CN1279452C - 虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法，其中该系统包括一用户界面模块，一镜像模块，一存储模块以及一管理模块；其方法包括以下步骤：根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到大容量随机存储设备中，首先用户界面模块接收用户设定的虚拟磁带机的磁带型号及数据容量，然后接收用户数据，镜像模块根据该型号、数据容量以及该用户数据创建磁带镜像文件，存储模块再将磁带镜像文件存储到大容量随机存储设备中，通过管理模块实现对数据的操作，不仅能够解决数据备份时备份空间不足的问题，同时提高数据的检索速度。

Description

虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种实现中间存储系统及其方法，特别是指一种虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法。

背景技术

随着信息化建设的纵深发展，数据的安全性变得越来越重要，为了保证数据的安全，存储备份设备的使用必不可少。对于海量信息的存储、处理对以往的计算机技术形成了很大的挑战，也形成了一个巨大的产业。对于存储领域来说，PC机本身的存储硬件已经远远不能适应消费者的需要。当数据备份的重要性越来越被更多的用户所认识时，随即，个人存储市场出现了许多新技术和产品。作为一种安全的、可靠的、易使用和有效投资的备份办法——磁带备份，理所当然成为用户关注的焦点。

磁带机是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。但现有的磁带机通常数据检索速度缓慢，在数据恢复时，经常会由于不能及时检索到需要恢复的数据而造成不必要的时间损失，并且低文件磁带机一般不具备自动换带的功能，当进行大数据量备份时，因管理员不知道是否需要换磁带、什么时间换磁带，而长时间的等待，造成了备份操作的极大不便，特别是网络备份时，如果网络速度小于备份速度时，更会造成磁带空间的浪费。一些中间存储设备虽然能够提高数据检索速度，但由于中间存储设备的数据都是以原始数据格式存放的，因此给数据备份造成了不便，同时也增加了数据管理的复杂度。具有自动换带功能的高速磁带机虽然可以解决换带的人工操作困难，但其并没有根本解决数据检索速度的问题，在网络备份时同样会因为网络速度而造成磁带空间的浪费。而且中间存储设备与自动换带功能的高速磁带机的共同特点就是价格昂贵，不适于中小企业的应用。

因此如何提供一种适合中小型企业使用的磁带机功能，在不需要手动换带的同时，充分利用磁带空间，提高数据的检索速度，是当今磁带存储设备中的急待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决上述问题而提供一种虚拟磁带机实现中间存储的系统及方法，主要目的是在充分利用磁带空间的同时，提高数据的检索速度，从而方便数据备份的操作。

所以为达到上述目的，本发明提供一种虚拟磁带机实现中间存储的系统，根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到该大容量随机存储设备中，其中包括：一用户界面模块，其用以提供真实磁带机的界面并接收用户数据，用户可根据该真实磁带机提供的该数据格式，设定磁带型号以及数据容量，同时该用户界面模块接收用户输入的控制指令；一镜像模块，用以根据该磁带型号、数据容量以及该用户数据，创建相应的磁带镜像文件；一存储模块，用以将该镜像文件存储于该大容量随机存储设备中；以及一管理模块，与该存储模块相连，用以根据用户输入的该控制指令，执行相应的操作。

另外，本发明进而提供一种虚拟磁带机实现中间存储的方法，其根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到大容量随机存储设备中，首先设定虚拟磁带机的磁带型号及数据容量，然后接收用户数据，根据该型号、数据容量以及该用户数据创建磁带镜像文件，再将磁带镜像文件存储到大容量随机存储设备中。

根据本发明所提供虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法，不仅能够解决数据备份时备份空间不足的问题，同时提高数据的检索速度。参照真实磁带机设计的用户界面和数据访问方式，实现了真实磁带机的基本功能。当需要把磁带镜像中的数据备份到真实磁带机或从真实磁带机将数据恢复为磁带镜像时，因为数据格式是相同的，能够使磁带达到最佳数据存储，避免数据空间的浪费。并且能够根据磁带的写入时间准确的知道完成备份的时间，免去人工值守的麻烦。

