一种持续数据保护技术中数据快速同步方法.pdf

本发明涉及一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，其技术特点是：包括以下步骤：1、在生产端设备里建立磁盘分区的全部数据块与写操作状态位图的对应关系；2、首次同步处理：将生产端设备的磁盘分区的全部数据块复制到目标端的镜像存储区域中；3、递进同步处理：计算在同步过程中磁盘分区中发生写操作的数据块的个数，如果变化的个数低于设定的阀值，则中断生产端设备的前端应用，快速完成变化数据块的同步；否则将发生写操作的数据块复制到目标端。本发明利用写操作状态位图记录在数据同步过程中发生变化的数据块，根据位图判断发生变化的数据块实现数据的快速同步功能，提高了数据同步效率，具有实时性强、处理速度快且安全可靠等特点。

权利要求书一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在生产端设备里建立磁盘分区的全部数据块与写操作状态位图的对应关系；
步骤2：首次同步处理：将生产端设备的磁盘分区的全部数据块复制到目标端的镜像存储区域中；
步骤3：递进同步处理：计算在同步过程中磁盘分区中发生写操作的数据块的个数，如果变化的个数低于设定的阀值，则中断生产端设备的前端应用，将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中；否则将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中。
根据权利要求1所述的一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，其特征在于：所述的首次同步处理包括以下步骤：
⑴将写操作状态位图中的全部标志位置为0，将复制指针指向磁盘分区的第一个数据块；
⑵将复制指针所指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑶将复制指针指向磁盘分区的下一个数据块；
⑷判断复制指针是否超过磁盘分区最后一个数据块，如果不是的话，则返回步骤⑵循环执行，否则完成首次同步处理。
根据权利要求1所述的一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，其特征在于：所述的递进同步处理包括以下处理步骤：
⑴计算写操作状态位图中标志位为1的个数；
⑵判断标志位为1的个数是否大于设定的阀值，是则执行步骤⑶，否则执行步骤⑻；
⑶将复制指针指向写操作状态位图中第一个标志位为1所对应的数据块；
⑷将复制指针指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑸将写操作状态位图中该数据块所对应的标志位置为0；
⑹将复制指针指向写操作状态位图中下一个标志位为1所对应的数据块；
⑺判断复制指针是否为空？，是则执行步骤⑴，否则执行步骤⑷；
⑻暂停前端应用对此磁盘分区的访问；
⑼将当前写操作状态位图中所有标志位为1所有对应的数据块复制到镜像存储区域；
⑽打开前端应用。
根据权利要求1至3任一项所述的一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，其特征在于：所述的当前写操作状态位图建立在生产端设备的内存中。

