（计算机软件与理论专业论文）一种自描述的卷格式及其应用.pdf

一种自描述的卷格式及应用 专业：计算机软件与理论 硕士生姓名：王宏光 指导老师：倪德a y j n 教授 摘要 数据备份系统存在的意义在于能够从某种灾难中恢复，尽最大可能的减少因 为数据丢失而造成的损失。而备份数据本身也是一种数据，也有保护和使用的要 求。如何合理的组织备份数据，如何使用这些数据，如何保护这些数据，以及灾 难后如何恢复这些数据，是一个备份系统重要的组成部分。 本文的研究背景是中山大学软件研究所与广州威腾网络科技有限公司合作 开发的数据备份与恢复系统n e t b t m k e r 。本文的主要内容是定义了一种具有自描述 特征的卷的格式，以及在该备份备份系统中这种自描述卷的应用。本文定义的卷 的格式，是把元数据包含在数据当中，并且采取了冗余措施。这种格式，既可以 应用于虚拟磁带中，也可以应用于真实的磁带中。 主要讨论三个方面，即在正常备份与恢复、灾难恢复、数据远程迁移这三种 情况下的应用。在正常的备份恢复过程中，主要讨论如何利用这种格式方便的实 现卷的循环使用。对在发生灾难的情况下，主要讨论如何利用这种卷格式快速的 将备份数据尽可能的恢复。也就是从剩余的完好的数据中找出可以使用的数据的 最大集合。在需要数据远程迁移时，主要讨论利用这种卷格式从部分到达目的地 的卷中找出可以使用的数据的最大集合。 关键词：卷，自描述，备份，恢复，迁移 a s e l f - d e s c r i p t i o nv o l u m ef o r m a ta n di t sa p p l i c a t i o n s m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：w a n gh o n g g u a n g s u p e r v i s o r ：n id e n t i n g a b s t r a c t t h em e a n i n go fab a c k u ps y s t e mi st or e c o v e rf r o ms o m ed i s a s t e r , s ot h a t r e d u c i n gt h ee x p e n s ea sl o n ga sp o s s i b l e a n db a c k u pd a t aa r ea l s oak i n do fd a t a t h e m s e l v e s ，s oi ti sn e c e s s a r yt op r o t e c tt h e ma n dt ou s et h e m i ti st h ei m p o r t a n tp a r t s o fab a c k u ps y s t e mt h a tt h eb a c k u pd a t ah o wt ob eo r g a n i z e di ns t o r a g em e d i a ，h o wt o b eu s e d ，h o wt ob ep r o t e c t e da n dh o wt ob er e c o v e r e dh o r ns o m ed i s a s t e r t h er e s e a r c hb a c k g r o u n do ft h i s p a p e ri st h eb a c k u pa n dr e c o v e r ys y s t e m n e t b u n k e rc o d e v e l o p e d b yv i t o ni n c , g u a n g z h o ua n ds o f t w a r ei n s t i t u t eo f z h o n g s h a nu n i v e r s i t y i nt h i sp a p e r , av o l u m ef o r m a th a v i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co f s e l f - d e s c r i p t i o ni sd e f i n e da n di t sa p p l i c a t i o ni nab a c k u ps y s t e mi sd i s c u s s e d t h e v o l u m ef o r m a td e 砌e di nt h i sp a p e re n c l o s i n gt h em e t a d a t ai n t ot h eb a c k u pd a t aa n d p r o v i d i n gs o m er e d u n d a n tm e c h a n i s mc a nb ea p p l i e dt ov i r t u a lt a p ea n dm a g t a p e t h ed i s c u s s i o no nt