虚拟化数据备份方法、虚拟化数据重组方法、装置及系统

摘要

一种虚拟化数据迁移或备份方法、虚拟化数据重组方法、装置及系统，所述虚拟化数据迁移或备份方法包括：虚拟化软件层节点接收数据迁移或备份的指令；虚拟化软件层节点根据所述指令，将虚拟化软件层节点中的各个虚拟机上存储的数据导出到存储设备中；所述虚拟化软件层节点向备份管理节点发送各个虚拟机的配置信息，以使所述备份管理节点根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组合。虚拟化数据重组方法包括：备份管理节点获取虚拟化软件层节点中各个虚拟机的配置信息；备份管理节点根据所述各个虚拟机的配置信息对存储空间中的数据进行重新组合。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种虚拟化数据迁移或备份方法、 虚拟化数据重组方法、装置及系统。

背景技术

随着通信技术的发展，越来越多的数据中心使用了虚拟化技术。所述虚 拟化技术是一种对计算机系统硬件抽象后重新组合的技术，并且在计算机硬 件平台和操作系统之间都会有一层虚拟化软件层运行，该虚拟化软件层一般 统称为Hypervisor，可以实现在多个计算机硬件平台上任意运行多个操作系 统。

对于应用了虚拟化技术的数据中心，不再是运行单一的操作系统，所以 数据中心的备份和部署也从操作系统OS、应用程序的备份和部署逐步变成对 数据中心上的虚拟机的备份和部署，在备份或者部署时通常采用依次备份或 者部署虚拟机的方式。这种备份方式通常由数据中心管理软件，通知虚拟机 操作系统来完成所有的操作。但是，这些备份仅限于各个虚拟机的备份，无 法备份到虚拟机之间的关联关系。也就是说，各个虚拟机的备份操作都在各 自虚拟机的操作系统下完成的，各个虚拟机的备份不存在任何的关联。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，现有的实现 方式中，当数据中心的各个虚拟机间彼此存在直接联系，运行状态存在依赖 关系，如果将数据中心每个单独系统(对应一个虚拟机)备份出来，然后在 单独进行恢复，其过程比较复杂，而且容易出现操作上的错误，导致备份的 数据中心和原数据中心系统不完全一致。此外，数据中心系统可能由多个计 算节点构成，每个虚拟机的动态数据(内存信息)将可能会分布在不同的多 个计算节点上，由虚拟机来进行备份数据可能会对运行在同一节点上的其他 虚拟机产生影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种虚拟化数据迁移或备份方法、虚拟化 数据重组方法、装置及系统，以解决对数据中心上所有虚拟机上数据统一进 行备份的技术问题，以提高备份效率。

为此，本发明实施例提供一种虚拟化数据迁移或备份方法，所述方法包 括：

虚拟化软件层节点接收数据迁移或备份的指令；

所述虚拟化软件层节点根据所述指令，将所述虚拟化软件层节点中的各 个虚拟机上存储的数据导出到存储设备中；

所述虚拟化软件层节点向备份管理节点发送各个虚拟机的配置信息，以 使所述备份管理节点根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组 合。

本发明实施例还提供一种虚拟化数据重组方法，所述方法包括：

备份管理节点获取至少一个虚拟化软件层节点中各个虚拟机的配置信 息；

备份管理节点根据所述虚拟机的配置信息对与其连接的存储设备中的数 据进行重新组合，其中，所述存储设备中存储有至少一个虚拟化软件层节点 中的各个虚拟机上存储的数据。

相应的，本发明实施例提供一种虚拟化数据迁移或备份装置，所述装置 包括：

接收单元，用于接收数据迁移或备份的指令

导出单元，用于根据所述指令，将所述虚拟化软件层节点中的各个虚拟 机上存储的数据导出到存储设备中；

发送单元，用于向备份管理节点发送各个虚拟机的配置信息，以使所述 备份管理节点根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组合。

本发明实施例还提供一种虚拟化数据重组装置，该装置与存储设备连接， 所述存储设备，用于存储至少一个虚拟化软件层节点中的各个虚拟机上存储 的数据；所述装置包括：

获取单元，用于获取至少一个虚拟化软件层节点中各个虚拟机的配置信 息；

重新组合单元，用于根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重 新组合。

相应的，本发明实施例还提供一种虚拟化数据中心系统，所述系统包括：

虚拟化软件层节点，用于接收数据迁移或备份的指令，并根据所述指令， 将所述虚拟化软件层节点中的各个虚拟机上存储的数据导出到与其连接的存 储设备中；

备份管理节点，用于获取所述虚拟化软件层节点中各个虚拟机的配置信 息，并根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组合。

