CN113886143B - 虚拟机持续数据保护方法、装置及数据恢复方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟机持续数据保护方法、装置及数据恢复方法、装置。其中，该虚拟机持续数据保护方法包括：以预设周期循环执行：针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；基于所建立的位图，以预设的时间间隔执行连续数据保护CDP。本发明解决了现有虚拟机CDP技术存在的安全与可靠性差、消耗资源大，处理性能低和不适应连续业务的的技术问题。

Description

虚拟机持续数据保护方法、装置及数据恢复方法、装置

技术领域

本发明涉及云存储领域，具体而言，涉及一种虚拟机持续数据保护方法、装置及数据恢复方法、装置。

背景技术

存储网络工业协会(Storage Networking Industry Association，SNIA)对于连续数据保护(Continuous Data Protection，CDP)给出了一个定义。CDP系统应能在不影响被保护系统主要数据正常运行的前提下，可以实现持续捕捉或跟踪被保护系统内目标数据的任何变化，并在原始系统之外独立存放这些变化信息，从而能够恢复到此前任意时间点的方法。

CDP技术可以为恢复对象提供足够细的恢复粒度，实现几乎无限多的恢复时间点。当虚拟机内部发生如软件缺陷、文件误删、中毒、操作系统损坏等不可逆转的错误时，用户可以将虚拟机恢复(即回滚)至保护时间段内的任一备份时间点的状态。

现有技术中，传统虚拟机备份一般采用单时间点数据拷贝方式实现备份；而现有的虚拟化平台CDP策略多为捕获或跟踪所监控虚拟机的磁盘数据的变化，并在外置的存储上面独立存放，由于备份级别为每个磁盘I/O的变化，又为任意时间点和秒级监控，所以保护时间段一般为最近24小时内。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种虚拟机持续数据保护方法、装置及数据恢复方法、装置，以至少解决现有虚拟机CDP技术存在的安全与可靠性差、消耗资源大，处理性能低和不适应连续业务的的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种虚拟机持续数据保护方法，包括：针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种虚拟机数据恢复方法，包括：接收所选择的恢复时间点；判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种虚拟机持续数据保护装置，包括：全量备份模块，被配置为针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；增量备份模块，被配置为以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份。

根据本发明实施例的再一方面，还提供了一种虚拟机数据恢复装置，包括：接收模块，被配置为接收所选择的恢复时间点；判断模块，被配置为判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；检查点恢复模块，被配置为在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；合并点恢复模块，被配置为在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时，使得计算机执行上述方法。

在本发明实施例中，采用以预设周期循环执行：针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份的方式，实现了节约存储资源的技术效果，进而解决了现有虚拟机CDP技术存在的安全与可靠性差、消耗资源大，处理性能低和不适应连续业务的的技术问题。

附图说明

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

图1是本发明第一实施例的虚拟机持续数据保护方法的流程图；

图2是本发明第二实施例的虚拟机持续数据保护方法的流程图；

图3是本发明第三实施例的虚拟机持续数据保护方法的流程图；

图4是本发明第四实施例的虚拟机持续数据保护方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的CDP备份时间轴的示意图；

图6是根据本发明第五实施例的虚拟机持续数据保护方法的流程图；

图7是根据本发明实施例的虚拟机数据恢复方法的流程图一；

图8是根据本发明实施例的虚拟机数据恢复方法的流程图二；

图9是根据本发明实施例的虚拟机持续数据保护装置的结构示意图；

图10是根据本发明实施例的虚拟机数据备份恢复系统的结构示意图；

图11是根据本发明实施例的虚拟机数据恢复装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

术语解释

连续数据保护(Continuous Data Protection，CDP)。CDP技术是对传统数据备份技术的一次革命性的重大突破。传统的数据备份解决方案专注在对数据的周期性备份上，因此一直伴随有备份窗口、数据一致性以及对生产系统的影响等问题。CDP为用户提供了新的数据保护手段，系统管理者无须关注数据的备份过程，因为CDP系统会不断监测关键数据的变化，从而不断地自动实现数据的保护，而且仅仅当灾难发生后，简单地选择需要恢复到的时间点即可实现数据的快速恢复。

