基于NAS架构的数字化档案异质异地备份系统设计_孔灿.pdf

，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期作者简介：孔灿（），男，本科，工程师、经济师，研究方向为保密文档管理；于洋（），男，硕士，高级工程师，研究方向为档案管理；姜林彤（），女，硕士，经济师，研究方向为档案管理、保密文档管理。文章编号：（）基于 架构的数字化档案异质异地备份系统设计孔灿，于洋，姜林彤（深圳供电局有限公司，广东，深圳 ）摘要：为了提高异质异地档案备份过程中数据分配能力，缩短备份系统的响应时间过长。为此，提出基于 架构的数字化档案异质异地备份系统设计。硬件设计方面，对网络附加存储设备、磁盘列阵进行了设计。软件方面，对需要备份的数字化档案进行预处理，降低备份工作压力。通过 （）集群进行数据分配与数据分布式均衡负载处理，实现数据的管理分配合理化。经由备份代理程序和 协议，实现数字化档案异质异地备份。实验结果表明，在对 数据文件进行备份时，该系统的备份速度为 ，系统响应时间低于 ，提升了数据分配的能力。关键词：架构；数字化档案；异质异地；备份中图分类号：文献标志码：，（，）：，（），：；引言档案数字化已经成为现今数据存储的主要形式，数字化档案的存储数量也呈现爆发式增长的趋势。不同于传统的纸质档案，数字档案具有检索速度快、查找文件准确、信息资源共享等特点。但是由于网络数据传输负载不均衡，造成异质异地数字档案的备份数据分配能力较弱，备份系统的响应时间较长，如何提高数字化档案的备份性能成为了现今网络存储领域研究的重点。作为一种网络附加存储类型，可以在数据存储服务器上应用。以数据作为工作核心，使得服务器和存储设备成为各自独立的存在，实现数据的集中管理。伴随着现代科技的进步，技术得到了发展，促进其得到广泛推广应用的是千兆以太网的出现与使用。存储网络带宽将 存储的性能大幅度提升。并且，在 中，具有专门管理文件的功能。通过一个文件系统管理磁盘阵列。对存储、备份的文件进行管理，设置相应的网络安全和访问授权。在工作过程中，可以根据服务器或客户端的指令，对相关数据文件进行优化管理。降低数据备份过程中，数据传输时间，同时还可以提升日后的数据运行效率。作为企业的核心信息资源，档案是业务活动的重要工具，也是凭证性信息记录。随着企业档案的复杂化，其数字化管理变得越来越重要。尤其是一些不可缺少的信息，为了保证其安全性，数字化档案异质异地备份被提上日程。本文以 架构为基础，完成数字化档案异质异地备份系统的设计，实现档案异质异地完美备份。数字化档案异质异地备份系统硬件设计 网络附加存储设备设计对于网络附加存储设备，也就是 架构的设计，其具体结构如图所示。其中包括存储器件，例如：驱动器、可移动的存储介质等，以及内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。在备份系统设计过程中，一般情况下，将 设备配置为文件服务器，通过工作站或服务器，进行网络协议、应用程序的操作，实现文件访问的效果。通过客户端和 文件共享设备进行 连接，依靠企业的网络基础设施，来保 ，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期图 结构示意图障设备的正常运行。磁盘列阵设计系统设计中，另外一个不可或缺的硬件，就是磁盘列阵。一般磁盘阵列包括三种样式，分别是外接式磁盘阵列柜、内接式磁盘阵列卡、软件仿真。文中设计的数字化档案异质异地备份系统，需要的是内接式磁盘阵列卡，可以为数据提供保护性、可靠性、可管理性。由于磁盘阵列在整个系统中，作为数据存储的主要工具，对其技术上的领先性作出考量，并结合本单位的实际应用数据规划合理安排。其主要内部结构如图所示。图磁盘列阵结构图网络附加存储设备、磁盘列阵的设计，作为备份系统的硬件设施，支撑着系统软件的开发与设计。数字化档案异质异地备份系统软件设计数字化档案异质异地备份系统软件的设计，主要包括几个方面，首先对需要备份的数字化档案进行预处理，然后对备份数据进行均衡负载处理。最终实现数字化档案异质异地备份。