基于CDP双引擎的备份系统关键技术研究

摘要

数据备份是当前一种比较流行的数据保护技术，它是一种用于恢复的数据拷贝技术，是对生产数据的复制，是数据容灾的基础。如今，随着数据量的不断增大，传统的数据复制备份技术已难以满足人们的需要，因此数据备份系统有着很好的研究价值与研究前景。　　一个备份系统应达到的目标主要在于三点：第一，节省备份空间；第二，备份实时性好；第三，备份数据一致性高。本文针对双引擎CDP备份系统做了研究，设计并实现了一个块级别备份系统，即 TE-CDP(The Twin-Engine Continuous Data Protection)备份系统。并且提出自适应任务调度策略，降低了多任务情况下系统CPU占用率。本文针对该系统的设计与实现主要工作如下：　　首先，本文介绍了TE-CDP备份系统的研究背景、研究意义、国内外研究现状，并且介绍了TE-CDP备份系统的相关技术。　　其次，本文设计并实现了TE-CDP备份系统，给出了该系统的架构，并提出了避免 I/O竞争的单镜像方法，在避免 I/O竞争的同时，提高了数据备份的实时性；实现了基于CDP双引擎的快照流方法，提升了系统空间利用率；采用了一致性代理方法，保证了快照数据的一致性。在以上三种备份方法的基础上运用了数据备份机制与CDP快照恢复机制，提高了TE-CDP备份系统的处理效率。实验证明了避免 I/O竞争的单镜像方法的有效性，并且证明该备份系统能够在不受磁盘大小变化的情况下达到秒级恢复快照的效果。　　然后，本文为解决多任务情况下TE-CDP备份系统的CPU占用率过高的问题，提出了一种自适应任务调度策略，即ATS策略。该策略综合考虑了TE-CDP备份系统对CPU的占用率情况与用户任务执行所用时间，当系统的CPU占用率较低时，ATS策略优先考虑将任务在短时间内处理；当CPU占用率较高时， ATS策略优先考虑控制CPU占用率的增长速度，同时保证尽可能多的任务能够在短时间内完成。实验证明，ATS策略能根据CPU占用率与任务执行时间的不同情况，自适应地调度用户任务，有效控制了CPU占用率的增长。　　最后，对本文在双引擎备份系统研究方面主要工作和贡献进行了总结，并指出TE-CDP备份系统的不足之处，提出了未来的工作方向。

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第1章 绪论

1.1 课题相关背景

1.2 课题相关领域发展现状

1.3 课题的意义

1.4 论文的主要工作

1.5 论文的组织与结构

第2章 TE-CDP备份系统的相关技术

2.1 概述

2.2 快照备份技术Snapshot

2.3 CDP双引擎技术

2.4 Linux逻辑卷管理技术

2.5 基于SAN的备份架构

2.6 iSCSI

2.7 自适应算法简介

2.8 本章小结

第3章 TE-CDP系统架构及关键技术

3.1 概述

3.2 TE-CDP备份系统架构设计

3.3 TE-CDP备份系统的备份方法

3.4 TE-CDP备份系统的处理机制

3.5 实验结果及实验评估

3.6 本章小结

第4章 TE-CDP备份系统ATS策略的研究与实现

4.1 概述

4.2 典型自适应系统工作流程

4.3 ATS策略所用到的数学模型

4.4 ATS策略的性质及算法

4.5自适应任务调度策略ATS的性能测试实验及分析

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 进一步工作及展望

致谢

参考文献

附录：