Linux文件系统的多点备份和实时保护方法

摘要

本发明公开了一种Linux文件系统的多点备份和实时保护方法，包括步骤：在Linux文件系统存储介质的未使用空间上建立备份区，对Linux文件系统的读写操作进行实时监控，将修改Linux文件系统的数据存储到备份区，并标记为备份版本，对Linux文件系统进行备份；备份区支持保存多个备份版本，还原Linux文件系统时，按照所选择的备份版本对Linux文件系统进行还原；拦截对Linux文件系统存储介质的读写请求，防止未授权的读写操作，实时保护Linux文件系统和备份区。本发明能够快速备份、快速还原Linux文件系统到任意备份版本、实时保护Linux文件系统不被修改。

主权项

一种Linux文件系统的多点备份和实时保护方法，其特征在于包括以下步骤：A、在Linux文件系统存储介质的未使用空间上建立备份区，对Linux文件系统的读写操作进行实时监控，将修改Linux文件系统的数据存储到备份区，并标记为备份版本，对Linux文件系统进行备份；步骤A中建立备份区的过程如下：A101、将Linux文件系统的存储介质连续划分为固定大小的块，并顺次对块进行编号；A102、在保存Linux文件系统的存储介质上划分一块未被Linux文件系统使用的空闲区域作为备份区；A103、在备份区建立参数区，保存块引用计数表、备份版本信息表、映射数据缓冲区信息表和备份版本描述信息区；所述备份版本信息表中的每条记录包括以下字段：唯一id、备份版本类型type、备份版本的描述信息desc、备份版本的块类型表在备份版本描述信息区的偏移位置blk_type_table、备份版本的块映射表在备份版本描述信息区的偏移位置blk_redir_table；映射数据缓冲区信息表记录了预分配的缓冲区的属性信息，包括以下字段：缓冲区的起始位置begin、缓冲区的结束位置end、缓冲区中首个未分配的空闲块在缓冲区的偏移位置free_offset；A104、在备份版本描述信息区，保存每个备份版本的块类型表和块映射表，块的类型包括：有效数据、空闲、临时有效数据、正式映射源、临时映射源，块映射表中包括映射源块号src和映射目标块号dst；A105、在备份区建立映射数据缓冲区，保存每个备份版本中产生的映射目标块，缓冲区的参数由映射数据缓冲区信息表维护；A106、初始化备份区，自动创建Linux文件系统的初始备份版本；A107、自动创建临时备份版本；步骤A中对Linux文件系统进行备份的过程如下：A201、查询备份版本信息表，找到第一个临时备份版本的记录，称为BP1;A202、遍历BP1的块类型表，找到类型为“临时有效数据”和“临时映射源”的块，在块引用计数表中将对应块的引用计数加1；A203、修改BP1的块类型表，将类型“临时有效数据”改为“有效数据”，将类型“临时映射源”改为“正式映射源”；A204、修改BP1，设置type为正式备份版本，设置唯一id；A205、复制BP1在备份版本描述信息区中的记录，称为BD2；A206、查询备份版本信息表，找到第一个id为0的备份版本记录，称为BP2，修改BP2，设置blk_type_table指向BD2的块类型表，设置blk_redir_table指向BD2的块映射表；B、备份区支持保存多个备份版本，还原Linux文件系统时，按照所选择的备份版本对Linux文件系统进行还原；步骤B中还原Linux文件系统的过程如下：B1、选择待还原的备份版本，作为源备份版本；B2、查询备份版本信息表中源备份版本的记录SRC‑BP；B3、查询备份版本信息表中的临时备份版本记录，如果不存在，查询第一个id为0的备份版本记录，被查询到的记录称为TMP‑BP，修改该记录的类型为临时版本；B4、用SRC‑BP的块类型表覆盖TMP‑BP的块类型表；B5、回收TMP‑BP映射数据占用的缓冲块；B6、用SRC‑BP的块映射表覆盖TMP‑BP的块映射表；C、拦截对Linux文件系统存储介质的读写请求，防止未授权的读写操作，实时保护Linux文件系统和备份区；步骤C中实时保护Linux文件系统的过程如下：C1、查询备份版本信息表中第一个id为0的备份版本记录BP2；C2、拦截到对Linux文件系统的读操作请求后，以被请求块的块号为索引，在BP2的块类型表中查询被请求块的类型，如果被请求块的类型为“有效数据”、“空闲”或“临时有效数据”，则直接读被请求块的数据；如果被请求块的类型为“正式映射源”或“临时映射源”，则以被请求块号为索引，在BP2的块映射表中查找块的映射关系记录，根据记录的dst字段，获得映射目标块号，从映射数据缓冲区读取映射目标块的内容；C3、拦截到对Linux文件系统的写操作请求后，以被请求块的块号为索引，在BP2的块类型表中查询被请求块的类型，C301、如果被请求块的类型为“空闲”且块的引用计数为0，则直接修改被请求块的数据，然后在BP2的块类型表中将块类型“空闲”改为“临时有效数据”；C302、如果被请求块的类型为“空闲”且块的引用计数大于0，则执行以下步骤：C3021、从映射数据缓冲区申请一个缓冲块；C3022、申请一个内存缓冲区，从被请求块读取块的原始内容到内存缓冲区；C3023、将写请求的内容写入内存缓冲区；C3024、将内存缓冲区的内容写入缓冲块；C3025、在BP2的块映射表中增加一条记录，将被请求块的块号作为映射源块号保存在记录的src字段，将缓冲块的块号作为映射目标块号保存在记录的dst字段；C3026、修改BP2的块类型表，将被请求块的类型“空闲”改为“临时映射源”；C303、如果被请求块的类型为“临时有效数据”，则直接修改被请求块的内容；C304、如果被请求块的类型为“有效数据”，则执行以下步骤：C3041、从映射数据缓冲区申请一个缓冲块；C3042、申请一个内存缓冲区，从被请求块读取块的原始内容到内存缓冲区；C3043、将写请求的内容写入内存缓冲区；C3044、将内存缓冲区的内容写入缓冲块；C3045、修改BP2的块映射表，增加一条新记录，将被请求块的块号作为映射源块号保存在src字段，将缓冲块的块号作为映射目标块号保存在dst字段；C3046、修改BP2的块类型表，将被请求块的类型“有效数据”改为“临时映射源”；C305、如果被请求块的类型为“临时映射源”，则以被请求块的块号为索引，查询BP2的块映射表，根据记录的dst字段，获得映射目标块号，用写请求的内容修改映射目标块；C306、如果被请求块的类型为“正式映射源”，则执行以下步骤：C3061、从映射数据缓冲区申请一个缓冲块；C3062、申请一个内存缓冲区，以被请求块的块号为索引，查询BP2的映射表获得映射目标块号，读取映射目标块的内容到内存缓冲区；C3063、将写请求的内容写入内存缓冲区；C3064、将内存缓冲区的内容写入缓冲块；C3065、修改BP2的块映射表，将缓冲块的块号作为映射目标块号保存在被请求块的记录的dst字段；C3066、修改BP2的块类型表，将被请求块的类型“正式映射源”改为“临时映射源”。