一種數據備份、恢復的方法、設備和資料庫系統的製作方法

2023-05-30 22:25:16

專利名稱：一種數據備份、恢復的方法、設備和資料庫系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據存儲領域，尤其涉及一種數據備份、恢復的方法、設備和資料庫系統。
背景技術：
隨著計算機技術的不斷發展，人們對實時響應能力的需求日益提高，充分利用內存技術提升資料庫的性能成為資料庫發展的一種趨勢。隨之產生的內存資料庫是以犧牲內存資源為代價換取了數據處理的實時性，並直接將數據資源放在內存中進行操作，使得內存資料庫數據處理的速度是傳統資料庫數據處理速度的10倍以上。但是，隨著社會信息化程度的不斷提高，數據信息量的不斷增大，人們在數據存儲的安全和持久方面也提出了更高的要求。採用內存資料庫對內存數據進行管理，承載內存數據的介質是隨機存儲器，具有內存的特性，內存容量的大小決定內存數據保存在內存資料庫中的時間長短。一旦承載內存資料庫的伺服器外界出現異常或者伺服器的主機異常(斷電或者重啟等)時，內存資料庫異常掉電，將導致內存資料庫中的內存數據瞬間全部丟失，這樣將給用戶帶來很大的不便；同時，內存資料庫中的內存數據會在響應用戶終端的操作時(如讀寫會話操作)實時發生變化，也就是說內存資料庫中的內存數據不具有持久性。面對內存資料庫出現異常導致內存資料庫中的內存數據全部丟失的情況，目前可採用對內存資料庫中的內存數據進行備份的方式來克服，其備份方式為:為內存資料庫分配一個物理磁碟，可通過周期性地或手動設定時間的方式，將內存資料庫中的內存數據備份至該物理磁碟中，後一次備份的內存數據將覆蓋前一次備份的內存數據。當內存資料庫出現異常導致內存數據丟失時，可從該物理磁碟中讀取備份的內存數據，並將該備份的內存數據導入內存資料庫，實現內存資料庫中內存數據的恢復。在現有的針對內存資料庫的備份方式中，若物理磁碟損壞，則無法為內存資料庫進行內存數據的恢復；另外，在從內存資料庫向物理磁碟備份內存數據的過程中，若內存資料庫出現異常，則該備份過程將會失敗，進而導致物理磁碟中之前備份的內存數據的丟失。綜上所述，目前針對內存資料庫的備份方式還存在較高的安全隱患，不能滿足較高安全性的備份要求,且無法克服內存資料庫中的內存數據不具有持久性的問題。

發明內容
本發明實施例提供了一種數據備份、恢復的方法、設備和系統，用以解決現有技術中對內存資料庫進行內存數據備份的方式存在安全性能差，以及無法保證內存資料庫中的內存數據具有持久性的問題。一種數據備份的方法，該方法包括:在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中；其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟。一種數據恢復的方法，該方法包括:確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟；利用確定的數據備份磁碟中已備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據。一種數據備份的設備，該設備包括:數據確定模塊，用於在備份時間點到達時，確定內存資料庫中當前的內存數據；數據備份模塊，用於將確定的所述內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中，其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟。一種數據恢復的設備，該設備包括:磁碟確定模塊，用於確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟；數據恢復模塊，用於利用確定的數據備份磁碟中已備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據。一種資料庫系統，該系統包括:內存資料庫，用於存放內存數據；數據備份設備，用於在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中，其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟；多個數據備份磁碟，用於備份內存數據。本發明有益效果如下:本發明實施例在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中，且使得在任意相鄰的兩個備份時間點，內存數據備份至不同的數據備份磁碟，這樣提高了內存資料庫中內存數據備份的安全性,避免了由於數據備份磁碟損壞而導致備份的內存數據丟失的問題；當內存資料庫出現異常導致內存資料庫中的內存數據全部丟失需要恢復時，可從最近一次備份的數據備份磁碟中獲取內存數據進行恢復。


圖1為實施例一的一種數據備份的方法流程圖；圖2為實施例二的一種數據備份的方法流程圖；圖3(a)為日誌文件的結構示意圖；圖3(b)為日誌文件中數據塊的結構示意圖；圖4為實施例三的一種數據恢復的方法流程圖；圖5為實施例四的一種數據備份的設備的結構示意圖；圖6為實施例五的一種數據恢復的設備的結構示意圖；圖7為實施例六的一種資料庫系統的結構示意圖；圖8為一種資料庫系統的結構框架圖。