预处理数字化档案在数字化档案异质异地备份工作进行前，需要预先将数据进行处理，对文件中包含的重复数据进行剔除，从而加强对备份数据的管理。文件分块是数据预处理的重点，通过对数据块的单实例化存储，实现重复数据删除的目标。首先，将需要备份的源文件进行分块，数据块的边界，通过字节区域产生的 值确定。分块方式主要包括固定分块、变长分块两种。其中，由于变长分块对数据变化的敏感性比较低，并且该方式是以内容为基础，所以该方式成为主要手段。此外，在进行重复数据删除的过程中，可以对 算法进行应用。该算法的思想内容是当（，）中，包含个二进制字符，而作为不定元，那么，通过可得出关于度的多项式，如式（）：（）（）随后，形成一个次多项式（），如式（）：（）（）将（）处（）的余数用（）来表示，则其度数为。并且，以给定的字符串作为依据，可以得出关于（）的公式：（）（）（）（）但是该算法有一个特殊点，就是当字符串与字符串的指纹不同时，字符串和字符串也不同。但是当字符串和的指纹相等时，不能代表字符串一定等于字符串。所以，该算法满足了弱哈希的性质，在重复数据删除技术中，作为基于内容的变长分块算法，受到了广泛应用。但是在重复数据的判断过程中，总会存在小部分误判的情况。这种时候，可以根据数据块位数组的大小，进行数据误判率的计算。当用代表元素数量，表示允许的最大误判值，为位数组的位数，现在使误判率小于，可得到式（）：（）（）（）通过式（），可以使得哈希函数取得最优个数。此外，在对数据进行预处理的过程中，可以建立目录层级哈希树，用以作为预处理的数据结构。在哈希树建立完成后，在备份服务器中，利用哈希树查找相应的已备份文件。若存在相同数据，则进行该哈希树的剪枝，减少备份的目录结构和文件个数，完成重复数据的 删 除。在节约带宽同时，降低服务 器压力。数据分布式均衡负载处理在数据预处理完成后，经由网络附加存储设备进行存储。但是，由于 的特点是文件保存，对于存储的数据不能进行处理。因此基于 架构，通过客户端程序的辅助，完成了 集群管理，如图所示。在这个过程中，打破传统想法，使用户发送请求时处于分散发送的情况，并且直接将请求发送给管理 服务器。这样对 服务器的并行度有所增强，也就提升了整个备份系统的工作性能。此外，由于对 服务器数据进行了统一的管理，有效提升了管理源数据安全性、高效性。图 集群用户请求处理流程根据图所示，在客户端发送备份请求后 服务器进行接收，并且查看该数据种类。如果适合该服务器存放则直接返回数据。相反，则会将数据应该存放的 服务器地址返回。经由负载均衡设备，将数据向正确存储服务器发送。在这个过程中，每个 服务器对自己存储数据负责。对于其他数据，直接告诉客户端对应 服务器 地址，实现了负载平衡，达到很好的并行访问性。并且根据负载均衡的特点，设计备份系统的负载均衡模型。用以计算分配站点数，实现备份任务最短时间内完成。假设，某一备份任务有个站点，其触发时，通过预测机，对每一个 代理和存储服务器的负载情况进行预测，并将信息发送给调度机，调度算法将备份任务进行分配，则每个 分配到的站点数为（）（）式中，表示第个 代理空闲度。当我们将第个存储器的空闲度用表示时，可以得到：（）（）则每个存储器分配的站点个数为（）。至此，完成了关于 集群的数据分配，以及数据的分布式均衡负载处理。加快了数据备份处理时间。实现基于 架构的数据备份在数字 化 档 案 异 质 异 地 备 份 过 程 中，每 一 个 集 群 的 服务器都有可能成为数据源。因此，在融合备份源和 ，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期备份目的的功能后，对备份代理程序进行设计，达到备份功能的灵活化。由于集群 中的 服务器，都可以执行多对多的关系。因此，每一个 服务器，可以提高备份源数量，并且完成多个备份目的。该程序包含的有两个任务列，负责记录 服务器中包含的备份源，如图所示。图备份代理程序结构图如图所示，每个节点与两个线程相连接，其中备份源引擎响应线程的作用，在于响应备份过程中引擎的命令。辅助备份过程中，管理员对备份过程的管理。