有关本发明的详细内容及技术，现就配合附图说明如下。

附图说明

图1是本发明所提供的虚拟磁带机实现中间存储系统的模块结构图；

图2是本发明实施例的模块结构图；

图3是本发明所提供的虚拟磁带机实现中间存储方法的操作流程图；

图4a～图4c是本发明实施例的界面示意图；

图5是本发明实施例的数据备份流程图；

图6是本发明实施例的创建磁带镜像的流程图；

图7是本发明实施例将磁带镜像备份到真实磁带机的流程图；

图8是本发明实施例的读取真实磁带制作磁带镜像的流程图；

图9是本发明实施例的数据检索的流程图；及

图10是本发明实施例的数据恢复的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100 虚拟磁带机实现中间存储的系统

110 用户界面模块

120 镜像模块

130 存储模块

140 管理模块

141 检索单元

142 数据恢复单元

步骤310设定虚拟磁带机的磁带型号及数据容量

步骤320接收用户数据

步骤330根据型号、数据容量以及用户数据创建磁带镜像文件

步骤340存储磁带镜像文件到大容量随机存储设备中

步骤510接收用户数据

步骤520将数据转换为磁带镜像格式

步骤530将磁带镜像格式的数据写入磁带镜像

步骤540磁带镜像是否数据满

步骤550创建新的磁带镜像

步骤560数据写入结束

步骤610检测存储设备剩余空间

步骤620有足够的剩余空间？

步骤630写入磁带镜像标记数据

步骤640分配磁带镜像标记数据

步骤710创建新的磁带镜像，并写入索引数据及磁带标识

步骤720将磁带镜像数据写入真实磁带

步骤730数据写入结束

步骤810创建新的磁带镜像

步骤820读取真实磁带数据

步骤830数据写入到磁带镜像

步骤840数据索引写入到磁带镜像

步骤910用户界面接收检索指令

步骤920将检索操作转为数据操作

步骤930读取磁带镜像索引，改变数据偏移

步骤1010读取虚拟磁带机备份数据

步骤1020将数据读取请求转换为磁带镜像读取

步骤1030磁带镜像数据是否保存在磁带？

步骤1040提示在磁带机中插入指定磁带

步骤1050磁带标识是否与在磁带镜像记录的标识相同？

步骤1060提示是否将磁带数据恢复到随机存储设备

步骤1070是否将磁带数据恢复到随机存储设备？

步骤1080恢复磁带数据到随机存储设备中的磁带镜像

步骤1090直接读取磁带数据

步骤1100读取磁带镜像中的数据

步骤1110数据读取结束

具体实施方式

本发明的虚拟磁带机实现中间存储的系统及其方法，可做为一个单独的组件集成于NAS(Network Attached Storage-网络连接存储)系统中，NAS产品包括内存件(例如硬盘驱动器数组、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和集成在一起的简易服务器，可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。本发明可利用NAS系统中的磁盘、光盘等随机存储设备作为数据存储介质。

请参见图1，该图是本发明所提供的虚拟磁带机实现中间存储系统的模块结构图，本发明根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到该大容量随机存储设备中，包括用户界面模块110，镜像模块120，存储模块130，以及管理模块140，详细说明如下：

(1)用户界面模块110，其用以提供真实磁带机的界面并接收用户数据，用户可根据该真实磁带机提供的该数据格式，设定磁带型号以及数据容量，同时该用户界面模块接收用户输入的控制指令，控制指令包括备份、检索、数据恢复、快进、快退等。

(2)镜像模块120，用以根据该磁带型号、数据容量以及该用户数据，创建相应的磁带镜像文件。本模块接收到用户界面模块110传送的数据后，按照设定的磁带型号及数据容量将数据转换为磁带镜像存储于大容量随机存储设备中。其中磁带镜像文件根据其是否包含有用户数据还可进一步分为标准磁带镜像文件和虚拟磁带镜像文件。标准磁带镜像文件中的用户数据存储在大容量随机存储设备中，虚拟磁带镜像文件中的用户数据存储于真实磁带中。

其中标准磁带镜像的数据格式如下表所示：

标记数据

数据索引

磁带数据区

标准磁带镜像包括标记数据、数据索引以及磁带数据区三个部分，主要包含以下信息：

标记数据：

UUID：标识磁带镜像的唯一标志码；

磁带规格：用户设定的磁带规格

磁带容量：记录在系统中的磁带容量

当前磁头位置：记录在系统中的虚拟磁头所在的位置

时间：创建/修改等时间。

数据索引：数据索引包含每一次备份的数据索引信息。

UUID：标识本次备份的唯一标志码；

数据起始位置：数据开始位置。

数据大小记录在系统中的已备份数据大小。

备份时间：记录在系统中的进行数据备份的时间

备份主题：用户输入的记录标记。

磁带数据区：存储备份的真实数据，与真实磁带数据格式相同。

虚拟磁带镜像的数据格式如下表所示：

标记数据

数据索引

虚拟磁带镜像包括标记数据和数据索引两个部分，其中标记数据与数据索引所包含的信息与上述标准磁带镜像相同，不同的该镜像不包含存储于真实磁带机中的用户数据。主要用途是管理已经备份到真实磁带的备份数据。用户可以通过操作虚拟磁带镜像文件来了解磁带备份数据的内容。

