根據(jù)相關(guān)報告，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，即使這些數(shù)據(jù)占到了公司所有數(shù)據(jù)的60%到70%。目前越來越多個人開始重視自己的數(shù)據(jù)，并對它們進行備份。同時國外的Google，Amazon，Nirvanix，國內(nèi)的聯(lián)想，電信，金山等越來越多的企業(yè)進入云存儲領(lǐng)域。SNIA(Storage Networking Industry Association)也于2010年4月發(fā)布了關(guān)于云存儲的標準CDMI(Cloud Data Management Interface）。該標準定義了云存儲中的相關(guān)概念如Data Object，ContainerObject，Queue Object，MetaData，以及對訪問權(quán)限，訪問接口，訪問安全性等問題都做了說明與要求。本文通過增加云存儲接口層來屏蔽各廠商接口的差異，同時利用擴充文件和目錄元數(shù)據(jù)來實現(xiàn)目錄傳輸以及多種備份策略，并設(shè)計文件分片和斷點傳輸機制，實現(xiàn)對大文件的傳輸。

1 系統(tǒng)設(shè)計

    1.1總體設(shè)計

    備份客戶端運行于客戶機上，根據(jù)用戶所使用的云存儲服務(wù)，備份客戶端將數(shù)據(jù)備份到不同的云存儲平臺上。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)即可在獨立的HTTPi青求中傳輸，也可在同一個HTTP請求中傳輸。如圖1所示，傳輸協(xié)議采用HTTP或者HTTPS。在完成整體設(shè)計中需要考慮云存儲的數(shù)據(jù)模型，安全訪問控制以及備份策略，下面分別說明這幾點文件。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計

圖2 接口模型圖

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    1.2云存儲中的數(shù)據(jù)模型

    SNIA在CDM中定義云存儲的資源域模型。云存儲中所有的資源通過URI進行描述，對資源的CRUD操作通過HTTP協(xié)議進行。資源采用數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)分離存儲，元數(shù)據(jù)包括了對資源的訪問控制，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)對象。

2 實現(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:云存儲層，云存儲接口層，系統(tǒng)核心模塊，用戶。系統(tǒng)核心模塊細分為:傳輸管理，備份策略，差錯控制與冗余消除，文件及目錄傳輸，文件元數(shù)據(jù)提取，本地數(shù)據(jù)存儲，定時設(shè)置等子模塊。

    2.2云存儲接口層

    在云存儲服務(wù)之上是系統(tǒng)需要直接處理的云存儲接口，即SNIA中定義的CDMI接口標準。這里以SNAI的CDMI標準進行說明，并對比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容器和數(shù)據(jù)對象做了說明。這里需要強調(diào)的一點是，SNIA在CDMI中說Update a Data Object可以更新指定范圍的數(shù)據(jù)對象內(nèi)容，類似文件的隨機修改，也可以追加數(shù)據(jù)對象內(nèi)容，類似文件追加寫入。

3 實驗結(jié)果與分析

    本文實現(xiàn)了一個備份客戶端的原型，利用實驗室的私有云做云存儲進行了性能實驗。實驗室的私有云平臺遵循了CDMI中的接口標準，向備份客戶端提供Restful風格接口。實驗環(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)測試方法

    選用不同大小的連續(xù)數(shù)據(jù)文件進行測試，文件上傳包括元數(shù)據(jù)提取，文件分片等操作。先進行的是分片測試，通過選用不同的分片大小測試出該環(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)進行上傳實驗。從圖5的對比分析可以看出，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 云存儲接口對照表

圖4 備份寫速度

圖5 FTP與備份客戶端對比   

4 總結(jié)

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

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