一種基於數字標識符管理增量文件的數據保護方法
2023-05-03 19:24:01
專利名稱：一種基於數字標識符管理增量文件的數據保護方法
技術領域：
本發明屬於數據存儲和備份技術領域，具體涉及用數字標識符管理增量文件的數據保護方法。
背景技術：
隨著信息化水平的不斷提高，數據信息逐漸成為企業賴以生存的基礎，數據丟失所造成的損失也日益嚴重。傳統的數據複製、備份、恢復等數據保護技術雖然能夠對數據實現一定程度的保護，但是這些方法的恢復點目標和恢復時間目標太長，對於一些關鍵的信息系統來說是無法接受的。因此，需要將數據備份的「固定時間間隔」儘可能地縮小，甚至縮為零，持續數據保護(CDP，Continuous Data Protection)就是為了滿足這樣的需求而出現的數據保護技術。隨著需要保護的數據的不斷增加，進行一次數據備份所需要的時間也越來越長， 如何降低備份數據量提高數據備份效率成為需要解決的一個重要問題。現有技術中，採用完全備份與增量備份相結合的方法來解決這一問題。進行增量備份時，只有那些在上次完全或者增量備份後被修改了的部分才會被備份。正是由於這個原因，增量備份的備份數據量比完全備份小的多，所需時間也僅為完全備份的幾分之一。持續數據保護技術的關鍵詞是「持續」，也就意味著每一次的文件修改都會被備份，或者說會對應產生一個增量文件，如此一來，大量增量文件的有效管理，主要是存儲就顯得尤為重要。現有技術中，增量文件的存儲主要有兩種方式—種就是完全按照所備份文件的原有路徑在存儲體中進行存儲，如所備份的文件 :C:\Documents and Settings\Administrator\ ^0 \user\2010\abc. Doc, IjllJz5fe^
的增量文件在存儲體中的存儲路徑為C:\Documents and Settings\Administrator\桌面 \user\2010\abc. doc\incl. doc這種方法存在以下缺點1、增量文件存儲時，會增加原有存儲路徑長度，造成有些原本路徑就比較長的文件無法備份；2、不便於加密，備份路徑和文件名，也會帶來用戶信息的洩密；3、影響備份存儲體的可移植性如在Iinux下文件名不存在限制字符，而在 windows下存在限制字符，這樣，在Iinux下備份的文件，如果保存到windows的分區上，就有可能無法存儲。另外一種方法無關所備份文件的原路徑，在存儲體中開闢一區域，將所有產生的增量文件統一進行存儲，如此帶來的問題就是增量文件越來越多，造成查找增量文件速度變慢，恢復文件需要更多時間
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術中的不足，提出了一種用數字標識符管理增量文件的數據保護方法，用數字標識符來表示所備份文件的各層目錄，基於文件來存儲增量文件，即同一文件的增量文件存儲路徑相同。通過對增量文件的管理，使得在進行文件恢復時能夠快速找到所需恢復文件的所有增量備份文件，從而能有效縮短恢復時間。本發明所涉及的用數字標識符管理增量文件的數據保護方法，其主要技術步驟包括(1)利用資料庫技術創建三個資料庫表目錄信息表、文件信息表和增量文件信息表；目錄信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、目錄名；文件信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、文件名；增量文件信息表包含欄位數字標識符、所屬文件的數字標識符、開始時間、結束時間；分別對目錄信息表的「所屬目錄的數字標識符」欄位、文件信息表的「所屬目錄的數字標識符」欄位、增量文件信息表的「所屬文件的數字標識符」欄位建立索引；(2)對需要保護的文件先進行一次完全備份，生成該文件及其所在路徑中所有目錄的數字標識符，並在目錄信息表和文件信息表中添加相應記錄；(3)在作業系統中安裝一個文件過濾驅動程序，實時監控所有文件的創建、修改 (寫)、刪除操作，每攔截到一次文件操作都生成一條操作記錄；操作記錄包含如下域操作時間、操作類型、文件全路徑、起始偏移、字節數、寫入的數據內容；(4)應用程式讀取文件過濾驅動產生的操作記錄，形成並存儲增量文件，生成該增量文件的數字標識符並在增量文件信息表中添加相應記錄。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、縮短增量文件存儲時的路徑長度，避免文件名過長無法保存；2、對備份路徑與文件名有加密效果，避免用戶信息洩密；3、解決備份存儲體的可移植性問題，各個系統產生的備份文件可以備份到不同文件系統格式的分區上；4、利用資料庫索引技術，可以快速顯示不同目錄下的子目錄與文件，恢復時可以快速找到恢復需要使用的增量文件。
