備份及恢復數據的方法
2023-04-25 05:56:56
專利名稱：備份及恢復數據的方法
技術領域：
本發明涉及電子通信領域的數據處理技術，特別是涉及一種備份數據的方法，以及一種恢復數據的方法。
背景技術：
隨著計算機的普及應用，計算機硬碟中存儲的數據也越來越重要，隨之對於硬碟數據的備份和恢復也越趨重要。
硬碟的主引導扇區MBS上保存著啟動引導程序以及硬碟分區表，在硬碟的使用中主引導扇區上保存的數據可能遭到誤操作、安裝雙作業系統、引導型病毒的破壞。若所述主引導扇區上保存的數據遭到破壞，則將導致主引導扇區的數據無法從硬碟啟動，更嚴重時將丟失整個硬碟數據。顯然，對硬碟主引導扇區數據的備份對於整個硬碟數據備份具有至關重要的意義。
現有技術一參見圖1所示，常用的解決方法是在硬碟正常使用時，在系統中將硬碟的主引導扇區MBS(Master boot sector)數據，或者將主引導記錄MBR(master boot record)和硬碟分區表DPT(Disk Partition Table)備份到硬碟中的其它位置。當硬碟主引導扇區遭破壞時，從光碟或軟盤啟動系統後共享硬碟，並將備份的主引導扇區MBS數據，或者將主引導記錄MBR和硬碟分區表DPT恢復至硬碟主引導扇區。
這種解決方法可靠性較差。因為硬碟主引導扇區遭破壞時，可能硬碟分區表也遭到了破壞，使得無法正常使用硬碟，進而無法讀取硬碟中備份的主引導扇區MBS數據，或者將主引導記錄MBR和硬碟分區表DPT。
現有技術二參見圖2所示，目前還有一種解決方法是在硬碟正常使用時，製作一張啟動軟盤，進入DOS模式後將硬碟的主引導扇區MBS數據，或者將主引導記錄MBR和硬碟分區表DPT備份到這張軟盤上。當硬碟主引導扇區遭破壞時，從該軟盤啟動進入系統，將備份的主引導扇區MBS數據，或者將主引導記錄MBR和硬碟分區表DPT恢復至硬碟的主引導扇區。
這種解決方法存在以下缺點兼容性差。本技術需要使用軟碟機，對於伺服器系統來說，需要考慮到兼容性的問題，而軟碟機的兼容性比較差，如果軟碟機與伺服器不兼容，則無法從軟碟機進行啟動，從而無法使用軟碟機備份和恢復硬碟主引導扇區。
硬體成本較高。使用本技術方案需要額外增加軟碟機，以進行系統啟動和對硬碟主引導扇區進行備份、恢復。
可靠性差。軟盤讀寫數據時碟片與磁頭是直接接觸的，讀寫過程中會發生磨損，所以數據易損壞。
讀寫速度慢。軟盤由於使用碟片與磁頭直接接觸的技術，故轉速較慢，因而數據傳輸率也較低。
發明內容
本發明提供了備份及恢復數據的方法，用以解決現有備份和恢復數據的方法在可靠性方面的問題。
本發明備份數據的方法，包括下列步驟A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
所述目標機中的數據為主引導扇區數據。
所述步驟A中包括將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。可通過網絡文件系統NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
所述步驟B中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
所述步驟A之前還包括下列步驟
a1、在伺服器側編譯用於引導系統的內核文件；a2、遵循PXE啟動前執行環境規範，使目標機獲得所述內核文件；a3、在目標機一端執行所述內核文件。
所述步驟a2包括下列步驟目標機採用動態主機配置協議DHCP，向DHCP伺服器申請IP位址；DHCP伺服器為目標機分配IP位址，並返回獲取簡單文件傳送協議TFTP伺服器的IP位址；目標機根據所述TFTP伺服器的IP位址，從TFTP伺服器獲取所述內核文件。
所述步驟a2之前還包括伺服器根據目標機的唯一標識，為該目標機定製進入系統後應執行的操作，並指定操作目標數據文件。
可以至少兩個目標機同時進行數據備份。
本發明恢復數據的方法，包括下列步驟A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
所述伺服器的存儲介質中備份的數據為所備份的目標機的主引導扇區數據。
所述步驟A中包括將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。可通過網絡文件系統NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
所述步驟B中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
所述步驟A之前還包括下列步驟a1、在伺服器側編譯用於引導系統的內核文件；a2、遵循PXE啟動前執行環境規範，使目標機獲得所述內核文件；a3、在目標機一端執行所述內核文件。
所述步驟a2包括下列步驟目標機採用動態主機配置協議DHCP，向DHCP伺服器申請IP位址；DHCP伺服器為目標機分配IP位址，並返回獲取簡單文件傳送協議TFTP伺服器的IP位址；目標機根據所述TFTP伺服器的IP位址，從TFTP伺服器獲取所述內核文件。
所述步驟a2之前還包括伺服器根據目標機的唯一標識，為該目標機定製進入系統後應執行的操作，並從存儲介質中查找到指定的數據文件。
