多版本塊備份數據管理關鍵技術研究.pdf

1、隨著網絡技術的發(fā)展和磁盤技術的成熟，數據存儲量急劇增長，人類社會對數據信息依賴程度不斷的加劇。人為錯誤、病毒攻擊、介質失效、軟件故障甚至站點失效等原因都會引起數據的丟失。目前細粒度多版本備份技術已經引起廣泛的關注，與傳統備份技術相比，可以減少版本之間丟失的數據量，為關鍵業(yè)務提供可靠數據存儲環(huán)境。但是目前大量的研究集中在數據復制技術上，在細粒度多版本備份條件下，備份數據的可恢復性和恢復效率逐漸成為整個系統的核心問題。
　　本文以塊備

2、份數據源為研究對象，塊備份數據源具有與應用無關的特性，可顯著降低數據保護成本。但是由于塊備份數據是無結構的二進制數據源，隨著數據復制頻率的增加和數據保存版本數目的增長，數據管理越來越復雜，導致當前的多版本索引技術、基于內容索引技術以及數據存儲系統中采用的數據管理方法都無法直接應用于多版本塊備份數據管理中?；谏鲜霰尘?，本文針對多版本塊備份數據管理中數據的可恢復性和恢復效率等關鍵問題進行了分析、研究，具體內容如下：
　　第一，為了實

3、現一種相對通用的數據管理技術，分析了影響多版本塊備份數據管理性能的主要因素，如數據復制技術，多版本備份數據的構成，數據備份恢復流程以及備份數據的分布特征等。在此基礎上提出本文研究的目標，即在產生最少版本備份數據的條件下，保證任意版本的可恢復性。利用上述多版本備份數據分析、管理框架，明確了多版本備份數據管理中面臨的問題和解決思路，為后續(xù)章節(jié)提供理論基礎。
　　第二，為了適應高頻數據復制對備份數據索引結構的更新效率、檢索效率和存儲效率

4、的要求，以CDP（Continuous Data Protection）數據復制為背景，根據多版本間的時序性分析，建立同時滿足前滾和后滾的雙向檢索索引結構。與當前索引技術相比，使用同一種索引結構支持雙向檢索操作。雙向索引結構適于應用在密集寫操作的應用場景，結合檢查點技術可以提供面向應用一致性的數據恢復方法。
　　第三，備份數據中的快照技術可提供恢復狀態(tài)的起點，保證數據恢復的正確性。本文采用基于版本融合的快照檢索思想，設計并實現了以

5、版本融合為基礎的快照索引方法HCSIM（Hierarchical Clustering Snapshot Indexing Method），并進一步通過BVSM（Bitmap Vector Snapshot Merging）算法消除由于磁盤數據寫偏移產生的索引項冗余現象。實驗分析結果表明，HCSIM滿足多版本塊備份數據中的快照檢索需求，比當前備份系統中的快照技術在索引存儲效率和檢索效率方面取得更好的平衡關系，有效降低索引復雜度。

6、　　第四，針對長期、多版本備份數據中位圖索引技術效率低下的問題，根據塊備份數據的分布特征，提出以可變長數據塊為索引單位的區(qū)間索引技術。并進一步實現了可變長數據塊多版本管理方法，具體包括版本融合、快照檢索、版本刪除等算法。實驗分析結果表明：區(qū)間索引技術比位圖索引技術、傳統的多版本索引技術顯著提高索引數據的存儲效率，更新效率以及版本檢索效率。
　　第五，結合上述研究，本文設計并實現了磁盤數據備份/恢復系統。系統包括三個基本組成部分：備