CN112579354B - 一种边云协同软件备份恢复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种边云协同软件备份恢复的方法，将边缘端的存储介质分为四个分区，分别为存储可执行文件的分区、存储配置的分区、存储备份恢复软件的分区和存储边缘端序列号的分区，在云端存储可执行文件的备份和配置的备份。当边缘端的可执行文件分区异常时，会通过备份恢复软件先从邻近边缘节点恢复，由多个邻近边缘节点同时进行差异比较，恢复失败后再从云端恢复，以提升恢复效率。当边缘端配置更改，边缘端会将配置上传到云端；边缘端配置不合法时，边缘端会向云端下载不合法的配置项；云端配置更改时，会将配置下发到边缘端。通过边云协同的方式，使得无人值守的边缘端在出现异常时，可以自动恢复。

Description

一种边云协同软件备份恢复的方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种边缘协同软件备份恢复的方法。

背景技术

随着物联网的快速发展，物联网终端(即边缘端)数量迅速增长，为了保证终端可以正常运行，对终端的维护工作至关重要。随着终端数量的不断增长，维护工作量及难度也随之增长，尤其是一些偏远地区，从发现问题开始到维护人员去现场处理就会耗费较多的时间，导致故障无法及时恢复。因此，需要一种边缘端设备自主发现故障并自主修复的方法，现有的方法通过在边缘端设备的存储介质上划分出备份区域，将数据备份到该区域，当发现主分区的数据出现异常时，使用备份分区的数据覆盖主分区，实现数据恢复，这种情况下，备份区域也需要随着版本的迭代而更新，容易造成备份区域也损坏，从而无法完成数据恢复，若不更新则会使得恢复后的版本无法保持最新。

故，针对现有技术存在的技术问题有必要提出一种新的解决方案来克服现有技术存在的缺陷。

发明内容

针对现有技术存在问题，本发明提出一种边云协同软件备份恢复的方法，边缘端设备能够自主发现故障并自主修复故障，使边缘端设备可以在无人为干预的情况下自动排错并恢复到正常状态，且可以保持软件版本及配置均为最新。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种边云协同软件备份恢复的方法，包括以下步骤：

建立边缘端和云端的连接通道，其中，在边缘端的存储介质中，将软件对应的数据存储在四个分区中，分别为可执行文件分区、配置分区、备份恢复软件分区和边缘端序列号分区；

可执行文件的备份，软件包发布时，提取软件包中的可执行文件，制作成镜像文件，存储在云端；

可执行文件的恢复，执行边缘端的备份恢复软件，先从邻近节点恢复可执行文件分区中的错误数据，若恢复失败，则从云端恢复；

配置的同步，边缘端和云端都存储一份配置，在同步信号触发后，边缘端会与云端进行配置同步。

作为进一步的改进方案，在可执行文件备份的步骤中，在云端产生新版本的镜像文件之后，会保留历史版本，使用版本号作为唯一标识符。

作为进一步的改进方案，可执行文件恢复的步骤如下：

1)边缘端系统启动时，会校验可执行文件分区是否完整，若完整则挂载可执行文件分区，并启动可执行文件，否则对可执行文件分区进行恢复；

2)挂载备份恢复软件分区，并启动该分区中的备份恢复软件；

3)备份恢复软件会从序列号分区中读取序列号，并使用序列号向云端查询其邻近边缘端节点；

4)查询到邻近边缘端节点后，将可执行文件分区的数据分段，分别发送给不同的可用邻近节点，邻近节点逐字节比较后，返回差异部分的数据；

5)备份恢复软件接收到邻近节点返回的数据后，写入到对应位置，然后再对对应分段的数据进行校验；

6)若校验失败则使用序列号向云端发送下载备份可执行文件镜像中对应分段数据的请求；

7)云端接收到下载请求后，先根据下载请求中的序列号找到边缘端的可执行文件版本号，然后找到对应版本号的可执行文件镜像，返回对应分段数据给边缘端的备份恢复软件；

8)备份恢复软件下载可执行文件镜像对应分段数据完成后，将该数据写入可执行文件分区的对应位置，然后重启边缘端。

作为进一步的改进方案，在配置同步的步骤中，云端所存储的配置与边缘端一一对应，以边缘端的序列号为识别码。

作为进一步的改进方案，配置同步触发信号包括以下步骤：

1)边缘端配置更改：当通过配置工具更改边缘端的配置时，边缘端会向云端发送同步请求，将已更改的配置同步到云端；

2)边缘端配置不合法：当边缘端可执行文件分区中的可执行文件启动时，会首先读取配置并进行合法性校验，若校验不通过，则边缘端会向云端发起同步请求，将云端的配置同步到边缘端；

3)云端配置更改：当通过配置工具更改云端的配置时，云端会向设备端发送同步请求，将已经已更改的配置同步到边缘端与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

