根據(jù)相關(guān)報(bào)告，員工的工作站和筆記本電腦中的數(shù)據(jù)并未得到充分保護(hù)，即使這些數(shù)據(jù)占到了公司所有數(shù)據(jù)的60%到70%。目前越來(lái)越多個(gè)人開(kāi)始重視自己的數(shù)據(jù)，并對(duì)它們進(jìn)行備份。同時(shí)國(guó)外的Google，Amazon，Nirvanix，國(guó)內(nèi)的聯(lián)想，電信，金山等越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入云存儲(chǔ)領(lǐng)域。SNIA(Storage Networking Industry Association)也于2010年4月發(fā)布了關(guān)于云存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)CDMI(Cloud Data Management Interface）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了云存儲(chǔ)中的相關(guān)概念如Data Object，ContainerObject，Queue Object，MetaData，以及對(duì)訪問(wèn)權(quán)限，訪問(wèn)接口，訪問(wèn)安全性等問(wèn)題都做了說(shuō)明與要求。本文通過(guò)增加云存儲(chǔ)接口層來(lái)屏蔽各廠商接口的差異，同時(shí)利用擴(kuò)充文件和目錄元數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)目錄傳輸以及多種備份策略，并設(shè)計(jì)文件分片和斷點(diǎn)傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)大文件的傳輸。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1.1總體設(shè)計(jì)

    備份客戶端運(yùn)行于客戶機(jī)上，根據(jù)用戶所使用的云存儲(chǔ)服務(wù)，備份客戶端將數(shù)據(jù)備份到不同的云存儲(chǔ)平臺(tái)上。數(shù)據(jù)分為元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)即可在獨(dú)立的HTTPi青求中傳輸，也可在同一個(gè)HTTP請(qǐng)求中傳輸。如圖1所示，傳輸協(xié)議采用HTTP或者HTTPS。在完成整體設(shè)計(jì)中需要考慮云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模型，安全訪問(wèn)控制以及備份策略，下面分別說(shuō)明這幾點(diǎn)文件。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖2 接口模型圖

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    1.2云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)模型

    SNIA在CDM中定義云存儲(chǔ)的資源域模型。云存儲(chǔ)中所有的資源通過(guò)URI進(jìn)行描述，對(duì)資源的CRUD操作通過(guò)HTTP協(xié)議進(jìn)行。資源采用數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)，元數(shù)據(jù)包括了對(duì)資源的訪問(wèn)控制，第三方可增加自定義元數(shù)據(jù)。

    圖2是SNIA在CDMI中定義的接口模型，該圖中有兩個(gè)重要的概念Container和DataObjecto Container}c示容器可以容納DataObject以及Containero DataObject代表著數(shù)據(jù)對(duì)象。

2 實(shí)現(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù)

    2.1整體結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)從下向上分為:云存儲(chǔ)層，云存儲(chǔ)接口層，系統(tǒng)核心模塊，用戶。系統(tǒng)核心模塊細(xì)分為:傳輸管理，備份策略，差錯(cuò)控制與冗余消除，文件及目錄傳輸，文件元數(shù)據(jù)提取，本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，定時(shí)設(shè)置等子模塊。

    2.2云存儲(chǔ)接口層

    在云存儲(chǔ)服務(wù)之上是系統(tǒng)需要直接處理的云存儲(chǔ)接口，即SNIA中定義的CDMI接口標(biāo)準(zhǔn)。這里以SNAI的CDMI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)比Google和Nirvanix提供的接口。

    表1中并未列出所使用的所有接口僅對(duì)容器和數(shù)據(jù)對(duì)象做了說(shuō)明。這里需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，SNIA在CDMI中說(shuō)Update a Data Object可以更新指定范圍的數(shù)據(jù)對(duì)象內(nèi)容，類似文件的隨機(jī)修改，也可以追加數(shù)據(jù)對(duì)象內(nèi)容，類似文件追加寫入。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

    本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)備份客戶端的原型，利用實(shí)驗(yàn)室的私有云做云存儲(chǔ)進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的私有云平臺(tái)遵循了CDMI中的接口標(biāo)準(zhǔn)，向備份客戶端提供Restful風(fēng)格接口。實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下:

    (1)硬件組成

    服務(wù)器端:基于PC的服務(wù)器;雙64bInter Xeon 2.0GHz，4048KB Cache CPU：8GB內(nèi)存，掛在RAIDS存儲(chǔ)2TB，1000Mbps網(wǎng)卡。客戶端:Intel Core2 2.53GHzCPU，2GB內(nèi)存，SATA 7200轉(zhuǎn)硬盤，1000Mbps網(wǎng)卡。網(wǎng)絡(luò):1000Mbps交換機(jī)構(gòu)建的LAN。

    (2)軟件環(huán)境

    服務(wù)器端:RedHat ASS(內(nèi)核2.6.30)，Web服務(wù)器APACHE(2.2.16)。客戶端:Windows XP(SP2)。

    (3)測(cè)試方法

    選用不同大小的連續(xù)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行測(cè)試，文件上傳包括元數(shù)據(jù)提取，文件分片等操作。先進(jìn)行的是分片測(cè)試，通過(guò)選用不同的分片大小測(cè)試出該環(huán)境下最佳的文件分片。

    從圖4中顯示，選用SOM，l00M的數(shù)據(jù)文件在分片大小為4M時(shí)具有最大寫速度，速度大小為7MBps。

    選用25M到500M不等的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳實(shí)驗(yàn)。從圖5的對(duì)比分析可以看出，備份客戶端具有較穩(wěn)定的傳輸速度。FTP隨文件增大而性能出現(xiàn)了下降。最后在300M以上的文件時(shí)備份客戶端與FTP具有相同的寫速度。備份客戶端因采用分片傳輸，所以在傳輸速度上具有較為穩(wěn)定的特性，比FTP有較好的傳輸穩(wěn)定性。

表1 云存儲(chǔ)接口對(duì)照表

圖4 備份寫速度

圖5 FTP與備份客戶端對(duì)比   

4 總結(jié)

    本文分析了現(xiàn)有云存儲(chǔ)接口的差異性，指出大部分云備份軟件對(duì)目錄備份，大文件備份的局限。并詳細(xì)介紹了備份客戶端的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，可以看出增加云存儲(chǔ)接口層是屏蔽云存儲(chǔ)接口差異的可行辦法。同時(shí)將目錄層次與云端數(shù)據(jù)模型進(jìn)行映射，采用分層傳輸?shù)姆椒�能有效地進(jìn)行目錄的備份。最后文件分片，斷點(diǎn)傳輸機(jī)制，以及文件追加接口能較好地解決了大文件備份。 

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