圖1是增量文件存儲的結構圖，其中D表示目錄，F表示文件，I表示增量文件圖2是過濾驅動攔截讀寫操作處理時的流程3是一個寫操作記錄拆成多個寫操作記錄的示意4是形成和存儲增量文件的流程5是建立一個文件恢復使用的操作記錄鍊表的流程圖具體實施方法下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。1.利用資料庫技術創建三個資料庫表目錄信息表、文件信息表和增量文件信息表。目錄信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、目錄名，其中根目錄所屬目錄的數字標識符可以為0 ；文件信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、文件名；增量文件信息表包含欄位數字標識符、所屬文件的數字標識符、開始時間、結束時間。分別對目錄信息表的「所屬目錄的數字標識符」欄位、文件信息表的「所屬目錄的數字標識符」欄位、增量文件信息表的「所屬文件的數字標識符欄位」建立索引。2.對所有需要保護的文件先進行一次完全備份。對某個文件進行完全備份時，需要鎖定對文件的修改、刪除操作。完全備份按照以下步驟進行①將需要備份的文件的各層目錄分析出來如\users\jake\2010\l3bb. Txt，這個文件的目錄有 『users，，iJake', 『2010，，文件名為'bbb. Txt'；②對每層目錄，先根據目錄名與其所屬目錄的數字標識符在目錄信息表中找到該目錄的數字標識符，如果此目錄還不存在數字標識符，則為其新建一個唯一的數字標識符並存儲到文件信息表，同時在備份存儲路徑新建一個目錄，目錄名即為此層目錄的數字標識符；③在文件信息表中，根據最後一層目錄的數字標識符與文件名，查找到此文件的數字標識符，如果此文件還不存在數字標識符，則為其新建一個唯一數字標識符並存儲到文件信息表，同時在第②步所建立的目錄下新建一個以文件數字標識符命名的目錄；④複製需要備份的文件的所有數據到第③步所建立的以文件數字標識命名的目錄下。3.在作業系統中安裝一個文件過濾驅動程序，如圖2所示，實時監控文件創建、修改(寫)、刪除操作(另外，文件操作還有移動、重命名，但都可以看作刪除和創建操作相加)，每攔截到一次文件操作都生成一條操作記錄。沒有進行過完全備份的文件，不生成操作記錄。操作記錄包含如下域操作時間、操作類型、文件全路徑、起始偏移、字節數、寫入的數據內容。對於寫操作，需要填寫所有域，其它操作，只需要填寫部分域。操作記錄可以放在獨立的文件中，文件名用當前時間和四個字節的遞增數組成，保證唯一性。4.對需要備份的文件進行分塊，每X2位元組為一塊。當一個文件寫操作的字節數超過X2位元組時，就會生成多條寫操作記錄，如圖3所示。5.應用程式讀取驅動程序產生的操作記錄，形成並存儲增量文件，根據不同的安全級別需要，增量文件可以存儲在本地或遠程伺服器。增量文件是由一組操作記錄合成的， 增量文件的大小可以是內部設定的值XI。例如，為了便於網絡傳輸，我們可以設定一個增量文件為200Kb。形成增量文件時，依次讀取操作記錄，若下一個操作記錄大小與當前增量文件大小相加小於200Kb，直接將操作記錄附加到當前增量文件末尾，否則，重新生成一個增量文件，並在增量文件信息表中添加一條記錄，操作流程如圖4所示。存儲增量文件時，包括如下步驟①讀取過濾驅動產生的操作記錄，將需要備份的文件的各層目錄分析出來；②根據在目錄信息表和文件信息表中查詢獲得的目錄數字標識和文件數字標識符，找到此文件的完全備份的存儲位置；③在增量文件信息表中獲得此文件最近一個增量文件的數字標識符，此數字標識
5符即為最近一個增量文件的文件名；④當最近一個增量文件大小加上操作記錄大小後大於預先設定的增量文件的大小時，則新建一個數字標識符並存儲到增量文件信息表，同時建立一個以該新建數字標識符命名的增量文件，在此增量文件中寫入操作記錄，否則就將操作記錄數據直接寫到最近一個增量文件的末尾。6.可以根據需要對完全備份文件與增量文件進行壓縮與加密處理，這樣可有效的減小增量數據大小並保護用戶數據的安全。優選地，壓縮算法可以採用LZW，ZIP等算法，加密可以採用目前最新數據加密算法-AES，但並不僅限於此。7.恢復時，由於存儲增量文件時，只是將原來的文件名與目錄名用數字標識符替換，所以可以方便的把增量文件用類似windows資源管理器的形式顯示出來。用戶查看某一目錄時，程序先獲得此目錄的數字標識符，又由於目錄信息表與文件信息表的所屬目錄的數字標識符欄位存在數據索引，所以可以根據目錄的數字標識符快速的從目錄信息表與文件信息表中獲得用戶所查看目錄的所有子目錄與文件。當要恢復某一個文件到某個時間點時，可以先在文件信息表中找到此文件的數字標識符，然後根據文件的數字標識符在增量信息表中找到相應時間點的增量文件，由於增量信息表的數字標識符欄位存在索引，所以可以快速查找到所需增量文件，加快恢復速度。如9 00時對X文件進行了完全備份
完全備份9:05時用戶X文件進行了修改，此時會產生增量文件