说明书一种持续数据保护技术中数据快速同步方法
技术领域
本发明属于数据备份技术领域，尤其是一种持续数据保护技术中数据快速同步方法。
背景技术
随着信息化应用的深入，用户普遍加强了对数据的保护。对数据的保护通常是通过数据备份和数据恢复的方法实现的，传统的定时备份方法已经远远不能适应实时保护的需要，因此，很多关键应用均采用持续数据保护技术实现对数据的实时保护和快速恢复。例如，专利文献“一种多时间粒度的数据保护方法”（申请号201110270306.5）给出了一种持续数据保护的方法，其实现方法为：步骤1、初始化时将生产端数据同步到目标端镜像存储区域中；步骤2、捕获生产端数据写操作，并记录到目标端增量存储区域中；步骤3、将增量存储区域中信息写入到镜像存储区域中。在步骤1的处理过程中，目前国内外厂商均需要暂停生产端设备的应用来进行，随着用户数据量的增加，这种暂停的时间也会越来越长，由于采用持续数据保护方法的应用一般情况下均为关键应用，这种中断将会给用户带来一定损失，并且增加了用户使用的复杂度，在某些特殊情况下用户不能接受这种中断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、实时性强、处理速度快且安全可靠的持续数据保护技术中数据快速同步方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，包括以下步骤：
步骤1：在生产端设备里建立磁盘分区的全部数据块与写操作状态位图的对应关系；
步骤2：首次同步处理：将生产端设备的磁盘分区的全部数据块复制到目标端的镜像存储区域中；
步骤3：递进同步处理：计算在同步过程中磁盘分区中发生写操作的数据块的个数，如果变化的个数低于设定的阀值，则中断生产端设备的前端应用，将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中；否则将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中。
而且，所述的首次同步处理包括以下步骤：
⑴将写操作状态位图中的全部标志位置为0，将复制指针指向磁盘分区的第一个数据块；
⑵将复制指针所指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑶将复制指针指向磁盘分区的下一个数据块；
⑷判断复制指针是否超过磁盘分区最后一个数据块，如果不是的话，则返回步骤⑵循环执行，否则完成首次同步处理。
而且，所述的递进同步处理包括以下处理步骤：
⑴计算写操作状态位图中标志位为1的个数；
⑵判断标志位为1的个数是否大于设定的阀值，是则执行步骤⑶，否则执行步骤⑻；
⑶将复制指针指向写操作状态位图中第一个标志位为1所对应的数据块；
⑷将复制指针指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑸将写操作状态位图中该数据块所对应的标志位置为0；
⑹将复制指针指向写操作状态位图中下一个标志位为1所对应的数据块；
⑺判断复制指针是否为空？，是则执行步骤⑴，否则执行步骤⑷；
⑻暂停前端应用对此磁盘分区的访问；
⑼将当前写操作状态位图中所有标志位为1所有对应的数据块复制到镜像存储区域；
⑽打开前端应用。
而且，所述的当前写操作状态位图建立在生产端设备的内存中。
本发明的优点和积极效果是：
本发明利用写操作状态位图记录在数据同步过程中发生变化的数据块，在一次同步完成后，通过位图判断发生变化的数据块，当变化的数据块个数较少时，以用户可以容忍的时间终端前端应用并快速完成变化数据块的同步，否则重复执行同步过程，本同步方法不需要进行数据块的直接比对，提高了数据同步效率。可广泛用于服务器、桌面PC机和移动设备（笔记本电脑、平板电脑和智能手机等数据同步过程。
附图说明
图1是本发明在初始化时的写操作状态位图结构；
图2是本发明在磁盘分区发生数据写操作时的写操作状态位图结构；
图3是本发明的首次同步处理流程图；
图4是本发明的递进同步处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
一种持续数据保护技术中数据快速同步方法，包括以下步骤：
步骤1：在生产端设备的内存中建立磁盘分区的全部数据块与写操作状态位图的对应关系。
如图1所示，写操作状态位图存储于生产端设备的内存中，写操作状态位图中的每一标志位对应生产端设备需要保护磁盘分区中的一个数据块（数据块的大小可以自己定义，本例以32kbyte为一个数据块），即磁盘分区中每一数据块与写操作状态位图中的每一标志位存在一一对应关系。在初始状态时，写操作状态位图中的所有标志位均为0，如图1所示。当生产端磁盘分区中的某个数据块发生数据写操作时，在写操作状态位图中将该数据块所对应的标志位置为1，如图2所示。通过写操作状态位图可以记录磁盘分区中发生写操作的数据块；通过查询写操作状态位图的标志即可判断相应的磁盘数据块是否需要进行备份。
步骤2：首次同步处理步骤：将生产端设备的磁盘分区的全部数据块复制到目标端的镜像存储区域中；
如图3所示，首次同步处理包括以下步骤：
⑴写操作状态位图初始化：将写操作状态位图中的全部标志位置为0，将复制指针（*duplicate_ptr，指向当前复制的数据块）指向磁盘分区的第一个数据块；
⑵将复制指针（*duplicate_ptr）所指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑶将复制指针（*duplicate_ptr）指向磁盘分区的下一个数据块；
⑷判断复制指针（*duplicate_ptr）是否超过磁盘分区最后一个数据块，如果不是的话，则返回步骤⑵循环执行，否则完成首次同步处理。
在进行首次同步处理过程中，生产端设备中的前端应用可能会对磁盘分区进行写操作，当前端应用对磁盘分区中的数据块进行写操作时，写操作状态位图中该数据块所对应的标志位被置为1。
步骤3：递进同步处理：计算在同步过程中磁盘分区中发生写操作的数据块（写操作状态位图中标志位为1的生产端磁盘分区的数据块）的个数，如果变化的个数低于设定的阀值，则中断生产端设备的前端应用，以用户可以容忍的时间（几秒到十几秒）快速完成变化数据块的同步（将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中）；否则将生产端磁盘分区中发生写操作的数据块复制到目标端的镜像存储区域中。
如图4所示，递进同步处理包括以下处理步骤：
⑴计算写操作状态位图中标志位为1的个数；
⑵判断标志位为1的个数是否大于设定的阀值；是则执行步骤⑶，否则执行步骤⑻；
该阀值可以根据具体应用需求设定。当上一个同步处理过程中，发生磁盘数据块写操作的数量较少时，可以暂时中断生产端设备的前端应用而仅执行少量数据块备份工作，该备份工作并不需要花费太长的时间且该时间是能够被用户所接受的，则执行步骤⑻至⑼的数据备份过程，否则执行步骤⑶至步骤⑺的数据备份过程；
⑶将复制指针（*duplicate_ptr）指向写操作状态位图中第一个标志位为1所对应的数据块；
⑷将复制指针（*duplicate_ptr）指向的数据块复制到目标端的镜像存储区域；
⑸将写操作状态位图中该数据块所对应的标志位置为0；
⑹将复制指针（*duplicate_ptr）指向写操作状态位图中下一个标志位为1所对应的数据块；
⑺判断复制指针（*duplicate_ptr）是否为空（没有下一个置为1或到磁盘分区结尾），是则执行步骤⑴，否则执行步骤⑷；
⑻暂停前端应用对此磁盘分区的访问(如通过Windows VSS)；
⑼将当前写操作状态位图中所有标志位为1所有对应的数据块复制到镜像存储区域；
⑽打开前端应用。
本发明同样可以适用于离线状态的持续保护方法，可以作为网络不可用时的临时处理方案，有效地降低网络流量。其处理过程为：当网络中断时，生产端将发生变化的数据块标记在写操作状态位图中，当网络恢复时，跳过首次同步子过程，按照递进同步过程完成数据的同步。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。