具體實施方式
為了實現本發明的目的，本發明實施例提供了一種數據備份、恢復的方法、設備和系統，在對內存資料庫中的內存數據進行更新操作時，判斷內存數據備份時間點是否已到達，在確定備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個數據備份磁碟中，且使得在任意相鄰的兩個備份時間點進行內存數據備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟中，提高了內存資料庫中內存數據備份的安全性，避免了由於數據備份磁碟損壞而導致備份的內存數據丟失的問題，同時內存數據可在數據備份磁碟中保存一定時長，一定程度上提高了內存數據保存的持久性；當內存資料庫出現異常導致內存資料庫中的內存數據全部丟失需要恢復時，可從最近一次備份的數據備份磁碟中獲取內存數據進行恢復。下面結合說明書附圖對本發明實施例進行詳細說明。實施例一:如圖1所示，為本實施例一的一種數據備份的方法流程圖，該方法包括:步驟101:判斷對內存資料庫中的內存數據進行備份的備份時間點是否到達，若備份時間點到達，則執行步驟102 ;否則，繼續對備份時間點進行監測。在本步驟101中，所述備份時間點可以是周期性的時間點(例如:以10分鐘為周期，9:00為一個備份時間點，9:10為一個備份時間點)，也可以是根據實際內存資料庫執行操作的速率來確定備份時間點，例如:內存資料庫執行操作的速率越快，備份時間點的間隔越小；內存資料庫執行操作的速率越慢，備份時間點的間隔越大。步驟102:在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中。其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟。所述數據備份磁碟為物理磁碟，如硬碟設備。在本步驟102的方案中，採用多個數據備份磁碟來備份的方式可有效避免備份失敗的情況，但是，考慮到數據備份磁碟數量過多時，系統的磁碟佔用量過大，為此，本步驟102的方案中優選採用2個數據備份磁碟之間桌球備份。在每次將內存數據備份至一個數據備份磁碟時，可記錄本次備份的時間戳，以及本次備份所使用的數據備份磁碟。以2個數據備份磁碟之間桌球備份為例，假設從9點開始，每10分鐘達到一次備份時間，因此，記錄的內容為:數據備份磁碟O在9點備份一次內存數據，spacename.chkpt.0:9:00 ;數據備份磁碟I在9點10分備份一次內存數據，spacename.chkpt.1:9:10 ；......
依次按照上述方式記錄，可確定每次備份所使用的數據備份磁碟以及備份時間點。在本步驟102中，在備份時間點到達時，可採取以下兩種不同的備份方式進行內存資料庫中的當前內存數據的備份:第一種:異步方式。異步方式通常應用在內存數據變化較少的應用場景中(例如:內存數據為導入的用戶資料)。將內存資料庫中備份時間點的內存數據全部替換確定的數據備份磁碟中的數據，即在任一備份時間點到達時，將備份時間點的內存數據全部複製到確定的數據備份磁碟中，覆蓋數據備份磁碟中的已存在的數據。由於內存數據變化較小，因此，在一次備份後，可在一段較長的時間之後再次備份，備份的次數少，因此，採取異步備份的方式即全部替換的方式來進行內存數據的備份，對數據讀寫的資源佔用量較少，同時還能保證在數據備份的過程中內存數據的完整性。第二種:同步方式。同步方式通常應用在內存數據變化較大的應用場景中(例如:內存數據為話費信息)。具體包括以下步驟:第一步:確定備份時間點的目標數據備份磁碟；第二步:將該備份時間點的內存資料庫中的內存數據進行網格化操作；第三步:查詢在參考備份時間點之後，經網格化操作之後的內存數據中發生變化的數據塊，其中所述參考備份時間點是上一次向確定的所述目標數據備份磁碟進行備份的備份時間點；第四步:利用查詢出的數據塊更新第一步確定的所述目標數據備份磁碟中的內存數據。由於在相鄰兩個備份時間點之間的內存數據變化較大，相鄰兩次備份的間隔較短，因此，採取同步備份的方式即部分更新的方式來進行內存數據的備份，可有效減少每次備份時對數據讀寫的時間以及減少讀寫操作的資源佔用量。通過實施例一的方案，在確定的備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中，且保證在任意相鄰的備份時間點，內存數據備份至不同的數據備份磁碟，不僅保證了內存數據在數據備份磁碟的持久性，而且也提升了數據備份磁碟的高可用性，防止在備份時間點備份進程啟動後，尚未結束前，內存資料庫出現異常造成的數據備份磁碟的不可用，使用多個數據備份磁碟，提高了內存數據備份的安全性。實施例二:本實施例二是本實施例一中各步驟的詳細描述，本實施例二以同步備份的方式為例進行說明。如圖2所示，為實施例二的一種數據備份的方法的流程圖，該方法包括:步驟201:判斷對內存資料庫中的內存數據進行備份的備份時間點是否到達，若備份時間點到達，則執行步驟202 ;否則，繼續對備份時間點進行監測。