9 05增量文件9:10時用戶X文件進行了修改，此時會產生增量文件
9 10增量文件9:15時用戶X文件進行了修改，此時會產生增量文件
9 15增量文件當需要恢復到9 10的文件版本，先找到文件X的完全備份，然後再找到增量時間小於等於9 10的增量備份文件，就可以得到9:10時的文件版本了。
完全備份+ 9 05增量文件 + 9 10增量文件 =9 10時的文件版本8.恢復時，根據所要恢復文件的數字標識符找到此文件的所有增量信息後，可以建立一個操作記錄鍊表，去除時間點在後的寫入重複的操作記錄，再根據操作記錄鍊表進行恢復，如圖5所示。9.更新文件完全備份。由於備份增量實際上是以文件為單位的，所以處理一個文
6件的增量信息不會影響到其它文件。用戶在備份存儲空間不夠用時或者作為一種定期釋放備份空間的策略，可以考慮更新用戶選定文件的完全備份來釋放備份存儲空間。更新時，需要將完全備份與增量文件合併，形成新的完全備份文件。 本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發明的精神和範圍的條件下，還可以對以上內容進行各種各樣的修改。因此本發明的範圍並不僅限於以上的說明，而是由權利要求書的範圍來確定。
權利要求
1.一種基於數字標識符管理增量文件的數據保護方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)利用資料庫技術創建三個資料庫表目錄信息表、文件信息表和增量文件信息表；目錄信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、目錄名；文件信息表包含欄位數字標識符、所屬目錄的數字標識符、文件名；增量文件信息表包含欄位數字標識符、所屬文件的數字標識符、開始時間、結束時間；分別對目錄信息表的所屬目錄的數字標識符欄位、文件信息表的所屬目錄的數字標識符欄位、增量文件信息表的所屬文件的數字標識符欄位建立索引；(2)對需要保護的文件先進行一次完全備份，生成該文件及其所在路徑中所有目錄的數字標識符，並在目錄信息表和文件信息表中添加相應記錄；(3)在作業系統中安裝一個文件過濾驅動程序，實時監控所有文件的創建、修改(寫)、 刪除操作，每攔截到一次文件操作都生成一條操作記錄；操作記錄包含如下域操作時間、操作類型、文件全路徑、起始偏移、字節數、寫入的數據內容；(4)應用程式讀取文件過濾驅動程序產生的操作記錄，形成並存儲增量文件，生成該增量文件的數字標識符並在增量文件信息表中添加相應記錄。
2.權利要求1中所述的基於數字標識符管理增量文件的數據保護方法，其特徵在於， 步驟O)中進行完全備份時，包括如下步驟①將需要備份的文件的各層目錄分析出來；②對每層目錄，先根據目錄名與其所屬目錄的數字標識符在目錄信息表中找到該目錄的數字標識符，如果此目錄還不存在數字標識符，則為其新建一個唯一的數字標識符並存儲到文件信息表，同時在備份存儲路徑新建一個目錄，目錄名即為此層目錄的數字標識符；③在文件信息表中，根據最後一層目錄的數字標識符與文件名，查找到此文件的數字標識符，如果此文件還不存在數字標識符，則為其新建一個唯一數字標識符並存儲到文件信息表，同時在第②步所建立的目錄下新建一個以文件數字標識符命名的目錄；④複製需要備份的文件的所有數據到第③步所建立的以文件數字標識命名的目錄下。
3.權利要求1中所述的基於數字標識符管理增量文件的數據保護方法，其特徵在於， 步驟中存儲增量文件時，包括如下步驟①讀取過濾驅動程序產生的操作記錄，將需要備份的文件的各層目錄分析出來；②根據在目錄信息表和文件信息表中查詢獲得的目錄數字標識和文件數字標識符，找到此文件的完全備份的存儲位置；③在增量文件信息表中獲得此文件最近一個增量文件的數字標識符，此數字標識符即為最近一個增量文件的文件名；④當最近一個增量文件大小加上操作記錄大小後大於預先設定的增量文件的大小時， 則新建一個數字標識符並存儲到增量文件信息表，同時建立一個以該新建數字標誌符命名的增量文件，在此增量文件中寫入操作記錄，否則就將操作記錄數據直接寫到最近一個增量文件的末尾。
全文摘要
本發明涉及一種用數字標識符管理增量文件的數據保護方法，屬於數據存儲和備份技術領域。將目錄進行編號，用數字標識符代表目錄；將目錄下文件進行編號，用數字標識符代表文件；將操作記錄合成增量文件，用數字標識符代表增量合成文件。利用資料庫索引技術對數字標識符欄位創建索引。恢復時，可以很快地找到所需恢復文件的所有增量信息，這樣，就可以快速地恢復出任意修改時間的文件版本。
文檔編號G06F11/14GK102236589SQ20101016163
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月4日 優先權日2010年5月4日
發明者俞訓峰, 張有成, 謝亮 申請人:南京壹進位信息技術有限公司