h ea p p l i c a t i o no ft h i sf o r m a tw i l li n c l u d et h r e ea s p e c t s ：n o r m a l b a c k u pa n dr e c o v e r y , d i s a s t e rr e c o v e r ya n dd a t at r a n s f e r i nt h ec i r c u m s t a n c e so f n o r m a lb a c k u pa n dr e c o v e r yt h ec y c l e - u s i n go ft h ev o l u m ei sd i s c u s s e dm a i n l y , a n di n t h ec i r c u m s t a n c e so fd i s a s t e rr e c o v e r yr e c o v e r i n gt h e b a c k u pd a t aq u i c k l ya n d p o s s i b l yu s i n gt h i sf o r m a ti sd i s c u s s e dm a i n l y , a n di nd a t at r a n s f e r , f i n d i n gt h eb i g g e s t u s a b l es u b s e to ft h ed a t at r a n s f e r r e d k e yw o r d s ：v o l u m e ，s e l f - d e s c r i p t i o n ，b a c k u p ，r e c o v e r y , t r a n s f e r n 1 1 研究背景 第1 章引言 本文的研究背景是中山大学软件研究所与广州威腾网络科技有限公司合作 开发的数据备份与恢复系统n e t b u n k e r 。该数据备份系统包含了以下几个子系统： 备份服务器控制台客户端介质服务密。如图卜1 所示 1 。 图1 - 1 备份服务器是整个系统的数据中心，负责维护客户机、介质服务器、作业、 日志、备份集等索引( c a t a l o g ) ；计划和跟踪客户机备份与恢复作业；提供同志 和报警功能：提供权限和用户管理功能。 控制台是整个软件的用户操作界面，完成用户备份和恢复资源的选择、用户 备份计划制定、备份集管理、报表查询等操作。 客户端提供客户机配置管理：管理客户端代理的安装、卸载、升级等。各备 份客户机不同数据源的备份调度通过使用不同的代理程序完成备份服务器转发 控制台的备份或恢复作业。 介质服务器提供访问磁盘介质、磁带与磁带库访问接口，完成备份目标数据 的存储、恢复数据的查找、索引卷管理等。 本文所讨论的主要内容，在系统中位于介质服务器之后，是备份数据在存储 介质上的组织方式，及其在三个不同方面的应用。 对于备份数据在介质上的组织方式，可以看成是卷与卷上的文件的关系。卷 上的每一个文件是卷的成员，成员与成员之间由f i l e m a r k 分隔，本文所讨论的 或者说备份系统所要求的只限于卷与成员的关系，而成员内部的组织参见【2 】。 提出这样的要求，是备份系统的一个功能性需求。因为我们的备份系统需要备份 来源不同数据，比方说数据库和文件系统。我们希望对于不同的数据来源，可以 采用相应的插件来处理，这是一个系统模块化的要求。 我们将讨论的三个方面的应用分别是： 1 备份与恢复时数据的组织。要求这种组织方式能够适应介质复用的要 求； 2 数据需要远程迁移的情况下如何利用这种结构快速方便的找出可用 的数据而无需等待全部数据到达； 3 当备份系统本身发生了灾难，使得备份数据在备份系统中的映像丢 失，或者存储介质遭到破坏时，如何从现存的备份数据中找出可用的 数据。 上面的第2 ，3 点，本质上都是在离线的情况下重建索引的问题，因而其解 决的思路有共同或者类似的地方。 下面将从这三个方面出发讨论为什么需要建立一种具有自描述特征的卷格 式，也就是说，我们需要建立的这种卷格式需要适应以上这三个方面的需求。 2 1 2 备份与恢复 “如果你只是进行了好的备份，但备份卷却被损坏了、弄丢了或者放错地方 了，那么这还是相当于什么也没做。你需要有一个良好定义的过程来存储备份。 【3 ”。 很显然，恢复工作的顺利与否将同介质组织的好坏直接n 关 3 i 。因此， 对一个备份系统而言，有必要研究适合予这个备份系统的备份数据的组织方式。 实际上，目前已经有许多种磁带格式，比如e c m a 一1 3 1 4 】( i s 0 1 0 0 1 1 1 8 与 其在技术上等价) ，i b m 兼容格式【5 】，微软磁带格式【6 】，这几种格式都各有特 点，同时也有一些共同点，将在下文详细讨论和比较。 随着存储设备的不断发展，备份的介质已经不局限于磁带【7 】，因此，本文使 用卷这个术语来代替磁带，这同时也意味着，本文定义的卷格式，不单单适用于 磁带，也适用于其他的存储介质。 