本发明在边缘端的存储介质中，将软件对应的数据存储在四个分区中，其中的关键分区备份恢复软件的分区和边缘端序列号的分区基本保持不变。边缘端的可执行文件分区出现异常后，会先从邻近边缘节点恢复，由多个邻近边缘节点同时进行差异比较，恢复失败后再从云端恢复，以提升恢复效率。云端会保留多个版本的可执行文件镜像备份，可以保证在边缘端的可执行文件分区出现异常后，可以恢复到相同的版本。边缘端的配置同样会在云端留一分备份，有一方的配置有变更时，都会触发配置同步机制，保证了当边缘端配置出现异常时，可以恢复到最新可用配置。将备份存储在云端，极大降低了备份损坏的概率，提升了备份的可靠性，也保证了当边缘端出现异常时，可以恢复到对应的最新版本。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的系统组网结构示意图；

图2为本发明实施例提供的边缘端Flash分区图；

图3为本发明实施例提供的云端可执行文件镜像备份结构示意图；

图4为本发明实施例提供的云端配置备份结构示意图；

图5为本发明实施例提供的可执行文件自检及恢复流程示意图；

图6为本发明实施例提供的配置同步机制示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施实例包含云端和边缘端，其中边缘端有3个节点。边云端和云端可以相互通信，邻近的多个边缘端之间也可以相互通信。

如图2所示，边缘端的Flash分成四个分区，分别为可执行文件分区、备份恢复软件分区、序列号分区和配置分区。其中可执行文件分区用于存储完整的可执行文件镜像，会随着可执行文件版本的更新而变更；备份恢复软件分区用于存储备份恢复软件，该分区基本保持不变，以保证可靠性；序列号分区用于存储边缘端的序列号，该分区在边缘端出厂后就保持不变，以保证可靠性；配置分区用于存储业务相关的配置，由可执行文件分区中的可执行文件读取或修改。

图3为云端可执行文件镜像备份结构图，云端的可执行文件镜像备份在软件升级包发布时，由备份管理软件从升级包中提取，制作成镜像后存储。存储时，由于不同边缘端的版本号可能不同，因此需要建立两张索引表Index1和Index2，Index1以边缘端的序列号为关键字，边缘端的可执行文件版本号为值，Index2以可执行文件版本号为关键字，可执行文件的存储路径为值。接收到边缘端的可执行文件下载请求时，首先从请求报文中解析出边缘端的序列号，然后根据序列号查找对应的可执行文件版本号，再根据版本号查找对应可执行文件的路径，最后将可执行文件的路径返回给边缘端。

图4为云端配置备份结构图，边缘端与云端的配置一一对应，云端以边缘端序列号为关键字存储配置，每个配置项以配置项的名称为关键字，值为配置项对应的值，以实现按需同步。

图5为可执行文件自检及恢复流程图，边缘端使用嵌入式Linux操作系统，启动时先启动Uboot,由Uboot启动内核，内核启动后，先校验可执行文件分区的MD5码是否正确，如果正确，则挂载可执行文件分区，并运行其中的可执行文件。若MD5码校验失败，则先挂载备份恢复软件分区，并运行其中的备份恢复软件，备份恢复软件启动后会先从序列号分区中读出序列号，然后先尝试从其邻近边缘端节点恢复，具体步骤如下：

1)使用读出的序列号向云端发起邻近边缘端节点查询请求，云端会返回与该边缘端可执行文件版本号相同的邻近节点的信息；

2)备份恢复软件向其邻近节点发送状态查询请求报文，以确认邻近节点是否正常运行，正常运行的邻近节点为可用节点，在接收到查询请求后，可用节点会返回响应报文；

3)备份恢复软件以1MB为单位，将可执行文件分区划分成多个数据段S₁～S_n，然后将S_i、S_i的长度和其对应的偏移地址按顺序分别发送给多个可用节点；

4)可用节点会从其自身的可执行文件分区中取出对应偏移地址下对应长度的数据，逐字节比较，记录错误数据在该分段中的偏移地址以及该数据在可用节点中的值，比较完成后，若无错误，则返回比较成功，否则返回比较失败，并附带错误数据；

5)若比较成功，则备份恢复软件跳过该分段，否则将返回结果中的数据写入到可执行文件分区的对应分段的对应位置，然后校验该分段数据的MD5码，并与云端比较，云端先根据边缘端发送的序列号找到可执行文件版本号，再找到可执行文件镜像，然后再按请求中的分段数据偏移地址及长度读出对应分段数据，计算MD5码，并与边缘端请求中的MD5码比较；

6)若比较成功，云端会返回比较成功，否则云端会返回比较失败，并附带云端存储的镜像中该分段的数据；

7)若云端返回比较成功，则备份恢复软件就跳过该分段，否则将云端返回的分段数据写入可执行文件分区的对应位置。

8)所有分段数据处理完成后，备份恢复软件会重启其所在的边缘端。

图6为边缘端与云端的配置同步机制示意图，边缘端在第一次启动后，会先自动创建一份默认配置，并同步到云端。

边缘端在配置被更改后，会将更改过的配置项的名称和其对应的值按键值对的方式存放到结构体中，并将该结构体插入链表中，更改完成后，再遍历该链表，并将链表中的内容封装成json格式的配置上传报文P1，发送到云端。云端接收到P1后，先由备份管理软件根据P1中的边缘端序列号找到对应边缘端的配置，然后解析出P1中的配置项，用配置项的名称找到存储在云端的对应配置项，更新其值。

