事件驱动数据复制系统的研究与实现

论文摘要

现代社会正朝着信息化方向发展，信息技术在社会中发挥着越来越核心的作用。数据容灾技术作为信息技术的重要组成部分也显得越来越重要，它可以保证数据在发生计算机系统故障、网络故障甚至于在发生火灾、地震、恐怖袭击和战争之后仍然能够使用。 本文在研究当前容灾系统和容灾技术的基础上，提出了一种Windows平台下的容灾系统方案WSR(Windows Storage Replicator)，对该容灾系统的基本原理、体系结构、工作流程和关键技术进行了研究和讨论，在最后对系统性能进行了测试并且对测试结果进行了讨论与分析。 WSR的基本原理是通过在Windows的卷管理器内嵌入远程数据复制机制和数据恢复机制，采用了事件驱动方式构造了一个高可用的数据容灾系统。 本文的主要贡献包括： 1．研究了数据一致性机制，提出了跨多个卷的数据一致性原则，它使得跨的应用程序数据也能够保证靠可用性； 2．研究了在数据复制过程中使用流水线方法，它使得系统在进行数据复制的时候有很高的效率，并且对系统性能的影响较少； 3．研究了一种基于DCM的灾难恢复机制，使得系统在发生灾难以后能够以多种方式快速、高效地对数据进行恢复； 4．提出了使用状态机对容灾系统所要面对的多种多样的事件进行处理，使得保证事件处理的正确性和完备性更加容易和便利，并且采用设计模式中的Strategy使事件处理部分在容灾系统中更加独立、灵活和易扩展； 5．由于容灾系统异步性能测试结果与预期结果存在差异，文章从复制稳定性和内部损耗等多个方面对系统进行了分析，找出了原因所在，并指出了以后需要研究的方向。 经过理论研究和对原型系统进行了测试之后，可以看出WSR能够完成数据备份和灾难恢复的工作，并且具有较高的性能。它可以经济、高效、可靠的构建数据容灾系统，在现实生活中具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 WSR系统概述
• 2.1 数据容灾的背景知识
• 2.2 数据容灾的基本原理
• 2.2.1 数据一致性与数据备份方式
• 2.2.2 备份效率与灾难后的数据损失
• 2.3 体系结构
• 2.3.1 基本概念
• 2.3.2 基本原理
• 2.4 系统工作方式
• 2.4.1 数据备份子系统的工作方式
• 2.4.2 灾难恢复子系统的工作方式
• 2.4.3 事件驱动机制
• 2.5 小结
• 第3章 数据备份子系统
• 3.1 多设备的数据一致性
• 3.2 日志机构的原理
• 3.3 日志中数据的组织
• 3.4 对日志的保护策略
• 3.5 请求的确认与复制模式
• 3.5.1 同步复制模式
• 3.5.2 异步复制模式
• 3.6 流水线对复制效率的提高
• 3.6.1 流水线在理想情况下的效率
• 3.6.2 关键部件对流水的影响
• 3.7 流水的中断与原子操作的必要性
• 3.8 小结
• 第4章 灾难恢复子系统
• 4.1 高可用性与高可用性系统
• 4.2 灾难后迁移
• 4.3 灾难后回迁
• 4.3.1 丢失数据引起的问题
• 4.3.2 灾难回迁的过程
• 4.4 小结
• 第5章 WSR的事件驱动机制
• 5.1 WSR中事件处理的基本观点
• 5.2 WSR系统异步复制模式状态机
• 5.2.1 状态机的起始与终结
• 5.2.2 状态集合
• 5.2.3 输入字母表
• 5.2.4 状态转移函数
• 5.2.5 系统初始化
• 5.2.6 系统正常运行
• 5.2.7 异常事件的状态转移
• 5.3 Strategy模式的应用
• 5.3.1 应用动机
• 5.3.2 复制过程的接口分析
• 5.3.3 关系图
• 5.4 小结
• 第6章 WSR的性能测试
• 6.1 测试观点
• 6.2 测试环境
• 6.3 实验结果
• 6.4 实验结果的分析
• 6.5 小结
• 第7章 结束语
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 作者在学期间从事科研及发表论文情况
• 致谢
• 附录一 异步复制状态转移图
• 附录二 测试软件IOzone