用於虛擬化數據中心的數據處理方法及裝置與流程
2023-05-18 08:59:46
本發明屬於數據處理技術領域，尤其涉及一種用於虛擬化數據中心的數據處理方法及裝置。
背景技術：
VMware vSphere是業界領先的虛擬化平臺，使用戶能夠自信地虛擬化任何應用、重新定義可用性和簡化虛擬化數據中心，最終實現高度可用、恢復能力強的按需基礎架構，對於任何雲計算環境而言都是理想的基礎平臺。vSphere可以降低數據中心成本，增加系統和應用正常運行時間，並顯著簡化IT運行數據中心的方式。vSphere可用作軟體定義的數據中心的核心基礎構造塊，加快現有數據中心向雲計算轉變的速度，同時還支持兼容的公有雲服務，從而為業界唯一的混合雲模式奠定了基礎。
VMFS(VMware Virtual Machine File System)是一種高性能的群集文件系統，它使虛擬化技術的應用超出了單個系統的限制。VMFS的設計、構建和優化針對虛擬伺服器環境，可讓多個虛擬機共同訪問一個整合的群集式存儲池，從而顯著提高了資源利用率。VMDK(VMWareVirtual Machine Disk Format)是虛擬機VMware創建的虛擬硬碟文件，存在於VMFS中。VMDK文件代表VMFS在虛擬機上的一個物理硬碟，所有用戶數據和有關虛擬伺服器的配置信息都存儲在VMDK文件中。
雖然虛擬化能夠帶來許多卓越特性，vSphere環境中的備份問題卻給許多備份和存儲管理員帶來了新的挑戰。快照技術可以不中斷虛擬機運行完成對虛擬機當前狀態的備份，使用多個快照，還可保存多個位置以供多種工作流程使用。創建快照時，將為虛擬機連接的虛擬磁碟創建一系列增量磁碟(VMDK)來保留特定時間的磁碟狀況，新的子磁碟被創建同時虛擬機所有的寫操作都會轉到該子磁碟中，這樣父磁碟就處於一個靜止的狀態。
基於快照的備份方案可以使用的磁碟的時間點映像，但大量快照難於管理，佔用大量磁碟空間，並且在出現硬體故障時不受保護。大量快照會對虛擬機的性能產生負面影響，性能降低基於快照或快照樹保持原位的時間、樹的深度以及執行快照後虛擬機及其客戶機作業系統發生更改的程度。由於每臺虛擬機最多可保留32個快照，導致用戶只能保留有限個數的時間點狀態。
技術實現要素：
本發明的實施例提供一種用於虛擬化數據中心的數據處理方法及裝置。
一方面，本發明實施例提供一種用於虛擬化數據中心的數據處理方法，包括：訪問宿主機，對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建虛擬機快照並生成備份的步驟；判斷備份是否為完全備份的步驟，當是完全備份時，對自身創建第一快照並建立虛擬機快照、第一快照與二者創建時間的索引，當不是完全備份時，對自身創建第N快照並建立虛擬機快照、第N快照與二者創建時間的索引，其中，N為大於2的整數，第N快照包括虛擬機自第N-1次備份後的增量磁碟文件；根據索引獲取包含第N-1次備份的全量磁碟文件的第N-1快照和包含第N-1次備份後的增量磁碟文件的第N快照的步驟；基於第N-1快照和第N快照合併全量磁碟文件和增量磁碟文件的步驟；以及，刪除虛擬機中的虛擬機快照的步驟。
另一方面，本發明實施例提供一種用於虛擬化數據中心的數據處理裝置，包括：訪問單元、判斷單元、處理單元和合併單元。該訪問單元被配置為訪問宿主機，對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建虛擬機快照並生成備份。該判斷單元被配置為判斷備份是否為完全備份，當是完全備份時，對自身創建第一快照並建立虛擬機快照、第一快照與二者創建時間的索引，當不是完全備份時，對自身創建第N快照並建立虛擬機快照、第N快照與二者創建時間的索引，其中，N為大於2的整數，第N快照包括虛擬機自第N-1次備份後的增量磁碟文件。該處理單元被配置為根據索引獲取包含第N-1次備份的全量磁碟文件的第N-1快照和包含第N-1次備份後的增量磁碟文件的第N快照。該合併單元被配置為基於第N-1快照和第N快照合併全量磁碟文件和增量磁碟文件。其中，該處理單元還被配置為刪除虛擬機中的虛擬機快照。
再一方面，本發明實施例提供一種用於虛擬化數據中心的數據處理裝置，包括：存儲器、處理器和總線；該存儲器和處理器通過總線連接並完成相互間的通信；該存儲器用於存儲程序代碼；該處理器通過讀取存儲器中存儲的可執行程序代碼來運行與可執行程序代碼對應的程序，以用於執行上述的用於虛擬化數據中心的數據處理方法。
