一類高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全存儲策略研究

張生福

(青海民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，西寧 810007)

一類高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全存儲策略研究

張生福

(青海民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，西寧 810007)

針對云存儲環(huán)境下多副本方案存儲效率低下的問題，設(shè)計(jì)了一種高效的數(shù)據(jù)安全存儲策略；該策略采用了并行思想，設(shè)計(jì)了高效的數(shù)據(jù)同步存儲算法;該算法將用戶的存儲請求同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)工作者，由這多個(gè)工作者同時(shí)向每個(gè)副本服務(wù)器寫入數(shù)據(jù);該策略將云端設(shè)計(jì)為整體協(xié)調(diào)、并行處理模式，即多個(gè)工作者由管理者統(tǒng)一分配調(diào)度，各個(gè)工作者獨(dú)立地服務(wù)于對應(yīng)的副本存儲服務(wù)器，由管理者與用戶進(jìn)行交互處理，并且這多個(gè)工作者對用戶來說是透明的，該設(shè)計(jì)模式并沒有增加用戶使用云存儲的復(fù)雜度;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的數(shù)據(jù)安全存儲策略在保證副本冗余的情況下可以有效地降低額外的時(shí)間損耗，保證用戶讀寫云端數(shù)據(jù)的效率不低于單副本情況下的效率;該方案用于云存儲環(huán)境下高效的數(shù)據(jù)安全存儲是可行的、有效的。

云存儲；多副本；數(shù)據(jù)安全；并行處理；數(shù)據(jù)庫

0 引言

云存儲作為云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)，在學(xué)術(shù)界和商界受到了高度的重視，無論是在學(xué)術(shù)界還是商業(yè)界，云存儲正在被廣泛的研究與應(yīng)用[1-2]。云存儲最重要的一點(diǎn)就是要保證數(shù)據(jù)的安全性，其中數(shù)據(jù)的容災(zāi)與恢復(fù)一直扮演著重要的角色[3-4]。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，磁盤損壞、機(jī)房斷電、地震火山等自然災(zāi)害、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)故障，都有可能發(fā)生[5-6]。云存儲應(yīng)該接受這種現(xiàn)實(shí)并且允許這些情況的發(fā)生，并且在這些情況發(fā)生時(shí)，還能不間斷地繼續(xù)對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)[7-8]，因此一個(gè)高效的數(shù)據(jù)安全存儲策略是十分必要的。

面對磁盤損壞，需要將數(shù)據(jù)存儲多個(gè)副本；機(jī)房停電，可以給機(jī)房配備備用電源；地震火山等自然災(zāi)害導(dǎo)致機(jī)房被毀，需要將數(shù)據(jù)存儲在遠(yuǎn)隔千里的免于數(shù)據(jù)被毀的一個(gè)地方，機(jī)房網(wǎng)絡(luò)故障，有些可以恢復(fù)，但有些無法恢復(fù)，此時(shí)，只能依靠遠(yuǎn)在千里的備用機(jī)房[9-10]。數(shù)據(jù)的多副本備份無疑是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵，但是，多副本存儲需要大量的額外的存儲時(shí)間，這對用戶來說，體驗(yàn)是不好的[11]。目前，數(shù)據(jù)的多副本存儲是主要的保證數(shù)據(jù)安全的方式，但是在目前的研究中，多副本的實(shí)現(xiàn)是以額外的時(shí)間消耗為代價(jià)的[12]，這種情況下，用戶對數(shù)據(jù)的上傳、下載等操作需要花費(fèi)更多的時(shí)間，這對用戶來說，無疑是一個(gè)不好的體驗(yàn)。

為了解決多副本存儲額外的時(shí)間消耗問題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的數(shù)據(jù)安全存儲策略，在該策略設(shè)計(jì)過程中，充分地利用了并行執(zhí)行的高效性設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)同步算法，該算法不僅能夠保證數(shù)據(jù)冗余，而且能夠及時(shí)地響應(yīng)用戶請求。

1 高效數(shù)據(jù)安全存儲策略的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)安全存儲策略中充分地利用了并行執(zhí)行的高效性設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)同步算法，該算法不僅能夠保證數(shù)據(jù)冗余，而且能夠及時(shí)地響應(yīng)用戶請求，即該算法能夠保證不損失用戶的請求與響應(yīng)時(shí)間。