虚拟机监控器(VMM)：一种运行在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层，可允许多个操作系统和应用共享硬件。

网络块设备(Network Block Device，NBD)，在一些操作系统上，网络块设备是一种设备节点，其内容由远程计算机提供。网络块设备通常用于访问非物理安装于本地计算机上，而在远程的存储设备。例如，本地计算机可访问连接于另一台计算机上的硬盘。

概述

本申请实主要采用基于位图的数据块变化跟踪，以及无延迟的数据拉取模式进行备份数据导出的方式，对虚拟机块数据进行连续的CDP备份导出；结合增量备份及周期性的增量备份数据合并技术，以及一定的压缩方法(LZ4、LZ77等)，大量减少备份数据量，节省存储空间；同时，大幅降低了IO次数，缩减了备份数据链的长度，可实现秒级数据恢复，显著提高处理性能；总体上实现虚拟机的秒级CDP，解决了现有虚拟机CDP技术存在的安全与可靠性差、消耗资源大，处理性能低和不适应连续业务的问题，可适用于大规模云数据中心等海量数据备份和保护场景。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种虚拟机持续数据保护方法，如图1所示，该方法包括：以预设周期循环执行：

步骤S102，针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；

为所述全量备份创建备份检查点，所述备份检查点记录所述全量备份的元数据信息，所述元数据信息包括以下中的一个或多个：上次备份检查点信息、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识或CDP备份标识。将所述全量备份的数据和所述备份检查点导出到外部存储介质。

对所述全量备份的数据进行完整性检查，并压缩完整性检查通过的所述全量备份的数据。

针对全量备份的数据建立位图。将全量备份的数据分成多个数据块区域其中，所述位图中的每一位表示多个数据块区域中预设大小的每一个数据块区域中的数据是否发生变化。

步骤S104，以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份。

连续的以秒级为单位执行：基于所述位图，查找到数据发生变化的一个或多个数据块区域；将所述数据发生变化的一个或多个数据块区域执行所述CDP备份。

为所述CDP备份创建备份检查点，所述备份检查点记录所述CDP备份的元数据信息，所述元数据信息包括以下中的一个或多个：上次备份检查点信息、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识或CDP备份标识；将上次备份和本次备份时间区间内新产生的增量数据、以及所述备份检查点导出到外部存储介质。

对所述CDP备份的数据进行完整性检查，并压缩完整性检查通过的所述CDP备份的数据。

在一个示例性实施例中，在压缩完整性检查通过的所述全量备份或者CDP备份的数据之后，所述方法还包括：以当前时间点起向后起算，对超出预设的保留窗口起始时间的所述全量备份的数据和/或所述增量备份的数据进行合并；删除所述相同数据块中的重复数据。

在一个示例性实施例中，进行合并之后，所述方法还包括：建立合并点，所述合并点用于记录本次合并的元数据信息，所述合并点包括以下中的一个或多个：前一个合并点的信息、合并名称、虚拟机名称、磁盘信息、本次合并时间戳；删除本次合并所包含的全部备份数据和备份检查点。

在一个示例性实施例中，建立合并点之后，所述方法还包括：对多个合并点进行合并；创建新的合并点和镜像文件，并删除本次合并包含的镜像文件和所述多个合并点；删除本次合并所包含的全部备份数据和备份检查点。

在一个示例性实施例中，采用推送模式或者拉取模式进行所述全量备份或所述CDP备份，其中，所述推送模式为是将待备份的数据主动推送到外部存储介质中；所述拉取模式是将待备份的数据暴露给外部工具以被动地通过所述外部工具获取所述待备份的数据。

在一个示例性实施例中，所述预设的时间间隔为秒级的时间间隔。

上述技术方案相对简单且安全可靠。不需要修改VMM代码，也不需要重启虚拟机，可适用于连续业务场景；并且，节省了资源并提高了性能。此外，采用增量备份与合并结合的方式，对每一次备份导出的备份数据进行压缩整理，大大节约存储空间。