本發明實施例提供的一種用於虛擬化數據中心的數據處理方法及裝置，通過訪問宿主機並對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建快照並進行備份，建立自身快照、虛擬機快照與二者創建時間的索引，根據該索引獲得包含上次完全備份的全量磁碟文件的快照和包含自上次完全備份後的增量磁碟文件的快照，以對全量磁碟文件和增量磁碟文件進行合併，合併後的磁碟文件保持了同虛擬機磁碟文件的數據一致性，優化磁碟數據，提高磁碟文件的訪問速度，在磁碟文件合併後刪除虛擬機中存儲的完全備份時產生的快照，突破了每臺虛擬機32個快照的限制從而可以創建無限快照完成虛擬機的保護。
附圖說明
通過參考附圖會更加清楚地理解本發明的特徵和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本發明進行任何限制，在附圖中：
圖1示出根據一種實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理方法的方法流程圖；
圖2示出根據一種實施例用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的結構框圖；
圖3示出根據另一種實施例用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的結構框圖；
圖4示出根據另一種實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的計算設備實現的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行描述。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
此外，所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以採用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發明的主要技術創意需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
圖1示出根據一種實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理方法的方法流程圖。如圖1所示，該方法包括如下步驟：S110，訪問宿主機，對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建虛擬機快照並生成備份。S120，判斷備份是否為完全備份，當是完全備份時，對自身創建第一快照並建立虛擬機快照、第一快照與二者創建時間的索引，當不是完全備份時，對自身創建第N快照並建立虛擬機快照、第N快照與二者創建時間的索引，其中，N為大於2的整數，第N快照包括虛擬機自第N-1次備份後的增量磁碟文件。應理解，該增量磁碟可以表示虛擬磁碟的當前狀況和上次執行快照時存在的狀況之間的差異。如果存在多個快照，則增量磁碟可表示每個快照之間的差異。如果客戶機作業系統寫入虛擬磁碟的每個塊，則增量磁碟文件可以快速擴展並變得與整個虛擬磁碟的大小相同。S130，根據索引獲取包含第N-1次備份的全量磁碟文件的第N-1快照和包含第N-1次備份後的增量磁碟文件的第N快照。S140，基於第N-1快照和第N快照合併全量磁碟文件和增量磁碟文件。S150，刪除虛擬機中的虛擬機快照。通過訪問宿主機並對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建快照並進行備份，建立自身快照、虛擬機快照與二者創建時間的索引，根據該索引獲得包含上次完全備份的全量磁碟文件的快照和包含自上次完全備份後的增量磁碟文件的快照，以對全量磁碟文件和增量磁碟文件進行合併，合併後的磁碟文件保持了同虛擬機磁碟文件的數據一致性，優化磁碟數據，提高磁碟文件的訪問速度，在磁碟文件合併後刪除虛擬機中存儲的完全備份時產生的快照，突破了每臺虛擬機32個快照的限制從而可以創建無限快照完成虛擬機的保護。
