基于MVC的文件備份后臺(tái)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

邊 霞， 趙 奎， 胡曉勤， 趙 輝

(四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川成都610065)

0 引 言

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)資料已成為企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻，能否保證數(shù)據(jù)的安全性對(duì)社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要。備份是保證數(shù)據(jù)安全的有效方法[1]。本文提到的文件備份系統(tǒng)是一種基于差異的遠(yuǎn)程文件備份系統(tǒng)[2-3]，它將本地文件通過(guò)Internet備份到遠(yuǎn)程備份中心，當(dāng)本地文件發(fā)生災(zāi)難時(shí)，可由遠(yuǎn)程備份中心恢復(fù)。

基于MVC[4]的文件備份后臺(tái)管理系統(tǒng)是文件備份系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，采用B/S架構(gòu)，對(duì)文件備份系統(tǒng)的遠(yuǎn)程備份中心提供全面的管理功能，以方便用戶(hù)使用文件備份系統(tǒng)。目前基于MVC設(shè)計(jì)模式的多層架構(gòu)設(shè)計(jì)思想可以很好的解決B/S系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。MVC設(shè)計(jì)模式本身比較復(fù)雜，所以在利用MVC設(shè)計(jì)模式進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)選擇一個(gè)現(xiàn)成的MVC框架可以起到事半功倍的效果。因此本文選擇了基于MVC設(shè)計(jì)模式的Joomla框架[5-7]，不但縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且使后臺(tái)管理系統(tǒng)具有良好的性能。

1 文件備份系統(tǒng)架構(gòu)

文件備份系統(tǒng)可劃分為本地?cái)?shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程備份中心兩個(gè)部分，并通過(guò)Internet連接。其架構(gòu)如圖1所示。

本地?cái)?shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)完成快照[8]的生成和管理、文件差異的計(jì)算[9]、網(wǎng)絡(luò)傳輸和整個(gè)流程的控制。遠(yuǎn)程備份中心負(fù)責(zé)完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制的響應(yīng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔管理。文件備份后臺(tái)管理子系統(tǒng)運(yùn)行在遠(yuǎn)程備份中心。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MVC設(shè)計(jì)模式

圖1 文件備份系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 MVC模式結(jié)構(gòu)

MVC(model-view-controller)設(shè)計(jì)模式[10]是 xerox RARC 在20世紀(jì)80年代為編程語(yǔ) Smalltaik80發(fā)明的一種軟件設(shè)計(jì)模式，至今被廣泛應(yīng)用在Web應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中。它把一個(gè)應(yīng)用的輸入、處理、輸出流程按照Model、View、Controller的方式進(jìn)行分離，這樣一個(gè)應(yīng)用被分成3個(gè)層——模型層、視圖層、控制層。它們各自處理各自的事務(wù)，很好地實(shí)現(xiàn)表示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯的有機(jī)分離，從而提高各部分的可復(fù)用性同時(shí)也可以減少代碼的維護(hù)量。MVC設(shè)計(jì)模式的核心是實(shí)現(xiàn)三層甚至多層的松散耦合，它將應(yīng)用程序抽象為模型、控制器以及視圖3個(gè)部分，三者既分工又合作地完成用戶(hù)提交的任務(wù)。MVC結(jié)構(gòu)[11-12]如圖2所示。

(1)模型(Model)：應(yīng)用程序的核心，用來(lái)封裝和顯示數(shù)據(jù)對(duì)象。Model維護(hù)了系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，也為Controller提供了訪問(wèn)被Model封裝了的某些應(yīng)用功能的能力。

(2)視圖(View)：是模型的表示，提供用戶(hù)交互界面。它可以從Model訪問(wèn)數(shù)據(jù)，并指定如何表示數(shù)據(jù)。當(dāng)模型狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，視圖應(yīng)該得到通知，以便更新視圖。View把用戶(hù)動(dòng)作傳遞給Controller。

(3)控制器(Controller)：定義應(yīng)用程序的行為。它接收來(lái)自視圖的請(qǐng)求，解釋用戶(hù)的動(dòng)作并把它們映射為Model執(zhí)行的過(guò)程。根據(jù)用戶(hù)動(dòng)作和Model處理的結(jié)果，選擇一個(gè)View作為這個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求響應(yīng)的一部分。

