基于云計(jì)算方式的數(shù)據(jù)備份模式探討

高萍

一、引言

現(xiàn)階段信息化發(fā)展迅猛，多元化數(shù)據(jù)越來(lái)越多，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全變得尤為重要。針對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的自然災(zāi)害對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響，單一地將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)服務(wù)器或一個(gè)數(shù)據(jù)中心中已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)生活的要求。例如地震引起的服務(wù)器故障中，本地服務(wù)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不能被遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)，導(dǎo)致遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)獲取失敗，造成各種經(jīng)濟(jì)損失;又如數(shù)據(jù)中心起火時(shí)，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)可能被永久摧毀，若不能快速的恢復(fù)這些數(shù)據(jù)，那么與這些數(shù)據(jù)相關(guān)的事宜將無(wú)法進(jìn)行，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，造成嚴(yán)重的社會(huì)危機(jī)。

發(fā)生災(zāi)難時(shí)，傳統(tǒng)的解決數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題的方法是人工對(duì)服務(wù)器進(jìn)行故障排除并恢復(fù)數(shù)據(jù)，人工服務(wù)器數(shù)據(jù)維護(hù)不僅耗時(shí)且昂貴，而且在某些特殊情況下無(wú)法使用。如果不能及時(shí)備份，服務(wù)器數(shù)據(jù)也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。對(duì)于重要數(shù)據(jù)，服務(wù)器配置可以通過(guò)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，若主庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題就可以激活備庫(kù)。但是，如果發(fā)生重大災(zāi)難，并且兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)遭到了破壞，則數(shù)據(jù)仍然可能丟失。

為了應(yīng)對(duì)本地雙數(shù)據(jù)庫(kù)備份的不足，遠(yuǎn)程容災(zāi)備份系統(tǒng)可以有效緩解本地備份的缺陷。這種容災(zāi)備份方案的實(shí)現(xiàn)通常是在兩地架設(shè)兩臺(tái)相同的服務(wù)器，在維護(hù)的時(shí)候需要同時(shí)維護(hù)兩臺(tái)服務(wù)器，在線(xiàn)路搭建的時(shí)候，需要同時(shí)保證兩臺(tái)服務(wù)器能夠單獨(dú)運(yùn)行，成本非常高;而且這種容災(zāi)備份方法最致命的缺陷是若短期內(nèi)兩臺(tái)服務(wù)器同時(shí)出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)丟失，則用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)將會(huì)被終止，用戶(hù)的數(shù)據(jù)可能永遠(yuǎn)丟失。

為了解決傳統(tǒng)容災(zāi)備份方案存在的問(wèn)題，人們借鑒云計(jì)算的概念，將云計(jì)算與容災(zāi)本身相結(jié)合，提出云備份的方式，有效解決了快速響應(yīng)數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，在服務(wù)器故障數(shù)據(jù)丟失時(shí)，不僅能夠快速的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，而且還能夠繼續(xù)響應(yīng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

二、基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)備份特點(diǎn)

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院定義的云計(jì)算是一種即用即付的模式，可以提供對(duì)Internet的輕松、按需以及可配置的訪(fǎng)問(wèn)，其中包括共享網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等計(jì)算資源。通過(guò)整合各種空間資源，為用戶(hù)提供統(tǒng)一的、全面的服務(wù)。云計(jì)算技術(shù)主要利用了分布式計(jì)算，通過(guò)云端將計(jì)算任務(wù)下發(fā)，同處于邊緣的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，再將各個(gè)位于云端邊緣計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果回收后，達(dá)到分布式并行計(jì)算的目的。

數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)的成功備份，也稱(chēng)為災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)。在系統(tǒng)發(fā)生故障和災(zāi)難的情況下，計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)仍可以最大化正常的為應(yīng)用程序提供服務(wù)。只要可以保存數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就可以隨時(shí)從各種故障中恢復(fù)數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

在云計(jì)算數(shù)據(jù)備份方式的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)不僅能存儲(chǔ)在云端，同時(shí)數(shù)據(jù)也分散的下發(fā)存儲(chǔ)到了各個(gè)處于云端邊緣的客戶(hù)端，這樣數(shù)據(jù)的保存形式就以"總-分"或"分-總"的形式保存在了不同邏輯空間的不同端上，有效的保證了數(shù)據(jù)備份的高可靠性。

基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)備份方式有以下三個(gè)特點(diǎn)。

提供的災(zāi)備技術(shù)簡(jiǎn)單明了，方便相關(guān)數(shù)據(jù)備份策略設(shè)計(jì)?；谠频膫浞菹到y(tǒng)，主要基于使用和傳輸過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)備份。在使用和傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，不同的終端會(huì)采用不同的存儲(chǔ)方式，基于這些不同的存儲(chǔ)方式，數(shù)據(jù)將具有災(zāi)難性的特點(diǎn)，便于恢復(fù)并提高數(shù)據(jù)安全性;

實(shí)現(xiàn)較低的數(shù)據(jù)備份成本和快速的數(shù)據(jù)恢復(fù)，可以滿(mǎn)足當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)的需求。數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題時(shí)，用戶(hù)仍可以在不同的時(shí)間和位置隨時(shí)繼續(xù)訪(fǎng)問(wèn);

