文件级持续数据保护系统的设计与实现

作     者：杨宗博 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭玉东

授予年度：2009年

学科分类：0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：数据容灾 持续数据保护 操作还原 操作回退 文件恢复 恢复点目标 

摘      要：信息化时代,数据具有高度的私有性、重要性和不可替代性,且时刻面临着各种风险,很有可能被损坏或丢失,造成无法弥补的严重后果。因此,数据保护势在必行,数据容灾刻不容缓。 传统的数据容灾系统由于成本高、部署复杂等问题未能进入日常的办公环境,桌面用户无法享受其带来的好处。基于快照等的数据保护系统的备份距离短且备份窗口大,无法满足持续、异地数据保护的需求。因此,研究可对数据进行持续异地保护的技术,构建适用于办公环境的持续数据保护(CDP)架构,设计轻量级、经济型的持续数据保护系统具有重要的理论意义和实用价值。 本文主要的研究工作和贡献有: 1.讨论了数据容灾的相关概念,分析了桌面用户的数据容灾需求,设计了与平台无关的文件级CDP系统的总体结构,并在Windows平台上进行了原型系统实现。 2.通过无损数据压缩和文件级重复数据删除技术实现了数据缩减,提升了文件的同步效率,降低了备份中心对存储空间的需求。 3.扩展了文件系统上层过滤驱动的Fast Io通道,实现了文件操作的透明、持续截获,并减少了对主机性能的影响。 4.制定了数据传输协议,实现了广域网上文件操作信息的可靠传输,解决了文件操作序列的顺序性保持问题。 5.实现了操作还原算法,保证了文件操作的准确重放和数据的一致备份,解决了逆向日志的独立存储问题。 6.实现了恢复点显示算法和操作回退算法,完成了恢复目录树的动态构造与文件恢复点的图形化显示,并解决了文件的独立恢复问题,且可进行文件恢复的演练。 论文还通过构造适当的测试用例,验证了文件级CDP系统的功能特性,评测了系统的性能指标。测试结果显示:CDP系统的备份空间代价较小,对主机系统的性能影响较小,且恢复点目标(RPO)可以达到分钟级。该系统促进了数据容灾的平民化,可广泛应用于桌面用户的数据保护,重点解决人为误操作、病毒入侵等软错误带来的数据损失问题。