步驟202:在備份時間點到達時，鎖定內存資料庫中當前的內存數據的鏡像副本。需要說明的是，由於內存資料庫中的內存數據變化比較大，可能出現在內存數據進行備份的過程中，有對內存數據進行操作的會話，此時，可能出現內存數據在備份的過程中發生變化的情況。若採取在內存數據上加排他鎖的方法，雖然會避免內存數據的變化，但是也會影響內存資料庫的並發效率，導致在備份過程中內存資料庫中的內存數據無法使用的情況。因此，在本步驟的方案中，在備份時間點到達時，使用內存數據複製並發技術，即鎖定內存資料庫中當前的內存數據的鏡像副本，使得鏡像副本的內容在備份過程中不會發生變化，保證了在備份時間點備份至數據備份磁碟中的內存數據和該備份時間點的內存資料庫中的內存數據的一致性。在本次備份結束時，對內存資料庫中內存數據的鏡像副本解鎖。步驟203:將備份時間點的內存資料庫中的內存數據進行網格化操作，並確定本次備份的目標數據備份磁碟。在本步驟203中，對內存數據進行網格化操作時，網格的劃分大小根據內存資料庫中內存數據變化的大小而定，內存數據變化越大，網格化程度越高。步驟202和步驟203的執行順序不限於本實施例的順序，也可並行執行，還可以先執行步驟203，再執行步驟202。步驟204:查詢在參考備份時間點之後，經過網格化操作之後的內存數據中發生變化的數據塊。步驟205:判斷在更新過程中是否有針對查詢出的數據塊的會話操作，若有，則執行步驟206 ;否則，執行步驟207。步驟206:利用鏡像副本中與查詢出的數據塊對應的數據塊更新確定的本次備份的目標數據備份磁碟中的內存數據，跳轉執行步驟208。在本步驟206中，當確定在更新過程中有針對查詢出的數據塊的會話操作，即對查詢出的數據塊將執行更新操作，為了保證更新後的數據備份磁碟中的數據與備份時間點的內存資料庫中的內存數據一致，同時不影響對內存資料庫中的內存數據的實時更新操作，啟用鎖定的備份時間點到達時內存資料庫中內存數據的鏡像副本，利用該鏡像副本中與查詢出的數據塊對應的數據塊更新數據備份磁碟中的內存數據。步驟207:利用查詢出的數據塊更新確定的本次備份的目標數據備份磁碟中的內存數據，繼續執行步驟208。步驟208:確定對內存資料庫中的內存數據進行操作時產生的內存日誌，所述內存日誌中包含操作類型和本次操作的版本號。在本實施例中步驟201 步驟207實現的是對內存資料庫中的內存數據進行備份的過程，同時，在內存資料庫中還有REDO日誌用來記錄對內存資料庫進行操作的任何事務，其中包括對內存資料庫中的內存數據進行備份的操作。在對內存資料庫中的內存數據進行操作為對內存數據進行備份操作時，所述操作類型為備份操作，所述版本號為本次備份的備份時間點。步驟209:在滿足設定條件時，將所述內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件中。在本步驟209中，由於當有會話對內存資料庫進行操作產生內存日誌時，內存日誌插入共享內存緩衝區比直接寫入磁碟的操作速度要快，在將內存日誌寫入磁碟生成REDO日誌文件之前，需先將內存日誌插入redo log buffer (日誌緩存)，並通知LogWriter進程將redo log buffer中的內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中，因此所述設定條件是指LogWriter進程將redo log buffer中的內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中的條件，具體可包括:條件1:周期性地將內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中。例如,每3秒LogWriter進程將redo log buffer中的內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中一次；條件2:在有會話(包括備份會話操作)對內存資料庫進行操作產生內存日誌時，通知LogWriter進程將redo log buffer中的內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中；條件3:當redo log buffer中插入的內存日誌佔redo log buffer容量的使用量達到設定閾值時(如達到三分之一時,或者達到IM時)，LogWriter進程將redo log buffer中的內存日誌寫入日誌備份磁碟的日誌文件中。
