云计算环境下数据保护关键技术研究

发布时间：2020-06-13 00:06

【摘要】：云计算的兴起为数据保护技术带来了新的挑战和机遇。一方面，规模庞大的云存储系统中存有海量数据，其系统复杂性和业务特征使得数据可靠性受到严重挑战，需要采用更强的数据保护技术；同时，存有重要业务数据的云主机面对着全世界黑客的入侵威胁，主机内普通的数据保护机制无法抵御黑客的破坏行为，需要采用新的数据保护技术来应对。另一方面，作为一种新型的IT基础设施资源，云资源具有高性价比、高可扩展等特点，使得现有的数据保护技术可以利用云资源来优化其各项业务指标。从上述两个方面出发，本文对云计算环境下的数据保护关键技术进行了有针对性的深入研究，主要的研究内容和创新点概括如下：针对带数据去重的云存储内部数据的保护，本文提出了一种基于纠删码的数据可靠性保障机制，采用多种纠删编码算法及配置对去重数据块进行区分性的编码保护。实验结果表明该机制相比传统的可靠性保障机制能够同时取得更高的数据可靠性、更低的存储成本和更快的数据恢复速度。针对云主机内部数据的保护，本文提出了一种在云主机下层虚拟化平台的虚拟磁盘模块内反向重构云主机内文件及操作信息并检测入侵行为的机制。测试结果表明该机制具备良好的入侵检测能力，对云主机综合性能影响不大。针对块级连续数据保护，本文提出了一种使用云存储来保存版本数据的新方案。通过采用数据去重技术以及特殊的版本索引结构、本地缓存策略和数据恢复流程，该方案取得了比传统块级连续数据保护方案更低的系统总成本和更快的数据恢复速度。针对容灾数据备份，本文提出了一种基于多云的容灾备份架构以克服单云整体失效的风险。该架构整合多个云资源向用户提供统一透明的容灾数据备份服务，能够同时优化数据可靠性、总体备份成本以及数据恢复速度。本文最后还设计并实现了一套基于分级存储的信息生命周期管理系统。该系统采用包括云存储在内的多种存储系统构建层次化存储架构，对数据进行分级存储、管理和保护。
【图文】：

保护数据,服务接口

带RGMDCS机制的云存储系统结构

编码过程

图2.2 RS编码过程RS 编码是按照码字为单位对数据进行逐批编码的，为了方便编解码运DCS 使用 8bit 即 1 Byte 作为码字长度。这种配置的 RS 编码的编解码运域 GF(28)之上的运算，，根据算法的理论特性，其能够生成的最大编码片含原始片段和校验片段）为 28 1=255，足够实际场景使用。.3Tornado编码Tornado 编码由 Michael George Luby 提出的，其不具有 MDS 属性，但属性。它是一种非正则级联低密度奇偶校验（Low Density Parity Check，，使用一种叫做非正则 Tanner 图[79]的级联二分图作为校验矩阵，编解码单的异或运算，具有良好的扩展性、收敛性和纠删性能。对于 Tornado的 Tanner 图来说，其每一级的左结点为数据结点，右结点为由所有与其结点数据进行异或运算生成的校验节点。原始数据是图中第一级的左结一个丢失节点的所有左结点都没有丢失，则它可以通过重新计算所有左
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333;TP309.3

【共引文献】