1.1 總體設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)的高效的數(shù)據(jù)安全存儲策略模型中，客戶端請求與某一個(gè)數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器建立連接后，管理服務(wù)器會將與客戶端的請求轉(zhuǎn)接到相關(guān)的所有副本服務(wù)器、以及對等數(shù)據(jù)中心的所有副本服務(wù)器，將數(shù)據(jù)并行存儲到所有的副本服務(wù)器中。在該策略的設(shè)計(jì)過程中，考慮到對用戶時(shí)間的響應(yīng)效率，只要同一個(gè)數(shù)據(jù)中心的副本有三分之二正確返回，就認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)被正確保存到云端，此時(shí)，就給客戶端返回正確的存儲結(jié)果。由于轉(zhuǎn)接是無時(shí)間損耗的，三分之二的結(jié)果返回也能在一定程度上節(jié)省存儲時(shí)間，因?yàn)榇鎯λ俣瓤斓姆?wù)器先返回，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性，這種方案無疑提高了相對平均存儲速度。

云存儲環(huán)境下的高效數(shù)據(jù)安全存儲策略的整體方案如圖1所示。在該存儲策略中，設(shè)計(jì)了兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，但是，并在實(shí)際應(yīng)用中，可以設(shè)計(jì)更多的數(shù)據(jù)中心，以保證數(shù)據(jù)更加安全可靠。在每個(gè)數(shù)據(jù)中心都有若干副本，副本數(shù)目至少保證在三個(gè)以上。在每個(gè)數(shù)據(jù)中心都有一個(gè)管理服務(wù)器，它不但負(fù)責(zé)與客戶端的通信，并且還負(fù)責(zé)與對等的數(shù)據(jù)中心通信，完成用戶的數(shù)據(jù)請求響應(yīng)與不同數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)相互備份。同時(shí)，管理服務(wù)器還承擔(dān)著分發(fā)用戶請求的職責(zé)，將用戶請求并發(fā)地轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的所有副本存儲服務(wù)器。

圖1 數(shù)據(jù)安全存儲策略設(shè)計(jì)圖

這種存儲策略不但可以讓用戶更加高效的完成數(shù)據(jù)請求，而且，數(shù)據(jù)在云端的存儲也更加高效與安全。如果將數(shù)據(jù)中心部署在不同的地域范圍，還可以達(dá)到自然災(zāi)害情況下的容災(zāi)。使得數(shù)據(jù)的安全系數(shù)大大提高。

本文將就客戶端的幾種數(shù)據(jù)請求流程設(shè)計(jì)作詳細(xì)介紹，主要包括寫入數(shù)據(jù)到云端、從云端讀取數(shù)據(jù)、刪除云端數(shù)據(jù)等。以下的流程設(shè)計(jì)圖都是在圖1的存儲策略設(shè)計(jì)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即有兩個(gè)數(shù)據(jù)中心。對于多于兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的流程，完全可以從只有兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的流程中進(jìn)行擴(kuò)展。

1.2 寫入數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

客戶端寫入數(shù)據(jù)到云端的流程設(shè)計(jì)如圖2所示?？蛻舳嗽谛枰蟼鲾?shù)據(jù)到云端時(shí)，首先會與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器Manager-A建立連接，如果與Manager-A建立連接失敗，則會與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器Manager-B建立連接，如果與Manager-B建立連接失敗，則返回給客戶端失敗信息。如果建立連接成功，則由Manager負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)與客戶端的數(shù)據(jù)請求，將請求并發(fā)傳送到所有的副本中。

圖2 寫入數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)寫入流程步驟設(shè)計(jì)如下：

1) 客戶端嘗試著與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器建立連接，如果與Manager-A建立連接失敗，則嘗試與Manager-B建立連接，只要有一個(gè)成功即可；如果都失敗了，則返回給客戶端建立連接失敗的結(jié)果；

2) 與客戶端成功建立連接的管理服務(wù)器Manager則負(fù)責(zé)與客戶端的數(shù)據(jù)傳送；

3) Manager根據(jù)副本數(shù)目以及對等數(shù)據(jù)中心的數(shù)量，創(chuàng)建數(shù)目相等的工作者，每個(gè)工作者負(fù)責(zé)一個(gè)副本的寫入工作；

4) 如果寫入副本的工作者有三分之二都返回成功，則返回給客戶端寫入成功的結(jié)果；

5) 直至客戶端將所有的數(shù)據(jù)寫入云端；Manager結(jié)束與客戶端的連接；

Manager新建的工作者對客戶端都是透明的，客戶端無法感知這些連接的存在。這些工作者并發(fā)工作，同時(shí)進(jìn)行副本寫入工作，相互之間并沒有任何影響，所以，它們的存在對客戶端寫入數(shù)據(jù)到云端并沒有任何的時(shí)間損耗，相反，由于網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)并無法保證單一的傳輸路線快速的傳輸，在本設(shè)計(jì)中，只要多個(gè)路線有三分之二返回，就將存儲結(jié)果返回給客戶端，那么在整體上來說，加速了客戶端的數(shù)據(jù)傳輸效率。

