一種基于PDM系統的云備份探討

寧凌 周振宇

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

關鍵詞：PDM系統；云備份；數據安全

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，網絡信息化程度持續提高，社會各行各業愈來愈依賴于信息系統，PDM系統得到了廣泛地應用。通過PDM系統積累的海量數據[1]已經逐漸成為企業重要的數據資產，是保證企業經濟利益及后續發展的核心，人們對數據存儲安全的擔憂逐漸顯現，而災備服務成為災難發生時確保業務連續性和數據可用性的重要手段。

災難備份是信息系統應用中為預防出現各類災難損毀系統而進行的備份[2]，出現系統損毀后，運用備份的設備迅速恢復系統運行，這對于信息系統安全具有重要的意義。傳統的數據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據就會遭到破壞，不能進行數據恢復，容災容錯的目的就無法達到。而且傳統災備主要是異地容災，就是在不同的地域，構建一套或者多套相同的應用或者數據庫，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分散的數據存儲節點整合起來，一方面提升企業PDM系統的敏捷性和高效性，降低企業投入的成本，簡化其運營和基礎設施；另一方面將云存儲與數據備份相結合[3]，提高PDM系統的可靠性。

1以PDM用戶節點作為云存儲節點的架構

1.1基本思路

產品數據是PDM系統的核心，而數據備份作為一種數據安全策略，確保了原始數據的一致性和安全性，在災難和故障發生時能有效恢復原有數據，是避免數據丟失和保證數據安全的基本保障。

對于PDM系統而言，系統數據是不斷擴展的，對此類系統進行數據備份所需要的容量往往是難以預計的，若采用傳統數據備份方式，則需要隨著數據量的不斷擴展進行設備的更新，就提升了數據備份的成本。針對傳統備份系統不足，基于現有PDM系統數據存儲方式的基本現實，結合云存儲采用廉價的設備構建集群，實現數據的分布式存儲，降低數據備份的成本，實現集群的無縫擴展的特點，設計了PDM數據存儲系統，如圖1所示。

1.2基于云存儲的PDM數據存儲系統架構

基于云存儲的PDM數據存儲系統由客戶端、服務器和集中存儲設備3個部分組成。

①客戶端：既作為數據的使用客戶端，也作為用戶數據備份的云存儲端，是進行數據產生、使用、備份和恢復的計算機節點，實現PDM數據的產生、上傳、備份與恢復；同時，客戶端節點分享自己的空余空間，基于HDFS分布式文件系統，作為數據節點接收服務器端分配的任務，組成用于備份數據的云存儲。

②服務器端是數據存儲系統的中心，當收到客戶端的請求后，服務器端根據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據，再進行壓縮操作，之后轉存到集群上；若為下載或恢復類操作，則先從集群讀取相關數據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據。另外，服務器端也負責響應操作的信息記錄以及數據庫操作，基于HDFS分布式文件系統[4]作為云存儲的管理節點。

③集中存儲設備：用于實現PDM系統各類數據的存儲，是PDM系統現存的數據存儲中心，實現PDM系統數據的高速存儲和訪問。

2云存儲工作流程

2.1基于HDFS云存儲集群的存儲

本系統基于HDFS構建云存儲集群，利用一臺服務器作為管理節點，另一臺服務器作為備用管理節點，使用若干客戶端主機作為數據節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據的存儲。數據節點每隔一段時間向管理節點發送心跳信息，報告存儲的所有數據塊的信息，管理節點則可以根據心跳信息驗證塊映射和其他文件系統的元數據。如果管理節點沒有收到心跳信息并且重新嘗試失敗后，則說明此數據節點失效，將采取修復措施，重新復制在該節點上的數據塊。

在HDFS內部，一個文件分成一個或多個“數據塊”，這些“數據塊”存儲在數據節點，管理節點負責保存和管理所有的HDFS元數據。數據節點在管理節點的指揮下進行“數據塊”的創建、刪除和復制。為實現數據備份[6]的高可靠性，本系統采用HDFS的副本策略，將數據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生故障時數據的完整性，其存儲過程如圖2所示。

2.2數據備份過程設計

客戶端根據業務需求進行數據備份操作，指定備份策略，當確定當前沒有進行數據操作時，將備份范圍內的備份文件目錄信息提供給服務器子系統，等待服務器子系統進行處理，服務器接收到客戶端的備份請求后，根據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，并根據備份策略進行相應的操作，并對備份結果進行記錄，將備份結果返回客戶端，數據備份流程設計如圖3所示。

2.3數據恢復過程設計

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

3結束語

現有PDM系統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系統的服務質量，提出的云備份數據存儲將企業分散的數據存儲節點整合起來，建立系統化的數據應急方式，以保證數據安全性，是確保企業業務連續性和數據可用性的重要手段。

參考文獻

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

[2]楊虹.基于云災備的數據安全存儲現狀研究[J].網絡安全技術與應用，2014（7）：175-176.

[3]叒黃.云災備的現狀、應用與發展趨勢[J].數字技術與應用， 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.云計算環境下的分布存儲的關鍵技術研究[J].數字技術與應用，2015（11）：194-195.

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