CN111966531B - 数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质。所述方法包括：获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷。本发明的方案不仅保证了大块数据的随机写性能，而且保证了小块数据进行随机写后的读取性能。

Description

数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
快照是分布式存储系统常用的数据保护技术，快照的实质是数据在某个时间点的镜像，其可以是数据的副本，亦可以是数据的引用。现有的生产应用中，快照能够定时对在线数据进行备份与恢复，当发生用户误删数据操作时，那么就可以将数据回滚到前一个定时快照，从而保障业务可以正常进行，因此在生成应用中快照技术越来越重要，而快照的过程的几个处理阶段中数据拷贝是快照技术的核心。
目前快照后数据拷贝主要由两种方式。第一种快照后数据拷贝方式是写时复制(Copy On Write，简称COW)，其原理为对数据打快照后第一次写入时，将需要写入位置的原有数据读取出来，写到快照存储位置，然后将新写入数据写入原存储位置，该种方式优点是快照后读取性能不会下降，缺点是快照后写入性能由于拷贝写入位置数据会下降较多；第二种快照后数据拷贝方式是写入重定向(Redirect On Write，简称ROW)，其原理为数据打快照后的第一次写入直接写到新的存储位置，但是写入位置数据的索引需要指向新存储位置，该技术优点是快照后写入性能不会下降，缺点是快照后大量随机写入，会导致整个数据读取性能下降较多。由此可见，现有技术中采用COW或ROW进行的快照后数据拷贝方式均存在不足，因此亟需改进。
发明内容
有鉴于此，有必要针对以上技术问题，提供一种兼顾数据写入性能和随机写后数据读取性能的数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质。
根据本发明的一方面，提供了一种数据快照方法，所述方法包括：
获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；
若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；
若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若固态硬盘中的所述待写入数据已写入到源卷，则释放固态硬盘中写入的数据空间。
在其中一个实施例中，所述若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷的步骤包括：
获取待写入数据；
并将所述待写入数据写入到快照卷；
更新快照卷中新写入数据的索引信息。
在其中一个实施例中，所述若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中的步骤包括：
获取待写入数据；
将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
更新固态硬盘中新写入数据的索引信息。
在其中一个实施例中，所述多后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷的步骤包括：
获取源卷中所述待写入数据的对应数据；
将所述待写入数据的对应数据写入快照卷，更新快照卷的索引信息；
获取固态硬盘中新写入的数据；
将源卷中所述待写入数据的对应数据替换为固态硬盘中新写入的数据，并更新源卷的索引信息。
在其中一个实施例中，所述预设容量为128KB。
在其中一个实施例中，所述源卷和所述快照卷均为机械硬盘。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据快照装置，所述装置包括：
比较模块，用于获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；
第一写入模块，用于若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；
第二写入模块，用于若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
回写模块，用于若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷。
根据本发明的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器进行所述程序时进行前述的数据快照方法。
根据本发明的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器进行时进行前述的数据快照方法。
上述数据快照方法、装置、计算机设备及存储介质，通过比较快照后待写入数据容量与预设容量，对快照后等于和超出预设容量的待写入数据采用重定向方式拷贝到快照卷中，对快照后未超出预设容量的待写入数据，采用重定向方式拷贝到固态硬盘，以及利用写时复制方式将源卷中的数据写入到快照卷中，将固态硬盘中的待写入数据写入到源卷，不仅保证了大块数据的随机写性能，而且保证了小块数据进行随机写后的读取性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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实施例。
图1为本发明一个实施例中一种数据快照方法的流程示意图；
图2为本发明又一个实施例中快照后待写入数据超过预设容量时的写入过程示意图；
图3为本发明另一个实施例中快照后待写入数据未超过预设容量时的写入过程示意图；
图4为本发明另一个实施例中一种数据快照装置；
图5为本发明另一个实施例中算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
在一个实施例中，请参照图1所示，本发明提供了一种数据快照方法，具体的该方法包括以下步骤：
S100，获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较。
其中，待写入数据是指打快照后快照软件监控跟踪原始数据变化时，会对数据进行写入操作对应的数据，也称为快照后写入IO。待写入数据的容量即写入操作对应数据的大小。优选地，预设容量为128KB，根据预设容量的大小待写入数据分为大块写IO和小块写IO，大块写IO是指待写入数据的容量大于等于128KB情形，相应的，小块写IO是指待写入数据容量小于等于128KB的情形。
S200，若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷。
S300，若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中。
S400，若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷。
其中，快照卷是指快照数据存储空间，源卷是指原有数据存储空间；较佳的，快照卷和源卷均为机械硬盘(即HHD)。
上述一种数据快照方法，通过比较快照后待写入数据容量与预设容量，对快照后等于和超出预设容量的待写入数据采用重定向方式拷贝到快照卷中，对快照后未超出预设容量的待写入数据，采用重定向方式拷贝到固态硬盘，以及利用写时复制方式将源卷中的数据写入到快照卷中，将固态硬盘中的待写入数据写入到源卷，不仅保证了大块数据的随机写性能，而且保证了小块数据进行随机写后的读取性能。
优选的，为了便于后续快照后小于预设容量的写入数据的存储，在前述实施例基础上本发明方法还包括以下步骤：