需要說明的是，本步驟209中的設定條件不限於所列舉出的這三個條件，也不限於所列舉出的三個條件中的參數信息，滿足LogWriter進程執行寫入操作的條件都可以使用，在這裡不做具體限定。具體地，在滿足其中任一個條件時，將所述內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件中，具體實施步驟包括:第一步:確定對內存資料庫中的內存數據進行操作，即會話事務產生，內存日誌包含的本次操作的版本號自動更新，如版本號加I。第二步:針對本次操作產生的內存日誌插入redo log buffer中，並通知LogWriter0具體地,所述redo log buffer大小固定,放在共享內存中。redo log buffer由頭部和數據區兩部分組成，其中redo log buffer頭部存儲的是redo log buffer的一些狀態信息，包括=LogWriter進程PID號、數據區的長度、頭指針、尾指針、可存放的數據量、Log Buffer變更版本號和生成的時間等信息。數據區用於存放內存日誌。由於內存日誌大小不確定，因此採取循環隊列的方式實現，分別由頭尾指針和size指示數據的位置和大小，其中，頭指針總是指向數據的第一個字節，尾指針總是指向下一個插入位置，在插入內存日誌時，尾指針增加，在讀取內存日誌時，頭指針增加；頭尾指針越過數據區尾部後滑動到數據區頭部，實現循環存放內存日
O第三步:在滿足設定條件時，LogWriter從redo log buffer中讀取內存日誌,將該內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件中。具體地，所述日誌文件是在內存資料庫創建時生成的，大小固定，一般有多個，按順序編號，幾個日誌文件循環使用。其中，日誌文件有文件頭和多個數據塊組成，如圖3(a)所示。所述日誌文件的文件頭包括:文件標誌、內存資料庫版本號、文件序號、有效標記、活動標記、操作的版本號的最小值和最大值。如表I所示，為日誌文件的文件頭信息的詳細介紹:
權利要求
1.一種數據備份的方法，其特徵在於，該方法包括: 在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中； 其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟。
2.如權利要求1所述數據備份的方法，其特徵在於，將內存資料庫中當前的內存數據備份至一個數據備份磁碟中，具體包括: 將所述內存數據進行網格化操作，並查詢在參考備份時間點之後，經網格化操作之後的內存數據中發生變化的數據塊，所述參考備份時間點是上一次向同一數據備份磁碟進行備份的備份時間點； 利用查詢出的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據。
3.如權利要求2所述數據備份的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在備份時間點到達 時，鎖定內存資料庫中當前的內存數據的鏡像副本； 利用查詢出的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據，具體包括: 判斷在更新過程中是否有針對查詢出的數據塊的會話操作； 若沒有，則利用查詢出的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據； 若有，則利用鏡像副本中與查詢出的數據塊對應的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據。
4.如權利要求1所述數據備份的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 確定對內存資料庫中的內存數據進行操作時產生的內存日誌，所述內存日誌中包含操作類型和本次操作的版本號； 在滿足設定條件時，將所述內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件中。
5.如權利要求4所述數據備份的方法，其特徵在於，在對內存資料庫中的內存數據進行操作為對內存數據進行備份操作時，所述操作類型為備份操作，所述版本號為本次備份的備份時間點。
6.一種基於權利要求1 5任一所述的方法備份的內存數據進行數據恢復的方法，其特徵在於，該方法包括: 確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟； 利用確定的數據備份磁碟中已備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據。
7.如權利要求6所述數據恢復的方法，其特徵在於，若將內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件，則確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟，具體包括: 從日誌文件中確定操作類型為備份操作的內存日誌，並從確定的內存日誌中查詢出最近一個備份時間點，並將在該查詢出的備份時間點進行備份操作的數據備份磁碟作為最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟。