1.3 讀取數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

客戶端云端讀取數(shù)據(jù)的流程設(shè)計(jì)如圖3所示?？蛻舳嗽谛枰獜脑贫俗x取數(shù)據(jù)時(shí)，首先會與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器Manager-A建立連接，如果與Manager-A建立連接失敗，則會與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器Manager-B建立連接，如果與Manager-B建立連接失敗，則返回給客戶端失敗信息。如果建立連接成功，則由Manager負(fù)責(zé)從所有的副本中找到一個(gè)正確的最新的副本，由該副本所在的服務(wù)器響應(yīng)客戶端的請求。

圖3 讀取數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

從云端讀取數(shù)據(jù)的步驟設(shè)計(jì)如下：

1)客戶端嘗試著與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器建立連接，如果與Manager-A建立連接失敗，則嘗試與Manager-B建立連接，只要有一個(gè)成功即可；如果都失敗了，則返回給客戶端建立連接失敗的結(jié)果；

2) 與客戶端成功建立連接的管理服務(wù)器Manager則負(fù)責(zé)查找到一個(gè)最新的正確的副本；

3) 該副本所在的服務(wù)器負(fù)責(zé)與客戶端進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)傳輸；

從數(shù)據(jù)讀取的流程可以看出，Manager選擇的副本服務(wù)器直接與客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作，這就可以在客戶端請求較多的情況下大大減輕每個(gè)副本服務(wù)器上的壓力，使得每個(gè)副本服務(wù)器都可以高效率的工作。

1.4 刪除數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

客戶端刪除云端數(shù)據(jù)的流程設(shè)計(jì)如圖4和如圖5所示。本設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)刪除劃分為了邏輯刪除與物理刪除兩個(gè)步驟。采用邏輯刪除主要是為了提高用戶請求的響應(yīng)速度，并且，減輕云端存儲服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。邏輯刪除發(fā)生在用戶請求刪除數(shù)據(jù)的時(shí)候，而物理刪除是后臺進(jìn)程周期性進(jìn)行的。后臺進(jìn)程周期性掃描管理節(jié)點(diǎn)，將標(biāo)記為刪除的記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)從系統(tǒng)中刪除。

圖4 邏輯刪除數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)邏輯刪除流程步驟設(shè)計(jì)如下：

1) 客戶端嘗試著與數(shù)據(jù)中心的管理服務(wù)器建立連接，如果與Manager-A建立連接失敗，則嘗試與Manager-B建立連接，只要有一個(gè)成功即可；如果都失敗了，則返回給客戶端建立連接失敗的結(jié)果；

2) 與客戶端成功建立連接的管理服務(wù)器Manager負(fù)責(zé)將本數(shù)據(jù)中心的記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)記錄標(biāo)記為已刪除；

3) 返回給客戶端處理結(jié)果；

圖4展示的是邏輯刪除流程，也是客戶端可以感知到的流程，該流程僅僅將對應(yīng)的記錄標(biāo)記為已刪除，并不會講用戶請求的刪除數(shù)據(jù)從云端真正的刪除。真正的物理刪除由圖5所示的流程完成。

圖5 數(shù)據(jù)物理刪除流程設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)的物理刪除步驟設(shè)計(jì)如下：

1) 周期性的觸發(fā)刪除流程；

2) 由數(shù)據(jù)中心A的管理服務(wù)器Manager-A執(zhí)行刪除流程；

3) Manager-A查找已經(jīng)被標(biāo)記為已刪除的記錄；

4) 將記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)副本從云端系統(tǒng)刪除，并刪除該記錄；