从备份与恢复的角度来说，卷格式至少需要符合以下几点要求1 8 1 ： 1 唯一的数字卷序列号，使得卷在使用中有唯一的标识方式。 2 。用于能跟踪卷序列号，名字，类型，使用日期，地点以及“临时借出” 的数据库； 3 要能够支持条形码系统。 实际备份系统的另一个功能性要求是要能够实现卷的循环使用。提出这样一 个要求，是为了解决资源的有限性与对资源需求的无限性之间的矛盾，也就是说， 在备份过程中如果出现所分配的存储空间已满，如果允许卷的循环使用，则将备 份数据写入到序列号最小的那个卷上。 我们认为，从备份的角度来说，应该事先对备份的数据量做出评估，在这个 评估的基础上确定应该分配的存储空间，而所有的备份数据都应该有个生存期。 所以，提出循环使用卷的要求是合理的，并且也是可行的。另一方面，如果备份 策略不允许循环使用卷，那么这种卷格式也应该可以适应这个要求，而不需要做 出什么改变。 1 3 数据远程迁移 数据远程迁移在这里指的是两个方面，一个是通常意义上的异地存储，另一 个则是将备份数据发送到远端，并在远端重新建立备份数据的索引，以便在远端 恢复整个备份系统。 备份数据本身也是一种数据，因此也有可能遭到破坏。这个时候，如果存在 备份数据的多个拷贝，则可以提高系统的灾难恢复能力，异地存储是一个非常好 的解决方案【9 】。 异地存储有两个方法 t 0 1 ： 典型的方法：把备份卷的拷贝发送到异地。 实时异地存储。 把备份卷的拷贝发送到异地，可以通过邮寄的手段，也可以通过网络传输， 而实时异地存储只能通过网络来进行。因此，采用的卷的格式必须要适应网络传 输的特点。 对于一个备份系统而言，有可能需要在异地重建。这个重建，除了系统本身 的重建外，还包括备份数据的迁移及索引的重建。这一点，是n c t b u n k e r 需要实 现的功能。对于一个在远端全新重建后的系统，不能保证其完全重现本地的组织 架构。因而，当数据发送到远端后，有必要重新建立备份数据的索引。这也是本 文将讨论的主要内容。在远端重建索引之前，必须先把数据发送到远端，这一步 的工作，其要求与异地存储是相似的，也就是说，卷格式需要适应网络传输的要 求。另一方面，不论是通过邮寄，还是网络传输，卷到达远端的顺序是没有保障 的。而对于一个备份系统而言，希望能够从现有的卷中找出可以使用的数据而无 须等到全部卷到达，因此，卷的格式也需要符合这方面的要求。 4 1 4 备份数据的灾难恢复 发生灾难的原因有很多【2 0 】f 2 1 】，在0 r e l l y 出版的( ( p r a c t i c a lu n i xa n di n t e m e t s e c u r i t y ) ) ( 作者s i m s o ng a r f i n k e l 和g e n es p a f f o r d ) 中有如下列表1 1 1 ： 用户错误 系统成员错误 硬件故障 磁盘驱动器故障 系统因素的故障 软件故障 电子入侵、故意破坏以及小偷 自然灾害 其他灾害 存档信息 如前箍所说，备份数据也是数据，也会遭到破坏，因此也有恢复的要求。当 灾难发生了，那么就需要考虑如何恢复数据的问题。实际上，对于备份数据而畜， 发生灾难之后只有两种可能，一个是数据可用，一个是数据不可用。确定数据是 否可用一般情况下是直观的，而在一个卷中方便的找出可用的部分则是本文所提 出的卷格式的一个需求。当确定了可用的卷之后，由于这个时候系统中原有的索 引已经不符合实际情况，这个时候要做的工作主要便是恢复可用数据的索引。同 样的，卷格式需要符合这样的需求。 5 1 5 系统简介 一个备份系统采用的存储介质主要有：磁盘，磁带，光盘。磁盘和光盘是直 接访问设备，磁带是顺序访问设备。对于备份系统而言，顺序访问设备可以提供 更高的数据传输率和更低的成本。直接访问设备可以提供更灵活的管理手段。 随着硬磁盘价格的不断降低，市场上已经出现了用磁盘阵列虚拟磁带库的产品。 这些产品集成了磁带和磁盘的优点，也是存储设备的一个发展方向。 本文的主要目的实际上是研究备份数据本身的安全性和可移植性。数据的安 全性指的是，备份数据本身已经包含了元数据，数据的可用性不受备份系统的影 响，在任何时候，都可以在系统中重建备份数据的索引。数据的可移植性指的是， 备份数据可以脱离备份系统自由的转移，在任何地方都可以重建数据的索引。这 两方面本质上是一致的，都是一个数据的自恢复问题，也都是一个有序树的构造 和重构问题。 在n c t b u n k e r 中，定义了卷组这个概念【1 】。卷组可以认为是相关的卷的集合， 这里相关的意思指或者同属于一个用户，或者同属于一个业务，或者别的一些关 系。属于一个卷组中的卷是有序的，这种有序的结构使在在备份过程中自然形成 的。 ? 、 f 如11 v 7 i 、 图1 - 1 要到达自恢复的目的，卷必须包含元数据，相应的要有处理元数据的手段。 除此之外，还需要在系统中建立一个对元数据的映射1 2 2 。 而对于有序树的构造和重构，每一个卷都是一个结点，每一个结点除了自身 的信息外，还保存了整棵树的部分信息或者全部信息。在系统中需要建立这棵树 的存储结构。要建立这个结构，可以利用关系数据库技术。但是对于本文所讨论 的内容而言，并不适合使用关系数据库表来建立这棵树。