8.如權利要求7所述數據恢復的方法，其特徵在於，利用確定的數據備份磁碟中已備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據，具體包括: 從日誌文件中確定所述查詢出的最近一個備份時間點之後備份的內存日誌； 根據確定的在最近一個備份時間點之後備份的內存日誌，確定在最近一個備份時間點之後對內存數據進行過的操作，並對數據備份磁碟中已備份的內存數據重新進行確定的所述操作，得到內存資料庫中恢復的內存數據。
9.一種數據備份的設備，其特徵在於，該設備包括: 數據確定模塊，用於在備份時間點到達時，確定內存資料庫中當前的內存數據； 數據備份模塊，用於將確定的所述內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中，其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟。
10.如權利要求9所述的數據備份的設備，其特徵在於，所述數據備份模塊包括: 劃分子模塊，用於將所述內存數據進行網格化操作； 查詢子模塊，用於查詢在參考備份時間點之後，經網格化操作之後的內存數據中發生變化的數據塊，所述參考備份時間點是上一次向同一數據備份磁碟進行備份的備份時間佔.更新子模塊，用於利用查詢出的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據。
11.如權利要求10所述的數據備份的設備，其特徵在於，該設備還包括: 鎖定模塊，用於在備份時間點到達時，鎖定內存資料庫中當前的內存數據的鏡像副本； 所述更新子模塊，具體用於判斷在更新過程中是否有針對查詢出的數據塊的會話操作，若沒有，則利用查詢出的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據，否則，利用鏡像副本中與查詢出的數據塊對應的數據塊更新同一數據備份磁碟中的內存數據。
12.如權利要求9所述的數據備份的設備，其特徵在於，該設備還包括: 確定日誌模塊，用於確定對內存資料庫中的內存數據進行操作時產生的內存日誌，所述內存日誌中包含操作類型和本次操作的版本號； 日誌備份模塊，用於在滿足設定條件時，將所述內存日誌備份至日誌備份磁碟的日誌文件中。
13.一種基於權利要求9 12任一所述的設備備份的內存數據進行數據恢復的設備，其特徵在於，該設備包括: 磁碟確定模塊，用於確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟； 數據恢復模塊，用於利用確定的數據備份磁碟中已備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據。
14.如權利要求13所述的數據恢復的設備，其特徵在於， 所述磁碟確定模塊，具體用於從日誌文件中確定操作類型為備份操作的內存日誌，並從確定的內存日誌中查詢出最近一個備份時間點，並將在該查詢出的備份時間點進行備份操作的數據備份磁碟作為最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟。
15.如權利要求14所述的數據恢復的設備，其特徵在於，所述數據恢復模塊包括: 確定內存日誌子模塊，用於從日誌文件中確定所述查詢出的最近一個備份時間點之後備份的內存日誌； 數據恢復子模塊，用於根據確定的在最近一個備份時間點之後備份的內存日誌，確定在最近一個備份時間點之後對內存數據進行過的操作，並對數據備份磁碟中已備份的內存數據重新進行確定的所述操作，得到內存資料庫中恢復的內存數據。
16.一種資料庫系統，其特徵在於，該系統包括:內存資料庫，用於存放內存數據； 數據備份設備，用於在備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個磁碟中，其中，在任意相鄰的兩個備份時間點進行備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟； 多個數據備份磁碟，用於備份內存數據。
17.如權利要求16所述的系統，其特徵在於，該系統還包括: 數據恢復設備，用於確定最近一次進行內存數據備份的數據備份磁碟，並利用確定的數據備份磁碟中已 備份的內存數據恢復內存資料庫中的內存數據。
全文摘要
本發明公開了一種數據備份、恢復的方法、設備和資料庫系統，其主要內容包括在確定備份時間點到達時，將內存資料庫中當前的內存數據備份至多個數據備份磁碟中的一個數據備份磁碟中，且使得在任意相鄰的兩個備份時間點進行內存數據備份操作時，內存數據備份至不同的數據備份磁碟中，提高了內存資料庫中內存數據備份的安全性，避免了由於數據備份磁碟損壞而導致備份的內存數據丟失的問題，同時內存數據可在數據備份磁碟中保存一定時長，一定程度上提高了內存數據保存的持久性；當內存資料庫出現異常導致內存資料庫中的內存數據全部丟失需要恢復時，可從最近一次備份的數據備份磁碟中獲取內存數據進行恢復。
文檔編號G06F11/14GK103197988SQ20121000196
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者張志兵, 伍顯峰, 王滔 申請人:中國移動通信集團湖南有限公司