基于文件级快照的容灾框架的研究与设计

论文摘要

信息系统的普及与电子商务的发展,给人类社会带来了巨大的便利,然而,在这便利之中也隐藏着巨大的安全隐患。信息资源的重要性和脆弱性使容灾成为企业必须首要解决的问题,可是在事实上,大多数企业在投入与回报的权衡之下忽视了容灾,特别是中小型企业。研究一种通用、低成本的容灾框架,对于企业的可持续性发展具有重大的意义。本文在分析了企业在容灾上面临的困境以及容灾技术的发展现状的基础上,提出了一种能够满足大多数企业容灾需求的容灾框架,在该框架下,企业可以灵活地部署本地备份系统和异地备份系统,对关键业务数据进行容灾。本文完成的主要工作和取得的主要研究成果包括:首先,设计和实现了一个堆栈式快照文件系统。文件级快照技术使企业可以对关键业务数据进行灵活的在线备份,而堆栈式文件系统的框架为用户提供了良好的应用接口,具备很好的通用性。该堆栈式快照文件系统以其高度的通用性、灵活性和良好的性能,成为容灾框架的基础。其次,设计和实现了一个基于堆栈式快照文件系统的容灾框架。主要介绍在该框架下企业如何部署本地备份系统和异地备份系统。为了降低容灾系统对网络带宽的要求,对文件级快照进行了优化,实现了文件级增量快照技术。再次,本文针对特定的分布式应用环境,对该框架进行了扩展,同时提出了该框架扩展时分布式环境必须满足的条件。最后,本文总结了全文的工作,并对下一步的工作做了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 容灾系统中使用的关键技术
• 1.2.2 容灾方法的分层
• 1.2.3 容灾技术的应用现状
• 1.2.4 容灾系统中快照技术的应用
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 主文的主要研究成果
• 1.5 本文的结构
• 第二章 堆栈式快照文件系统SSFS的设计与实现
• 2.1 堆栈式文件系统
• 2.1.1 Linux的虚拟文件系统
• 2.1.2 堆栈式文件系统
• 2.1.3 堆栈式文件系统的开发模板
• 2.2 SSFS的体系结构
• 2.2.1 堆栈式框架的选择
• 2.2.2 SSFS的体系结构
• 2.2.3 SSFS的挂载与卸载
• 2.3 SSFS堆栈式框架的实现
• 2.3.1 SSFS的VFS对象
• 2.3.2 SSFS中与快照有关的处理函数
• 2.4 SSFS快照卷的设计与管理
• 2.4.1 快照卷的结构
• 2.4.2 快照卷的初始化与管理
• 2.4.3 快照卷的访问接口
• 2.5 SSFS快照功能的实现
• 2.5.1 相关的数据结构
• 2.5.2 执行快照过程
• 2.5.3 文件的读写过程
• 2.5.4 文件其他操作的处理细节
• 2.6 SSFS的性能分析与优化
• 2.6.1 SSFS的性能测试
• 2.6.2 SSFS的优化
• 第三章 基于SSFS的容灾框架的设计与实现
• 3.1 容灾框架的整体设计
• 3.2 本地信息资源库的建立
• 3.2.1 基于用户策略的快照备份
• 3.2.2 共享快照卷
• 3.2.3 本地备份服务器（Local backup server）
• 3.2.4 自动的数据管理系统的实现
• 3.3 异地容灾系统的设计与实现
• 3.3.1 文件级增量快照技术
• 3.3.2 SSFS中文件级增量快照技术的实现
• 3.3.3 基于增量备份的异地容灾
• 3.4 容灾框架的可用性与可扩展性
• 第四章 容灾框架在分布式环境中的扩展
• 4.1 分布式集群文件系统简介
• 4.1.1 网络存储技术
• 4.1.2 SANFS文件系统简介
• 4.2 容灾框架在SANFS中的扩展
• 4.2.1 SANFS上容灾框架的整体结构
• 4.2.2 SSFS在SANFS上的扩展
• 4.2.3 SANFS上信息资源库的建立
• 4.3 容灾框架在其他分布式环境中的扩展
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的设计思想
• 5.2 本文的设计方法
• 5.3 本文的研究成果和进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士期间发表论文