2.2 Joomla框架原理

Joomla[13]是一個(gè)基于 PHP+Mysql的 MVC框架，利用Joomla框架，可以簡(jiǎn)化基于MVC的Web應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，并能充分滿(mǎn)足應(yīng)用開(kāi)發(fā)的需求，它具有跨平臺(tái)性、安全性與穩(wěn)定性高、開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)源等優(yōu)點(diǎn)。

Joomla應(yīng)用框架繼承了MVC模式的各項(xiàng)特性，主要由3部分組成：JModel﹑JController和Jview，這3個(gè)部分分別對(duì)應(yīng)于MVC設(shè)計(jì)模式的Model，Controller和View。應(yīng)用Joomla框架進(jìn)行Web組件的MVC擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，都需要繼承JModel類(lèi)、JView類(lèi)和JController類(lèi)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)概述

基于MVC的文件備份后臺(tái)管理系統(tǒng)是采用B/S架構(gòu)，基于LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)平臺(tái)開(kāi)發(fā)[14-15]的。包括5個(gè)功能模塊：用戶(hù)管理模塊，存儲(chǔ)介質(zhì)管理模塊，告警管理模塊，狀態(tài)監(jiān)控模塊和歷史備份點(diǎn)管理模塊，系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。整個(gè)系統(tǒng)利用Joomla框架開(kāi)發(fā)，采用MVC設(shè)計(jì)模式的軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 基于MVC模式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)文件備份后臺(tái)管理系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)采用的是Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，定義了用戶(hù)信息表(User)、介質(zhì)信息表(Disk_Info)、告警信息表(Alarm_List)、告警信息分級(jí)表(Alarm_Level)、告警分級(jí)操作表(Alarm_Operation)、狀態(tài)監(jiān)控表(Job_info)、歷史備份點(diǎn)狀態(tài)表(ArchiveInfo)、全備份策略表(ArchiveTactics)。為了使用這些表，用Joomla框架中實(shí)現(xiàn)的JFactory類(lèi)的getDBO方法來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

3.2.2 業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

基于MVC的文件備份后臺(tái)管理系統(tǒng)中每個(gè)模塊都是利用Joomla框架，嚴(yán)格按照MVC三層模式來(lái)設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)層和顯示層的分離。下面以介質(zhì)管理模塊為例，詳細(xì)說(shuō)明系統(tǒng)使用MVC的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方式：

(1)控制層(Controller)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

介質(zhì)管理模塊的控制層是由MediumController類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)類(lèi)的作用是是通過(guò)一系列方法與介質(zhì)管理模塊中的JModel類(lèi)進(jìn)行聯(lián)系，從而調(diào)用介質(zhì)管理模塊中對(duì)應(yīng)的單個(gè)問(wèn)題頁(yè)面將結(jié)果返回給瀏覽器。MediumController類(lèi)除了擁有父類(lèi)Jcontroller的方法外，還具有添加(addMedium())、保存(save-Medium())、刪除(removeMedium())、取消(cancelMedium())等方法。方法addMedium()通過(guò)設(shè)置調(diào)用介質(zhì)管理模塊中相關(guān)的JView類(lèi)，直接將頁(yè)面返回給瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)；方法saveMedium()和removeMedium()是通過(guò)調(diào)用相關(guān)JModel類(lèi)中的數(shù)據(jù)保存和刪除方法來(lái)完成；方法cancelMedium()是通過(guò)地址的重新定向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。MediumController類(lèi)中的其它方法，都是通過(guò)調(diào)用不同的Model和View來(lái)實(shí)現(xiàn)，和上述實(shí)現(xiàn)方法類(lèi)似。代碼有很大的相似性，在很大程度上可以進(jìn)行復(fù)用

(2)模型層(Model)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

介質(zhì)管理模塊的模型層是由一系列繼承于 JModel的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們負(fù)責(zé)對(duì)單個(gè)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)邏輯處理。這些類(lèi)除了有父類(lèi)Jmodel的方法外，還共同擁有數(shù)據(jù)保存方法(save-Medium())和數(shù)據(jù)刪除方法(removeMedium())與取消方法(cancelMedium())，代碼的可復(fù)用程度得到很大提高。有些類(lèi)還具有分頁(yè)方法，方便用戶(hù)進(jìn)行瀏覽。