5) 發(fā)送請求到Manager-B，刪除該記錄在數(shù)據(jù)中心-B中的記錄以及所有副本；

6) 直至數(shù)據(jù)中心A中被標(biāo)記為已刪除的所有記錄都得到處理；

7)由數(shù)據(jù)中心B的管理服務(wù)器Manager-B執(zhí)行刪除流程；

8) Manager-B查找已經(jīng)被標(biāo)記為已刪除的記錄；

9) 將記錄對應(yīng)的數(shù)據(jù)副本從云端系統(tǒng)刪除，并刪除該記錄；

10) 發(fā)送請求到Manager-A，刪除該記錄在數(shù)據(jù)中心-B中的記錄以及所有副本；

11) 直至數(shù)據(jù)中心B中被標(biāo)記為已刪除的所有記錄都得到處理；

12) 至此，一個(gè)周期性的物理刪除操作結(jié)束。

該流程設(shè)計(jì)每執(zhí)行一次，在該期間被邏輯刪除的所有數(shù)據(jù)都會被清理干凈，這種設(shè)計(jì)方式可以集中刪除無用數(shù)據(jù)，將這種操作放在服務(wù)器比較清閑的時(shí)間段執(zhí)行，會大大的減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)，提高服務(wù)器響應(yīng)客戶端的效率，也可以提高服務(wù)器資源的利用率。

1.5 數(shù)據(jù)副本恢復(fù)方案設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)的某一個(gè)副本失效或者數(shù)據(jù)中心無法提供服務(wù)時(shí)，需要為數(shù)據(jù)重建新的副本以保證副本的最低限度，并且，當(dāng)數(shù)據(jù)中心恢復(fù)正常時(shí)，也要保證能夠把在這段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的變化同步到恢復(fù)正常的數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)副本恢復(fù)與數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)恢復(fù)的流程設(shè)計(jì)如圖6所示。其大致思想就是遍歷管理節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)記錄，如果有數(shù)據(jù)記錄的副本數(shù)目不夠規(guī)定的數(shù)目，則為其新建副本，直到所有的數(shù)據(jù)副本都能達(dá)到預(yù)定的數(shù)目；然后檢測之前是否有數(shù)據(jù)中心不可達(dá)，如果有，則當(dāng)數(shù)據(jù)中心恢復(fù)心跳時(shí)，就將該段時(shí)間內(nèi)的變化數(shù)據(jù)同步到故障的數(shù)據(jù)中心，使得各個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)達(dá)到一致。

圖6 數(shù)據(jù)恢復(fù)方案流程圖設(shè)計(jì)

副本的重建設(shè)計(jì)：檢測程序周期性的檢測所有文件的副本，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)副本有無法到達(dá)的，就需要為該副本重新找到新的服務(wù)器，從能夠使用的副本服務(wù)器將數(shù)據(jù)復(fù)制到新的副本服務(wù)器，從而保證最小的副本數(shù)量，使得數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)定的安全程度。

數(shù)據(jù)中心的重建設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)中心都有檢測程序，檢測對等數(shù)據(jù)中心的心跳，如果發(fā)現(xiàn)對等數(shù)據(jù)中心的心跳丟失，就會記錄當(dāng)前的時(shí)刻，等待對等數(shù)據(jù)中心恢復(fù)心跳時(shí)，將這期間發(fā)生的所有數(shù)據(jù)變更都要同步過去，以保證所有的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的同步性。

副本和數(shù)據(jù)中心的重建都是由后臺程序執(zhí)行的，并不會中斷數(shù)據(jù)中心對用戶的服務(wù)。重建工作使得云端數(shù)據(jù)更加安全可靠，使云存儲可以更好地服務(wù)于用戶。

2 實(shí)驗(yàn)與分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的高效數(shù)據(jù)安全存儲策略，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了若干對照組，在不同的情況下分別統(tǒng)計(jì)上傳、下載、刪除用戶數(shù)據(jù)的時(shí)間以及當(dāng)前的副本個(gè)數(shù)。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了簡化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但盡可能模擬真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境，本文在兩個(gè)不同的網(wǎng)段內(nèi)分別部署了5臺PC機(jī)。每個(gè)網(wǎng)段相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)中心，五臺PC機(jī)中，有一臺用來部署MySQL數(shù)據(jù)庫，扮演Manager角色，用來保存用戶的元數(shù)據(jù)；其他四臺PC機(jī)用來保存數(shù)據(jù)副本，每臺PC機(jī)保存一份副本。本實(shí)驗(yàn)限制用戶數(shù)據(jù)的副本個(gè)數(shù)為3，即數(shù)據(jù)副本個(gè)數(shù)總數(shù)為3，不能大于這個(gè)限制。之所以部署四臺PC機(jī)來存儲用戶數(shù)據(jù)，是為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的策略中，數(shù)據(jù)恢復(fù)部分的可行性與正確性。各PC機(jī)分配情況與組網(wǎng)的情況如表1所示。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1) 在客戶端放置4個(gè)1G的音頻文件file-1，file-2，file-3，file-4；

