基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统

技术领域

本发明涉及电网变电站设备技术领域，尤其涉及一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统、方法、电子设备及存储介质。

背景技术

很多智能变电站位于交通不便的偏远山区，在站控层设备出现不可恢复的软件故障时，现场值守人员不懂计算机操作或不精通，只有派出技术人员到现场去重装系统和设备软件，才能恢复设备的正常功能。因为交通不便，技术人员每次来回都需要较长的时间。这样不仅导致故障设备在较长时间内无法正常生产作业，而且影响电网的稳定供电。

变电站用户通常希望能尽快把设备恢复到正常工作状态。目前能实现系统恢复的方法，主要有以下几种：

1.先借助外部存贮设备来备份系统，然后在出现故障后，再把系统从存贮设备的备份中恢复回来，这种方法需要额外购置存贮设备，而且使用起来感觉不方便；

2.借助专用硬件设备来实现系统还原功能，有一些硬盘保护卡，会把硬盘设置成只读保护状态，之后所有对硬盘的写操作都会改写到一个临时数据区，然后在系统重启时丢掉这个临时数据区，就能实现系统状态的还原，这种方式主要是使用不灵活，只能恢复成一种状态，并不能实现多次备份和多次恢复，仅适用于网吧之类的特殊场合；

3.网络备份和还原，可以利用局域网上的专用软件和备份服务器，实现系统的备份和还原，但是在变电站现场的设备都是单机运行，受条件限制。

发明内容

本发明提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统、方法、电子设备及存储介质，基于LVM(Logical Volume Manager)快照，实现一种针对智能变电站设备的软件系统进行备份和恢复。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统，所述备份恢复系统包括：

LVM分区组件，通过所述LVM分区组件中的LVM精简池格式对硬盘建立LVM分区，把分区格式化成所需要的文件系统格式；

快照管理工具，用于对现有的系统状态进行备份，所述快照管理工具还用于对被破坏的文件进行恢复；

bootloader及liveCD恢复工具，booderloader显示LVM分区上的快照列表，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复LVM分区。

作为本发明一种可以实现的实施方式，将所述软件系统的根分区建立在LVM分区之上；启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复被破坏的根分区。

作为本发明一种可以实现的实施方式，所述LVM分区组件通过LVM精简池格式来对硬盘创建LVM逻辑卷分区,把创建的LVM逻辑卷分区格式化成所需要的文件系统。

作为本发明一种可以实现的实施方式，所述快照管理工具有命令行界面和图形界面，用于实现对快照的创建、查看、合并、删除、恢复操作。

第二方面，本发明的实施例提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法，所述备份恢复方法包括：

通过系统安装程序的LVM分区组件，建立LVM分区，将所述软件系统的根分区建立在LVM分区之上；然后将所述LVM分区格式化成所需要的文件系统格式，并安装操作系统和设备软件；

利用快照管理工具对现有的系统状态进行备份；

若变电站设备能够正常启动，通过备份管理工具进行文件恢复和分区恢复操作，使系统回退到上一次正常运行的状态；如果变电站设备无法正常启动，通过重启设备进入bootloader，在bootloader的界面中选择用于恢复的快照后，引导进入liveCD运行环境，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复被破坏的根分区。

作为本发明一种可以实现的实施方式，在选择好快照后，通过快照管理工具把指定的快照挂载到临时目录，通过比较所述临时目录与LVM分区挂载目录的差异，有差异的文件以列表形式显示出来；

把指定的快照上的同名文件拷贝到LVM分区所挂载的目录，以使文件恢复。

作为本发明一种可以实现的实施方式，若变电站设备能够正常启动，恢复LVM分区，通过实施以下步骤来实现：

启动快照管理工具；

选择所述快照管理工具中需要恢复的快照；

通过所述快照管理工具对所述需要恢复的快照和LVM分区进行合并，以使所述LVM分区恢复成快照的状态。

第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第二方面所述的方法。

第四方面，本发明的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第二方面所述的方法。

有益效果

本发明提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统、方法、电子设备及存储介质，所述备份恢复系统包括：LVM分区组件，通过所述LVM分区组件中的LVM精简池格式对硬盘建立LVM分区，把分区格式化成所需要的文件系统格式；快照管理工具，用于对现有的系统状态进行备份，所述快照管理工具还用于对被破坏的文件进行恢复；bootloader及liveCD恢复工具，booderloader显示LVM分区上的快照列表，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复LVM分区。基于LVM(Logical Volume Manager)快照，实现一种针对智能变电站设备的软件系统进行备份和恢复。与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：1.纯软件实现，不需要额外增加备份设备，就可以实现单机系统的备份和恢复功能。2.备份速度快，基本不影响变电站设备的生产运行。3.操作简便，在设备出现软件故障时，智能变电站现场的值守人员不懂计算机也能通过简单操作，快速恢复设备的正常工作状态。对于保证电网的稳定供电和安全生产有积极意义。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