S500，若固态硬盘中的所述待写入数据已写入到源卷，则释放固态硬盘中写入的数据空间；由此用户在每次打快照后，对于小块写IO均能够使用固态硬盘进行暂时存储，提升了固态硬盘暂存数据的使用效率，方便了多次进行快照后数据的写入操作。
在另一个实施例中，前述步骤S200具体包括以下子步骤：
S210，获取待写入数据；
S220，并将所述待写入数据写入到快照卷；
S230更新快照卷中新写入数据的索引信息。
在又一个实施例中，前述步骤S300具体包括以下子步骤：
S310，获取待写入数据；
S320，将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
S330，更新固态硬盘中新写入数据的索引信息。
优选地，前述步骤S400具体包括以下子步骤：
S410，获取源卷中所述待写入数据的对应数据；
S420，将所述待写入数据的对应数据写入快照卷，更新快照卷的索引信息；
S430，获取固态硬盘中新写入的数据；
S440，将源卷中所述待写入数据的对应数据替换为固态硬盘中新写入的数据，并更新源卷的索引信息。
请参照图2所示，大于及等于128KB的写IO进行ROW方式拷贝过程如下：假设源卷(即原有数据存储空间)上为要修改部分的数据为d，相应的待写入数据记为d1，采用ROW方式即为原有数据存储空间上d部分数据不变，将d1写到快照卷(即快照数据存储空间)的新位置上，并更新数据的索引信息，由此完成数据容量大于等于128KB的大快照后的数据写入操作。
进一步地，请参照图3所示，小于128KB的写IO的数据拷贝过程如下：假设d1的容量小于128KB时，首先将待写入的数据d1采用ROW的方式写入到固态硬盘上，固态硬盘上数据d1落盘后，更新数据的索引信息；后台回写线程监控固态硬盘上是否有新数据写入，若固态硬盘上有新数据写入则采用COW方式进行数据回写，回写过程是将源卷(即原有数据存储空间)上的数据d拷贝到快照卷(即快照数据存储空间)上，快照存储空间上数据d落盘后，则更新快照数据的索引信息，并保证快照数据的索引信息落盘；最后再将固态硬盘上的数据d1拷贝到原数据d的位置以将数据d覆盖，在原有数据存储空间上数据d1落盘后更新数据索引信息，并将数据的索引信息落盘。由此，快照后的IO性能既保证了数据写入性能，又保证了大量小IO随机写后的读取性能。
在又一个实施例中，请参照图4所示，本发明还提供了一种数据快照装置60，具体的该装置包括：
比较模块61，用于获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；
第一写入模块62，用于若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；
第二写入模块63，用于若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
回写模块64，用于若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷。
上述一种数据快照装置，通过比较快照后待写入数据容量与预设容量，对快照后等于和超出预设容量的待写入数据采用重定向方式拷贝，对快照后未超出预设容量的待写入数据，采用重定向方式拷贝到固态硬盘，以及利用写时复制方式将源卷中的数据写入到快照卷中，将固态硬盘中的待写入数据写入到源卷，不仅保证了大块数据的随机写性能，而且保证了小块数据进行随机写后的读取性能。
关于一种数据快照装置的具体限定可以参见上文中对于一种数据快照方法的限定，在此不再赘述。上述一种数据快照装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图请参照图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现以上所述的数据快照方法。
根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上所述的数据快照方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种数据快照方法，其特征在于，所述方法包括：
获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；
若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；
若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷；
其中，所述若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷的步骤包括：
获取待写入数据；
将所述待写入数据写入到快照卷；
更新快照卷中新写入数据的索引信息；
所述若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中的步骤包括：
获取待写入数据；
将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
更新固态硬盘中新写入数据的索引信息；
所述若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷的步骤包括：
获取源卷中所述待写入数据的对应数据；
将所述待写入数据的对应数据写入快照卷，更新快照卷的索引信息；
获取固态硬盘中新写入的数据；
将源卷中所述待写入数据的对应数据替换为固态硬盘中新写入的数据，并更新源卷的索引信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若固态硬盘中的所述待写入数据已写入到源卷，则释放固态硬盘中写入的数据空间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设容量为128KB。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的方法，其特征在于，所述源卷和所述快照卷均为机械硬盘。
5.一种数据快照装置，其特征在于，所述装置包括：
比较模块，用于获取快照后待写入数据的容量，并将所述待写入数据的容量与预设容量进行比较；
第一写入模块，用于若所述待写入数据的容量大于等于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到快照卷；
第二写入模块，用于若所述待写入数据的容量小于预设容量，则采用写入重定向方式将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
回写模块，用于若后台回写线程监测到固态硬盘中有数据写入，则采用写时复制方式将源卷中对应数据写入快照卷，并将固态硬盘中的所述待写入数据写入到源卷；
其中，所述第一写入模块进一步用于：
获取待写入数据；
将所述待写入数据写入到快照卷；
更新快照卷中新写入数据的索引信息；
所述第二写入模块进一步用于：
获取待写入数据；
将所述待写入数据写入到固态硬盘中；
更新固态硬盘中新写入数据的索引信息；
所述回写模块进一步用于：
获取源卷中所述待写入数据的对应数据；
将所述待写入数据的对应数据写入快照卷，更新快照卷的索引信息；
获取固态硬盘中新写入的数据；
将源卷中所述待写入数据的对应数据替换为固态硬盘中新写入的数据，并更新源卷的索引信息。
6.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行权利要求1-4任意一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-4任意一项所述的方法。
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