基于云計算的PC數據同步備份的研究與實現

吳 毓，陳軍華

(上海師范大學信息與機電工程學院，上海200234)

為了更好地保證數據的安全性和完整性，數據的同步備份對于企業和個人來說顯得尤為重要．大多數中小企業通過數據庫管理系統對數據進行自動或手工方式的同步備份，這通常要求本地服務器磁盤具備一定的存儲空間來存放同步備份后的數據［1－2］;個人用戶數據主要存儲在移動設備和PC硬盤中，經常往返于異地的用戶需要隨身攜帶這些設備或使用帶有備份功能的軟件來存儲數據．

針對上述方法的不足，云計算提供的強大平臺和海量空間不僅減少了維護的人力成本和數據存儲的設備成本，而且用戶不需要專門的數據管理技術，就可以利用瀏覽器進行數據的同步備份操作［3－4］．

1 Azure云平臺

1．1 云概念及特點

目前人們普遍接受的云定義是由NIST(美國國家標準技術研究所)所闡述的(2009):云計算是一種模型，人們使用它按需訪問一個可配置的計算資源池(如網絡、服務器、存儲等)，只需最小化的管理工作量或服務提供商的支持就可以快速地開通和釋放資源［5］．

因此云計算被理解為一種計算理念，而非具體的技術．在理解云計算本質的基礎上還要了解以下關鍵特性［5－7］，見表 1．

表1 云特性概述

1．2 Windows Azure

隨著云時代的到來，各大IT廠商推出了相關的云產品和云服務．表2對比了目前四大主流云計算產品．

表2 四大主流廠商云計算產品比較

由于本系統使用關系型數據庫SQL Server和ASP．NET框架構建Web門戶網站，對照表2云產品的特性得出，使用微軟Windows Azure比較符合本系統的需求．另外，其三個月的云計算資源免費試用也是選擇該平臺進行研究的重要原因之一［8－9］．因此，本文作者正是基于微軟Windows Azure平臺，對PC數據同步備份系統進行研究與實現．

2 PC數據同步備份的設計

2．1 需求分析

表3簡要分析了PC數據需要備份及還原的幾種情況［1］．

表3 PC數據備份及還原的情況

對于本地數據庫來說，目前微軟SQL Server提供了完整備份、增量備份、差異備份和混合備份4種方法［10］，適用于不同的數據備份環境;對于個人數據來說，常用的數據備份方法有傳統手工方法和使用帶同步備份功能的軟件．隨著數據規模的不斷增長，上述方法需要更多的服務器和移動設備來承載這些數據．這樣，不僅需要用戶做好日常服務器的維護管理，還要在后期的設備購買上投入大量的資本．

2．2 功能分析

針對上述需求存在的不足，提出了基于Windows Azure云環境下的PC數據同步備份方法．該系統使用云計算技術和分層結構模式，架設在Windows Azure云平臺之上，以ASP．NET技術構建前端Web頁面，以微軟SQL Server和Visual Studio 2012 Express for Web為后臺數據庫管理和應用程序開發工具，實現PC數據(即本地數據庫數據和個人數據)一鍵備份至云端及云端數據還原至本地的功能，并通過SQL Azure數據管理系統進行云端數據的維護和管理．最后，將該Web應用程序部署至Azure云環境，提供統一的PC數據同步備份訪問平臺．圖1和圖2分別給出了PC數據同步備份的系統功能模塊流程圖和體系架構示意圖．

圖1 系統功能模塊流程圖

圖2 PC數據同步備份體系架構示意圖

2．2 數據存儲設計

PC數據同步備份系統以數據庫與架構共享為主的多用戶結構來設計SQL Azure數據庫及其表結構，如表4、5和6所示．

表4 用戶信息表UserInfo

表5 數據庫信息表DbInfo

表6 收藏夾信息表FavourInfo

3 PC數據同步備份的實現

3．1 配置開發環境

Windows Azure應用程序的開發環境主要利用微軟提供的Windows Azure SDK(軟件開發工具包1．8．1版本)相關技術，與傳統開發所需的計算配置相比，本系統需要配置以下開發環境，如表7所示:

表7 本系統開發環境配置

3．2 初始化配置

首先在Visual Studio中創建云應用程序SynApp．圖3為SynApp的項目組成列表．其次，在Windows Azure平臺中創建Azure Server云數據庫服務器及相應數據庫DbInfo及其表結構，來存儲同步備份至云端的PC數據．需要注意的是，云端數據庫服務器還需設置防火墻規則供用戶進行云端訪問．由于本系統供所有用戶進行Web門戶網站的訪問，因此開放服務器的有效IP地址范圍是0．0．0．0－255．255．255．255．圖5顯示了添加的防火墻規則．