可以至少兩個目標機同時進行數據恢復。
本發明有益效果如下本發明的備份數據的方法，不再將數據備份到本地硬碟或啟動軟盤中，而是利用現有的啟動前執行環境PXE(Pre-Boot Execution Environment)技術，通過網絡引導目標機進入系統，並將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端；之後可將目標機中的數據(包括主引導扇區數據)備份到伺服器的存儲介質中，從而實現數據的備份。
本發明的恢復數據的方法，不再使用本地硬碟或啟動軟盤對目標機進行數據恢復，而是利用現有的啟動前執行環境PXE技術，通過網絡引導目標機進入系統，並將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端；之後可將伺服器的存儲介質中備份的數據(包括主引導扇區數據)恢復到目標機。
所述伺服器的存儲介質可為RAID1磁碟陣列，可以有效提高備份數據的可靠性，降低備份介質損壞造成備份數據丟失的機率。
本發明使用網絡引導目標機進入系統，目標機只需要配備支持PXE的網卡即可，不需要使用軟碟機等設備。而隨著網絡的普及，目前實際應用中的計算機基本上都配備了支持網絡啟動的網卡，所以可降低目標機系統硬體成本，同時可避免目標機與軟碟機不兼容的問題。
若伺服器根據目標機的唯一標識為該目標機定製進入系統後應執行的操作和操作目標數據文件，則本發明可支持多臺目標機同時進行備份和恢復操作，提高備份和恢復數據的工作效率。
本發明只需在伺服器上對多臺目標機進行統一配置(如編譯內核文件)，然後在目標機BIOS中設置從網卡啟動，即可自動完成整個備份和恢復操作，顯然對於用戶而言，操作很簡便。
圖1為現有技術將主引導扇區數據備份在硬碟上及恢復數據的方法流程圖；圖2為現有技術將主引導扇區數據備份在軟盤上及恢復數據的方法流程圖；圖3為常規的組網結構示意圖；圖4為本發明備份數據方法的步驟流程圖；圖5為本發明備份數據方法的信令流程圖；圖6為PXE客戶端結構示意圖；圖7為本發明恢復數據方法的步驟流程圖；圖8為本發明恢復數據方法的信令流程圖。
具體實施例方式
為了提高備份和恢復數據方法的可靠性，本發明提供了一種備份數據的方法，參見圖3所示，本方法基於常規的組網結構。該組網結構包括通過TCP/IP網絡互連的若干個目標機、交換機和用於備份數據和恢復數據的伺服器。
所述目標機包括但不限於個人計算機PC或小型機，但其必須具備支持網絡啟動的網卡，可在基本輸入輸出系統BIOS中設置從網卡進行引導啟動計算機，以實現通過網絡引導目標機進入系統，完成數據的備份和恢復。
所述交換機為任意可實現網絡連接的設備，包括但不限於集線器Hub，交換機Switch、路由器Router。若只有一臺目標機，則可以省略本設備。
所述伺服器包括但不限於內置有獨立磁碟冗餘陣列RAID的計算機。
上述組網結構中伺服器與交換機之間採用無線網卡進行連接，也可採用RJ45有線網卡進行連接。交換機與各個目標機之間採用無線網卡進行連接，也可採用RJ45有線網卡進行連接。同時也可採用其他可能的組網方式，只要可以實現通過網絡引導目標機進入系統，則都應在本發明的保護範圍之內。
基於上述組網結構，本發明的備份數據的方法包括下列主要步驟●首先，通過網絡引導目標機進入系統，用以將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
本步驟中，所述目標機進入的系統不限於Linux系列作業系統，也可以為Windows系列作業系統，Unix系列作業系統等其他作業系統。
本步驟中，所述伺服器不限於使用NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端，還可使用其他共享文件方式，如SAMBA協議，實現存儲介質的共享。
本步驟中，所述伺服器不限於採用RAID1磁碟陣列的硬碟作為存儲介質，還可採用如SCSI硬碟、RAID0/3/5陣列、單IDE硬碟、磁帶機、磁帶庫、光碟、flash等存儲介質。
●之後，將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中，以完成數據備份。
本步驟中，待備份的數據包括但不限於目標機中的主引導扇區數據。
本步驟中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
●在通過網絡引導目標機進入系統之前，還需編譯內核文件，以實現通過網絡引導目標機進入系統。
與目標機加載的系統相應，所述對目標機進行網絡引導所採用的內核文件，不限於Linux內核文件，還可採用Unix等系統的內核文件。
以下以Linux系列作業系統為例，參見圖4和圖5所示，本發明的備份數據的方法包括下列具體步驟S10、編譯內核文件。
本步驟為準備步驟。在本例中，引導系統為基於unattended項目的Linux系統，故在以後的應用中可以根據unattended的版本發布來選擇程序更新，目前所用版本為Unattended4.5，啟動的內核版本為2.6.9。下載程序包linux-2.6.9.tar.bz2.在編譯之前需要確認gcc的版本，所述編譯要求gcc版本為3.3。下載後解壓，並編譯生成所需的引導系統內核文件bzImage。