云端的配置被更改后，同样会将更改过的配置项的名称和值按键值对的方式存放到结构体中，并将该结构体插入链表中，更改完成后，再遍历该链表，将链表中的内容封装成json格式的配置下发请求报文P2，发送给对应的边缘端。边缘端接收到该报文后，先校验报文中的序列号是否与本机一致，若一致则解析报文中的配置项，并更新到本地配置中，否则忽略本次请求。

当边缘端读取其配置时，若发现配置出现异常时，会将异常配置相的名称添加到链表中，并在读取完成后，将异常配置项的名称封装到json格式的配置下载请求报文P3中，以恢复其配置，云端接收到P3后，会根据报文中配置项的名称找到对应配置项的值，封装成响应报文后，返回给边缘端，然后边缘端根据响应报文的内容恢复本地配置项的值。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种边云协同软件备份恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立边缘端和云端的连接通道，其中，在边缘端的存储介质中，将软件对应的数据存储在四个分区中，分别为可执行文件分区、配置分区、备份恢复软件分区和边缘端序列号分区；

可执行文件的备份，软件包发布时，提取软件包中的可执行文件，制作成镜像文件，存储在云端；

可执行文件的恢复，执行边缘端的备份恢复软件，先从邻近节点恢复可执行文件分区中的错误数据，若恢复失败，则从云端恢复；

配置的同步，边缘端和云端都存储一份配置，在同步信号触发后，边缘端会与云端进行配置同步；

其中，边缘端采用嵌入式Linux操作系统，启动时先启动Uboot,由Uboot启动内核，内核启动后，先校验可执行文件分区的MD5码是否正确，如果正确，则挂载可执行文件分区，并运行其中的可执行文件；若MD5码校验失败，则挂载备份恢复软件分区，并运行其中的备份恢复软件，备份恢复软件启动后会先从序列号分区中读出序列号，然后尝试从其邻近边缘端节点恢复，具体步骤如下：

1）使用读出的序列号向云端发起邻近边缘端节点查询请求，云端会返回与该边缘端可执行文件版本号相同的邻近节点的信息；

2）备份恢复软件向其邻近节点发送状态查询请求报文，以确认邻近节点是否正常运行，正常运行的邻近节点为可用节点，在接收到查询请求后，可用节点会返回响应报文；

3）备份恢复软件以1MB为单位，将可执行文件分区划分成多个数据段S1~Sn，然后将数据段Si、Si的长度和其对应的偏移地址按顺序分别发送给多个可用节点；

4）可用节点从其自身的可执行文件分区中取出对应偏移地址下对应长度的数据，逐字节比较，记录错误数据在该分段中的偏移地址以及该数据在可用节点中的值，比较完成后，若无错误，则返回比较成功，否则返回比较失败，并附带错误数据；

5）若比较成功，则备份恢复软件跳过该分段，否则将返回结果中的数据写入到可执行文件分区的对应分段的对应位置，然后校验该分段数据的MD5码，并与云端比较，云端先根据边缘端发送的序列号找到可执行文件版本号，再找到可执行文件镜像，然后再按请求中的分段数据偏移地址及长度读出对应分段数据，计算MD5码，并与边缘端请求中的MD5码比较；

6）若比较成功，云端会返回比较成功，否则云端会返回比较失败，并附带云端存储的镜像中该分段的数据；

7）若云端返回比较成功，则备份恢复软件就跳过该分段，否则将云端返回的分段数据写入可执行文件分区的对应位置；

8）所有分段数据处理完成后，备份恢复软件会重启其所在的边缘端。

2.根据权利要求1所述的边云协同软件备份恢复的方法，其特征在于，在可执行文件备份的步骤中，在云端产生新版本的镜像文件之后，会保留历史版本，使用版本号作为唯一标识符。

3.根据权利要求1所述的边云协同软件备份恢复的方法，其特征在于，在配置同步的步骤中，云端所存储的配置与边缘端一一对应，以边缘端的序列号为识别码。

4.根据权利要求1所述的边云协同软件备份恢复的方法，其特征在于，配置同步触发信号包括以下步骤：

1）边缘端配置更改：当通过配置工具更改边缘端的配置时，边缘端会向云端发送同步请求，将已更改的配置同步到云端；

2）边缘端配置不合法：当边缘端可执行文件分区中的可执行文件启动时，会首先读取配置并进行合法性校验，若校验不通过，则边缘端会向云端发起同步请求，将云端的配置同步到边缘端；

3）云端配置更改：当通过配置工具更改云端的配置时，云端会向设备端发送同步请求，将已经已更改的配置同步到边缘端。