(3)存储模块130，用以将该镜像文件存储于该大容量随机存储设备中，可使用的大容量随机存储设备包括：硬盘设备、DVD-RW、虚拟存储设备(如Raid)等。

(4)管理模块140，与该存储模块相连，用以根据用户输入的该控制指令，执行相应的操作。其中该管理模块140还可进一步包括一检索单元141以及一数据恢复单元142，如图2所示。检索单元141用以根据该镜像文件中的数据索引，计算数据的偏移量，同时改变数据偏移。数据恢复单元142用以从磁带镜像中读取相应的数据。在本发明的虚拟磁带机实现中间存储的系统100中，用户界面模块接收用户控制指令，并将其转换为存储访问指令，从而与该存储模块130进行交互操作。存储模块130还可与真实磁带机相连，将镜像文件存储到真实磁带机中。

接着，通过图3来说明本发明的流程，该图是本发明所提供虚拟磁带机实现中间存储的方法操作流程图，说明如下：

首先设定虚拟磁带机的磁带型号及数据容量(步骤310)，然后接收用户数据(步骤320)，根据该型号、数据容量以及该用户数据创建磁带镜像文件(步骤330)，再存储该磁带镜像文件到大容量随机存储设备中(步骤340)。

请参见图4a～图4c，该图是本发明实施例的界面示意图。如图所示，用户所使用的NAS设备具有600G的硬盘空间，同时用户拥有一台磁带容量为4G的磁带机，当用户需要备份10G容量的数据时，用户首先通过图4a所示的用户界面中输入磁带机的磁带型号及数据容量，用户在“磁带规格设定”菜单中选择与真实磁带机使用磁带相同的型号，用户选择了“DAT4G/90Min”，则每个磁带镜像可备份4G的数据。然后用户将存储位置设定在有充足剩余空间(＞15G)的大容量随机存储设备卷中。然后用户按下“确定”按钮，系统开始备份数据。请参见图5，该图是本发明实施例的备份数据的流程图，首先接收用户数据(步骤510)，然后将数据转换为磁带镜像格式(步骤520)，再将磁带镜像格式的数据写入磁带镜像(步骤530)，系统判断当前的磁带镜像数据是否已满(步骤540)，如果当前磁带镜像数据已满，则创建新的磁带镜像(步骤550)，直到将所有的数据都完成备份。本系统在数据备份时，如果备份数据写满一个磁带镜像，则自动创建新的磁带镜像继续写入数据。其中创建新的磁带镜像的过程请参见图6，首先系统检测存储设备的剩余空间(步骤610)，然后判断是否有足够的剩余空间(步骤620)，如果有足够的空间，则写入磁带镜像标记数据(步骤630)，再分配磁带镜像标记数据(步骤640)，完成磁带镜像的创建。如果没有足够的空间，磁带镜像创建失败。这样约10G的备份数据将存储为3个容量为4G的磁带镜像，最后一个磁带镜像只有约2G的备份数据，还可继续备份其它数据。

用户还可实现磁带镜像与真实磁带机的备份/恢复操作。如图4b所示，用户可以选择磁带镜像备份到真实磁带机上，或将真实磁带机的磁带数据恢复为磁带镜像。当需要把磁带镜像中的数据备份到真实磁带机或从真实磁带机将数据恢复为磁带镜像时，因为数据格式是相同的，能够使磁带达到最佳数据存储，并且能够根据磁带的写入时间准确的知道完成备份的时间。当用户选择将磁带镜像备份到真实磁带机上时，请参见图7，系统首先创建新的磁带镜像并写入索引数据及磁带标识(步骤710)，然后将磁带镜像数据写入真实磁带(步骤720)，当数据写入结束(步骤730)后，完成磁带镜像备份。当用户选择将真实磁带机的磁带数据恢复为磁带镜像时，请参见图8，系统首先创建新的磁带镜像(步骤810)，然后读取真实磁带机中的数据(步骤820)，将所有数据写入到磁带镜像(步骤830)后，再将数据索引写入磁带镜像(步骤840)。