(3)視圖層(View)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

View層決定如何將數(shù)據(jù)展示給用戶(hù)，在該系統(tǒng)的MVC模式中視圖部分主要是PHP頁(yè)面。介質(zhì)管理模塊的視圖層是由一系列繼承于JView的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。以存儲(chǔ)介質(zhì)管理模塊中的添加介質(zhì)頁(yè)面為例，添加時(shí)要求介質(zhì)名稱(chēng)與介質(zhì)路徑未被占用，這就要求在用戶(hù)輸入完成后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容動(dòng)態(tài)檢查用戶(hù)名與路徑是否存在，本模塊在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中采用了Jquery技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢查，Jquery是一個(gè)JavaScript框架。首先在用戶(hù)輸入完成后，相關(guān)函數(shù)自動(dòng)觸發(fā)，調(diào)用相應(yīng)的JModel，JModel將處理結(jié)果返回給此函數(shù)，并顯示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了表單的自動(dòng)檢查，整個(gè)過(guò)程是無(wú)閃的，大大增加了界面的友好性。

3.3 基于MVC的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.3.1 用戶(hù)管理模塊的實(shí)現(xiàn)

用戶(hù)管理模塊提供用戶(hù)身份認(rèn)證，用戶(hù)注冊(cè)，刪除以及修改用戶(hù)信息功能。登陸是系統(tǒng)的首要實(shí)現(xiàn)。從信息安全的角度考慮，要求進(jìn)行嚴(yán)格的入口控制，對(duì)登錄后的用戶(hù)有訪問(wèn)權(quán)控制和操作等級(jí)限定。系統(tǒng)的登錄頁(yè)面需要口令驗(yàn)證通過(guò)才能進(jìn)行登錄，對(duì)于注冊(cè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)將會(huì)把用戶(hù)和密碼跟數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行對(duì)比，符合認(rèn)證才能成功登錄。登陸流程如圖4所示。

圖4 登陸流程

對(duì)于未登陸的用戶(hù)，首先進(jìn)入登陸頁(yè)面，Controller將得到的用戶(hù)名和密碼傳給Model，然后Model將用戶(hù)名和密碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的用戶(hù)名和密碼進(jìn)行比較驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過(guò)，則調(diào)用相關(guān)View顯示登陸成功，否則調(diào)用另一個(gè)View返回登陸頁(yè)面。對(duì)于已經(jīng)登陸的用戶(hù)，用戶(hù)可以選擇強(qiáng)制退出或者不退出。

3.3.2 介質(zhì)管理模塊的實(shí)現(xiàn)

介質(zhì)管理模塊負(fù)責(zé)管理文件備份系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括存儲(chǔ)介質(zhì)的增加，刪除，使用信息查看以及數(shù)據(jù)遷移等。隨著備份任務(wù)的增加，遠(yuǎn)程備份中心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越多，當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)里面的數(shù)據(jù)達(dá)到或超過(guò)分配限額，或者需要更換存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，需要將一部分?jǐn)?shù)據(jù)或者全部數(shù)據(jù)遷移到其它存儲(chǔ)介質(zhì)上。數(shù)據(jù)遷移包括遷移用戶(hù)備份數(shù)據(jù)與遷移用戶(hù)歷史備份點(diǎn)數(shù)據(jù)兩部分，在遷移過(guò)程中需要執(zhí)行相關(guān)XML腳本，以使用戶(hù)數(shù)據(jù)遷移后不影響數(shù)據(jù)恢復(fù)。數(shù)據(jù)遷移流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)遷移流程

數(shù)據(jù)遷移執(zhí)行過(guò)程中每一個(gè)功能都是嚴(yán)格按照J(rèn)oomla框架的MVC三層模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圖6為“執(zhí)行遷移”的MVC實(shí)現(xiàn)。首先類(lèi)MediumController(Jcontroller的子類(lèi))的方法transmiteMedium()接受

圖6 “執(zhí)行遷移”的MVC實(shí)現(xiàn)

用戶(hù)需要執(zhí)行遷移操作的請(qǐng)求；然后調(diào)用類(lèi)TransmitModel(Jmodel子類(lèi))的方法transmitMediumModel()進(jìn)行處理，此方法中利用系統(tǒng)調(diào)用(Exec(...))實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遷移與相關(guān)腳本的執(zhí)行，并在執(zhí)行完成后更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息；最后調(diào)用類(lèi)Transmit-View類(lèi)(Jview子類(lèi))的方法Transmit()顯示結(jié)果。