由上述技术方案可知，本发明实施例可以将一个数据中心中的所有的虚 拟机上的数据同时备份出来，在备份的过程中也同时备份了虚拟机之间的关 联关系，以便于在恢复数据中心的数据时可以不关心虚拟机恢复的先后顺序。 同时，在从虚拟化软件层节点中导出存储的数据时，不需要再往上通知上层 OS来进行备份，从而提高了数据备份效率，降低了系统逻辑复杂度。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种虚拟化数据迁移或备份方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种虚拟化数据迁移或备份方法中内存数据 导出的应用实例图；

图3为本发明实施例提供的一种虚拟化数据重组方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种备份管理节点对虚拟数据中心中的相关 配置信息进行收集备份的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种虚拟化数据迁移或备份装置的结构示意 图；

图6为本发明实施例提供的一种虚拟化数据重组装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种虚拟化数据中心系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附 图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

为了并于本领域技术人员的理解，在介绍本发明之前，先简单的介绍一 下虚拟化的数据中心。

所述虚拟化的数据中心通常会由两个以上的计算节点构成，每个计算节 点上会运行一个虚拟化软件层(Hypervisor)，本发明称为虚拟化软件层节点， 所述Hypervisor将该计算节点上的物理内存，处理器，I/O资源抽象、重组成多 个虚拟计算节点，所以，所述Hypervisor可以认为是一个资源归属的转换模 块。在虚拟化的数据中心中，只有Hypervisor可以访问到所有的计算节点物理 资源。

请参阅图1，为本发明实施例提供一种虚拟化数据迁移或备份方法的流程 图；所述方法包括：

步骤101：虚拟化软件层节点接收数据迁移或备份的指令；

其中，该步骤中，虚拟化软件层节点可以接收到虚拟机上的管理节点， 或者虚拟机操作系统发送的数据迁移或备份指令，但并不限于此也可以是其 他上层节点发送的数据迁移或备份的指令。

步骤102：虚拟化软件层节点根据所述指令，将该虚拟化软件层节点中的 各个虚拟机上存储的数据导出到存储设备中；

其中，该步骤具体包括：虚拟化软件层节点中的处理器管理单元根据所 述指令停止对各个虚拟机上的中央处理器的调度，并将各个虚拟机上的数据 存储到与其连接的内存中；虚拟化软件层节点在与其连接的存储设备中申请 一段存储空间，并在所述存储空间中记录该虚拟化软件层节点的节点编号； 将所有内存中的数据导出到所述存储空间中；

步骤103：所述虚拟化软件层节点向备份管理节点发送各个虚拟机的配置 信息，以使所述备份管理节点根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进 行重新组合。

本发明实施例中，当虚拟化软件层节点接收到数据迁移或备份指令时， 可以一次将虚拟化软件层节点下的各个虚拟机上存储的数据全部导出到存储 设备中。也就是说，虚拟化软件层节点可以一次统一备份一个数据中心上所 有的虚拟机上存储的数据，以便于使数据中心的恢复或者迁移时能够与原数 据中心完全一致。

请参阅图2，为本发明实施例提供的一种虚拟化数据迁移或备份方法中内 存数据导出的应用实例图，所述方法应用于对虚拟数据中心中Hypervisor侧的 数据备份的示意图。在该实施例中，在Hypervisor中增加一个数据导出单元 (memory dump)，该数据导出单元用来对本Hypervisor管理的计算节点的存储 数据进行导出操作。

如果图2所示，本实施例以两个计算节点(即计算节点1和计算节点2)为 例，其中，计算节点1中包括依次连接的OS11(即OS1至OSn)、Hypervisor12、 CPU13、内存单元14，同时，内存单元14还与Hypervisor12连接，其中， Hypervisor12包括数据导出单元121。

计算节点2中包括依次连接的OS21(即OS1至OSn)、Hypervisor22、CPU23、 内存单元24，同时，内存单元14还与Hypervisor12连接，其中，Hypervisor22 包括数据导出单元221。

高速存储设备3分别与计算机1和计算机2中的所有CPU连接。

如图所示，当Hypervisor接收到OS(包括OS1至OSn中的任意一个)发送 的数据迁移或备份的指令时，即当系统触发备份流程时；Hypervisor上的处理 器管理单元将停止对CPU的调度，Hypervisor上的内存单元将本虚拟计算节点 上未写回的缓冲(Cache)数据全部写回到内存单元(Memory)中。

