连续数据保护系统服务器软件的设计与实现

论文摘要

在信息化时代,数据对企业至关重要。如何在出错或灾难情况下快速准确的恢复数据,是企业十分关心的问题。人们经过认真分析发现,常规的容灾系统在硬件物理故障、自然灾害等风险下具有较好的业务恢复能力,而对于人为错误的恢复能力有限,无法为关键数据提供连续的保护。因而,产生了一种新的连续数据保护技术(CDP: Continuous Data Protection)。本文针对局域网内的连续数据保护系统方案进行研究,设计并实现了基于文件的连续数据保护服务器软件,以及基于数据块的连续数据保护系统服务器软件整体框架。基于文件的连续数据保护系统作用于文件系统之上,可实时捕获单个文件的变化,提供任意时间点的文件恢复。在数据的传输和存储方面,使用差量算法对文件进行网络差异传输,使用镜像与增量结合方式有效记录文件的变化历史,有效利用了网络带宽及服务器存储资源。在服务器的工作方式上,采用同步、异步两类方式处理不同命令,对异步命令采用单队列、多处理线程的执行方式,有效提高了系统对短作业的响应能力和多用户多任务时的并发性能。同时,针对多版本历史信息中文件的快速查找问题提出了一种索引文件结构,可实现根据文件名对所有文件及所在版本的快速查找。此外,本文对该系统在执行单一任务和多任务并发执行时的性能进行了测试与分析。基于数据块的连续数据保护系统采用驱动程序的方式直接监控操作系统的磁盘写操作,可实时记录块设备每个数据块的变化情况。在服务器框架的设计与实现中,采用iSCSI协议进行数据传输,服务器的保护空间直接映射为被保护计算机的SCSI设备,使数据保护与恢复过程更加直观。通过将一个被保护卷映射为两个独立的逻辑单元(Lun),实现了在正常数据保护的同时快速浏览保护卷的历史镜像。服务器状态及工作流程的设计允许在进行数据恢复的同时使用服务器提供的Lun替代原有的被保护卷,实现应用业务不间断。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 连续数据保护系统概述
• 1.1.1 连续数据保护定义
• 1.1.2 非连续数据保护技术的局限性
• 1.1.3 连续数据保护技术特点
• 1.1.4 连续数据保护技术的实现模式
• 1.2 论文研究内容和主要贡献
• 1.2.1 本文的研究内容
• 1.2.2 论文的组织结构
• 1.2.3 本文的主要贡献
• 第2章 基于文件的连续数据保护系统服务器软件设计与实现
• 2.1 同类产品分析
• 2.2 文件级TH-CDP 系统工作场景及功能介绍
• 2.2.1 系统工作场景
• 2.2.2 系统功能介绍
• 2.2.3 名词定义
• 2.2.4 系统基本结构
• 2.3 服务器的设计与实现
• 2.3.1 设计原则
• 2.3.2 服务器端数据组织结构
• 2.3.3 文件数据的传输
• 2.3.4 文件多版本的数据存储
• 2.3.5 多版本历史信息中文件的快速查找
• 2.3.6 服务器命令处理框架设计
• 2.4 服务器性能评价
• 2.4.1 性能测试方案及测试环境
• 2.4.2 提交新版本操作测试
• 2.4.3 恢复历史版本操作测试
• 2.4.4 文件查找操作测试
• 2.4.5 并发工作能力测试
• 2.5 小结
• 第3章 基于数据块的连续数据保护系统服务器框架设计与实现
• 3.1 研究现状及类似产品分析
• 3.2 卷级TH-CDP 系统工作场景及相关技术介绍
• 3.2.1 系统工作场景
• 3.2.2 IP-SAN 及iSCSI 介绍
• 3.3 TH-VOLCDP 系统功能与基本架构
• 3.3.1 系统功能定义
• 3.3.2 名词定义
• 3.3.3 系统基本结构
• 3.4 服务器的设计与实现
• 3.4.1 数据传输方式
• 3.4.2 历史镜像的浏览问题
• 3.4.3 服务器工作状态设计
• 3.5 小结
• 第4章 总结与进一步的工作
• 4.1 总结
• 4.2 进一步的工作
• 4.2.1 服务质量保证
• 4.2.2 基于对象的存储技术
• 4.2.3 区分保证应用数据完整性的写操作时间点
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果