网络备份系统中存储服务器的设计与实现

论文摘要

随着信息技术和网络技术的快速发展,保护数据的完整性、安全性以及业务的连续性的需求日益增长。如何构建高性能的数据备份系统成为了当前存储领域研究的重要课题。采用备份服务器-存储服务器-备份代理三方架构的网络备份系统将备份和恢复任务的控制流与数据流分离,均衡了各服务器的负载,提高了备份任务的并发度和性能。采用磁盘做为备份数据的存储介质,实现D2D（Disk to Disk）备份,缩短了备份窗口。存储服务器负责备份数据的接收、存储组织与检索,是影响备份与恢复性能的关键因素之一。在分析文件级数据备份的I/O特征基础上,设计了层次化的备份数据存储组织方式和基于该组织方式的分层索引机制。层次化备份数据组织方式实现了对备份数据的集中存储与管理,充分发挥了磁盘在读写性能以及可靠性方面的优势,有效缩短了备份窗口。在数据恢复的时候,利用相应的数据检索机制快速地定位不同层次的备份数据。存储服务器主要由配置资源管理、系统运行监控、并发服务器、备份数据存储组织、快速分层索引LFI模块组成。分层索引机制由索引信息建立、索引信息存储、内存索引信息管理、恢复链表建立与排序和索引恢复构件组成。综合测试了存储服务器的设计对提高备份与恢复性能的有效性。测试结果显示,综合利用这两种技术,使备份性能随着备份数据量的不断增加而逐渐提高,最终趋于稳定。分层索引机制以较小备份性能损失换取恢复性能的较大提高。随着备份数据量的增加,备份性能损失会随之减小,但恢复性能的提高能够保持稳定,在整体上提升了备份系统的性能和可用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数据备份技术及相关产品概述
• 1.2.1 衡量备份技术及解决方案的指标
• 1.2.2 数据备份基本概念
• 1.2.3 数据备份技术
• 1.2.4 主流备份产品
• 1.3 本文研究的目的与内容
• 2 网络备份系统体系结构
• 2.1 系统总体架构
• 2.2 三方架构的特点
• 2.3 系统应用层协议
• 2.4 系统安全机制
• 2.5 本章小结
• 3 存储服务器关键技术
• 3.1 层次化备份数据组织技术
• 3.1.1 文件级数据备份的I/O 特征
• 3.1.2 传统备份数据组织与归档方式
• 3.1.3 基于文件级数据备份I/O 特征的备份数据组织结构
• 3.1.4 备份数据组织性能优化
• 3.2 备份数据快速分层索引技术
• 3.2.1 LFI 的组织结构与实现方式
• 3.2.2 索引树表的构建
• 3.2.3 索引链表的建立与排序
• 3.2.4 文件定制恢复机制
• 3.2.5 索引结点的内存管理
• 3.3 本章小结
• 4 存储服务器设计与实现
• 4.1 存储服务器总体设计
• 4.2 服务器工作模型
• 4.3 系统运行监控
• 4.4 备份数据存储组织
• 4.5 备份数据检索与恢复
• 4.5.1 LFI 相关数据结构
• 4.5.2 索引信息存储
• 4.5.3 索引信息建立
• 4.5.4 索引信息管理
• 4.5.5 恢复链表建立与排序
• 4.5.6 利用索引信息恢复数据
• 4.6 本章小结
• 5 性能测试与分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 索引信息的创建对备份性能的影响与分析
• 5.3 索引机制对恢复性能的影响与分析
• 5.4 数据离散度对恢复性能的影响与分析
• 5.5 横向对比测试与总结
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文