Hypervisor在与其连接的存储设备中申请一段存储空间，首先，将其所在 的节点编号写入到该存储空间中，然后将内存(Memory)单元中的数据全部 导出到该存储空间中。

其中，所述存储空间建议采用CPU直接连接的I/O存储，即图2中的高速存 储设备(High Speed Storage)，因为作为数据中心存在的服务器一般都具有海 量的内存容量，如果采用传统通道的IO Adapt进行传输，效率低下，耗费大量 的时间。但所述存储空间不限于此，也可以是其他与CPU连接的存储设备。

还请参阅图3，为本发明实施例提供的一种虚拟化数据重组方法的流程 图，在基于图1所示实施例的基础上，所述方法包括：

步骤301：备份管理节点获取至少一个虚拟化软件层节点中各个虚拟机的 配置信息；

步骤302：备份管理节点根据所述配置信息对与其连接的存储设备中的数 据进行重新组合，其中，所述存储设备中存储有至少一个虚拟化软件层节点 中的各个虚拟机上存储的数据。

其中，步骤301中，一种获取方式为：备份管理节点搜索至少一个虚拟化 软件层节点中导出的数据(即内存memory文件)，从所述memory文件中获取 虚拟化软件层节点的节点编号；然后，备份管理节点根据所述节点编号，从 该虚拟化软件层节点的虚拟化软件层配置文件中获取统一地址分配的节点分 布信息。

另一种获取方式为：备份管理节点定接收至少一个虚拟化软件层节点定 期或实时发送的各个虚拟机的配置信息。

步骤302中，所述根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组 合，包括：备份管理节点根据获取的所述统一地址分配的节点分布信息，按 照内存段地址对所述存储设备的数据重新组合，重新组合后的数据中包括该 虚拟化软件层节点的节点编号。

其中，按照内存段地址对存储设备中的数据重新组合，包括两种重新组 合方式，一种是按照内存段地址从低到高的顺序对存储空间的数据重新组合； 另一种是按照内存段地址从高到低的顺序对存储空间的数据重新组合。当然， 并不限于此，也可以从内存段地址的中间向高端顺序对所述存储设备的数据 重新组合，或者从内存段地址的中间向低端顺序对所述存储设备的数据重新 组合，本实例不作限制。

上述实施例为Hypervisor对内存的数据的导出过程，在Hypervisor对内存 的数据导出后，备份管理节点(Backup Manager)需要对虚拟数据中心中的相 关配置信息进行收集备份，同时对各个节点导出的数据(即内存上存储的数 据，也可以称为内存数据)进行重新组合。因为每个存在Hypervisor的节点并 不一定是一台完整的计算机，可能与其他的节点共同组成一台统一地址分配 的计算机，在这种情况下，需要将所有统一地址分配的节点内存按照内存地 址空间重新进行组合。具体还请参阅图4。

图4为本发明实施例提供的一种备份管理节点对虚拟数据中心中的相关 配置信息进行收集备份的结构示意图。

如图4所示，包括：Backup Manager41分别对Hypervisor42的备份，对虚拟 机(VM)的备份，对网络(Network)44的备份，其中，

所述对虚拟机(VM)43的备份包括对OS镜像(OS image)431的备份和 对VM的配置信息(VM profile)432的备份，这些信息是存放了数据中心的静 态信息，VM在只有OS镜像和配置信息文件的情况下可以启动运行；

对Hypervisor42的备份包括对CPU422的备份和对内存(memory)421的备 份，备份了Hypervisor所管理的内存和CPU状态，即描述了数据中心的动态状 态，也就是某一个时刻的运行状态，备份Hypervisor的状态可以使数据中心在 恢复时完全跟备份的时候相同。

对Network备份44包括对路由器、交换机的配置信息(Switch/Router  profile441的备份和对智能网卡配置信息442的备份。其中，

对Switch/Router profile的备份包括对它们的虚拟化配置情况的备份；这是 因为数据中心中的各个虚拟机并不是独立的，它们经常通过网络互相交换数 据，如果不对网络的配置信息进行备份的话，当数据中心的虚拟机在恢复时 就无法正确的接入网络。而且数据中心的网络也可能是虚拟化的，虚拟机中 看到的路由器、交换机，可能并不实际存在于物理网络中，这些虚拟配置信 息可能存在与物理交换机和物理路由器中，也可能存在与数据中的智能网卡 中。因此，对上述这些信息进行备份可以用来恢复数据中心的网络拓扑结构， 使虚拟机在恢复的时候可以正常的接入网络。