附图1为本发明实施例的基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复的结构示意图；

附图2为本发明实施例的基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法的流程图；

附图3为本发明实施例的LVM分区流程图；

附图4为本发明实施例的系统备份流程图；

附图5为本发明实施例的系统恢复流程图；

附图6示出了本发明实施例的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

需要说明的是，本发明实施例描述的仅仅是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限定。

本发明实施例所提供的基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统。LVM快照可以把LVM分区还原到快照建立时的状态。因此，只要把变电站设备的软件系统安装到LVM分区上，就可以借助LVM快照机制，实现对设备软件系统状态的备份和恢复。附图1为本发明实施例的基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复的结构示意图；具体地，如图1所示，该系统包括：

LVM分区组件1，通过所述LVM分区组件中的LVM精简池格式对硬盘建立LVM分区，把分区格式化成所需要的文件系统格式；

快照管理工具2，用于对现有的变电站设备软件系统状态进行备份，所述快照管理工具还用于对被破坏的文件进行恢复；快照管理工具有命令行界面和图形界面，用于实现对快照的创建、查看、合并、删除、恢复等操作。如果设备还能正常启动进入系统，可以利用快照管理工具对个别被破坏的文件进行恢复，也可以恢复整个快照备份；

bootloader及liveCD恢复工具3，booderloader显示LVM分区上的快照列表，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复LVM分区。在变电站设备无法正常启动软件系统时，可以经过bootloader引导进入liveCD的运行环境，执行系统恢复操作。Booderloader可以菜单形式显示LVM分区上的快照列表；用户选择好快照后，即可恢复指定的分区。由于此时位于根分区上的软件系统已经被破坏，无法使用根分区上的运行环境。所以快照管理工具需要一个独立于根分区的运行环境，才能运行恢复工具。本发明中的liveCD，集成了最小系统运行环境和LVM快照管理工具；通过所述liveCD使根分区上的所有文件都被删掉，也能成功恢复整个根分区。

本实施例提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统，所述备份恢复系统包括：LVM分区组件，通过所述LVM分区组件中的LVM精简池格式对硬盘建立LVM分区，把分区格式化成所需要的文件系统格式；快照管理工具，用于对现有的系统状态进行备份，所述快照管理工具还用于对被破坏的文件进行恢复；bootloader及liveCD恢复工具，booderloader显示LVM分区上的快照列表，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复LVM分区。基于LVM(Logical Volume Manager)快照，实现一种针对智能变电站设备的软件系统进行备份和恢复。与现有技术方案相比，本实施例的有益效果是：1.纯软件实现，不需要额外增加备份设备，就可以实现单机系统的备份和恢复功能。2.备份速度快，基本不影响变电站设备的生产运行。3.操作简便，在设备出现软件故障时，智能变电站现场的值守人员不懂计算机也能通过简单操作，快速恢复设备的正常工作状态。对于保证电网的稳定供电和安全生产有积极意义。

在本实施例中，采用LVM快照(LVMsnapshot)做为备份和恢复机制，能够兼容各种类型的文件系统，如ext2/ext3/ext4，xfs，fat等，不影响文件的功能及扩展属性；在变电站设备软件系统安装时，使用LVM精简池格式对硬盘进行分区，固定大小的LVM快照容易产生的分区满了就无法使用的问题，使用了LVM精简池(LVM thinpool)来管理LVM快照，可以避免这个问题，大大增加了本发明的实用性；

另外，本发明无需借助外部设备，单机操作即可完成备份与恢复操作。可以进行多次快照备份，并可以指定其中任何一次快照进行系统恢复。备份操作通过建立分区的LVM快照来实现。备份速度快，对变电站设备的使用影响极小。

恢复系统时，可以恢复单个文件，也可以恢复整个分区。在根文件系统完全被破坏的情况下，无法正常启动的情况下，可以通过bootloader引导进入liveCD运行环境来恢复整个根文件系统。