除此之外，可以通过 协议的定义，实现数据备份。该协议规定了整个备份过程的各个步骤，并对备份管理器、备份源、备份目的进行定义。最终，实现基于 架构的数字化档案异质异地备份。系统测试 测试准备为了验证该系统的运行效果，进行实验测试。实验所需硬件、软件需求如表、表所示。表硬件需求表资源描述数量（）主要作为 客户机，也可作为 客户机（）主要作为 客户机，也可作为 和 客户机域控制器主要用于测试 服务中有关活动目录域的特性 （设备）服务器（安装 系统）三层交换机连接测试组网中的所有设备完成对实验所需软件和硬件的准备后，进行运行环境的搭建。首先确定其以太网为 ，实验测试通过四台 交换机相连接，其中一台作为客户机存在，其余的是 服务器。然后，进行网络化的管理，在控制器中完成 地址更改，将现有局域网和磁盘阵列管理相连接。为了保证实验的科学性，选择两种传统系统，作为对照组，进行数字化档案异质异地备份测试，并对三种系统性能进行分析。结果及分析基于 上 述 实 验 准 备，在 实 验 中，选 择 分 别 为 ，大小的备份文件，进行系统备份速度的测试，其结果如表所示。表软件需求表资源描述数量 域控制器（提供活动目录域服务）（位）、（位）作为 、客户端操作系统 客户端软件 ：，客户端软件 ：，报文分析工具（免费软件）文件系统性能测试工具（免费软件）表三种系统备份速度变化表文件大小 传统系统备份速度（）传统系统备份速度（）文中系统备份速度（）通过表可以看出，随着文件的增大，三种系统的备份速度都在降低。相比两种传统系统，文中系统速度下降最低，从 降到了 ，而两种传统系统，在文件大小为 时，备份速度已经分别降到了 与 ，足可以看出文中系统的优势。此外，对于系统实现备份工作的响应时间做出具体测试，设置备份数据任务量逐渐上涨，三种备份系统的数据响应时间如图所示。这个过程中所谓的响应时间，表示系统从接收备份请求开始，直到完成备份工作的时间，以此来验证系统性能。（）文中系统（）传统系统 ，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期（）传统系统图三种备份系统响应时间曲线图通过图我们可以明显看出，三种备份系统随着备份数据量的不断增加，其响应时间也在逐渐延长。但是文中设计系统还是占据优势的。文中设计备份系统从数据量增加开始，其响应时间增长速度一开始比较缓慢，直到数据量达到 时，上升幅度才开始增加，直到数据量达到 时，系统响应时间为 左右。传统系统也是前期响应时间增长缓慢的，但是到达数据量增至 时，响应时间开始急速增长。直到数据量为 时增加到了 左右。而此时，传统系统，其响应时间大概为 。综上所述，文中设计的系统，通过对备份数据的优化管理，将系统的响应时间降低了 左右。总结依托于 架构，进行了数字化档案异质异地备份系统的设计。设计软件与硬件部分，首先进行数字化档案预处理，并优化管理群集 中的备份数据，减少备份数据响应时间。通过本文的设计，在保证数据安全性的情况下，提升了企业备份数据的速度。但是由于一些条件约束，文中设计系统虽然可以产生良好的应用效果，但是还不够完善，将来可以向这方面深入研究。参考文献顾凤大数据背景下网络信息安全问题与对策通信电源技术，（）：侯晓凌计算机网络数据库的安全管理技术电子技术与软件工程，（）：李立志自动备份服务系统在 中的应用仪器仪表用户，（）：王琦异地数据存储备份与容灾系统建设与实践网络安全技术与应用，（）：徐琦数据备份的分析和发展思考江西通信科技，（）：岳阳，徐昆，康利刚面向大数据的存储系统结构设计数字技术与应用，（）：童丽娜“互联网”大数据时代下城建档案电子化异地备 份 探 索 与 研 究 城 建 档 案，（）：赵长松，廖巨成，贺胜，等自动备份工具的设计与实现电力信息与通信技术，（）：郝金双，刘荣，夏羽一种战术云存储数据备份系统新技术新工艺，（）：使用自带软件备份系统与数据网络安全和信息化，（）：（收稿日期：）（上接第 页）的数据，提高了系统的安全性，有效地阻止了非法用户的侵入，因此系统在检索时能够更加稳定。图 不同系统的稳定性对比结果总结针对当前索引系统在设计时存在检索效率