实施例2

根据本发明实施例，提供了另一种虚拟机持续数据保护方法，如图2所示，该方法包括：

以N小时(1<＝N<＝24，且为24的因数)为一个周期进行周期性全量备份和秒级CDP备份，即重复执行步骤S202至S206。

步骤S202，全量备份。

开始备份时，首先向目标虚拟机的目标磁盘做一次全量备份，同时为该磁盘建立位图。然后为当前全量备份创建备份检查点，备份检查点记录当前备份的一些元数据信息，主要包含了上次备份检查点信息(如有)、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识等；并且将全量备份数据和备份检查点导出到外部存储点，例如外部存储池。

步骤S204，以秒级为单位执行秒级CDP备份。

借助步骤S202创建的位图，以秒级为单位执行秒级CDP备份，并在每次备份时建立备份检查点；备份检查点记录当前备份的一些元数据信息，主要包含了上次备份检查点信息(如有)、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、CDP备份标识等。将备份检查点保存到外部存储池，同时将上次备份至本次备份时间区间内新产生的增量数据也导出到外部存储池。

步骤S206，进行完整性检查和压缩整理。

CDP插件程序对每次备份导出的备份数据(全量备份数据或增量备份数据)进行完整性检查，然后进行压缩整理。

步骤S208，合并数据。

通过策略管理模块设置备份数据保留窗口和合并策略，数据合并模块对备份存储池中的备份数据进行管理。以当前时间点往后计算保留窗口起始时间，对超出保留窗口起始时间的全量备份和增量备份数据进行初次合并。以24小时为单位，每24小时可合并出一个或多个可用于虚拟机恢复的镜像文件。

为每一次合并建立合并点，合并点用于记录本次合并的元数据信息。合并点包含了前一个合并点的信息(如有)、备份名称、虚拟机名称、磁盘信息、本次合并时间戳等。完成一次合并后，删除本次合并所包含的全部备份数据和检查点。

进一步地，还可以对多个已经存在的合并点再次进行合并(称为二次合并、三次合并……)，同样创建新的合并点和镜像文件，并删除本次合并包含的镜像文件和合并点。总之，离当前时间越远，合并点分布越稀疏。

实施例3

根据本发明实施例，提供了又一种虚拟机持续数据保护方法，如图3所示，该方法包括：

以预设的周期循环执行以下步骤S302和步骤S304：

步骤S302，全量备份，创建位图。

为目标虚拟机的目标磁盘进行全量备份，同时为该磁盘建立位图。

在本发明实施例中，位图是一数据结构，每个位代表一个固定大小(比如64KB)的块区域；当某个块区域作为一个整体以某种方式发生了更改，位图中相应的位会被置“1”。

步骤S304，执行秒级CDP备份。

基于所创建的位图，以秒级为单位执行秒级CDP备份。

位图(bitmap)是一位向量，其中向量中的每个位“1”表示相应块设备的修改(或“脏”)块(Block)。跟踪的块的大小是位图的粒度。如果位图的粒度为64KB，则每个位“1”表示64KB区域作为一个整体可能以某种方式发生了更改，即时只有一个字节发生了更改。

通过追踪位图哪些位被置“1”，并找到这些位对应的块区域，然后导出其中的数据就完成了一次增量备份；连续地秒级导出位图数据，就是本发明所谓的“秒级CDP”。在执行秒级CDP之前需要先创建位图，并执行一次全量备份作为基准点。之后，便可以操作此位图，连续地执行CDP备份，并导出备份数据。因此可以将此原理应用在虚拟机的块设备上，从而连续地导出虚拟机产生的“脏”数据。

步骤S306，导出备份数据，创建检查点。

将全量备份或秒级CDP备份的备份数据导出，有两种方式：“推送模式”和“拉取模式”。

“推送模式”就是当CDP备份插件提出备份请求时，QEMU会在指定的外部备份存储池中创建增量备份或全量备份，也就是说，QEMU是将数据"推送"给目的地。在备份的过程中，如果之前创建的位图中对应的某个数据块被虚拟机操作系统写入，QEMU会优先将该数据块复制到备份存储池中，然后在虚拟机的虚拟磁盘镜像中该数据块对应的位置写入新的数据，这样可以保证备份的数据都是备份动作触发之前的数据。但这样带来的问题就是导致虚拟机写IO的延时增加。