在一些示例中，S140還可以包括根據增量磁碟文件和全量磁碟文件的數據塊的位置信息以獲得增量磁碟相對於全量磁碟文件的數據塊變化內容以完成全量磁碟文件和增量磁碟文件的合併。
在一些示例中，該方法還可以包括更新合併後的全量磁碟文件和增量磁碟文件的位置信息。
在一些示例中，上述位置信息可以包括起始位置、數據偏移量和數據塊大小。
在虛擬機出現故障或其他原因導致需要對虛擬機進行數據恢復時，基於上述用於虛擬化數據中心的數據處理方法，在一些實施例中，該方法還可以包括根據索引選擇時間點回滾自身存儲的虛擬機存儲磁碟的快照，根據索引選擇時間點提取虛擬機存儲磁碟的快照。在一些示例中，該方法還可以包括創建虛擬機存儲磁碟的快照的鏡像，根據索引選擇時間點提取虛擬機存儲磁碟的快照。通過上述方法可以進行虛擬機存儲磁碟的數據恢復，在一個示例中，該方法還可以包括將虛擬機存儲磁碟的快照導入新建的虛擬機或直接掛載在原虛擬機上，以進行虛擬機存儲磁碟的數據恢復。
上文中結合圖1，詳細描述了根據本發明實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理方法，下面將結合圖2和圖3，詳細描述根據本發明實施例用於虛擬化數據中心的數據處理裝置。
圖2示出根據一種實施例用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的結構框圖。如圖2所示，該裝置200可以包括：訪問單元210、判斷單元220、處理單元230和合併單元240。該訪問單元210可以被配置為訪問宿主機，對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建虛擬機快照並生成備份。該判斷單元220可以被配置為判斷備份是否為完全備份，當是完全備份時，對自身創建第一快照並建立虛擬機快照、第一快照與二者創建時間的索引，當不是完全備份時，對自身創建第N快照並建立虛擬機快照、第N快照與二者創建時間的索引，其中，N為大於2的整數，第N快照包括虛擬機自第N-1次備份後的增量磁碟文件。該處理單元230可以被配置為根據索引獲取包含第N-1次備份的全量磁碟文件的第N-1快照和包含第N-1次備份後的增量磁碟文件的第N快照。該合併單元240可以被配置為基於第N-1快照和第N快照合併全量磁碟文件和增量磁碟文件。其中，該處理單元230還可以被配置為刪除虛擬機中的虛擬機快照。在一個示例中，可以通過調用訪問接口，例如VMware vStorage API，以訪問宿主機並對部署在該宿主機中的虛擬機創建快照並進行完全備份。應理解，上述API全稱為Application Programming Interface，可以表示為應用程式編程接口，是一些預先定義的函數，目的是提供應用程式與開發人員基於某軟體或硬體得以訪問一組例程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內部工作機制的細節。該裝置200可以作為虛擬機的一個保護存儲設備，或設置在該保護存儲設備中，可以通過該裝置200，在完成虛擬機完全備份後，程序對保護存儲設備中存放磁碟文件的文件系統創建快照並建立文件系統快照索引同時在數據磁碟文件合併後對虛擬機快照進行刪除。該裝置200可以通過訪問宿主機並對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建快照並進行備份，建立自身快照、虛擬機快照與二者創建時間的索引，根據該索引獲得包含上次完全備份的全量磁碟文件的快照和包含自上次完全備份後的增量磁碟文件的快照，以對全量磁碟文件和增量磁碟文件進行合併，合併後的磁碟文件保持了同虛擬機磁碟文件的數據一致性，優化磁碟數據，提高磁碟文件的訪問速度，在磁碟文件合併後刪除虛擬機中存儲的完全備份時產生的快照，突破了每臺虛擬機32個快照的限制從而可以創建無限快照完成虛擬機的保護。