在一些实施例中，将所述软件系统的根分区建立在LVM分区之上；启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复被破坏的根分区。系统安装程序中的LVM分区组件，需要对硬盘进行LVM格式的分区，使用LVM快照功能来备份和恢复系统。这是因为操作系统的根分区也需要备份，所以在系统安装时用LVM精简池格式对硬盘进行分区，把创建的LVM逻辑卷分区格式化成所需要的文件系统，并让软件系统的根分区也建立在LVM分区之上，如果用户在修改设备软件系统后，发现系统异常。只要系统还能启动正常启动，就可以用备份管理工具进行文件恢复和分区恢复操作，让系统回退到上一次正常运行的状态。如果设备已经无法正常启动，在根分区完全被破坏时，可以重启设备进入bootloader，然后在bootloader的界面中选择用于恢复的快照后，引导进入liveCD运行环境，用指定的快照恢复被破坏的根分区。

需要说明的是，在创建的LVM精简池中，创建LVM逻辑卷分区。分区可以根据需要创建多个；创建的分区由于是建立在LVM精简池中，在创建时并没有实际分配硬盘空间，在使用中，再根据向硬盘写入的数据，由LVM精简池动态分配实际所需要的硬盘空间。另外，在完成LVM逻辑卷分区的格式化后，继续进行操作系统的安装，在系统安装的最后一步，安装bootloader及liveCD恢复工具。这是保证在变电站设备软件系统无法正常启动时，也能恢复根文件系统的必要措施。完成系统安装并重启系统后，就可以使用本发明的备份和恢复功能。

由于LVM的磁盘块重定向机制，快照创建时，不需要数据的拷贝，可以很快就完成；如果要备份整个变电站设备的软件系统，需要依次对软件系统所有的分区都创建快照；由于整个软件系统是安装到LVM分区上的，所以建立LVM分区快照的时候，也就同步建立了整个系统的快照。随后在利用LVM分区快照恢复LVM分区状态的时候，也同步恢复了整个系统的状态。

创建快照后，查看一下快照的信息，确认快照成功创建。然后可以继续对其他分区创建快照，直到所有分区都创建了快照，对于同一分区，可以创建多个快照。每个快照都有一个数字编号。这样在恢复变电站设备软件系统时，可以用快照编号来指定用于恢复系统的快照。

在系统出现故障时，可以根据不同的情况，采用不同的方式来恢复系统。首先判断变电站设备能否正常重启。如果设备软件系统损坏严重，不能正常重启。在这种情况下，恢复根分区。具体实施方式，请参见方法实施例。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法，如下面实施例所述：由于该基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法解决问题的原理与一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统相似，因此一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法的实施可以参见一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复系统的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

附图2为本发明实施例的基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法的流程图；

参见图2，本实施例提供了一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法，所述备份恢复方法包括：

S1、通过系统安装程序的LVM分区组件，建立LVM分区，将所述软件系统的根分区建立在LVM分区之上；然后将所述LVM分区格式化成所需要的文件系统格式，并安装操作系统和设备软件；

S2、利用快照管理工具对现有的系统状态进行备份；

S3、若变电站设备能够正常启动，通过备份管理工具进行文件恢复和分区恢复操作，使系统回退到上一次正常运行的状态；如果变电站设备无法正常启动，通过重启设备进入bootloader，在bootloader的界面中选择用于恢复的快照后，引导进入liveCD运行环境，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复被破坏的根分区。

在一些实施例中，在选择好快照后，通过快照管理工具把指定的快照挂载到临时目录，通过比较所述临时目录与LVM分区挂载目录的差异，有差异的文件以列表形式显示出来；把指定的快照上的同名文件拷贝到LVM分区所挂载的目录，以使文件恢复。

执行文件恢复操作时，由于快照已经被挂载到临时目录，所以恢复操作就需要把快照上的同名文件拷贝到LVM分区所挂载的目录，以实现文件的恢复。

下面以一较优的实施例对本发明的有益效果进行说明：

具体地，在安装变电站设备软件系统时，系统安装程序调用LVM分区组件对硬盘按照LVM精简池格式进行分区。如附图3所示，

S1、通过系统安装程序的LVM分区组件，建立LVM分区，将所述软件系统的根分区建立在LVM分区之上；然后将所述LVM分区格式化成所需要的文件系统格式，并安装操作系统和设备软件；

本实施例的步骤S1具体包括：

S11:在执行分区操作时，要使用整个硬盘并配置LVM精简池。这个时候才能调用安装程序中的LVM分区组件进行后续分区操作。

S12:配置LVM精简池。指定用LVM精简池格式来对硬盘进行分区。

S13:创建LVM逻辑卷组。卷组可以根据需要，创建多个。

S14:在创建的LVM卷组中，创建LVM精简池。理论上可以在一个LVM卷组中创建多个LVM精简池，但是为了管理方便，通常只是在一个卷组中创建一个精简池。用一个精简池来管理卷组的全部硬盘空间。