圖3 SynApp項目組成

圖4 Windows Azure平臺

圖5 添加防火墻規則

3．3 功能實現

3．3．1 本地數據庫備份及還原

用戶登錄本系統后，選擇“本地數據庫”按鈕，出現如圖6界面．

圖6 DbBackup．aspx頁面

首先，用戶輸入以下信息:①本地數據庫服務器IP地址(使得用戶具有訪問云數據庫的權限);②待備份的數據庫名;③登錄數據庫服務器的用戶名和密碼(讀取本地數據庫中的數據信息)．

其次，連接SQL Azure數據庫．與傳統連接字符串不同的是，云端數據庫的用戶名以“賬戶名@服務器名”的形式命名．ADO．NET的連接字符串為:

＜connectionStrings＞

＜ add name="DefaultConnection"providerName="System．Data．SqlClient"connectionString="Data Source=jvrhkf1rdz．database．windows．net;Initial Catalog=SynInfo;Integrated Security=SSPI;uid=admin@jvrhkf1rdz;pwd=P@ssword;Connection Lifetime=500"/＞

＜/connectionStrings＞

最后，云應用程序根據用戶輸入的參數信息，利用SqlConnection類和SqlCommand類分別連接本地數據庫和操作SQL Azure數據庫庫表中的數據，如圖7和圖8分別給出了本地數據庫備份和還原功能的程序流程圖．

圖7 本地數據庫備份的程序流程圖

圖8 本地數據庫還原的程序流程圖

3．3．2 個人數據備份及還原

選擇“個人數據”按鈕后，顯示如圖9界面．首先，系統利用cookie自動記錄用戶選擇的收藏夾路徑信息，并使用Visual Studio提供的folderBrowserDialog控件來獲取用戶選擇的文件路徑．

其次，系統調用 LoadLinkFolders函數，采用FileInfo類中的GetDirectories方法遍歷該目錄下的所有收藏夾文件名;根據收藏夾URL文件調用GetLinkFileUrl方法獲取對應的網址鏈接，使用FileStream類中的GetAccessControl方法和StreamReader類中的ReadLine方法讀取文件．如圖10給出了備份的程序流程圖．

圖9 FavourBackup．aspx頁面

相應地，當用戶還原數據時，系統首先清空用戶選擇的收藏夾目錄，讀取云端數據庫中對應的收藏夾數據，使用File類中的CreateText方法把URL網址寫入Web文檔(即網絡快捷方式．url)．如圖11給出了還原的程序流程圖，關鍵代碼如下:

需要注意的是，本系統默認用戶使用IE瀏覽器進行PC數據同步備份系統的操作，因此在IE瀏覽器下，可以需要使用JavaScript中的ActiveXObject對象，使得在IE上運行的Web應用程序讀取本地文件信息．

3．4 發布與部署

采用二級部署方法，即先過渡(Staging)環境部署后生產(Producing)環境部署．部署成功后，外部用戶就可以通過唯一指定的訪問本系統的門戶網站．

圖10 個人數據備份的程序流程圖

圖11 個人數據還原的程序流程圖

4 實驗結果

作者利用“鍋爐能效云平臺”項目數據自行進行了本系統模擬測試．該數據庫包含6張表，每張表平均有10條數據．經過本系統測試運行后，大約3 min完成了PC數據的備份及還原．隨著數據量的增大，云應用程序的運行時間也會相應變長．如圖12和圖13顯示了已備份至云端的部分數據．

圖12 已備份至DbInfo表的信息

圖13 已備份至FavourInfo表的信息

相比于常用的數據備份技術，PC數據同步備份系統具有以下幾個優勢，如表8所示．

表8 本系統與常見備份方法的比較

5 結語

在介紹現有本地數據庫和個人數據同步備份方法的基礎上，針對PC數據和網絡應用環境的特性，構建一種在云環境下的PC數據同步備份系統．該系統以數據備份和微軟云計算為研究重點，對本地數據庫數據(以“鍋爐能效云平臺”數據為例)和PC個人數據(以網頁收藏夾為例)分別進行備份和還原功能的設計與實現，意在降低用戶管理數據的成本，提高數據的安全性和可靠性，從而使用戶真正感受云計算所帶來的高效與便利．

［1］魏祖寬，胡旺，鄭莉華，等．數據庫系統及應用［M］．北京:電子工業出版社，2012．

［2］ELMASRI R，NAVATHE SB．數據庫系統基礎［M］．李翔鷹，劉鑌，邱海艷，等譯．北京:清華大學出版社，2011．

［3］RHOTON J，HAUKIOJA R．云計算架構:解決方案設計手冊［M］．趙龍剛，金振林，譯．北京:機械工業出社，2012．

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