而“拉取模式”是指QEMU将需要写出去的备份数据暴露出来，通过QEMU内置的NBD服务器，把备份数据暴露出来，这样就允许第三方工具可以可靠地复制出去(即数据从QEMU中被"拉"出来)。因此，“拉取模式”是让外部工具在它认为合适的情况下获取修改的数据，而不是等待QEMU将完整的备份推送到目标位置，从而避免了上面提到的性能瓶颈。

将备份数据导出之后，需要为当前全量备份或CDP备份创建备份检查点，备份检查点记录当前备份的一些元数据信息，主要包含了上次备份检查点信息(如有)、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识或CDP备份标识等。

步骤S308，备份数据校验。

步骤S310，备份数据压缩。

步骤S312，备份到存储池。

在一个示例性示例中，在将数据备份到存储池之后，可以以预设周期循环地进行：全量备份加秒级CDP备份方式进行备份，这是为了使备份数据链不至于过长，减小数据恢复阶段数据合并的耗时，降低RTO。

步骤S314，合并备份数据。

为了减少备份数据占用过多的存储空间，可以对已经存在的备份数据提前合并。备份数据合并就是将连续多个增量备份数据合入到前一个全量备份的数据文件中。完成一次合并后，删除本次合并所包含的全部备份数据和检查点。这样做的好处是能够节约存储空间，但是却会使虚拟机实际的恢复粒度变大，因此可以通过备份策略模块灵活设置增量数据保留窗口和合并策略。

通过本实施例，解决了现有虚拟机CDP方式存在的以下问题：

1)实现复杂带来安全可靠性风险。需要修改虚拟机监控器(VMM)的运行代码，带来潜在的安全和稳定性风险；

2)资源消耗大。因为备份系统需要捕捉每一个IO，因而需要巨大的存储空间；

3)存在性能瓶颈。对宿主机IO性能和网络带宽的影响很大；

4)重启机器造成业务中断。需要重启虚拟机，对于不能停机的虚拟机，这难以接受。

本申请实施例提供的持续数据保护具有如下明显的特点:实现方案相对简单且安全可靠。不需要修改VMM代码，也不需要重启虚拟机，可适用于连续业务场景；节省资源和提高性能。采用增量备份与合并结合的方式，对每一次备份导出的备份数据进行压缩整理，大大节约存储空间。

实施例4

根据本发明实施例，提供了又一种虚拟机持续数据保护方法。

假定用户设置CDP备份策略每2小时一次全量备份，每5秒一次秒级CDP备份，CDP备份数据保留窗口为72小时(即3天)。虚拟化VMM是QEMU(Quick Emulator，快速仿真器)。

如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S402，下发CDP备份任务。

选中目标虚拟机的目标磁盘后，下发CDP备份任务。任务的下发是通过备份管理装置的CDP备份模块下发到CDP插件程序。

步骤S404，进行CDP备份。

CDP插件程序的通讯模块接收到下发的备份策略、目标虚拟机、目标磁盘和外置备份存储池的位置信息后，开始启动CDP备份。

首先，立即执行一次全量备份并创建位图，全量备份具体为：CDP插件程序发送命令到目标虚拟机的VMM，执行全量备份动作，备份方式为主动推送，即由VMM将备份数据推送到目标存储池(比如通过iSCSI协议)。

执行完全量备份后，CDP插件程序对备份数据做完整性校验、然后采用lz4压缩算法对备份数据进行压缩整理。之后创建一个备份检查点用于标记此次备份的元数据信息。检查点主要包含了上次备份检查点信息(如有)、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份或CDP备份标识等。

然后，CDP插件程序每5秒发送一次备份命令到虚拟机，虚拟机将5秒时间段内的增量数据主动推送到备份存储池(比如通过iSCSI协议)。CDP插件程序对增量备份数据进行数据完整性校验和数据压缩(仍然采用lz4压缩算法)，并建立备份检查点。