对智能网卡配置信息442的备份，由于智能网卡也可能会被用作虚拟交换 机，虚拟路由器的载体，因此，也需要对智能网卡配置信息进行备份。

其中，根据所述信息进行虚拟化数据迁移或备份的过程包括：

虚拟化软件层节点Hypervisor在接收到数据迁移或备份的指令时，根据所 述指令，将所述虚拟化软件层节点中的各个虚拟机上存储的数据导出到存储 设备中；虚拟化软件层节点向备份管理节点Backup Manager发送各个虚拟机的 配置信息，所述虚拟机的配置信息为备份的虚拟机的配置信息，可以包括各 个虚拟机的OS镜像和VM的配置信息，当然，并不限于此，还可以包括其他信 息，比如Hypervisor42的备份和对Network备份等。

而所述Backup Manager获取至少一个虚拟化软件层节点中各个虚拟机的 配置信息，即搜索Hypervisor导出的memory文件，并读取该memory文件头部 的节点编号，即确定Hypervisor所在的节点编号。

Backup Manager根据该节点编号，从对应Hypervisor节点的Hypervisor配 置文件中读取该节点配置信息，即统一地址分配的节点分布信息。

Backup Manager根据所述节点配置信息，按照内存段地址从低到高的顺 序重新组合文件，重新组合的文件依然保留备份时的节点信息，用作恢复时 参考信息。

当然，Backup Manager根据所述节点配置信息，按照内存段地址从高到 低的顺序重新组合文件；但并不限于此，还可以按照内存段地址从中间到高 或低的顺序重新组合文件。

在该实施例中，重组内存段的作用，以便于使恢复该备份时能恢复到与 原备份系统内存大小配置不相同的计算节点上。

此外，本发明实施例中，除了搜集备份虚拟机的配置信息(VM profile) 外，还可以搜集备份OS镜像(OS image)。其中，虚拟机的配置信息一般以配 置文件的形式存在，并与OS镜像(OS image)文件存储在同一个存储空间中。 Backup Manager需要拷贝所有的虚拟机的配置文件以及OS image文件到备份 的存储设备中，并对虚拟机的配置文件进行解析，因为每一个虚拟机的配置 文件中会描述该虚拟机现有的配置文件中存储该虚拟机所配置的资源，例如： CPU的数量，Memory的大小，各种I/O端口的数量种类以及所连接的存储设备 等。这些信息用以恢复数据中心时的环境验证使用。

一般情况下，虚拟机的配置文件中与系统硬件相关的信息如下：

CD-settings        (控制域配置节点)

Network            (网络配置)

Floppy-drives      (软盘驱动器)

IDE                (IDE硬盘驱动器)

Parallel ports     (并行端口)

RAM                (内存大小)

SCSI               (SCSI存储驱动器)

Serial ports       (串行端口)

Sound              (声卡配置)

USB port           (USB端口配置)

CPU    (虚拟CPU数量)

也就是说，Backup Manager先确定虚拟化软件层节点的节点编号，在根 据所述节点编号对应的虚拟化软件层节点获取虚拟机的配置文件，然后，根 据虚拟机的配置文件中的字段描述，收集所有的虚拟机所有的资源种类和数 量信息，并汇总。

之后，Backup Manager可以接入虚拟数据中心的本地局域网，通过使用 SNMP协议，获取该网络上的所有设备，并生成该网络的拓扑结构图，并将拓 扑结构图存储到备份的存储设备中。

其中，网络的拓扑结构描述了该数据中心的逻辑网络结构，这个结构对 数据中心中的虚拟机能否正常进行通讯非常重要，正常情况下，当恢复了所 有交换机、路由器、智能网卡的网络配置信息，并且启动所有虚拟机后，恢 复的数据中心应当与备份的数据中心的网络拓扑结构相同。此时可以用这个 网络拓扑结构进行验证，以确定网络得到了正确的恢复。

本发明实施例中，由于在每个Hypervisor中均增加了Memory dump单元， 该单元可以直接从Hypervisor导出内存数据，即可以将一个数据中心中的所有 的虚拟机上的数据同时备份出来，以便于Backup Manager将不同虚拟计算节 点导出的内存数据进行重新组合，其达到优点为：