因为： 1 关系数据库表本身并不具有树状的特征： 2 利用关系数据库技术，工作效率不高。在系统最初开发中使用了关系数 据库，而找到一个卷至少需要3 次查询。 所以，本文利用注册表来建立这棵树在系统中的逻辑映像，也就是上文所说 的元数据的映射。正如在w i n d o w s 平台中的注册表一样，这是个树状的结构， 并且放在本地，不论是在正常情况下还是在发生灾难时，都只需读取本地数据， 而不需要去查询数据库。这样不但提高了效率，并且简化了操作。所谓的重建索 引，本文指的就是恢复注册表中备份数据的控制信息。 本文利用了开源软件e l e k s t r a ( h t t p ：e l e k t r a s f n e t ) ，这是一个l i n u r d u n i x 下的 注册表系统，提供了一个分层次的名字空间来存储配置键以及这些键的值。 e l e k s t r a 文档中定义了四种类型的键：t e x t ，b i n a r y ，d i r e c t o r y ，l i n k 。 t e x t 纯文本，使用u t f - 8 字符集； b i n a r y 字节流，不一定是文本； d i r e c t o r y 目录类型，本身并不存储值，作用与文件系统中的目录类似 l i n k 链接类型，与文件系统中的符号链接类似。 本文所建立的原型，是基于在文件系统中虚拟的磁带，但提供的算法也适用 于真实的磁带系统，只是在具体实现时，由于存储设备的不同访问特性而会有所 不同，这一点将在讨论算法时予以详细说明。 7 第2 章卷格式讨论 我们首先讨论比较几种卷的格式，下一章将在此基础上提出我们自己的卷格 式的定义。 2 1e c 姒- 1 3 ( f il es t r u c t u r ea n dl a b e l1i n go fm a g n e t i ct a p e s f o ri n f o r m a t i o ni n t e r c h a n g e ) 嗣 这个标准与i s 0 1 0 0 1 1 1 8 在技术上是等价的，说明了进行信息交换时磁带上 文件结构和对磁带加标签的方式。指定了卷和文件的结构，以及文件记录块的基 本字符集。同时，也指定了标签的记录方式。最后，说明了在此之上的一个操作 规范。也就是说，该标准着眼于不同的信息处理系统之间的信息交换。其定义的 一系列规范，便是立足于此。出于本文的目的，将只涉及其中的卷的结构及标签 的定义。以下的定义及图表均来自参考文献嗍，不再另外注明。 2 1 i 卷结构 这个标准定义了如下的卷结构： v o l u m eh e a d e r l a b e l e ds e q u e n c e t a p em a r kii 一个或多个 一 ii 图2 - 1 卷结构 l a b e l l e d s e q u e n c e 这是一系列的记录块和磁带标志( t a p e m a r k ) ，如下： 图2 - 2l a b e l l e d - s e q u e n c e 说明： b o f ：f i l eh e a d e r 或者u s e rf i l eh e a d e r t a p em a r k ：磁带标志，f i l e m a r k 也是一种磁带标志； f i l es e c t i o n ：一个文件，或者一个文件的一部分； e o f ：e n do ff i l e 或者e n do fv o l u m e 或者u s e rf i l et r a i l e r 。 可以看出，一个卷的分为v o l u m eh e a d e r 和l a b e l l e d - s e q u e n c e 两部分，并 且以t a p em a r k 作为卷的结束标志。v o l u m eh e a d e r 与l a b e l l e d s e q u e n c e 之间 没有分隔。而在l a b e l l e d s e q u e n c e 内部，f i l es e c t i o n 与b o f 及e o f 之间分 别由t a p em a r k 分割，每一个l a b e l l e d s e q u e n c e 尾部有一个t a p em a r k 。这也 意味着，l a b e l l e d s e q u e n c e 之间以t a p e m a r k 分隔，而当遇到两个连续的t a p e m a 烈时，就是到了卷的结束位置。 2 1 2 标签定义 标准定义了如下几种类型的标签： v o l u m eh e a d e r i n s t a l l a t i o nv o l u m e f i l eh e a d e r u s e rf i l eh e a d e r e n do ff i l e e n do fv o l u m e u s e rf i l et r a i l e r 这凡种类型可以称为标签集( l a b e ls e t ) 。 