这样，在时间轴上，就形成了以检查点为节点的一个链表。这个链表的作用，一方面是在保留窗口内进行虚拟机恢复时，另一个方面在保留窗口外对备份数据进行合并时，遍历链表、找到目标检查点所关联的全量检查点，并进行合并。

根据备份策略，接下来，CDP插件程序每隔2小时，对目标虚拟机的目标磁盘发起一次全量备份及连续的5秒一次CDP备份，如此循环。

步骤S406，进行备份数据合并。

另一方面，备份管理装置的数据合并模块也会对备份数据进行监控。因为备份数据的保留窗口(io_reserve_window)是72小时，对于超出这个保留窗口的备份数据进行合并，以节约存储空间。

合并策略以24小时为单位，假如是过去3～7天，每两小时执行初次合并；过去7～15天，对已经存在的合并点进行二次合并，每天合并一次；过去15天之前，对合并点进行三次合并，每周合并一次。请参考图5，离当前时间越近，合并点越密集；离当前时间越远，合并点分布越稀疏，这也充分体现了实际生产环境中对数据保护的诉求。

每次合并后，创建一个合并点及虚拟机镜像文件。合并点包含了前一个合并点的信息(如有)、名称、虚拟机名称、磁盘信息、本次合并时间戳等。备份数据合并及清理由备份管理装置的数据合并模块来完成，清理指的是删除已经被合并的备份数据和检查点(或镜像文件和合并点)。一系列的合并点形成一个以合并点为节点的链表，这个链表的作用是为了查找合并点以进行二次合并或虚拟机恢复。

实施例5

根据本发明实施例，提供了又一种虚拟机持续数据保护方法，如图6所示，该方法包括以下步骤：

假设用户设置CDP备份策略为每8小时一次全量备份，每10秒一次CDP备份，CDP备份数据保留窗口为48小时。虚拟化VMM是QEMU(Quick Emulator，快速仿真器)。

如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S602，下发备份任务。

选中某虚拟机的一个目标磁盘下发备份任务。

步骤S604，执行备份。

宿主机上的CDP插件程序接收到备份任务后，对虚拟机的目标磁盘，立即执行一次全量备份并创建位图。

备份数据导出方式为“拉取模式”，即由QEMU创建NBD服务器，然后CDP插件程序作为NBD客户端连接NBD服务器，并将备份数据读出。读出数据到备份存储池。

步骤S606，对备份数据做完整性校验，并压缩。

并对备份数据做完整性校验，然后采用LZ77压缩算法对备份数据进行压缩整理。

接着，每10秒一次CDP备份，导出方式与全量备份一致。每次备份创建一个备份检查点，并保存到备份存储池。

之后，每8小时循环执行一次全量备份加每10秒一次CDP备份。

步骤S608，对备份数据进行合并。

备份数据保留窗口是48小时，超过48小时的备份检查点，将由数据合并模块进行合并。假设合并策略为：超过保留窗口的备份数据每天只保留一个合并点。每次合并后，创建一个合并点及镜像文件，然后保存在备份存储池。

实施例6

根据本发明实施例，提供了一种虚拟机数据恢复方法。

当虚拟机发生故障欲进行恢复时，须选择恢复时间点。若选择的恢复时间点处于保留窗口内，则可以恢复到保留窗口内任意备份检查点，并且实时合并出镜像文件。若选择的恢复时间点位于保留窗口之外，则可选择提前合并好的任一合并点，找到提前合并好的镜像文件。之后，用镜像文件启动虚拟机。

具体虚拟机数据恢复方法如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S702，接收所选择的恢复时间点；

步骤S704，判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；

步骤S706，在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；

步骤S708，在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口外的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

通过本发明实施例，可以显著降低数据恢复时间点目标(Recovery PointObjective，简称RPO)。RPO指的是灾难发生时最多可能丢失的数据的时长。RPO可以达到秒级，适用于大规模云数据中心等海量数据备份和保护的应用场景。此外，实现方案相对简单且安全可靠，不需要修改VMM代码，也不需要重启虚拟机，可适用于连续业务场景。并且，还能够节省资源和提高性能。采用增量备份与合并结合的方式，对每一次备份导出的备份数据进行压缩整理，大大节约存储空间；大大降低恢复时间目标RTO。最后，定期的全量备份和CDP备份，以及周期性的数据合并，减少恢复时间目标(Recovery Time Objective，简称RTO)，RTO是数据中心可容许服务中断的时间长度。

