寧凌 周振宇

摘要：現(xiàn)有PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲方式難以滿足數(shù)據(jù)可靠性的要求，云存儲將企業(yè)分散的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點整合起來，一方面提升企業(yè)PDM系統(tǒng)的敏捷性和高效性，降低企業(yè)投入的成本，簡化其運營和基礎設施；另一方面將云存儲與數(shù)據(jù)備份相結(jié)合，提高PDM系統(tǒng)的可靠性。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)備份不同，提出了以PDM用戶客戶端作為云存儲節(jié)點的架構(gòu)思路，設計了通過該架構(gòu)對數(shù)據(jù)進行存儲、備份及恢復過程的工作流程，為不斷增長的PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了一種備份存儲方法。

關鍵詞：PDM系統(tǒng)；云備份；數(shù)據(jù)安全

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）03-64-3

A Cloud Backup Architecture Based on PDM System

NING Ling1，ZHOU Zhenyu2

（1. The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China； 2. Military Representative Office of PLA Unit 61195 in Tianjin， Tianjin 300211， China）

0引言

當今社會，網(wǎng)絡信息化程度持續(xù)提高，社會各行各業(yè)愈來愈依賴于信息系統(tǒng)，PDM系統(tǒng)得到了廣泛地應用。通過PDM系統(tǒng)積累的海量數(shù)據(jù)[1]已經(jīng)逐漸成為企業(yè)重要的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，是保證企業(yè)經(jīng)濟利益及后續(xù)發(fā)展的核心，人們對數(shù)據(jù)存儲安全的擔憂逐漸顯現(xiàn)，而災備服務成為災難發(fā)生時確保業(yè)務連續(xù)性和數(shù)據(jù)可用性的重要手段。

災難備份是信息系統(tǒng)應用中為預防出現(xiàn)各類災難損毀系統(tǒng)而進行的備份[2]，出現(xiàn)系統(tǒng)損毀后，運用備份的設備迅速恢復系統(tǒng)運行，這對于信息系統(tǒng)安全具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份大多采用單一的存儲服務器，在安全性和可擴展性方面都存在明顯的缺陷，比如在安全性方面，如果備份服務器由于遭受攻擊或者其他原因而損壞，則服務器中的備份數(shù)據(jù)就會遭到破壞，不能進行數(shù)據(jù)恢復，容災容錯的目的就無法達到。而且傳統(tǒng)災備主要是異地容災，就是在不同的地域，構(gòu)建一套或者多套相同的應用或者數(shù)據(jù)庫，起到災難后立刻接管的作用，這種異地災備建設的缺點是成本大、建設周期長、技術要求高和運營成本高。

本文擬采用云技術將企業(yè)分散的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點整合起來，一方面提升企業(yè)PDM系統(tǒng)的敏捷性和高效性，降低企業(yè)投入的成本，簡化其運營和基礎設施；另一方面將云存儲與數(shù)據(jù)備份相結(jié)合[3]，提高PDM系統(tǒng)的可靠性。

1以PDM用戶節(jié)點作為云存儲節(jié)點的架構(gòu)

1.1基本思路

產(chǎn)品數(shù)據(jù)是PDM系統(tǒng)的核心，而數(shù)據(jù)備份作為一種數(shù)據(jù)安全策略，確保了原始數(shù)據(jù)的一致性和安全性，在災難和故障發(fā)生時能有效恢復原有數(shù)據(jù)，是避免數(shù)據(jù)丟失和保證數(shù)據(jù)安全的基本保障。

對于PDM系統(tǒng)而言，系統(tǒng)數(shù)據(jù)是不斷擴展的，對此類系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)備份所需要的容量往往是難以預計的，若采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)備份方式，則需要隨著數(shù)據(jù)量的不斷擴展進行設備的更新，就提升了數(shù)據(jù)備份的成本。針對傳統(tǒng)備份系統(tǒng)不足，基于現(xiàn)有PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式的基本現(xiàn)實，結(jié)合云存儲采用廉價的設備構(gòu)建集群，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲，降低數(shù)據(jù)備份的成本，實現(xiàn)集群的無縫擴展的特點，設計了PDM數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，如圖1所示。

1.2基于云存儲的PDM數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)架構(gòu)

基于云存儲的PDM數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)由客戶端、服務器和集中存儲設備3個部分組成。

①客戶端：既作為數(shù)據(jù)的使用客戶端，也作為用戶數(shù)據(jù)備份的云存儲端，是進行數(shù)據(jù)產(chǎn)生、使用、備份和恢復的計算機節(jié)點，實現(xiàn)PDM數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、上傳、備份與恢復；同時，客戶端節(jié)點分享自己的空余空間，基于HDFS分布式文件系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)節(jié)點接收服務器端分配的任務，組成用于備份數(shù)據(jù)的云存儲。

