平台，是指提供了虚拟化环境，能够创建和运行虚拟机，并且支持iSCSI协议或者FC通道的主机系统。例如KVM虚拟化的容灾服务端、VMWarevSphere虚拟化平台等。
进一步地，所述步骤5)中应用快照克隆卷具体为：将快照克隆卷直接作为服务端内置KVM虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。
进一步地，所述步骤5)中重新挂载快照克隆卷所对应的LUN具体为：将快照克隆LUN通过iSCSI或者FC重新挂载到目标虚拟化平台作为目标虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。重新挂载快照克隆卷所对应的LUN可以直接兼容原来的虚拟化平台，不需要考虑硬件兼容性、网络配置、系统修复等兼容性问题，直接启动虚拟机即可接管原来的业务系统继续提供应用服务。
进一步地，所述应用容灾方法还包括：数据恢复后，选择一个业务空闲的时间，停止业务系统，将新增数据恢复到客户端后，将业务系统切回客户端。
本发明还提供一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾系统，包括存储模块和处理模块，所述存储模块存储有计算机程序，处理模块调用所述计算机程序执行上述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明基于iSCSI协议或FC通道将存储系系统分配的LUN挂载到客户端的本地虚拟磁盘，能直接像本地数据拷贝一样备份客户端数据，大大降低了数据备份的难度。
(2)本发明将备份数据以原生磁盘格式备份到存储系统中，再通过iSCSI协议或者FC通道挂载出去使用，使系统能够兼容更多的虚拟化平台。
(3)本发明如果将虚拟机磁盘数据挂载到原客户端所在的虚拟化平台，可以直接兼容原来的虚拟化平台，从而屏蔽了由于异构基础架构计算机系统的差异所带来的兼容性问题。
(4)本发明基于iSCSI协议或FC通道技术进行挂载，效率高；当灾难发生时，服务端虚拟机打开，能在很短的时间里，快速接管业务系统，保证业务系统的连续性。
附图说明
图1为本发明原理结构图；
图2为iSCSI协议结构图；
图3为本发明的备份系统结构图；
图4为本发明采用目标虚拟化平台进行挂载恢复的系统结构图；
图5为本发明采用容灾服务端内置kvm虚拟化平台进行挂载恢复的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾系统及方法，
实施例1
1、数据备份
客户端系统发生灾难前在客户端进行数据备份，数据备份包括以下步骤：
1)创建镜像卷：根据要保护的客户端数据源所在的磁盘大小在存储系统中创建相应大小的LUN，将每个LUN通过iSCSI协议或者FC(Fiber Channel)通道挂载到客户端本地的虚拟磁盘设备，简称镜像卷。
所述存储系统，是指一种至少提供块存储功能，并且提供快照功能、快照克隆功能、支持iSCSI协议或者FC通道挂载的存储系统。例如ceph分布式存储系统、华为V3系列存储系统等。
2)创建日志卷：存储系统再额外创建一个LUN，通过iSCSI协议或者FC通道挂载到客户端本地的虚拟磁盘设备，并进行格式化和挂载，作为存放增量IO数据的存储介质，简称日志卷。
3)初始化备份：读取所选择的数据源及其所在磁盘的相关数据，根据数据的偏移和长度直接写入上述镜像卷中。在初始化数据备份的同时，开启CDP驱动监控，实时捕获系统IO，并按时间戳先后顺序写入上述日志卷中，存储成IO数据文件。
所述IO时间戳，是指CDP驱动在捕获到系统IO之后，获取系统当前时间作为该条IO的时间戳，以此区分系统IO写入的顺序。
4)增量备份：增量备份阶段，客户端继续从CDP驱动中读取增量IO数据写入日志卷中，同时开启一条线程从日志卷中读取IO数据文件，解析其中的每条IO，并根据IO的偏移和长度写入相应的镜像卷中。此后，每隔一段时间，客户端调用存储提供的接口对镜像卷所对应的LUN执行快照操作，产生快照时间点和快照LUN。这样就可以对客户端进行持续的数据容灾保护。
2、客户端系统发生灾难后
客户端系统发生灾难后在服务端进行挂载恢复，挂载恢复包括以下步骤：
1)对快照LUN进行克隆：选择某个快照时间点和IO时间点，对该快照时间点对应的快照LUN执行克隆操作，产生快照克隆LUN，并将快照克隆LUN通过iSCSI协议或者FC通道挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘设备，简称为快照克隆卷。
2)对日志卷执行快照操作并进行挂载：对日志卷对应的LUN执行快照操作，产生日志卷快照LUN，并将该快照LUN通过iSCSI协议或者FC通道挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘，简称为日志快照卷。
3)恢复IO数据：根据快照时间点和IO时间点，从日志快照卷中读取选择的快照时间点和IO时间点之间的IO数据，然后按照IO时间戳递增的顺序写入快照克隆卷中。