实施例7

当虚拟机遇到故障时，如虚拟机遭受勒索病毒、虚拟机内数据被误删除、虚拟机的原生产存储池发生不可修复的故障时，用户可通过备份管理装置的数据恢复模块对故障虚拟机进行恢复。

根据本发明实施例，提供了另一种虚拟机数据恢复方法，如图8所示，该方法包括以下步骤：

步骤S802，选择恢复时间点。

进行恢复时，须先选择恢复时间点。

步骤S804，判断恢复时间点是否在保留窗口内。

根据CDP备份频率，假如设置的CDP备份频率为5秒一次，如果恢复时间点在保留窗口内可恢复到最近5秒前的数据，即RPO为5秒。此时，执行步骤S806。而如果恢复时间点选择在保留窗口外，则只能恢复到其中一个已合并的合并点，则执行步骤S812。

步骤S806，查找检查点。

选中备份检查点之后，备份管理装置从备份存储池中找到对应的备份检查点。

步骤S808，找到检查点对应的备份数据。

找到检查点对应的备份数据，并读出检查点对应的增量备份数据文件。

步骤S810，实时合并镜像文件。

即时与最近的一次全量备份进行合并，跳转到步骤S816。

步骤S812，查找合并点。

同样地，在备份存储池中找到合并点。

步骤S814，找到合并点对应镜像文件。

读出合并点对应的镜像文件信息；之后，执行步骤S816。

步骤S816，启动虚拟机。

合成新的启动镜像之后，以该镜像通过云平台创建一台新的虚拟机，以此完成恢复。

在本实施例中，根据备份阶段备份策略以及合并阶段保留窗口、合并策略的不同，可提供不同粒度、不同层次的数据恢复能力。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例8

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述实施例1至5中方法的虚拟机持续数据保护装置，如图9所示，该装置包括：

全量备份模块92，被配置为针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；

增量备份模块94，被配置为以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；

其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化。

可选地，本实施例中的具体示例可以实现上述实施例1至实施例5中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

实施例9

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述实施例1至5中方法的虚拟机持续数据保护与恢复系统，如图10所示，该系统包括：备份管理装置12、宿主机14和备份存储池16。

备份管理装置12包含策略管理模块122、CDP备份模块124、数据合并模块126和数据恢复模块128。

策略管理模块122用于配置备份策略，例如，连续CDP备份的预设的时间间隔，全量备份加秒级CDP备份的周期。CDP备份模块124和数据合并模块126和数据恢复模块128分别用于向宿主机下发数据备份指令、数据合并指令、和数据恢复指令。

宿主机(或主机)14安装有CDP插件程序142和多个虚拟机144。CDP插件程序142用于当前宿主机CDP备份的环境准备，接收备份管理装置12下发的备份策略、备份目标和备份命令。CDP插件程序142接收到上层备份管理装置12下发的信息，并进行处理之后，向宿主机14内的目标虚拟机144发起CDP备份动作。

宿主机14的CDP插件程序142在接收到CDP备份模块124下发的数据备份指令之后，执行如上实施例1至5所述的虚拟机持续数据保护方法，备份虚拟机上的数据。

宿主机14的CDP插件程序142在接收到数据恢复模块126下发的数据恢复指令之后，执行如上实施例6至7所述的虚拟机数据恢复方法，以恢复某个时间点的虚拟机上的数据。

备份存储池16用于存储CDP备份数据及相关元数据；同时在虚拟机恢复时，作为虚拟机镜像的后端存储，用于启动一台新虚拟机。

实施例10

根据本发明实施例，还提供了另一种用于虚拟机数据恢复装置的结构示意图，如图11所示，该装置包括：

接收模块112，被配置为接收所选择的恢复时间点；

判断模块114，被配置为判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；

检查点恢复模块116，被配置为在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；

合并点恢复模块118，被配置为在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

可选地，本实施例中的具体示例可以实现上述实施例6至实施例7中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