在一些示例中，該裝置200的合併單元240還可以被配置為根據增量磁碟文件和全量磁碟文件的數據塊的位置信息以獲得增量磁碟相對於全量磁碟文件的數據塊變化內容以完成全量磁碟文件和增量磁碟文件的合併。在一些示例中，該裝置還可以包括更新單元被配置為更新合併後的全量磁碟文件和增量磁碟文件的位置信息。在一些示例中，上述位置信息可以包括起始位置、數據偏移量和數據塊大小。例如，合併單元還被配置為根據索引分別獲取第N快照中的增量磁碟文件和第N-1快照中的全量磁碟文件的起始位置、數據偏移量和數據塊大小獲得增量磁碟相對於全量磁碟文件的數據塊變化內容。在一個示例中，該存儲設備可以供虛擬機隨時掛載，進行上述虛擬機增量磁碟文件的合併。
在虛擬機出現故障或其他原因導致需要對虛擬機進行數據恢復時，基於上述用於虛擬化數據中心的數據處理裝置，圖3示出根據另一種實施例用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的結構框圖。如圖3所示，該裝置300可以包括訪問單元310、判斷單元320、處理單元330、合併單元340和恢復單元350。該恢復單元350被配置為根據索引選擇時間點回滾自身存儲的虛擬機存儲磁碟的快照或創建虛擬機存儲磁碟的快照的鏡像，根據索引選擇時間點提取虛擬機存儲磁碟的快照。在一個示例中，該裝置300中的恢復單元350還可以被配置為將虛擬機存儲磁碟的快照導入新建的虛擬機或直接掛載在原虛擬機上。
根據本發明實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理裝置可對應於根據本發明實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理方法中的執行主體，並且用於虛擬化數據中心的數據處理裝置中的各個模塊的上述和其它操作和/或功能分別為了實現圖1中的方法的相應流程，為了簡潔，在此不再贅述。
圖4示出根據另一種實施例的用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的計算設備實現的結構示意圖。如圖4所示，結合圖1、圖2和圖3描述的用於虛擬化數據中心的數據處理方法和用於虛擬化數據中心的數據處理裝置的至少一部分可以由計算設備實現，包括存儲器404、處理器403和總線410；該存儲器404和處理器403通過總線410連接並完成相互間的通信；該存儲器404用於存儲程序代碼；該處理器430通過讀取存儲器404中存儲的可執行程序代碼來運行與可執行程序代碼對應的程序，以用於執行如圖1所示的用於虛擬化數據中心的數據處理方法。在一些示例中，該計算設備400還可以包括輸入設備401、輸入埠402、輸出埠405、以及輸出設備906。其中，輸入埠402、處理器403、存儲器404、以及輸出埠405通過總線410相互連接，輸入設備401和輸出設備406分別通過輸入埠402和輸出埠405與總線410連接，進而與計算設備400的其他組件連接。需要說明的是，這裡的輸出接口和輸入接口也可以用I/O接口表示。具體地，輸入設備401接收來自外部的輸入信息，並通過輸入埠402將輸入信息傳送到處理器403；處理器403基於存儲器404中存儲的計算機可執行指令對輸入信息進行處理以生成輸出信息，將輸出信息臨時或者永久地存儲在存儲器404中，然後通過輸出埠405將輸出信息傳送到輸出設備406；輸出設備406將輸出信息輸出到計算設備400的外部。
上述存儲器404包括用於數據或指令的大容量存儲器。舉例來說而非限制，存儲器404可包括HDD、軟盤驅動器、快閃記憶體、光碟、磁光碟、磁帶或通用串行總線(USB)驅動器或者兩個或更多個以上這些的組合。在合適的情況下，存儲器404可包括可移除或不可移除(或固定)的介質。在合適的情況下，存儲器404可在計算設備400的內部或外部。在特定實施例中，存儲器404是非易失性固態存儲器。在特定實施例中，存儲器404包括只讀存儲器(ROM)。在合適的情況下，該ROM可以是掩模編程的ROM、可編程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、電可擦除PROM(EEPROM)、電可改寫ROM(EAROM)或快閃記憶體或者兩個或更多個以上這些的組合。
