Linux 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)機制實現(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 客戶機發(fā)送過來的修改文件或者是目錄的原函數(shù)。在這里，我們可以通過添加自己的代碼，來將創(chuàng)建的目錄和文件名存入一個磁盤文件當(dāng)中，以備后面的備份和恢復(fù)操作。

圖 6 NFS 文件細粒度恢復(fù)日志產(chǎn)生示意圖

獲得了操作日志信息，然后就可以進行精確恢復(fù)和選擇性恢復(fù)時。首先由用戶利用數(shù)據(jù)查詢、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)請求，發(fā)送給文件服務(wù)器端的代理程序，由它通過 proc 文件請求 NFS 文件系統(tǒng)恢復(fù)模塊進行恢復(fù)，恢復(fù)模塊收到請求后，取出相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過調(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 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)請求，及到所有選中的操作全完成為止。具體實現(xiàn)模式請參看圖 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)遷移在語義上的正確性。在本方案中，每個文件服務(wù)器均采用 NFSv3 協(xié)議向外提供文件服務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，管理員會指定一臺主服務(wù)器，由該服務(wù)器負責(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)，進行數(shù)據(jù)的同步更新，并不對外提供服務(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)器負責(zé)對外的文件服務(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)生與流動示意圖

為了達到數(shù)據(jù)快速同步的目的，我們采用了記錄文件寫操作(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; //整個數(shù)據(jù)包的長度

int ops; //操作的類型

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)由同步管理進程管理，當(dāng)達到一定數(shù)據(jù)量時，同步管理程序負責(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)確認某個服務(wù)器無法響應(yīng)后，自動把同步數(shù)據(jù)定期寫入一個僅可追加的文件，以便于隨后可能需要的恢復(fù)階段同步的需要，當(dāng)這個寫入的文件數(shù)據(jù)量超出一定限制時，并且系統(tǒng)確認已經(jīng)至少有一個新的版本生成，可以把該文件清空。

當(dāng)數(shù)據(jù)到達備份文件服務(wù)器時，由獨立的接收進程負責(zé)把數(shù)據(jù)放入接收緩沖區(qū)，經(jīng)核對數(shù)據(jù)無誤后給主服務(wù)器發(fā)送確認信號，另一個獨立進程即更新管理進程把接收緩沖區(qū)作為輸入，從中解析出一個個的順序的操作日志，從每個日志中得到操作類型，然后在剩余的數(shù)據(jù)中按照特定的操作類型提取所需的參數(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、實時恢復(fù)是一個非常關(guān)鍵的問題，本文將詳細介紹針對該網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)及同步機制在內(nèi)核的具體實現(xiàn)，給廣大系統(tǒng)管理員和研發(fā)人員提供技術(shù)參考。