2) 在所有的設(shè)備都運(yùn)行正常的情況下，上傳file-1到云端，記錄上傳消耗的時(shí)間，記錄在表2中；

3) 查詢各數(shù)據(jù)中心file-1的副本數(shù)，記錄在表2中；

表1 PC機(jī)分配與組網(wǎng)情況

4) 從云端讀取file-1，記錄讀取file-1的時(shí)間，記錄在表2中；

5) 刪除file-1，記錄刪除時(shí)間，再次執(zhí)行步驟3)；

6) 關(guān)閉PC-1 和 PC-6的網(wǎng)絡(luò)，模擬PC-1 和 PC-6故障；

7) 對file-2重復(fù)執(zhí)行類似于步驟2)～步驟5)的操作；

8) 關(guān)閉PC-2 和 PC-7的網(wǎng)絡(luò)，模擬PC-2 和 PC-7故障；

9) 對file-3重復(fù)執(zhí)行類似于步驟2)～步驟5)的操作；

10) 關(guān)閉PC-3 和 PC-8的網(wǎng)絡(luò)，模擬PC-3 和 PC-8故障；

11) 對file-4重復(fù)執(zhí)行類似于步驟2)～步驟5)的操作；

12) 恢復(fù)所有PC的網(wǎng)絡(luò)

13) 上傳file-1到云端，查詢file-1在各數(shù)據(jù)中心的副本數(shù)和所在的PC，記錄在表3中(第一行)；

14) 關(guān)閉數(shù)據(jù)中心-1中的一個(gè)副本所在PC的網(wǎng)絡(luò)，2 min后，查詢file-1在各數(shù)據(jù)中心的副本數(shù)和所在的PC，記錄在表3中(第二行)；

15) 關(guān)閉數(shù)據(jù)中心-2的網(wǎng)絡(luò)，模擬數(shù)據(jù)中心故障；

16) 上傳file-3到云端，查詢file-3在各數(shù)據(jù)中心的副本數(shù)和所在的PC，記錄在表3中(第三行)；

17) 恢復(fù)數(shù)據(jù)中心-2的網(wǎng)絡(luò)，一段時(shí)間后，查詢file-3在各數(shù)據(jù)中心的副本數(shù)和所在的PC，記錄在表3中(第四行)；

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并按照上述實(shí)驗(yàn)步驟執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2和表3所示，其中，表2記錄了在不同副本數(shù)情況下，上傳、下載、刪除數(shù)據(jù)所消耗的時(shí)間；表3記錄了副本服務(wù)器故障以及數(shù)據(jù)中心故障時(shí)，副本的自動恢復(fù)能力。

表2 不同副本數(shù)情況下數(shù)據(jù)操作時(shí)間 s

由表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，副本數(shù)目的增多并沒有使得數(shù)據(jù)的上傳、下載、刪除等操作消耗多余的時(shí)間。隨著副本數(shù)目的增多，數(shù)據(jù)讀寫效率并沒有降低，即是說，本文設(shè)計(jì)的高效存儲策略并沒有隨著副本數(shù)目的增多而增加額外的耗時(shí)。

表3 數(shù)據(jù)故障恢復(fù)情況記錄表

由表3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，如果某一個(gè)副本服務(wù)器無法繼續(xù)提供服務(wù)時(shí)，管理者服務(wù)器會將壞掉的服務(wù)器上的數(shù)據(jù)副本重新在其他服務(wù)器上重建，努力保證數(shù)據(jù)副本的個(gè)數(shù)；當(dāng)數(shù)據(jù)中心無法提供服務(wù)期間，數(shù)據(jù)無法保存到該數(shù)據(jù)中心，但是，當(dāng)該數(shù)據(jù)中心恢復(fù)提供服務(wù)時(shí)，其他數(shù)據(jù)中心就會將在此期間的數(shù)據(jù)變化在該數(shù)據(jù)中心重建。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的高效的數(shù)據(jù)安全存儲策略是可行的、有效的。該策略在不增加額外的時(shí)間損耗的情況下，可以保證數(shù)據(jù)的多副本存儲、副本的重建與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)重建。這種機(jī)制可以最大限度的保證數(shù)據(jù)安全。