当用户需要进行恢复操作时，选择可用的备份进行恢复，如图4c所示，当数据已经备份到真实磁带机时，用户可以选择恢复操作为磁带镜像读取或直接从磁带机读取；同时提示用户插入相应的磁带到磁带机。系统自动检索相应的磁带镜像，进行数据读取，完成恢复操作。其中检索过程请参见图9，用户界面接收到检索指令(步骤910)后，将检索操作转换为数据操作(步骤920)，再读取磁带镜像索引，改变数据偏移(步骤930)。数据恢复过程请参见图10，首先读取虚拟磁带机备份数据(步骤1010)，然后将数据读取请求转换为磁带镜像读取(步骤1020)，系统判断磁带镜像数据是否保存在磁带(步骤1030)，如果保存在磁带，则提示用户在磁带机中插入指定磁带(步骤1040)，系统判断磁带标识是否与在磁带镜像记录的标识相同(步骤1050)，然后提示是否将磁带数据恢复到大容量随机存储设备(步骤1060)，选择将数据恢复到大容量随机存储设备，则自动恢复磁带数据到大容量随机存储设备中的磁带镜像，否则直接读取磁带数据。如果步骤1030中确定磁带镜像数据没有保存在磁带机中，则直接读取磁带镜像中的数据，直到数据读取结束(步骤1110)。

虽然本发明利用较佳实施例揭示如上，但并非用以限定本发明，所以任何熟悉本发明的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的改变及调整，均应属于本发明申请专利范围所要求保护的范围内。

Claims (12)

1、一种虚拟磁带机实现中间存储的系统，其根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到大容量随机存储设备中，其中包括：

一用户界面模块，用以提供真实磁带机的界面并接收用户数据，用户可根据该真实磁带机提供的该数据格式，设定磁带型号以及数据容量，同时该用户界面模块接收用户输入的控制指令；

一镜像模块，用以根据该磁带型号、数据容量以及该用户数据，创建相应的磁带镜像文件；

一存储模块，用以将该镜像文件存储于该大容量随机存储设备中；及

一管理模块，与该存储模块相连，用以根据用户输入的该控制指令，执行相应的操作。

2、如权利要求1所述的虚拟磁带机实现中间存储的系统，其中所述磁带镜像文件为标准磁带镜像文件。

3、如权利要求1所述的虚拟磁带机实现中间存储的系统，其中所述磁带镜像文件为虚拟磁带镜像文件。

4、如权利要求1所述的虚拟磁带机实现中间存储的系统，其中所述管理模块还包括一数据检索单元，用以根据该镜像文件中的数据索引，计算数据的偏移量，同时改变数据偏移。

5、如权利要求1所述的虚拟磁带机实现中间存储的系统，其中所述管理模块还包括一数据恢复单元，用以从磁带镜像中读取相应的数据。

6、如权利要求1所述的虚拟磁带机实现中间存储的系统，其中所述存储模块还可将该镜像文件存储到该真实磁带机。

7、一种虚拟磁带机实现中间存储的方法，其根据真实磁带机提供的数据格式，将磁带镜像存储到大容量随机存储设备中，其中包括：

设定虚拟磁带机的磁带型号及数据容量；

接收用户数据；

根据该型号、数据容量以及该用户数据创建磁带镜像文件；及

存储该磁带镜像文件到大容量随机存储设备中。

8、如权利要求7所述的虚拟磁带机实现中间存储的方法，其中所述磁带镜像文件为标准磁带镜像文件。

9、如权利要求7所述的虚拟磁带机实现中间存储的方法，其中所述磁带镜像文件为虚拟磁带镜像文件。

10、如权利要求7所述的虚拟磁带机实现中间存储的方法，其中还包括数据恢复的步骤，用以根据磁带镜像读取相应的数据。

11、如权利要求7所述的虚拟磁带机实现中间存储的方法，其中所述创建镜像文件的步骤还包括：

写入磁带镜像标记数据；

分配磁带镜像数据索引空间。

12、如权利要求7所述的虚拟磁带机实现中间存储的方法，其中还包括如下检索的步骤：

接收用户的检索指令；

将该检索指令转换为数据操作；

读取磁带镜像索引，根据该索引改变数据偏移。

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