一种改进的持续数据保护系统远程恢复方法.pdfVIP

实践与经验 现代计算机 ２０16.02 上 文章编号 ： 1007-1423 （ 2016 ） 04-0054-05 DOI ： 10.3969/j.issn.1007-1423.2016.04.014 一种改进的持续数据保护系统远程恢复方法 王晋明 ， 肖骞宇 ， 廖国龙 （ 四川大学计算机学院 ， 成都 610065 ） 摘要 ： 针对目前持续数据保护 （ CDP ） 系统在远程恢复的过程中 ， 不支持对于数据卷的读写操作 ， 从而导致业务中断时间较 长的问题 ， 提出一种改进的备份数据远程恢复方法 ， 通过后台恢复以及读时重定向机制 ， 将业务流程与恢复流程重 叠 ， 支持恢复过程中上层业务对数据卷的读写操作 。 通过实验验证所提出的恢复方法能在恢复任务开始之后很短的 时间支持数据卷的读写操作 ， 极大地降低上层业务系统的中断时间 。 关键词 ： 持续数据保护 ； 远程数据恢复 ； 块数据 ； I/O 重定向 0 引言 目前信息技术正处在一个飞速发展的阶段 ， 随之 而来的是数据的爆炸式增长以及重要性的不断提高 。 对于企业来说 ， 数据信息是业务运行的根本 ， 是非常重 要的财富 ， 一旦数据丢失或者遭到破坏 ， 由此带来的损 失是难以估量的 。 基于企业对于数据安全的需求 ， 各种 数据保护技术不断产生 。 持续数据保护 （ Continuous Data Protection ， CDP ） 技术是一种能对数据进行连续保 护的容灾技术 ， 相比于传统的定时数据备份方法存在 备份窗口的问题 ， 它能在数据因为病毒入侵 ， 人为误操 作等情况造成逻辑灾难 （ 占数据损失原因的 60%~ 80% ） [1] 时 ， 将数据恢复到过去任意时刻的状态 ， 消除了 备份窗口 。 CDP 技术有基于应用 、 基于文件以及基于数据块 三种实现方案 [2] 。 其中 ， 基于数据块的 CDP 系统保护的 对象是数据卷 ， 因此与上层应用无关 ， 实现原理更加简 单 ， 具有良好的通用性和灵活性 。 但是 ， 除了存储占用 高外 ， 块级 CDP 系统还存在着恢复效率低的问题 。 因 此 ， 近年来有不少研究关注于提高块级 CDP 系统的恢 复性能 ， 侯等 [3] 提出了 “ 基于数据差异的 CDP 临近时间 点恢复 ”， 对于目标时间点相近的两次恢复给出了一种 快速恢复算法 ， 但是对于单一确定时间点无法提高恢 复性能 ； RM_LCDF [4] 通过去除无效写请求和逻辑块地 址排序等策略来优化单次恢复过程 ； 黄等 [5] 提出了一种 CDP 系统的 “ 逆向恢复机制 ”， 采用从当前时刻逆向往 前恢复的方法 ， 只恢复改变的数据块 ， 从而提高恢复效 率 ， 但是无法运用到裸机恢复的场景 。 虽然这些方法从 不同的方面提高了块级 CDP 系统的恢复性能 ， 但是都 存在一个问题 ， 就是在恢复的时候存在恢复窗口 ， 即上 层的业务系统在恢复时处于中断状态 ， 必须等待恢复 完成 ， 才能继续运行 。 针对块级持续数据保护系统在恢复过程中上层业 务系统无法正常运行的问题 ， 本文提出了一种改进的 远程恢复方法 ， 通过后台恢复以及读时重定向机制 ， 将 业务流程与恢复流程重叠 ， 能在恢复过程中支持对于 数据卷的读写操作 ， 降低业务中断的时间 。 1 传统恢复方法 CDP 系统在恢复的时候 ， 恢复时间点通常比较靠 近必威体育精装版时间点 ， 因此采用复制参考数据模式 [6] 实现的 CDP 系统往往有更好的恢复性能 。 在系统开始进行数 据保护之后 ， 备份服务器上需要维护一个与受保护数 趨趲 实践与经验 现代计算机 ２０16.02 上 据卷状态相同的镜像卷 ； 备份过程中采用 Copy on Write 技术 ， 即镜像卷中的原始数据被覆写之前先将其 拷贝到日志卷中 ， 并按照时间的先后顺序依次存放 ， 形 成一个原始数据链 。 当用户需要将数据卷恢复到指定 时间点 T target 时 ， 恢复流程的算法如下 ： （ 1 ） 将镜像卷远程拷贝到目标数据卷 （ 2 ） 假设 T last 是必威体育精装版备份时刻 ， 则原始数据链中存在 一个按时间升序排列的子链 {T target ，…， T last } 。 将该子链中 的原始数据按照备份时间的逆序 ， 也就是 T last →T target 的顺 序 ， 依次写入目标卷 ， 即可完成恢复 。 对于传统恢复方法 ， 上层业务需要等待数据完全 恢复之后才能正常运行 ， 因此业务中断的时间等于完 全恢复的时间 。 假设数据卷的大小为 S vol ， {T target ，…， T last } 子链中的原始数据大小为 S orig ， 远程恢复速度为 R ， 则 业务中断时间 T= （ S