3 結(jié)語

云計(jì)算的快速發(fā)展使云存儲的數(shù)據(jù)安全變得越來越重要。但是保證數(shù)據(jù)安全的多副本策略會大大降低數(shù)據(jù)上傳、下載等操作的效率，使得用戶浪費(fèi)大量的寶貴時(shí)間。為了解決多副本問題對時(shí)間的過渡消耗問題，提高用戶上傳、下載數(shù)據(jù)的效率，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高度并行的數(shù)據(jù)安全存儲策略。該策略采取了多線程多數(shù)據(jù)連接，每個(gè)線程負(fù)責(zé)一個(gè)數(shù)據(jù)連接的方式，使得用戶數(shù)據(jù)可以同時(shí)和多個(gè)副本服務(wù)器進(jìn)行交互，大大提高了用戶數(shù)據(jù)的存儲效率，并且由于是多副本，也保證了數(shù)據(jù)的安全性。下一步的研究計(jì)劃是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)下載時(shí)副本的選擇策略，使得用戶可以選擇一個(gè)速度更快的副本來實(shí)現(xiàn)下載功能。

[1] 傅穎勛, 羅圣美, 舒繼武. 安全云存儲系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)科學(xué), 2013, 50(1): 136-145.

[2] Wang C, Chow S S M, Wang Q, et al. Privacy-preserving public auditing for secure cloud storage[J]. IEEE Transactions on Computers, 2013, 62(2): 362-375.

[3] 李 暉, 孫文海, 李鳳華, 等. 公共云存儲服務(wù)數(shù)據(jù)安全及隱私保護(hù)技術(shù)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 2014, 51(7): 1397-1409.

[4] Iacono L L, Torkian D. A System-Oriented Approach to Full-Text Search on Encrypted Cloud Storage[A]. 2013 International Conference on Cloud and Service Computing (CSC)[C]. IEEE, 2013: 24-29.

[5] 付艷艷, 張 敏, 陳開渠, 等. 面向云存儲的多副本文件完整性驗(yàn)證方案[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2014, 51(7): 1410-1416.

[6] Yang K, Jia X. An efficient and secure dynamic auditing protocol for data storage in cloud computing[J]. Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on, 2013, 24(9): 1717-1726.

[7] Terry D B, Prabhakaran V, Kotla R, et al. Consistency-based service level agreements for cloud storage[A].Proceedings of the Twenty-Fourth ACM Symposium on Operating Systems Principles[C]. ACM, 2013: 309-324.

[8] 喬宏明, 姚文勝. 基于策略提升公共云存儲信息安全水平的方案研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2013, 37(21): 53-57.

[9] Yang K, Jia X, Ren K, et al. Dac-macs: Effective data access control for multi-authority cloud storage systems[A].INFOCOM, 2013 Proceedings IEEE[C]. IEEE, 2013: 2895-2903.

[10] 楊繼慧, 周奇年, 張振浩. 基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的云存儲及安全技術(shù)研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件, 2013, 18(6): 12-16.

[11] Qian W, Wen Q, Jin Z, et al. An Architecture of Secure Searchable Cloud Store[A].Proceedings of the 2013 Fifth International Conference on Multimedia Information Networking and Security[C]. IEEE Computer Society, 2013: 596-599.

[12] Chen L. Using algebraic signatures to check data possession in cloud storage[J]. Future Generation Computer Systems, 2013, 29(7): 1709-1715.

Research on the Strategy of Efficient Data Safety Storage in the Cloud Storage Environment

Zhang Shengfu

(School of computer science, National University of Qinghai, Qinghai 810007, China)

To solve the problem of the low efficiency of Multi-duplicate under the environment of Cloud Storage, this paper proposed a high-efficiency strategy of data safety storage. The strategy adopts the parallel processing ideology and designed the high-efficiency algorithm of the data parallel storage. The algorithm designed to transponder the request coming from the user to many workers, which write user data to the given duplicate server. The strategy is designed as the integrity coordination and the parallel processing mode, which is to say that all the workers are handled by the manager, and every worker is served to the given duplicate server. The manager handles the mutual actions with the users, and all the workers are transparent to the users. Thus the design mode does not increase the complexity for users to use the cloud storage. The experimental data indicates that the strategy this paper designed can decrease the time spoilage under the condition of Multi-duplicate and can ensure that the efficient of the read and write to the cloud not lower than the single-duplicate. The scheme is used for cloud storage environment and efficient data storage is feasible and effective.

cloud storage; multi-duplicate; data safety; parallel processing

2017-05-04；

2017-05-22。

國家民委高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(15072)。

張生福(1965-)，男，青海西寧人,碩士, 副教授, 主要從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及 ERP設(shè)計(jì)方向的研究。

1671-4598(2017)08-0279-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.08.072

TP391

A