3.3.3 告警管理模塊的實(shí)現(xiàn)

告警管理模塊主要是對(duì)文件備份系統(tǒng)中的任務(wù)失敗、存儲(chǔ)介質(zhì)出錯(cuò)等多種系統(tǒng)錯(cuò)誤，能夠按照用戶(hù)定義級(jí)別為告警信息分級(jí)、記錄，發(fā)送告警郵件給管理員，并且記錄管理員的處理情況。處理告警流程如圖7所示。

首先進(jìn)入模塊，Controller調(diào)用Model查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，看是否有告警信息，如果有則調(diào)用View將之顯示出來(lái)，然后以同樣的流程進(jìn)入告警處理頁(yè)面，并處理告警。

圖7 告警處理流程

3.3.4 狀態(tài)監(jiān)控模塊的實(shí)現(xiàn)

狀態(tài)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控文件備份系統(tǒng)遠(yuǎn)程備份中心端當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，包括系統(tǒng)狀態(tài)和任務(wù)狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)查看正在執(zhí)行的任務(wù)信息或者已登錄用戶(hù)活動(dòng)情況了解遠(yuǎn)程備份中心的運(yùn)行狀態(tài)。其中任務(wù)狀態(tài)有未完成任務(wù)，已完成任務(wù)和活動(dòng)任務(wù)3種情況。每一種情況都詳細(xì)記錄了各個(gè)任務(wù)的任務(wù)類(lèi)型，任務(wù)開(kāi)始與結(jié)束時(shí)間，任務(wù)容量與流量以及用戶(hù)IP地址與用戶(hù)ID等。

3.3.5 歷史備份點(diǎn)管理模塊的實(shí)現(xiàn)

歷史備份點(diǎn)管理模塊提供歷史備份點(diǎn)的查看，刪除與恢復(fù)功能。其中歷史備份點(diǎn)的恢復(fù)功能在文件備份系統(tǒng)的客戶(hù)端已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，為了使用戶(hù)能夠在沒(méi)有安裝文件備份客戶(hù)端的情況下也能進(jìn)行歷史備份點(diǎn)的恢復(fù)，在后臺(tái)管理系統(tǒng)中加入此功能，以方便用戶(hù)的操作。歷史備份點(diǎn)恢復(fù)流程如圖8所示。

圖8 歷史備份點(diǎn)恢復(fù)流程

首先進(jìn)入模塊，Controller得到用戶(hù)的ID(uid)傳給Model，Model使用uid在數(shù)據(jù)庫(kù)查找出用戶(hù)歷史備份點(diǎn)信息，之后調(diào)用 View將歷史備份點(diǎn)信息通過(guò)頁(yè)面顯示出來(lái)。其次以同樣的流程得到xml文件并顯示備份詳情，最后選擇某個(gè)需要恢復(fù)的歷史備份點(diǎn)或者某一文件，點(diǎn)擊恢復(fù)，通過(guò)第二步得到的xml信息，定位到相應(yīng)文件實(shí)現(xiàn)下載。如果是多個(gè)文件，先進(jìn)行打包然后進(jìn)行下載。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著Web應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，架構(gòu)一個(gè)高效、結(jié)構(gòu)清晰的Web應(yīng)用程序十分重要。MVC設(shè)計(jì)模式可以使業(yè)務(wù)邏輯與頁(yè)面邏輯彼此分離，從而提高開(kāi)發(fā)的效率和提高質(zhì)量。采用基于MVC的框架開(kāi)發(fā)，優(yōu)勢(shì)如下：

(1)多個(gè)視圖可以對(duì)應(yīng)一個(gè)模型。這樣可以減少代碼的復(fù)制及代碼的維護(hù)量，一旦模型發(fā)生改變，也易于維護(hù)。

(2)模型返回的數(shù)據(jù)與顯示邏輯分離。模型數(shù)據(jù)可以應(yīng)用諸如PHP等任何的顯示技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有很大的靈活性。

(3)應(yīng)用被分隔為三層，降低了各層之間的耦合，提供了應(yīng)用的可擴(kuò)展性。

(4)控制層可以把不同的模型和不同的視圖組合在一起，完成各種不同的請(qǐng)求。

(5)MVC更符合軟件工程化管理的精神。不同的層各司其職，每一層的組件具有相同的特征，有利于通過(guò)工程化和工具化產(chǎn)生管理程序代碼。

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