②服務器端是數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的中心，當收到客戶端的請求后，服務器端根據(jù)用戶操作類型及用戶類型等分別進行處理。若為上傳或備份類操作則先緩存數(shù)據(jù)，再進行壓縮操作，之后轉(zhuǎn)存到集群上；若為下載或恢復類操作，則先從集群讀取相關數(shù)據(jù)將其緩存在服務器上，再進行解壓縮操作，之后由客戶端下載需要的數(shù)據(jù)。另外，服務器端也負責響應操作的信息記錄以及數(shù)據(jù)庫操作，基于HDFS分布式文件系統(tǒng)[4]作為云存儲的管理節(jié)點。

③集中存儲設備：用于實現(xiàn)PDM系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的存儲，是PDM系統(tǒng)現(xiàn)存的數(shù)據(jù)存儲中心，實現(xiàn)PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高速存儲和訪問。

2云存儲工作流程

2.1基于HDFS云存儲集群的存儲

本系統(tǒng)基于HDFS構(gòu)建云存儲集群，利用一臺服務器作為管理節(jié)點，另一臺服務器作為備用管理節(jié)點，使用若干客戶端主機作為數(shù)據(jù)節(jié)點來搭建分布式集群[5]，分布式集群中的客戶端主機分享部分剩余空間用于備份數(shù)據(jù)的存儲。數(shù)據(jù)節(jié)點每隔一段時間向管理節(jié)點發(fā)送心跳信息，報告存儲的所有數(shù)據(jù)塊的信息，管理節(jié)點則可以根據(jù)心跳信息驗證塊映射和其他文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)。如果管理節(jié)點沒有收到心跳信息并且重新嘗試失敗后，則說明此數(shù)據(jù)節(jié)點失效，將采取修復措施，重新復制在該節(jié)點上的數(shù)據(jù)塊。

在HDFS內(nèi)部，一個文件分成一個或多個“數(shù)據(jù)塊”，這些“數(shù)據(jù)塊”存儲在數(shù)據(jù)節(jié)點，管理節(jié)點負責保存和管理所有的HDFS元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)節(jié)點在管理節(jié)點的指揮下進行“數(shù)據(jù)塊”的創(chuàng)建、刪除和復制。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份[6]的高可靠性，本系統(tǒng)采用HDFS的副本策略，將數(shù)據(jù)備份的副本存放在不同的客戶端主機上，保證某一客戶端主機發(fā)生故障時數(shù)據(jù)的完整性，其存儲過程如圖2所示。

2.2數(shù)據(jù)備份過程設計

客戶端根據(jù)業(yè)務需求進行數(shù)據(jù)備份操作，指定備份策略，當確定當前沒有進行數(shù)據(jù)操作時，將備份范圍內(nèi)的備份文件目錄信息提供給服務器子系統(tǒng)，等待服務器子系統(tǒng)進行處理，服務器接收到客戶端的備份請求后，根據(jù)客戶端提供的文件信息從集中存儲設備讀取相關文件，并將文件上傳至HDFS集群，并根據(jù)備份策略進行相應的操作，并對備份結(jié)果進行記錄，將備份結(jié)果返回客戶端，數(shù)據(jù)備份流程設計如圖3所示。

2.3數(shù)據(jù)恢復過程設計

客戶端在確定無數(shù)據(jù)操作的情況下根據(jù)業(yè)務需求進行數(shù)據(jù)的恢復操作，請求服務器準備恢復數(shù)據(jù)，根據(jù)服務器提供的恢復數(shù)據(jù)目錄選擇要恢復的數(shù)據(jù)文件。服務器子系統(tǒng)收到客戶端恢復數(shù)據(jù)的請求后，根據(jù)恢復數(shù)據(jù)文件信息讀取HDFS集群中管理節(jié)點的元數(shù)據(jù)信息，得到待恢復數(shù)據(jù)文件的存儲地址，對其進行讀取，當讀取成功時將數(shù)據(jù)緩存在服務器上，并返回客戶端，等待客戶端進行數(shù)據(jù)下載，數(shù)據(jù)恢復過程的流程設計如圖4所示。

3結(jié)束語

現(xiàn)有PDM系統(tǒng)文件單副本集中式的存儲方式，難以滿足可靠性的要求。為提高PDM系統(tǒng)的服務質(zhì)量，提出的云備份數(shù)據(jù)存儲將企業(yè)分散的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點整合起來，建立系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)應急方式，以保證數(shù)據(jù)安全性，是確保企業(yè)業(yè)務連續(xù)性和數(shù)據(jù)可用性的重要手段。

參考文獻

[1]侯建，帥仁俊，侯文.基于云計算的海量數(shù)據(jù)存儲模型[J].通信技術，2011，44（5）：163-165.

[2]楊虹.基于云災備的數(shù)據(jù)安全存儲現(xiàn)狀研究[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2014（7）：175-176.

[3]叒黃.云災備的現(xiàn)狀、應用與發(fā)展趨勢[J].數(shù)字技術與應用， 2015（11）：194-195.

[4]楊涌，陳永源，劉磊鋒.一種基于DHT的分布式云災備模型研究[J].通信技術，2014，47（6）：647-650.

[5]丘強.云計算環(huán)境下的分布存儲的關鍵技術研究[J].數(shù)字技術與應用，2015（11）：194-195.

[6]戚斌.淺談計算機數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復技術分析[J].電子技術與軟件工程，2017（1）：221.