Linux 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)

while(!rqstp->rq_copy->done){

schedule_timeout((HZ+99)/100);

……

}

}

該文件是在 nfs 服務(wù)器端執(zhí)行 nfs 客戶機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的修改文件或者是目錄的原函數(shù)。在這里，我們可以通過(guò)添加自己的代碼，來(lái)將創(chuàng)建的目錄和文件名存入一個(gè)磁盤(pán)文件當(dāng)中，以備后面的備份和恢復(fù)操作。

圖 6 NFS 文件細(xì)粒度恢復(fù)日志產(chǎn)生示意圖

獲得了操作日志信息，然后就可以進(jìn)行精確恢復(fù)和選擇性恢復(fù)時(shí)。首先由用戶利用數(shù)據(jù)查詢(xún)、瀏覽工具確定需要恢復(fù)的文件操作集，然后利用相應(yīng)的日志數(shù)據(jù)按記錄產(chǎn)生順序逐條生成恢復(fù)請(qǐng)求，發(fā)送給文件服務(wù)器端的代理程序，由它通過(guò) proc 文件請(qǐng)求 NFS 文件系統(tǒng)恢復(fù)模塊進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)模塊收到請(qǐng)求后，取出相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)調(diào)用底層 ext3 文件系統(tǒng)基本操作完成該次文件操作的”重放”，最后返回執(zhí)行結(jié)果，通過(guò) proc 文件通知代理程序，代理程序再通知管理端，管理端再發(fā)送下一條恢復(fù)請(qǐng)求，及到所有選中的操作全完成為止。具體實(shí)現(xiàn)模式請(qǐng)參看圖 7：

圖 7 恢復(fù)流程示意圖

數(shù)據(jù)快速同步技術(shù)

在系統(tǒng)中，各文件服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)需要及時(shí)同步更新，這樣才能保證服務(wù)遷移后到新的環(huán)境后相關(guān)數(shù)據(jù)環(huán)境的一致性，從而保證服務(wù)遷移在語(yǔ)義上的正確性。在本方案中，每個(gè)文件服務(wù)器均采用 NFSv3 協(xié)議向外提供文件服務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，管理員會(huì)指定一臺(tái)主服務(wù)器，由該服務(wù)器負(fù)責(zé)向外提供服務(wù)，其他文件服務(wù)器為備份服務(wù)器，接收同步數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步更新，并不對(duì)外提供服務(wù)，只有當(dāng)系統(tǒng)決定遷移后，選定的遷移目標(biāo)對(duì)應(yīng)的文件服務(wù)器才成為主文件服務(wù)器。

由于主文件服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)外的文件服務(wù)，因此，數(shù)據(jù)同步的發(fā)起者應(yīng)該是主文件服務(wù)器，而所有的備份服務(wù)器均為被動(dòng)的同步數(shù)據(jù)接收者。因此，數(shù)據(jù)的快速同步包含兩方面的工作：主文件服務(wù)器產(chǎn)生同步數(shù)據(jù)和備份文件服務(wù)器接收同步數(shù)據(jù)完成同步。具體的數(shù)據(jù)流向如圖 8 所示：

圖 8 同步數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與流動(dòng)示意圖

為了達(dá)到數(shù)據(jù)快速同步的目的，我們采用了記錄文件寫(xiě)操作(包括創(chuàng)建、修改、刪除、改名、屬性修改等所有的改變文件或目錄屬性、內(nèi)容的操作)的具體參數(shù)的方法來(lái)生成同步數(shù)據(jù)，這樣每次生成的數(shù)據(jù)量比較少，而且可以滿足及時(shí)更新的目的。同步數(shù)據(jù)的格式及相關(guān)代碼段如下：

struct Log {

int length; //整個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度

int ops; //操作的類(lèi)型

char* data; //與操作相關(guān)數(shù)據(jù)

};

//下面代碼段從內(nèi)核將同步數(shù)據(jù)包發(fā)往其他文件服務(wù)器

long send(struct socket* sock, void * buff,size_t len)

{

int err;

mm_segment_t oldfs;

struct msghdr msg;

struct iovec iov;

static int total = 0;

down(log_sem);

iov.iov_base=buff;

iov.iov_len=len;

msg.msg_name=NULL;

msg.msg_iov=iov;

msg.msg_iovlen=1;

msg.msg_control=NULL;

msg.msg_controllen=0;

msg.msg_namelen=0;

total += len;

msg.msg_flags = MSG_SYN;//DONTWAIT;

oldfs=get_fs();

set_fs(KERNEL_DS);

err = sock_sendmsg(sock, msg, len);

set_fs(oldfs);

if(err0){

dprintk(send err(errNo=%d len = %d)n,err,len);

netbroken = 1;

}

……

up(log_sem);

return(err);

}

同步數(shù)據(jù)產(chǎn)生后，先放入一個(gè)緩沖區(qū)中，而不是立即發(fā)送到備份文件服務(wù)器，這樣可以較大程度改善系統(tǒng)的總體性能。緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)由同步管理進(jìn)程管理，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)據(jù)量時(shí)，同步管理程序負(fù)責(zé)把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到備份文件服務(wù)器上，并根據(jù)返回的應(yīng)答結(jié)果決定是否需要把重發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)確認(rèn)某個(gè)服務(wù)器無(wú)法響應(yīng)后，自動(dòng)把同步數(shù)據(jù)定期寫(xiě)入一個(gè)僅可追加的文件，以便于隨后可能需要的恢復(fù)階段同步的需要，當(dāng)這個(gè)寫(xiě)入的文件數(shù)據(jù)量超出一定限制時(shí)，并且系統(tǒng)確認(rèn)已經(jīng)至少有一個(gè)新的版本生成，可以把該文件清空。

當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)備份文件服務(wù)器時(shí)，由獨(dú)立的接收進(jìn)程負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)放入接收緩沖區(qū)，經(jīng)核對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)誤后給主服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，另一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程即更新管理進(jìn)程把接收緩沖區(qū)作為輸入，從中解析出一個(gè)個(gè)的順序的操作日志，從每個(gè)日志中得到操作類(lèi)型，然后在剩余的數(shù)據(jù)中按照特定的操作類(lèi)型提取所需的參數(shù)，利用文件系統(tǒng)調(diào)用完成相應(yīng)操作。

總結(jié)

Linux 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)已經(jīng)為企業(yè)在數(shù)據(jù)備份和共享領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如何保證其多版本備份、實(shí)時(shí)恢復(fù)是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題，本文將詳細(xì)介紹針對(duì)該網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)及同步機(jī)制在內(nèi)核的具體實(shí)現(xiàn)，給廣大系統(tǒng)管理員和研發(fā)人員提供技術(shù)參考。