实施例11

本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质上存储有程序，在所述程序被执行时，使得处理器执行实施例1至7中任一项中的方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请实施例还可以配置为：

1.一种虚拟机持续数据保护方法，包括：针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化。

2.根据项1所述的方法，以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份包括：连续的以秒级为单位执行：基于所述位图，查找到数据发生变化的一个或多个数据块区域；将所述数据发生变化的一个或多个数据块区域执行所述CDP备份。

3.根据项1所述的方法，进行全量备份或者进行CDP备份之后，所述方法还包括：为所述全量备份或者CDP备份创建备份检查点，所述备份检查点记录所述全量备份或者CDP备份的元数据信息，所述元数据信息包括以下中的一个或多个：上次备份检查点信息、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识或CDP备份标识；在进行所述全量备份的情况下，将所述全量备份的数据和所述备份检查点导出到外部存储介质；在进行所述CDP备份的情况下，将上次备份和本次备份时间区间内新产生的增量数据、以及所述备份检查点导出到外部存储介质。

4.根据项3所述的方法，将所述全量备份的数据和所述备份检查点导出到外部存储介质之后，或者将上次备份和本次备份时间区间内新产生的增量数据、以及所述备份检查点导出到外部存储介质之后，所述方法还包括：对所述全量备份或者CDP备份的数据进行完整性检查，并压缩完整性检查通过的所述全量备份或者CDP备份的数据。

5.根据项4所述的方法，在压缩完整性检查通过的所述全量备份或者CDP备份的数据之后，所述方法还包括：以当前时间点起向后起算，对超出预设的保留窗口起始时间的所述全量备份的数据和/或所述增量备份的数据进行合并；删除所述相同数据块中的重复数据。

6.根据项5所述的方法，进行合并之后，所述方法还包括：建立合并点，所述合并点用于记录本次合并的元数据信息，所述合并点包括以下中的一个或多个：前一个合并点的信息、合并名称、虚拟机名称、磁盘信息、本次合并时间戳；删除本次合并所包含的全部备份数据和备份检查点。

7.根据项5所述的方法，建立合并点之后，所述方法还包括：对多个合并点进行合并；创建新的合并点和镜像文件，并删除本次合并包含的镜像文件和所述多个合并点；删除本次合并所包含的全部备份数据和备份检查点。

8.根据项1所述的方法，采用推送模式或者拉取模式进行所述全量备份或所述CDP备份，其中，所述推送模式为是将待备份的数据主动推送到外部存储介质中；所述拉取模式是将待备份的数据暴露给外部工具以被动地通过所述外部工具获取所述待备份的数据。

9.一种虚拟机数据恢复方法，包括：接收所选择的恢复时间点；判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

10.一种虚拟机持续数据保护装置，包括：全量备份模块，被配置为针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；增量备份模块，被配置为以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化。

11.一种虚拟机数据恢复装置，包括：接收模块，被配置为接收所选择的恢复时间点；判断模块，被配置为判断所述恢复时间点是否在数据备份时的保留窗口内，其中，所述保留窗口是数据被备份后而未被合并的一个数据被保留的时间段；检查点恢复模块，被配置为在所述恢复时间点在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的检查点，基于所述检查点查找所述检查点对应的备份数据，并基于所述备份数据来恢复数据；合并点恢复模块，被配置为在所述恢复时间点不在所述保留窗口内的情况下，查找所述保留窗口内的合并点，基于所述合并点查找所述合并点对应的镜像文件，并基于所述镜像文件来恢复数据。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时，使得计算机执行如项1至9中任一项所述的方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种虚拟机持续数据保护方法，其特征在于，包括：

针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；

以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；

其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化；

通过虚拟机镜像QEMU内置的NBD服务器，把备份数据暴露出来，并采用拉取模式对所暴露出来的所述备份数据进行所述全量备份或所述CDP备份，其中，所述拉取模式是将待备份的数据暴露给外部工具以被动地通过所述外部工具获取所述待备份的数据；