S15:在创建的LVM精简池中，创建LVM逻辑卷分区。分区可以根据需要创建多个。这个时候创建的分区，由于是建立在LVM精简池中，在创建时并没有实际分配硬盘空间，以后在使用中，再根据向硬盘写入的数据，由LVM精简池动态分配实际所需要的硬盘空间。

S16:把创建的LVM逻辑卷分区格式化成所需要的文件系统，如ext2/ext3/ext4,xfs等。

S17:完成LVM逻辑卷分区的格式化后，继续进行操作系统的安装。

S18:在系统安装的最后一步，安装bootloader及liveCD恢复工具。这是保证在系统无法正常启动时，也能恢复根文件系统的必要措施。完成系统安装并重启系统后，就可以使用本发明的备份和恢复功能。

S2、利用快照管理工具对现有的系统状态进行备份；

当用户希望备份系统时，可以实施步骤S2，如图4所示，具体包括：

S21:启动快照管理工具，快照管理工具有命令行界面和图形界面，两种界面的使用效果是一样的；

S22:创建快照配置。这一步主要是要生成快照管理工具的配置文件。这个配置文件会描述要备份哪个哪个分区，有几个快照备份之类的配置管理信息。

S23:对指定分区创建快照。这一步会调用系统的LVM命令，对指定的分区创建LVM快照。由于LVM的硬盘块重定向机制，快照创建时，不需要数据的拷贝；如果要备份整个变电站设备的软件系统，需要依次对系统所有的分区都创建快照。由于整个系统是安装到LVM分区上的，所以建立LVM分区快照的时候，也就同步建立了整个系统的快照。随后在利用LVM分区快照恢复LVM分区状态的时候，也同步恢复了整个系统的状态。

S24:创建快照后，查看一下快照的信息，确认快照成功创建。然后可以继续对其他分区创建快照，直到所有分区都创建了快照。

对于同一分区，可以创建多个快照。每个快照都有一个数字编号。这样在恢复系统时，可以用快照编号来指定用于恢复系统的快照。

若变电站设备能够正常启动，通过备份管理工具进行文件恢复和分区恢复操作，使系统回退到上一次正常运行的状态；如果变电站设备无法正常启动，通过重启设备进入bootloader，在bootloader的界面中选择用于恢复的快照后，引导进入liveCD运行环境，启动liveCD执行所述快照管理工具，通过选择的所述快照管理工具中的快照恢复被破坏的根分区。

在系统出现故障时，可以根据不同的情况，采用不同的方式来恢复系统。首先判断变电站设备能否正常重启。如果设备软件系统损坏严重，不能正常重启。在这种情况下，如图5所示，恢复系统需要采取的实施步骤具体包括：

S321:重启设备，进入bootloader界面。

S322:在bootloader界面菜单中选择“快照恢复”。此时会显示出所有的LVM分区。

S323:选择要进行快照恢复的LVM分区。此时会以列表形式显示出LVM分区上所有快照。不同的快照有不同的编号。

S324:选择用于恢复系统的快照。

S325:启动liveCD执行lvm的快照管理工具，用选择的快照恢复LVM分区。

在系统还能正常启动的情况下，如果只是要恢复个别文件，通过实施以下步骤来实现：

S331:启动快照管理工具。

S332:由于一个LVM分区会有多个快照，所以用户需要选择把文件恢复到哪一次快照保存的状态。在用户选择好快照后，快照管理工具会把用户指定的快照挂载到临时目录，然后比较这个临时目录与LVM分区挂载目录的差异。完成比较之后，有差异的文件会以列表形式显示出来。然后用户可以选择恢复列表中的哪个文件。

S333:执行文件恢复操作。由于快照已经被挂载到临时目录，所以恢复操作就需要把快照上的同名文件拷贝到LVM分区所挂载的目录，就实现了文件的恢复。

如果在系统能正常启动时，希望直接恢复整个分区，那可以通过实施以下步骤来实现：

S341、启动快照管理工具；

S342、选择所述快照管理工具中需要恢复的快照；

S343、通过所述快照管理工具对所述需要恢复的快照和LVM分区进行合并，以使所述LVM分区恢复成快照对应的状态。而LVM快照在合并操作完成后，可以自动删除。

本发明实施例还提供了一种计算机电子设备，图6示出了可以应用本发明实施例的电子设备的结构示意图，如图6所示，该计算机电子设备包括，中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如硬盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入电子设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本发明的一种基于LVM快照的变电站设备软件系统的备份恢复方法。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。