一种基于PDM系统的云备份探讨

宁凌 周振宇

摘要：现有PDM系统数据的存储方式难以满足数据可靠性的要求，云存储将企业分散的数据存储节点整合起来，一方面提升企业PDM系统的敏捷性和高效性，降低企业投入的成本，简化其运营和基础设施；另一方面将云存储与数据备份相结合，提高PDM系统的可靠性。与传统数据备份不同，提出了以PDM用户客户端作为云存储节点的架构思路，设计了通过该架构对数据进行存储、备份及恢复过程的工作流程，为不断增长的PDM系统数据提供了一种备份存储方法。

关键词：PDM系统；云备份；数据安全

中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：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

当今社会，网络信息化程度持续提高，社会各行各业愈来愈依赖于信息系统，PDM系统得到了广泛地应用。通过PDM系统积累的海量数据[1]已经逐渐成为企业重要的数据资产，是保证企业经济利益及后续发展的核心，人们对数据存储安全的担忧逐渐显现，而灾备服务成为灾难发生时确保业务连续性和数据可用性的重要手段。

灾难备份是信息系统应用中为预防出现各类灾难损毁系统而进行的备份[2]，出现系统损毁后，运用备份的设备迅速恢复系统运行，这对于信息系统安全具有重要的意义。传统的数据备份大多采用单一的存储服务器，在安全性和可扩展性方面都存在明显的缺陷，比如在安全性方面，如果备份服务器由于遭受攻击或者其他原因而损坏，则服务器中的备份数据就会遭到破坏，不能进行数据恢复，容灾容错的目的就无法达到。而且传统灾备主要是异地容灾，就是在不同的地域，构建一套或者多套相同的应用或者数据库，起到灾难后立刻接管的作用，这种异地灾备建设的缺点是成本大、建设周期长、技术要求高和运营成本高。

本文拟采用云技术将企业分散的数据存储节点整合起来，一方面提升企业PDM系统的敏捷性和高效性，降低企业投入的成本，简化其运营和基础设施；另一方面将云存储与数据备份相结合[3]，提高PDM系统的可靠性。

1以PDM用户节点作为云存储节点的架构

1.1基本思路

产品数据是PDM系统的核心，而数据备份作为一种数据安全策略，确保了原始数据的一致性和安全性，在灾难和故障发生时能有效恢复原有数据，是避免数据丢失和保证数据安全的基本保障。

对于PDM系统而言，系统数据是不断扩展的，对此类系统进行数据备份所需要的容量往往是难以预计的，若采用传统数据备份方式，则需要随着数据量的不断扩展进行设备的更新，就提升了数据备份的成本。针对传统备份系统不足，基于现有PDM系统数据存储方式的基本现实，结合云存储采用廉价的设备构建集群，实现数据的分布式存储，降低数据备份的成本，实现集群的无缝扩展的特点，设计了PDM数据存储系统，如图1所示。

1.2基于云存储的PDM数据存储系统架构

基于云存储的PDM数据存储系统由客户端、服务器和集中存储设备3个部分组成。

①客户端：既作为数据的使用客户端，也作为用户数据备份的云存储端，是进行数据产生、使用、备份和恢复的计算机节点，实现PDM数据的产生、上传、备份与恢复；同时，客户端节点分享自己的空余空间，基于HDFS分布式文件系统，作为数据节点接收服务器端分配的任务，组成用于备份数据的云存储。

②服务器端是数据存储系统的中心，当收到客户端的请求后，服务器端根据用户操作类型及用户类型等分别进行处理。若为上传或备份类操作则先缓存数据，再进行压缩操作，之后转存到集群上；若为下载或恢复类操作，则先从集群读取相关数据将其缓存在服务器上，再进行解压缩操作，之后由客户端下载需要的数据。另外，服务器端也负责响应操作的信息记录以及数据库操作，基于HDFS分布式文件系统[4]作为云存储的管理节点。

③集中存储设备：用于实现PDM系统各类数据的存储，是PDM系统现存的数据存储中心，实现PDM系统数据的高速存储和访问。

2云存储工作流程

2.1基于HDFS云存储集群的存储

本系统基于HDFS构建云存储集群，利用一台服务器作为管理节点，另一台服务器作为备用管理节点，使用若干客户端主机作为数据节点来搭建分布式集群[5]，分布式集群中的客户端主机分享部分剩余空间用于备份数据的存储。数据节点每隔一段时间向管理节点发送心跳信息，报告存储的所有数据块的信息，管理节点则可以根据心跳信息验证块映射和其他文件系统的元数据。如果管理节点没有收到心跳信息并且重新尝试失败后，则说明此数据节点失效，将采取修复措施，重新复制在该节点上的数据块。

在HDFS内部，一个文件分成一个或多个“数据块”，这些“数据块”存储在数据节点，管理节点负责保存和管理所有的HDFS元数据。数据节点在管理节点的指挥下进行“数据块”的创建、删除和复制。为实现数据备份[6]的高可靠性，本系统采用HDFS的副本策略，将数据备份的副本存放在不同的客户端主机上，保证某一客户端主机发生故障时数据的完整性，其存储过程如圖2所示。

2.2數据备份过程设计

客户端根据业务需求进行数据备份操作，指定备份策略，当确定当前没有进行数据操作时，将备份范围内的备份文件目录信息提供给服务器子系统，等待服务器子系统进行处理，服务器接收到客户端的备份请求后，根据客户端提供的文件信息从集中存储设备读取相关文件，并将文件上传至HDFS集群，并根据备份策略进行相应的操作，并对备份结果进行记录，将备份结果返回客户端，数据备份流程设计如图3所示。

2.3数据恢复过程设计

客户端在确定无数据操作的情况下根据业务需求进行数据的恢复操作，请求服务器准备恢复数据，根据服务器提供的恢复数据目录选择要恢复的数据文件。服务器子系统收到客户端恢复数据的请求后，根据恢复数据文件信息读取HDFS集群中管理节点的元数据信息，得到待恢复数据文件的存储地址，对其进行读取，当读取成功时将数据缓存在服务器上，并返回客户端，等待客户端进行数据下载，数据恢复过程的流程设计如图4所示。

3结束语

现有PDM系统文件单副本集中式的存储方式，难以满足可靠性的要求。为提高PDM系统的服务质量，提出的云备份数据存储将企业分散的数据存储节点整合起来，建立系统化的数据应急方式，以保证数据安全性，是确保企业业务连续性和数据可用性的重要手段。

参考文献

[1]侯建，帅仁俊，侯文.基于云计算的海量数据存储模型[J].通信技术，2011，44（5）：163-165.

[2]杨虹.基于云灾备的数据安全存储现状研究[J].网络安全技术与应用，2014（7）：175-176.

[3]叒黄.云灾备的现状、应用与发展趋势[J].数字技术与应用， 2015（11）：194-195.

[4]杨涌，陈永源，刘磊锋.一种基于DHT的分布式云灾备模型研究[J].通信技术，2014，47（6）：647-650.

[5]丘强.云计算环境下的分布存储的关键技术研究[J].数字技术与应用，2015（11）：194-195.

[6]戚斌.浅谈计算机数据备份和数据恢复技术分析[J].电子技术与软件工程，2017（1）：221.