4)预处理：将快照克隆卷中相应分区挂载到容灾服务端本地目录，然后对目录中的文件进行相应的处理，包括网络的配置、定制化启动脚本的编写、自定义系统修复等。预处理后，卸载相应挂载的分区。
5)创建虚拟机。在内置KVM虚拟化平台或者目标虚拟化平台上创建虚拟机，虚拟机的配置信息可以参考客户端机器的配置信息。
6)应用快照克隆卷或者重新挂载快照克隆LUN：将快照克隆卷直接作为内置KVM虚拟化平台虚拟机的磁盘介质；也可以将快照克隆LUN通过iSCSI或者FC重新挂载到目标虚拟化平台作为目标虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。
7)启动虚拟机，接管原有业务系统：启动虚拟机，即可接管原有业务系统继续提供应用服务。
实施例2
本发明是基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾系统及方法。备份系统结构图如图3所示，系统由客户端、容灾服务端、存储系统三部分组成。存储系统通过iSCSI协议或者FC通道将存储LUN映射为客户端本地的虚拟磁盘设备，用于存放初始化备份数据的磁盘设备简称为镜像卷，用于存放增备IO数据的磁盘设备需要进行格式化并挂载到本地目录，简称为日志卷。
1、数据备份
本发明中备份系统的具体流程如图3所示。首先在需要应用容灾的业务主机系统上安装容灾客户端，同时在另外一台linux主机上安装容灾服务端。客户端包括CDP驱动模块、驱动管理模块、调度模块、快照管理模块、虚拟磁盘以及控制模块。容灾服务端包括控制模块、存储管理模块。存储系统提供存储资源。客户端和容灾服务端都需要运行iSCSI服务或者都支持FC通道，以便可以挂载虚拟磁盘到客户端。
备份工作流程包括以下步骤：
1)创建镜像卷：根据要保护的客户端数据源所在的磁盘大小在存储系统中创建相应大小的LUN，将每个LUN通过iSCSI协议或者FC通道挂载到客户端本地的虚拟磁盘设备，简称镜像卷。
2)创建日志卷：在存储系统中额外创建一个LUN，通过iSCSI协议或者FC通道挂载到客户端本地的虚拟磁盘设备，并进行格式化和挂载，作为客户端增量IO数据的存储介质，简称日志卷。
3)初始化备份：读取客户端数据源及其所在磁盘的相关数据，直接写到对应的镜像卷中。同时，开启CDP驱动监控，实时捕获客户端的系统变化IO，并将系统变化IO写入上述日志卷中，存储成IO数据文件。
4)增量备份过程：初始化备份完成后，进入增量备份阶段。客户端继续从CDP驱动中读取增量IO数据并写入日志卷中，同时开启一条线程，从日志卷中实时读取增量IO数据文件，解析其中的每条IO数据，根据IO数据的偏移和长度写入镜像卷中。此后，每隔一段时间，对镜像卷所对应的LUN执行快照操作，产生快照时间点和快照LUN。这样就可以对客户端进行持续的数据容灾保护。
2、采用目标虚拟化平台进行挂载恢复
本实施例中采用目标虚拟化平台进行挂载恢复的具体实施流程如图4所示。
目标虚拟化平台挂载恢复设备包括容灾服务端、存储系统、目标虚拟化平台。容灾服务端包括控制模块、IO读取模块、IO数据恢复模块、预处理模块。存储系统提供存储资源以及快照操作接口。目标虚拟化平台用于创建虚拟机。容灾服务端和目标虚拟化平台都需要支持iSCSI协议或者FC通道。
挂载恢复流程包括以下步骤：
1)对快照LUN进行克隆：在客户端系统发生灾难后，选择某个快照时间点和IO时间点，对快照时间点对应的快照LUN执行克隆操作，得到快照克隆LUN。通过iSCSI协议或者FC通道将该快照克隆LUN挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘设备，简称快照克隆卷。
2)对日志卷执行快照操作并进行挂载：对日志卷对应的LUN执行快照操作，产生日志卷快照LUN，并将该快照LUN通过iSCSI协议或者FC通道挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘，简称为日志快照卷。
3)恢复IO数据：根据快照时间点和IO时间点，从日志快照卷中找到相应的IO数据，然后按照IO时间戳递增的顺序写入快照克隆卷中。
4)预处理：将快照克隆卷中相应分区挂载到容灾服务端本地目录，然后对目录中的文件进行相应的处理，包括网络的配置、定制化启动脚本的编写、自定义系统修复等。预处理后，卸载相应挂载的分区。
5)创建虚拟机：在目标虚拟化平台上创建虚拟机，虚拟机的配置信息可以参考客户端机器的配置信息。
6)挂载快照克隆LUN：将快照克隆LUN通过iSCSI或者FC挂载到目标虚拟化平台作为步骤5)创建的虚拟机的磁盘介质。
7)启动虚拟机，接管原有业务系统：启动虚拟机，即可接管原有业务系统继续提供应用服务。
3、采用容灾服务端内置kvm虚拟化平台进行挂载恢复
本实施例中采用容灾服务端内置kvm虚拟化平台进行挂载恢复的具体实施流程如图5所示。
