[發(fā)明專利]一種保證數(shù)據(jù)庫一致性的CDP備份與恢復方法

在審

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108170766A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 施文均;張有成
• 申請（專利權）人: 南京壹進制信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F11/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種保證數(shù)據(jù)庫一致性的CDP備份和恢復方法，備份時，配置IO過濾驅動，配置需要捕獲的文件列表，將數(shù)據(jù)庫文件添加到文件列表中；IO過濾驅動根據(jù)文件列表捕獲數(shù)據(jù)庫文件產生的IO記錄并且分析IO記錄是否具有一致性，生成IO記錄集，將IO記錄集存入備份存儲中；將數(shù)據(jù)庫文件做完全備份，完成CDP的初始備份；初始備份結束后，將備份集寫入備份存儲中；恢復時，IO過濾驅動停止對IO記錄的捕獲；停止數(shù)據(jù)庫的運行；恢復初始備份集，從備份存儲中讀取初始備份集，并進行恢復；使用IO記錄集恢復文件；重新啟動數(shù)據(jù)庫、IO過濾驅動，恢復完成。本發(fā)明在性能上、準確率上、有效性上都有顯著的提高。

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)備份和恢復技術領域，具體涉及一種保證數(shù)據(jù)庫一致性的CDP備份與恢復方法。

背景技術

CDP(continual data protection連續(xù)性數(shù)據(jù)保護)是一套方法，它可以捕獲或跟蹤數(shù)據(jù)的變化，并將其獨立存放在生產數(shù)據(jù)之外，以確保數(shù)據(jù)可以恢復到過去的任意時間點。持續(xù)數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)可以基于塊、文件或應用實現(xiàn)，可以為恢復對象提供足夠細的恢復粒度，實現(xiàn)幾乎無限多的恢復時間點。

CDP產品主要包括基于文件級CDP備份、基于應用級CDP備份。

IO復制技術被業(yè)界廣泛用于CDP產品開發(fā)，在一定程度上促進了CDP行業(yè)的發(fā)展；IO復制技術主要包括文件(系統(tǒng))IO和磁盤卷IO；基于IO級復制的CDP產品能夠應用在多種IT環(huán)境中，在一定程度上具有良好的適應性；但在應對數(shù)據(jù)庫應用方面卻存在不足，特別是數(shù)據(jù)的一致性，一直是困擾業(yè)界的技術難題。

數(shù)據(jù)庫的最小存儲單元一般稱為數(shù)據(jù)塊，基本都是固定大小，例如oracle的數(shù)據(jù)塊大小默認是8k。在絕大多數(shù)情況下，每條IO記錄都會包含完整結構的數(shù)據(jù)塊，恢復后的數(shù)據(jù)庫基本上滿足了數(shù)據(jù)一致性；但這是弱一致性，只滿足了數(shù)據(jù)塊級的一致性，而數(shù)據(jù)庫事務對象的邏輯結構一致性并沒有達到。

更多的時候，CDP開發(fā)者并不關心一個或多個IO記錄對應的事務行為，以及是否包含有效數(shù)據(jù)，這種邏輯一致性的檢測往往被忽視了；這就是為什么還原之后的數(shù)據(jù)庫雖然正常啟動了，但在運行中卻出現(xiàn)了其他的問題，例如：數(shù)據(jù)對象損壞、無法插入數(shù)據(jù)、實例無法啟動、部分數(shù)據(jù)丟失等。

基于IO復制的CDP產品大都采用了IO過濾驅動技術，IO過濾驅動技術要求開發(fā)專門的IO過濾驅動程序，安裝在操作系統(tǒng)上用來捕獲并復制應用的IO記錄；隨著數(shù)據(jù)庫的事務運行，IO記錄不斷產生，利用這些IO記錄可以將數(shù)據(jù)庫恢復到任意一個IO時間點狀態(tài)。雖然達到了減少RPO(恢復點目標)的效果，可在某些情況下會引起數(shù)據(jù)庫內部的問題，例如導致數(shù)據(jù)庫打不開。一般可以嘗試用其它IO記錄恢復，但這無疑增加了恢復窗口，而且由于不了解有效事務數(shù)據(jù)的一致性時間點，而隨意使用了任意時間還原IO記錄，容易引起數(shù)據(jù)對象的邏輯組織不完整，導致對象無法使用；這種情況就是沒有考慮數(shù)據(jù)庫邏輯一致性問題。

數(shù)據(jù)庫的事務行為會產生IO記錄，作為事務行為的物理存在形式。每個IO記錄由一個或多個數(shù)據(jù)塊構成，IO記錄數(shù)據(jù)長度是數(shù)據(jù)塊大小的整數(shù)倍，可以方便地進行切分，有利于分析。

數(shù)據(jù)庫的物理存儲結構往往比較復雜，例如Oracle包括數(shù)據(jù)文件、控制文件、日志文件等，每種類型文件的數(shù)據(jù)塊結構都不同；如果對這些文件的IO記錄全部分析，那將是一項艱巨而復雜的工作。數(shù)據(jù)庫事務行為一般都記錄在事務日志里面，例如Oracle的redolog、MySQL的binlog等；事務日志文件中的每條記錄表示一個事務行為，包括DML、DDL、DCL等操作。日志記錄存在于一個或多個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊中，如附圖1所示，事務日志文件由4個數(shù)據(jù)塊構成，包含5個記錄。事務日志的一致性決定了數(shù)據(jù)庫整體的一致性，所以分析事務日志文件的IO記錄。目前業(yè)界已經(jīng)開放了多種數(shù)據(jù)庫的事務日志的內部結構資料，大致來自技術論壇、數(shù)據(jù)庫廠商、開源項目。利用分析事務日志的IO記錄來確定數(shù)據(jù)庫一致性狀態(tài)，這是完全可行性的。

發(fā)明內容