總線410包括硬體、軟體或兩者，將計算設備400的部件彼此耦接在一起。舉例來說而非限制，總線410可包括加速圖形埠(AGP)或其他圖形總線、增強工業標準架構(EISA)總線、前端總線(FSB)、超傳輸(HT)互連、工業標準架構(ISA)總線、無限帶寬互連、低引腳數(LPC)總線、存儲器總線、微信道架構(MCA)總線、外圍組件互連(PCI)總線、PCI-Express(PCI-X)總線、串行高級技術附件(SATA)總線、視頻電子標準協會局部(VLB)總線或其他合適的總線或者兩個或更多個以上這些的組合。在合適的情況下，總線410可包括一個或多個總線410。儘管本發明實施例描述和示出了特定的總線，但本發明考慮任何合適的總線或互連。
當通過圖4所示的計算設備400實現結合圖3描述的用於虛擬化數據中心的數據處理裝置時，輸入設備401用於訪問宿主機，對部署在宿主機的虛擬機存儲磁碟創建虛擬機快照並生成備份，在特定實施例中，與輸出設備相連的I/O接口可以包括硬體、軟體或兩者，提供用於在計算設備400與一個或多個I/O設備之間的通信的一個或多個接口。在合適的情況下，計算設備400可包括一個或多個這些I/O設備。一個或多個這些I/O設備可允許人和計算機系統400之間的通信。舉例來說而非限制，I/O設備可包括鍵盤、小鍵盤、麥克風、監視器、滑鼠、印表機、掃描儀、揚聲器、靜態照相機、觸針、手寫板、觸控螢幕、軌跡球、視頻攝像機、另一合適的I/O設備或者兩個或更多個以上這些的組合。I/O設備可包括一個或多個傳感器。本發明實施例考慮用於它們的任何合適的I/O設備和任何合適的I/O接口。在合適的情況下，I/O接口可包括一個或多個裝置或能夠允許處理器403驅動一個或多個這些I/O設備的軟體驅動器。在合適的情況下，I/O接口可包括一個或多個I/O接口。儘管本發明實施例描述和示出了特定的I/O接口，但本發明實施例考慮任何合適的I/O接口。該處理器403基於存儲器404中存儲的計算機可執行指令，判斷備份是否為完全備份，判斷備份是否為完全備份，當是完全備份時，對自身創建第一快照並建立虛擬機快照、第一快照與二者創建時間的索引，當不是完全備份時，對自身創建第N快照並建立虛擬機快照、第N快照與二者創建時間的索引，其中，N為大於2的整數，第N快照包括虛擬機自第N-1次備份後的增量磁碟文件；根據索引獲取包含第N-1次備份的全量磁碟文件的第N-1快照和包含第N-1次備份後的增量磁碟文件的第N快照；基於第N-1快照和第N快照合併全量磁碟文件和增量磁碟文件；以及，刪除虛擬機中的虛擬機快照。隨後可以在需要時經由輸出埠405和輸出設備406將合併後的磁碟文件輸出。
在合適的情況下，計算機可執行指令可包括一個或多個基於半導體的或其他集成電路(IC)(例如，諸如現場可編程門陣列(FPGA)或專用IC(ASIC))、硬碟驅動器(HDD)、混合硬碟驅動器(HHD)、光碟、光碟驅動器(ODD)、磁光碟、磁光碟驅動器、軟盤、軟盤驅動器(FDD)、磁帶、全息存儲介質、固態驅動器(SSD)、RAM驅動器、安全數字卡或驅動或其他合適的計算機可讀非臨時性存儲介質或者兩個或更多個以上這些的組合。
需要明確，本發明並不局限於上文所描述並在圖中示出的特定配置和處理。並且，為了簡明起見，這裡省略對已知方法技術的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發明的方法過程並不限於所描述和示出的具體步驟，本領域的技術人員可以在領會本發明的精神後作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。
本領域普通技術人員可以意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的系統、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統、裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些埠、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機械的或其它的形式連接。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本發明實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以是兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。