數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統的製作方法
2023-06-14 09:36:26 1
專利名稱：數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機數據存儲技術，尤其涉及一種數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統。
背景技術：
數據是無形的資產。在很多領域，數據是比計算機硬體設備還要寶貴得多的財富，要求不管發生什麼情況，如黑客攻擊、電源故障、火災等，都要保證數據不丟失，因此數據備份工作非常重要。同時，隨著計算機應用的迅速普及和發展，日常工作和生活中數據備份的重要性已日益凸顯和深入人心。傳統的數據備份方法，只是將日常業務記錄以文件的方式拷貝下來，或保存在另一臺機器設備中。然而，對於家庭用戶來說，這種日常的數據備份工作做起來非常繁瑣，另一方面，由於這些數據拷貝無法使文件留下歷史記錄以做追蹤，時間長久後數據難以完全恢復。
此外，隨著計算機網絡應用的進一步深入和發展，諸如提供遠程教育、電子商務等的網站，對數據容量、性能、可用性、可擴展性以及數據備份、災難恢復的要求非常突出，現有技術已受到相當大的壓力。為此，人們在數據存儲方面也進行了新的技術探索，大多是處在存儲設備層次上。但在使用文件伺服器過程中，將伺服器與存儲磁碟連接起來的並行SCSI總線具有一定的物理複雜性，而且作為文件伺服器部署一部分的並行接線、主機總線適配器和終端的設置也比較繁瑣。此外，由於文件伺服器硬體速度低、作業系統的不同而造成的延時，也為數據備份帶來了障礙。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種適用於不同的作業系統、可處理來自網絡上各個系統的請求並對數據進行及時有效的備份的數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，以簡化數據備份的操作處理，進一步提高數據備份的使用效果和適用性。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現本發明提供的一種數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，包括備份伺服器和客戶端，所述備份伺服器和客戶端均具有文件系統、硬碟驅動模塊和網絡接口卡，並通過網絡接口卡連接到網絡上，進而通過網絡相互連接；
此外，所述備份伺服器還包括用於各接口之間的信息傳遞以實現通訊、將NIC網絡接口的數據直接寫/讀到SCSI硬體接口的硬碟中的SCSI-NIC設備驅動模塊，該SCSI-NIC設備驅動模塊設置在所述備份伺服器中的文件系統與硬碟驅動模塊、網絡接口卡之間；備份伺服器配置有用於連接TCP/IP網絡、存儲並傳輸SCSI指令和數據的SCSI卡；備份伺服器的硬碟驅動模塊為SCSI。
本發明系統是將存儲技術和iSCSI技術相結合進行設計的。其中的SCSI-NIC設備驅動模塊基於SCSI(小型計算機系統接口)硬體接口和NIC(網絡接口卡)網絡接口技術，結合了SCSI和TCP協議的特性，設置在文件系統與硬碟驅動模塊、網絡接口卡之間，將SCSI和NIC的功能相結合，在設備驅動層或磁碟數據層完成。因此，網絡中無論是應用伺服器還是工作站均可將備份伺服器看作是自己的本地硬碟進行讀寫操作。由於SCSI是與設備無關的I/O子系統，故本發明系統的伺服器或工作站與作業系統平臺無關。因此，對於用戶來說，無需改變現有的文件系統，網絡中的主機存取備份伺服器是完全透明的。
在某些場合如數字家庭應用場合，本發明所述備份伺服器可以放置在網際網路上，具有獨立的IP位址，即其數據直接放在傳輸網絡上，使用網絡接口卡傳輸網絡上的數據流和存儲數據。這樣，任何擁有訪問權限的用戶，無論在網絡的哪個位置都可以直接訪問備份伺服器中的存儲數據。
本發明所述備份伺服器屬於附網存儲設備，需要面對不斷膨脹的網絡應用需求，因此備份伺服器可以是集成的存儲設備、允許客戶端通過網絡對其進行訪問存取數據的瘦伺服器。
本發明具有以下有益效果(1)結合了SCSI和TCP協議的特性，通過使用SCSI-NIC設備驅動模塊，實現了客戶端與備份伺服器之間的實時通訊和數據傳輸，客戶端可將備份伺服器看作是自己的本地硬碟進行讀寫操作，方便了數據的實時備份。
(2)綜合了iSCSI技術及採用通用文件伺服器訪問協議，能夠處理來自網絡上各個系統的請求，對用戶是完全透明的。任何系統，無論是Windows NT伺服器還是Unix都可以訪問備份伺服器，解決了不同家庭用戶作業系統跨平臺的問題。
(3)任何擁有訪問權限的用戶，無論在網絡的哪個位置都可以直接訪問備份伺服器中的存儲數據，消除了低速的文件伺服器硬體或作業系統造成的任何延時。
(4)不需要使用文件伺服器，降低了由於文件伺服器的使用將伺服器與存儲磁碟連接起來的並行SCSI總線而引起的物理複雜性，減少了作為文件伺服器部署一部分的並行接線、主機總線適配器和終端的麻煩的設置，使用者只要將本發明備份伺服器連接到網絡上即可運行。
下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述圖1是本發明實施例的應用架構示意圖；圖2是圖1所示實施例中SCSI-NIC設備驅動模塊的結構原理框圖。
具體實施例方式