S11、目標機獲取TFTP(Trivial File Transfer Protocol，簡單文件傳送協議)伺服器的IP位址。
本發明方法中，網絡引導啟動目標機的過程部分遵循PXE規範。PXE是Intel’s WfM(Wired for management)規範的一個子集，允許主機先於本地磁碟從網絡伺服器啟動，同時PXE也是對DHCP(Dynamic Host Configure Protocol，動態主機配置協議)的擴展，DHCP通過配置文件擴展選項來支持PXE。
PXE可分為客戶模式和伺服器模式。通常PXE服務由DHCP服務和TFTP服務協同提供；PXE客戶端被固化在支持PXE網絡啟動的網卡的只讀存儲器ROM中，所述PXE客戶端支持的接口參見圖6所示，包括啟動前應用編程接口Pre-Boot API、TFTP API、UDP API、UNDI API，以及為Bootstrap(pxelinux.0)提供服務的接口。
本步驟中，目標機遵循PXE規範，向DHCP伺服器請求IP位址；DHCP伺服器為目標機分配有效IP位址，同時一併返回TFTP伺服器的IP位址。(參考《PXE Specification V2.1》具體過程)S12、目標機從TFTP伺服器獲取所述內核文件。
目標機獲取TFTP伺服器的IP位址後，據此從TFTP伺服器下載Bootstrap網絡自舉啟動文件pxelinux.0、配置文件、內核文件、根文件系統文件。(參考《PXE Specification V2.1》具體過程)S13、通過網絡引導目標機進入系統。
目標機啟動所述內核文件，實現通過網絡引導目標機進入系統。
進入系統後，目標機自動執行備份數據的功能軟體。該軟體使用網絡文件系統NFS服務，將伺服器上的存儲介質(磁碟冗餘陣列RAID1)共享到目標機本地端。
S14、將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
目標機自動使用加載的系統(本例中為Linux作業系統)自帶的命令，如使用Linux作業系統自帶的dd命令，將本地硬碟上的數據(包括但不限於主引導扇區數據)寫入已經共享在目標機本地端的伺服器上的存儲介質中，從而實現數據的備份。
在步驟S11之前，若伺服器根據各個目標機的介質訪問控制MAC地址(MAC地址使用全球唯一編碼規則)，分別為各個目標機定製進入系統後應執行的操作(本例為備份)，並指定操作目標數據文件，則本發明方法還可支持同時對多臺目標機分別進行備份操作。PXE網絡啟動中的DHCP、TFTP以及NFS服務都可同時支持多個客戶端，PXE可根據目標機網卡的MAC地址分別定製各個目標機的操作配置文件及存儲介質空間，從而有效區分不同的目標機。
基於上述組網結構，本發明的恢復數據的方法包括下列主要步驟●首先，通過網絡引導目標機進入系統，用以將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
本步驟中，所述目標機進入的系統不限於Linux系列作業系統，也可以為Windows系列作業系統，Unix系列作業系統等其他作業系統。
本步驟中，所述伺服器不限於使用NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端，還可使用其他共享文件方式，如SAMBA協議，實現存儲介質的共享。
本步驟中，所述伺服器不限於採用RAID1磁碟陣列的硬碟作為存儲介質，還可採用如SCSI硬碟、RAID0/3/5陣列、單IDE硬碟、磁帶機、磁帶庫、光碟、flash等存儲介質。
●之後，將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機，以完成數據恢復。
本步驟中，所述伺服器的存儲介質中備份的數據包括但不限於所備份的目標機的主引導扇區數據。
本步驟中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
●在通過網絡引導目標機進入系統之前，還需編譯內核文件，以實現通過網絡引導目標機進入系統。
與目標機加載的系統相應，所述對目標機進行網絡引導所採用的內核文件，不限於Linux內核文件，還可採用Unix等系統的內核文件。
以下以Linux系列作業系統為例，參見圖7和圖8所示，本發明的恢復數據的方法包括下列具體步驟S20、編譯內核文件。(與步驟S10相同)S21、目標機獲取TFTP伺服器的IP位址。(與步驟S11相同)S22、目標機從TFTP伺服器獲取所述內核文件。(與步驟S12相同)S23、通過網絡引導目標機進入系統。(與步驟S13相同)S24、將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
目標機自動使用加載的系統(本例中為Linux作業系統)自帶的命令，如使用Linux作業系統自帶的dd命令，將已經共享在目標機本地端的伺服器上的存儲介質中的數據(包括但不限於主引導扇區數據)恢復到本地硬碟上，從而實現數據的恢復。