其中，

以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份，包括：CDP插件程序每5秒发送一次备份命令到虚拟机，虚拟机将5秒时间段内的增量数据主动推送到备份存储池，CDP插件程序对增量备份数据进行数据完整性校验和数据压缩，并建立备份检查点，以在时间轴上，形成以检查点为节点的一个链表，所述链表用于：在保留窗口内进行虚拟机恢复，并且在保留窗口外对备份数据进行合并时，遍历所述链表、找到目标检查点所关联的全量检查点，并进行合并；

在每次合并后，所述方法还包括：

创建一个合并点及虚拟机镜像文件，所述合并点包含了前一个合并点的信息，所述前一个合并点的信息包括名称、虚拟机名称、磁盘信息和本次合并时间戳；

进行备份数据合并及清理：删除已经被合并的备份数据和检查点，并将一系列的合并点形成一个以合并点为节点的合并点链表，所述合并点链表用于查找合并点以进行二次合并或虚拟机恢复。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份包括：连续的以秒级为单位执行：

基于所述位图，查找到数据发生变化的一个或多个数据块区域；

将所述数据发生变化的一个或多个数据块区域执行所述CDP备份。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行全量备份或者进行CDP备份之后，所述方法还包括：

为所述全量备份或者CDP备份创建备份检查点，所述备份检查点记录所述全量备份或者CDP备份的元数据信息，所述元数据信息包括以下中的一个或多个：上次备份检查点信息、备份名称、备份时间戳、虚拟机信息、磁盘信息、全量备份标识或CDP备份标识；

在进行所述全量备份的情况下，将所述全量备份的数据和所述备份检查点导出到外部存储介质；在进行所述CDP备份的情况下，将上次备份和本次备份时间区间内新产生的增量数据、以及所述备份检查点导出到外部存储介质。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述全量备份的数据和所述备份检查点导出到外部存储介质之后，或者将上次备份和本次备份时间区间内新产生的增量数据、以及所述备份检查点导出到外部存储介质之后，所述方法还包括：对所述全量备份或者CDP备份的数据进行完整性检查，并压缩完整性检查通过的所述全量备份或者CDP备份的数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在压缩完整性检查通过的所述全量备份或者CDP备份的数据之后，所述方法还包括：

以当前时间点起向后起算，对超出预设的保留窗口起始时间的所述全量备份的数据和/或增量备份的数据进行合并；

删除相同数据块中的重复数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进行合并之后，所述方法还包括：

建立合并点，所述合并点用于记录本次合并的元数据信息，所述合并点包括以下中的一个或多个：前一个合并点的信息、合并名称、虚拟机名称、磁盘信息、本次合并时间戳；

删除本次合并所包含的全部备份数据和备份检查点。

7.一种虚拟机持续数据保护装置，其特征在于，包括：

全量备份模块，被配置为针对所述虚拟机的目标存储介质，进行全量备份，并为该存储介质建立位图；

增量备份模块，被配置为以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份；

其中，所述位图中的每一位表示预设大小的数据块区域中的数据是否发生变化；

采用拉取模式进行所述全量备份或所述CDP备份，其中，所述拉取模式是将待备份的数据暴露给外部工具以被动地通过所述外部工具获取所述待备份的数据；

其中，

以预设的时间间隔，基于所建立的位图执行连续数据保护CDP备份，包括：CDP插件程序每5秒发送一次备份命令到虚拟机，虚拟机将5秒时间段内的增量数据主动推送到备份存储池，CDP插件程序对增量备份数据进行数据完整性校验和数据压缩，并建立备份检查点，以在时间轴上，形成以检查点为节点的一个链表，所述链表用于：在保留窗口内进行虚拟机恢复，并且在保留窗口外对备份数据进行合并时，遍历所述链表、找到目标检查点所关联的全量检查点，并进行合并；

在每次合并后，创建一个合并点及虚拟机镜像文件，所述合并点包含了前一个合并点的信息，所述前一个合并点的信息包括名称、虚拟机名称、磁盘信息和本次合并时间戳；并进行备份数据合并及清理：删除已经被合并的备份数据和检查点，并将一系列的合并点形成一个以合并点为节点的合并点链表，所述合并点链表用于查找合并点以进行二次合并或虚拟机恢复。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。

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