圖1所示為本發明的實施例，包括備份伺服器和客戶端。在數字家庭應用場合中，備份伺服器放置在網際網路上，具有獨立的IP位址。如圖1所示，備份伺服器和客戶端均具有文件系統、硬碟驅動模塊和網絡接口卡，並通過網絡接口卡連接到網際網路上，進而通過網際網路相互連接。備份伺服器配置有用於連接TCP/IP網絡、存儲並傳輸SCSI指令和數據的SCSI卡。備份伺服器的硬碟驅動模塊為SCSI。
如圖1所示，在備份伺服器中的文件系統與硬碟驅動模塊、網絡接口卡之間，還設置有用於各接口之間的信息傳遞以實現通訊、將NIC網絡接口的數據直接寫/讀到SCSI硬體接口的硬碟中的SCSI-NIC設備驅動模塊，該模塊是基於Linux開發的。
因為Linux開放原始碼的特性，能對特別設備驅動器的寫操作和合併。而塊設備的設備驅動器提供了這類設備的特殊的接口。Linux能支持幾個塊設備，而且每個都是一個網絡塊設備(NBD)，這能讓遠程資源通過TCP層看起來像是本地設備。NBD作為一個內核模塊存在，這意味著它可以在任何時候加載和卸載。因此，可以基於這種內核模塊從用戶角度設計驅動器。
驅動器通過連接的TCP套接字把一個文件句柄傳遞給真正的內核驅動器。協議如下如果驅動器被要求從塊設備讀取數據，它發送一個請求包；當操作結束的時候，伺服器回以這個結構的包。客戶機請求一個本地資源，本地資源從伺服器上的內存駐留模塊產生一個應答(參見圖2)。結果是伺服器上的遠程資源對於網絡上的所有節點來說都成了本地的了，因此一個遠程磁碟能像任何別的塊設備一樣處理。客戶機作為通常的用戶級處理的方式操作，並且通過特殊的初始化函數調用和Linux內核通信。通信通過命令行指定的TCP埠，它對遠程機器來說是多要求的。系統給出多於一個的網絡地址，以便於能夠通過幾個不同的物理接口路由到伺服器。通過使用多層設備驅動器方法，在傳統的磁碟設備驅動器上層添加SCSI-NIC驅動模塊就可以實現了設備驅動器直接和磁碟硬體通信。SCSI-NIC驅動模塊通過標準的設備驅動器接口，調用底層磁碟驅動器來執行真正的磁碟I/O操作。
由於該SCSI-NIC設備驅動模塊是在設備驅動層或磁碟數據層完成的，結合了SCSI和NIC的功能，因此對用戶來說，不用改變現有的文件系統，網絡中的主機存取備份伺服器是完全透明的。此時備份伺服器相當於放在網絡上的一個大硬碟，網絡上的用戶可以實時存取其上的數據，而且應用伺服器或工作站與作業系統平臺無關。
備份伺服器屬於附網存儲設備，需要面對不斷膨脹的網絡應用需求，允許客戶和工作組通過網絡實時存取數據，這種訪問可以通過集成有存儲設備、允許客戶端(包括工作站和伺服器)通過網絡對其進行訪問的瘦伺服器來完成。為應對網絡應用需求，實現速度快、容量大、體積小，並具有可用性、開放性、可靠性、可擴展性等性能，備份伺服器的中央處理部件可選用國外著名廠家的品牌產品，存儲部件可選用通用的存儲品牌及標準接口。
備份伺服器直接將數據放在傳輸網絡上，使用網絡接口卡來傳輸LAN上的數據流和存儲數據；它不需要文件伺服器，因此任何獲得備份伺服器的IP位址、擁有訪問權限的用戶，無論在網絡的哪個位置都可以直接訪問存儲的數據，消除了低速的文件伺服器硬體或作業系統造成的任何延時。
權利要求
1.一種數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，包括備份伺服器和客戶端，所述備份伺服器和客戶端均具有文件系統、硬碟驅動模塊和網絡接口卡，並通過網絡接口卡連接到網絡上，進而通過網絡相互連接；其特徵在於所述備份伺服器還包括用於各接口之間的信息傳遞以實現通訊、將NIC網絡接口的數據直接寫/讀到SCSI硬體接口的硬碟中的SCSI-NIC設備驅動模塊，該SCSI-NIC設備驅動模塊設置在所述備份伺服器中的文件系統與硬碟驅動模塊、網絡接口卡之間；備份伺服器配置有用於連接TCP/IP網絡、存儲並傳輸SCSI指令和數據的SCSI卡；所述備份伺服器的硬碟驅動模塊為SCSI。
2.根據權利要求1所述的數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，其特徵在於所述備份伺服器放置在網際網路上，具有獨立的IP位址，即其數據直接放在傳輸網絡上，使用網絡接口卡傳輸網絡上的數據流和存儲數據。
3.根據權利要求1或2所述的數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，其特徵在於所述備份伺服器為集成的存儲設備、允許客戶端通過網絡對其進行訪問存取數據的瘦伺服器。
全文摘要
本發明公開了一種數字家庭網絡中實現數據實時備份的系統，包括備份伺服器和客戶端，所述備份伺服器和客戶端均具有文件系統、硬碟驅動模塊和網絡接口卡，並通過網絡接口卡連接到網絡上，進而通過網絡相互連接；此外，備份伺服器端還包括用於各接口之間的信息傳遞以實現通訊的SCSI－NIC設備驅動模塊，該SCSI－NIC設備驅動模塊設置在文件系統與硬碟驅動模塊、網絡接口卡之間；備份伺服器配置有用於連接TCP/IP網絡、存儲並傳輸SCSI指令和數據的SCSI卡；備份伺服器的硬碟驅動模塊為SCSI。本發明將存儲技術和iSCSI技術相結合，適用於不同的作業系統，可處理來自網絡上各個系統的請求並對數據進行及時有效的備份，簡化了數據備份的操作處理，進一步提高了數據備份的使用效果和適用性。
文檔編號H04L12/56GK101056235SQ20071002787
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者馬建平, 羅笑南 申請人:中山大學