實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)安全性，可以滿(mǎn)足當(dāng)今的數(shù)據(jù)安全性要求。在發(fā)生重大災(zāi)難時(shí)，通過(guò)控制中心設(shè)計(jì)臨時(shí)數(shù)據(jù)備份和用戶(hù)數(shù)據(jù)冗余備份，可以確保動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的特性。

基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)容災(zāi)備份實(shí)現(xiàn)方式成本低，運(yùn)行效率高，可以有效地運(yùn)用到各類(lèi)數(shù)據(jù)的容災(zāi)備份中，滿(mǎn)足人們對(duì)數(shù)據(jù)容災(zāi)備份的需求。

三、基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的構(gòu)成

基于云的災(zāi)難恢復(fù)備份系統(tǒng)的原理是，將云計(jì)算數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的客戶(hù)端上。因此，用戶(hù)丟失的數(shù)據(jù)可以通過(guò)基于云的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難進(jìn)行恢復(fù)和訪(fǎng)問(wèn)。恢復(fù)系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成：

1.云端服務(wù)器：用于在數(shù)據(jù)交互中存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù);

2.控制中心：控制數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等;

3.局域網(wǎng)：用于連接不同用戶(hù)和控制中心的介質(zhì);

4.客戶(hù)端：每個(gè)云端用戶(hù)用于分段數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)。

基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)備份方式具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)能力，在發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況下不會(huì)強(qiáng)制終止用戶(hù)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。當(dāng)發(fā)生以下三種數(shù)據(jù)丟失時(shí)，均可保證用戶(hù)數(shù)據(jù)的連續(xù)訪(fǎng)問(wèn)。

（一）恢復(fù)用戶(hù)本地丟失的數(shù)據(jù)

當(dāng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)丟失時(shí)，用戶(hù)可以將響應(yīng)請(qǐng)求直接發(fā)送到控制中心，控制中心將對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，從云端中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送給用戶(hù)，以解決用戶(hù)丟失的數(shù)據(jù)問(wèn)題。

（二）數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)發(fā)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)丟失

當(dāng)用戶(hù)向云發(fā)送丟失數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)，控制中心將在收到請(qǐng)求后在云中其他客戶(hù)端尋找所需的數(shù)據(jù)，并在云中找到請(qǐng)求丟失數(shù)據(jù)的用戶(hù)，響應(yīng)接收并將原有數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶(hù)。

（三）云數(shù)據(jù)丟失后恢復(fù)云端數(shù)據(jù)

當(dāng)云數(shù)據(jù)發(fā)生丟失時(shí)，云會(huì)向控制中心發(fā)送請(qǐng)求以報(bào)告丟失的數(shù)據(jù)，控制中心將響應(yīng)該請(qǐng)求，用戶(hù)將收到請(qǐng)求、響應(yīng)請(qǐng)求，檢查數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，在檢查結(jié)束后發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，由控制器將數(shù)據(jù)回傳到云端，以便云端可以恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)。

四、應(yīng)對(duì)大型災(zāi)難的備份策略

當(dāng)面對(duì)大型災(zāi)難，比如地震、戰(zhàn)爭(zhēng)等情況，很有可能發(fā)生數(shù)據(jù)中心和用戶(hù)端的數(shù)據(jù)在短時(shí)間內(nèi)都遭到破壞的情況。為此，云計(jì)算的數(shù)據(jù)備份方式提供了更有效的策略來(lái)應(yīng)對(duì)大型災(zāi)害對(duì)數(shù)據(jù)的損害。

策略一、在云控制中心進(jìn)行短期數(shù)據(jù)備份

當(dāng)用戶(hù)向服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，控制終端可以短時(shí)間存儲(chǔ)所需數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)安全級(jí)別進(jìn)行設(shè)置，不僅能夠有效提高應(yīng)急救援的安全性，而且可以使用戶(hù)在內(nèi)部保留相同的數(shù)據(jù)。這種方法可以減少數(shù)據(jù)中心的響應(yīng)時(shí)間，并極大提高數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)效率。

策略二、客戶(hù)端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)冗余備份

客戶(hù)端向云端請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，云端向客戶(hù)端發(fā)送了兩份數(shù)據(jù)。第一份數(shù)據(jù)是用戶(hù)自身需要的數(shù)據(jù)，第二份是其他用戶(hù)需要的數(shù)據(jù)。在災(zāi)難發(fā)生時(shí)由于兩個(gè)用戶(hù)相互分開(kāi)且相互隔離，因此短時(shí)間內(nèi)很難同時(shí)銷(xiāo)毀兩份數(shù)據(jù)，因此兩個(gè)用戶(hù)針對(duì)對(duì)方數(shù)據(jù)備份都多了一份保障。另外，因?yàn)槊總€(gè)用戶(hù)只保存另一個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)，所以用戶(hù)可以通過(guò)較低的成本來(lái)提高數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)安全性。

五、結(jié)語(yǔ)

在云計(jì)算的背景下，為了有效解決災(zāi)難數(shù)據(jù)丟失后動(dòng)態(tài)恢復(fù)和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的連續(xù)性，我們應(yīng)該考慮數(shù)據(jù)丟失和災(zāi)難恢復(fù)的影響，專(zhuān)注于將云服務(wù)器和客戶(hù)端數(shù)據(jù)組合在一起實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)，提高數(shù)據(jù)安全性需要更多的數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)。本文中探討的方式不僅可以有效地利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，而且還可以極大地提高災(zāi)難中的數(shù)據(jù)保護(hù)能力，有效保證數(shù)據(jù)安全。