《网络备份系统体系结构设计01》.doc

网络备份系统体系结构设计 2006-6-6 1. 网络备份系统介绍 3 1.1 网络备份系统背景 3 1.2 网络备份系统概述 3 2. 网络备份系统需求分析 5 2.1 用户需求分析 5 2.2 网络备份系统的功能模型 5 2.3 性能需求分析 7 3. 网络备份系统体系结构设计 7 3.1 体系结构风格选择 8 3.2 体系结构设计 8 3.3 其他的体系结构设计分析 10 3.4 构件设计与连接 12 4. 网络备份系统框架设计 13 4.1领域需求分析 13 4.2框架设计 14 4.3核心业务模块及扩展机制 16 5. 网络备份系统体系结构评估 18 5.1 ATAM方法概述 19 5.2 商业动机的陈述 20 5.3 体系结构陈述 20 5.4 确定体系结构的方法 21 5.5 质量属性效用树生成 21 5.6 体系结构方法分析 22 6 网络备份系统详细设计 24 6.1系统类图 24 6.2人机交互部分的设计 27 6.3数据接口部分的设计 27  网络备份系统介绍 网络备份系统背景 信息技术的迅猛发展，以计算机和网络技术为主的信息技术已在社会各个领域中得到广泛的应用，而随着近年来网络系统的普及和应用，只备份在上一次备份后增加改动的部分数据。增量备份可分为多级，每一次增量都源自上一次备份后的改动部分只备份在上一次备份后增加改动的部分数据。增量备份可分为多级，每一次增量都源自上一次备份后的改动部分。60%的企业关键数据都存储在企业内部员工的PC机和笔记本电脑上 客户交互模块 界面模块 用户通过客户端界面模块和系统交互。 冗余变换模块，全称是“冗余打散文件与组装文件模块” 为了满足用户对备份系统的可靠性和安全性，系统将用户提交的需要备份的文件数据利用转换矩阵进行冗余打散，变成若干个数据块（假设是N块），然后上传。当用户下载备份文件时，将得到的若干个数据块进行组装，恢复成原文件。注意，这里下载的时候，不需要下载全部N块，只需下载任意M块（MN），就可以恢复出原来的数据，这就是冗余所在。当某些机器出现故障的时候，即使得不到全部N块，也能得到完整的数据。这里冗余打散和组装是用的特殊的矩阵变换，在达到可靠性的同时，也满足了安全性。 加密解密模块 由于冗余打散和组装过程中数据块已经有加密的成分，所以这里的加密解密模块只需考虑传输的时候一些关于索引信息，用户名，密码等传输控制的信息。 版本管理模块 前面提到了增量备份的概念，即当用户反复备份某一大部分内容相同的文件数据的时候，系统只备份在上一次备份后增加改动的部分数据。增量备份可分为多级，每一次增量都源自上一次备份后的改动部分。 由于网络备份系统是一个面向个人用户的系统，当用户使用该系统时，最关心的两个问题就是备份数据的安全性与可靠性,特别是涉及到网络上的数据的传输,这些问题就显得十分重要。因此，我们采用了这么两个策略来保证数据的安全性与可靠性： 1．采用数据加密传输机制来保证数据的安全性。 2．将文件打散为多个冗余碎片，存放到不同的服务器数据库上来保证数据的可靠性。 要实现这两个策略，需要用户在本地机器上运行复杂的代码,而不只是简单的上传下载的功能,而简单的浏览器并不能满足这个需要,因此，我们选用了C/S架构。 然而，传统的C/S架构有这么几个缺点： 多个Client端与Server端数据库直连，会给Server端数据库带来很大的压力。 Server端的业务与数据混合在一起，耦合度太高，不易修改。 为了解决这个问题，我们采用了改进的3层C/S架构，将服务器端的控制与数据分离，形成用户层——服务层——数据层的三层C/S体系结构。 这么一个C/S架构基本能满足用户的需求。然而，除了用户，我们还需要为管理员提供管理接口。由于管理员不需要上传下载文件，因此，对于管理员而言，他无须安装客户端。并且，管理员必须能够方便快捷地管理系统。因此，对于管理员，采用B/S架构是一个合适的选择。 除此以外，还有一个不容忽视的问题，那就是如果文件服务器发生永久性损坏，那么文件碎片的冗余度就会降低，这将会降低整个系统的可用性。如果损坏的服务器数目超过了阈值，文件则无法恢复。对于这个问题，我们的解决办法是将所有的文件服务器组织成一个P2P架构的机群，每台文件服务器可以自发地发现损坏的机器，然后将该机器上的数据恢复出来。 因此，网络备份系统最终的设计方案就是一个集合了C/S，B/S，P2P三种架构的混合体系结构。 体系结构设计 3.2.1 C/S体系结构 该体系结构是用来描述用户如何通过客户端获得系统的服务。 当客户需要备份文件时，客户端向索引服务器发送请求，索引服务器通过访问数据库，利用调度算法找出对该客户端而言速度最快最合适的几台文件服务器，将这些文件服务器列表返回给客户端，然后客户端直接将打