在步驟S21之前，若伺服器根據各個目標機的介質訪問控制MAC地址(MAC地址使用全球唯一編碼規則)，分別為各個目標機定製進入系統後應執行的操作(本例為恢復)，並從存儲介質中查找到指定的數據文件，則本發明方法還可支持同時對多臺目標機分別進行恢復操作。PXE網絡啟動中的DHCP、TFTP以及NFS服務都可同時支持多個客戶端，PXE可根據目標機網卡的MAC地址查找對應的操作配置文件及存儲介質空間，從而有效區分不同目標機的數據。
綜上所述，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種備份數據的方法，其特徵在於，包括下列步驟A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述目標機中的數據為主引導扇區數據。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟A中還包括將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，通過網絡文件系統NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。
6.如權利要求1至5任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟A之前還包括下列步驟a1、在伺服器側編譯用於引導系統的內核文件；a2、遵循PXE啟動前執行環境規範，使目標機獲得所述內核文件；a3、在目標機一端執行所述內核文件。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述步驟a2包括下列步驟-目標機採用動態主機配置協議DHCP，向DHCP伺服器申請IP位址；-DHCP伺服器為目標機分配IP位址，並返回獲取簡單文件傳送協議TFTP伺服器的IP位址；-目標機根據所述TFTP伺服器的IP位址，從TFTP伺服器獲取所述內核文件。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，至少兩個目標機同時進行數據備份。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述步驟a2之前還包括伺服器根據目標機的唯一標識，為該目標機定製進入系統後應執行的操作，並指定操作目標數據文件。
10.一種恢復數據的方法，其特徵在於，包括下列步驟A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述伺服器的存儲介質中備份的數據為所備份的目標機的主引導扇區數據。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述步驟A中還包括將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，通過網絡文件系統NFS將伺服器的存儲介質共享到目標機本地端。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，使用目標機加載的系統中自帶的命令，將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。
15.如權利要求10至14任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟A之前還包括下列步驟a1、在伺服器側編譯用於引導系統的內核文件；a2、遵循PXE啟動前執行環境規範，使目標機獲得所述內核文件；a3、在目標機一端執行所述內核文件。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述步驟a2包括下列步驟-目標機採用動態主機配置協議DHCP，向DHCP伺服器申請IP位址；-DHCP伺服器為目標機分配IP位址，並返回獲取簡單文件傳送協議TFTP伺服器的IP位址；-目標機根據所述TFTP伺服器的IP位址，從TFTP伺服器獲取所述內核文件。
17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，至少兩個目標機同時進行數據恢復。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述步驟a2之前還包括伺服器根據目標機的唯一標識，為該目標機定製進入系統後應執行的操作，並從存儲介質中查找到指定的數據文件。
全文摘要
本發明公開了備份及恢復數據的方法，用以解決現有備份和恢復數據的方法在可靠性方面的問題。本發明備份數據的方法包括A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將目標機中的數據備份到伺服器的存儲介質中。本發明恢復數據的方法包括A、通過網絡引導目標機進入系統；B、將伺服器的存儲介質中備份的數據恢復到目標機。通過本發明方法的實施，可以提高備份和恢復數據的可靠性。
文檔編號H04L29/06GK1908910SQ200610111810
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者彭鵬飛 申請人:華為技術有限公司