1、在数据迁移或备份时不需要关心数据中心上到底运行了多少虚拟机。

2、数据迁移或备份时也同时备份了虚拟机之间的关联关系，以便于恢复 数据中心在恢复数据时可以不关心虚拟机恢复的先后顺序。

3、在直接从Hypervisor中导出内存数据时，不需要再向上层通知OS来进 行数据备份，提高了备份效率，降低了系统逻辑复杂度。

基于上述方法的实现过程，本发明实施例还提供一种虚拟化数据迁移或 备份装置，其结构示意图详见图5，所述装置包括：接收单元51、导出单元52 和发送单元53，其中，

所述接收单元51，用于接收数据迁移或备份的指令；即可以接收到虚拟 机上的管理节点，或者虚拟机操作系统发送的数据迁移或备份指令，但并不 限于此也可以是其他上层节点发送的数据迁移或备份的指令。

所述导出单元52，用于根据所述指令，将该虚拟化软件层节点中的各个 虚拟机上存储的数据导出到存储设备中。具体包括：处理器管理单元、多个 内存单元、资源申请单元和数据导出单元，其中，

所述处理器管理单元，用于根据所述指令停止对各个虚拟机上的中央处 理器的调度；

所述多个内存单元，用于在处理器管理单元停止对各个虚拟机上的中央 处理器的调度时，分别存储各个虚拟机上的数据；

所述资源申请单元，用于在与虚拟化软件层节点连接的存储设备中申请 一段存储空间，并在所述存储空间中记录该虚拟化软件层节点的节点编号；

所述数据导出单元，用于将所述多个内存单元中的数据导出到所述存储 空间中。

所述装置中各个单元的功能和作用的实现过程详见上述方法中对应的实 现过程，在此不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供一种虚拟化数据重组装置，其结构示意图 详见图6，该装置与存储设备连接，所述存储设备，用于存储至少一个虚拟化 软件层节点中的各个虚拟机上存储的数据；所述装置包括：获取单元61和重 新组合单元62，其中，所述获取单元61，用于获取至少一个虚拟化软件层节 点中各个虚拟机的配置信息；所述重新组合单元62，用于根据所述配置信息 对所述存储设备中的数据进行重新组合。

其中，所述获取单元包括：搜索单元和地址获取单元，其中，所述搜索 单元，用于搜索虚拟化软件层节点中导出的数据(比如内存memory文件)，从 所述数据中获取虚拟化软件层节点的节点编号；所述地址获取单元，用于根 据所述节点编号，从该虚拟化软件层节点的虚拟化软件层配置文件中获取统 一地址分配的节点分布信息。

所述重新组合单元，具体用于根据获取的所述统一地址分配的节点分布 信息，按照内存段地址对所述存储设备的数据重新组合，重新组合后的数据 中包括该虚拟化软件层节点的节点编号。

所述装置中各个单元的功能和作用的实现过程详见上述方法中对应的实 现过程，在此不再赘述。

相应的，本发明实施例再提供一种虚拟化数据中心系统，其结构示意图 详见图7，所述系统包括：虚拟化软件层节点71和备份管理节点72，其中，所 述虚拟化软件层节点71包括虚拟化数据迁移或备份装置711；所述备份管理节 点72包括虚拟化数据重组装置721，其中，

所述虚拟化软件层节点，用于接收数据迁移或备份的指令，并根据所述 指令，将虚拟化软件层节点中的各个虚拟机上存储的数据导出到存储设备中；

所述备份管理节点，用于获取虚拟化软件层节点中各个虚拟机的配置信 息，并根据所述配置信息对所述存储设备中的数据进行重新组合。

其中，所述虚拟化数据迁移或备份装置包括接收单元和导出单元，其各 个单元的功能和作用的实现过程详见上述，在此不再赘述。

虚拟化数据重组装置包括获取单元和重新组合单元，其各个单元的功能 和作用的实现过程详见上述，在此不再赘述。

本发明实施例可以将一个数据中心中的所有的虚拟机上的内存数据同时 备份出来，在备份的过程中也同时备份了虚拟机之间的关联关系，以便于在 恢复数据中心的数据时可以不关心虚拟机恢复的先后顺序。同时，在直接从 Hypervisor中导出内存数据时，不需要再往上通知上层OS来进行备份，从而提 高了数据备份效率，降低了系统逻辑复杂度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发 明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件， 但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案 本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包 括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网 络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。