内置kvm虚拟化平台挂载恢复设备包括容灾服务端和存储系统。容灾服务端包括控制模块、IO读取模块、IO数据恢复模块、预处理模块、kvm虚拟化平台。存储系统提供存储资源以及快照操作接口。容灾服务端需要部署KVM虚拟化平台以及相关的管理程序，且需要支持iSCSI协议或者FC通道。
挂载恢复流程包括以下步骤：
1)对快照LUN进行克隆：在客户端系统发生灾难后，选择某个快照时间点和IO时间点，对快照时间点对应的快照LUN执行克隆操作，得到快照克隆LUN。通过iSCSI协议或者FC通道将该快照克隆LUN挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘设备，简称快照克隆卷。
2)对日志卷执行快照操作并进行挂载：对日志卷对应的LUN执行快照操作，产生日志卷快照LUN，并将该快照LUN通过iSCSI协议或者FC通道挂载到容灾服务端的本地虚拟磁盘，简称为日志快照卷。
3)恢复IO数据：根据快照时间点和IO时间点，从日志快照卷中找到相应的IO数据，然后按照IO时间戳递增的顺序写入快照克隆卷中。
4)预处理：将快照克隆卷中相应分区挂载到容灾服务端本地目录，然后对目录中的文件进行相应的处理，包括网络的配置、定制化启动脚本的编写、自定义系统修复等。预处理后，卸载相应挂载的分区。
5)创建虚拟机：在内置KVM虚拟化平台上创建虚拟机，虚拟机的配置信息可以参考客户端机器的配置信息。
6)应用快照克隆卷：将快照克隆卷直接作为内置KVM虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。
7)启动虚拟机，接管原有业务系统：启动虚拟机，即可接管原有业务系统继续提供应用服务。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，该方法包括：
数据备份：在存储系统中生成镜像LUN和日志LUN，并通过iSCSI或FC技术挂载到客户端虚拟磁盘，生成镜像卷和日志卷；对客户端进行初始化数据备份和增量备份；对镜像卷所对应的LUN执行快照操作，生成快照LUN；
挂载恢复：当客户端数据发生损坏后，在服务端执行挂载恢复，包括以下步骤：
1）选取快照LUN执行克隆操作，并通过iSCSI或FC技术挂载到服务端虚拟磁盘，生成快照克隆卷；
2）对日志卷所对应的LUN执行快照操作，并挂载到服务端虚拟磁盘，生成日志快照卷；
3）从日志快照卷中读取选择的快照时间点和IO时间点之间的IO，并按照IO时间戳递增顺序写入快照克隆卷中；
4）对快照克隆卷进行预处理；
5）创建虚拟机，应用快照克隆卷或者重新挂载快照克隆卷所对应的LUN；
6）启动虚拟机，接管客户端业务系统；
所述步骤4）中预处理是指在接管虚拟机启动之前，进行网络的配置、系统文件的修改、定制化启动脚本的编写以及自定义系统修复，直接将快照克隆卷中相应分区挂载到容灾服务端的本地目录，然后直接对目录中的文件进行增删修改，即可完成在接管虚拟机启动之前所需要做的预处理工作，预处理后，卸载相应挂载的分区；
所述步骤5）中重新挂载快照克隆卷所对应的LUN具体为：将快照克隆LUN通过iSCSI或者FC重新挂载到目标虚拟化平台作为目标虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述镜像LUN的大小与要保护的客户端数据源所在磁盘大小相对应。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述存储系统至少提供块存储功能、快照功能和快照克隆功能，并且支持iSCSI协议或者FC通道挂载。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述初始化数据备份具体为：将数据源及所在磁盘相关数据写入到镜像卷，将系统IO数据按时间戳先后顺序写入到日志卷。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述增量备份具体为：实时将新增系统IO数据写入日志卷；对日志卷中实时新增IO数据进行解析，并写入镜像卷。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述步骤5）中创建虚拟机具体为：在内置KVM虚拟化平台或者目标虚拟化平台上创建虚拟机。
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述步骤5）中应用快照克隆卷具体为：将快照克隆卷直接作为服务端内置KVM虚拟化平台虚拟机的磁盘介质。
8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾方法，其特征在于，所述应用容灾方法还包括：数据恢复后，选择一个业务空闲的时间，停止业务系统，将新增数据恢复到客户端后，将业务系统切回客户端。
9.一种基于虚拟化以及iSCSI或FC的应用容灾系统，包括存储模块和处理模块，所述存储模块存储有计算机程序，处理模块调用所述计算机程序执行如权利要求1~8任一所述的方法。
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