标准规定标签总是8 0 字节，必须位于块的前8 0 字节，或者独占一块。 下面是各种标签的详细定义： v o l u m eh e a d e r 标签集由至少一个，至多9 个v o l u m eh e a d e rl a b e l 组成， 编号从v o l l 到v o l 9 ，v o l l 是必须的，v o l 2 一v o l 9 是可选的。结构图如下： 9 b pf i e l dn a m elc o n t e m 1 3l a b e li d e n t 丘e f3v o l 4l a b e ln u m b e rll 5 1 0v o l u m ei d e m i i c f6 a c h a r a c t e r s 1 1 v o 抛m ea c c e s s i b i l i t y1a - c h a r a c t e r & 1 2 1 4 ( r e s e r v e df o rf i l t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) l ，s p a ! c e s 2 5 3 7 i m p l e m e n t a t i o ni d e n t i f i e r l ia - c h a r a c t e r s 3 8 5 l o w n e ri d e m i 蠡m1 4a - h a r a c t e n s 5 2 7 登 ( r e f e r r e df u rf i , t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 2 9 s p a | c e s 8 0l a b e ls t a n d a r dv 懒i e nl4 图2 - 3v o l i b pf 酗d n a m e lc e n t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e r3v o l 4l a b e ln u m b e r l d i g t s 2t o9 5 。g o ( 磁e 秘f 她巷f o rh 臣p 耗嘲嚏l a 娃稚u s e ) 7 巷 n o t 蹬晒每耐 。： 图2 - 4v o l 2 _ v 0 l 9 上面b p 指的是l a b e l 内的b y t ep o s i t i o n ，下同。 i n s t a l l a t i o nv o l u m e 标签集是可选的，如果存在的话，最少一个，最多9 个( u v l 卜u v l 9 ) 。结构定义如下： b pf i e l dn a 遗e毛 e n 皿t 摊t 1 3l a b e li d e n t i f i e r3u 忱 4l a b e ln u m b ml d i 蓼牲l 协9 5 2 8 0 ( r c s o r v e df o ri n s m h a f i o nu s e ) 7 6 爵雠s p e c i 蠡e d 图2 - 5u v l l - u v l 9 f i l eh e a d e r 标签集至少两个f i l eh e a d e r 标签，至多9 个( h d r l 一h d r 9 ) 。 1 0 结构定义如下： b pf i e l d n 棚elc o n t e n t l 一3l a b e li d e n h f i e r3h d r 4l a b e ln u m b e rli 5 2 lf i l ei d e n t i f i e r 1 7 a c h a r a c t e r s 2 2 2 7f i l es e ti d e n t i f i e r 6 a - c h a r a c t e r s 2 8 3 lf i l es e c t i o nn u t u b e r4 d i g i f s 3 2 3 5f i l es e q u e n c en u m b e r4 d i g i t s 3 6 3 9 g e n e r a t i o nn u m b e r 4 d i g i t s 4 0 ，4 1g e n e r a t i o nv e n i o nn u m b e r2 d i g i t s 4 2 4 7c r e a f i o nd a t e6 s p a c e ，d i g i t s 4 8 5 3 e x p i r a t i o nd a t e 6 s p a c e ，d i g i t s 5 4 f i l ea c c e s s i b i l i t yla - c h a r a c t e r 5 5 6 0b l o c kc o u n t6z e r 0 s 6 1 - 7 3 i m p l e m e n t a t i o ni d e n t i f i e r 1 3 a - c h a r a c t e r s 7 4 - 8 0 ( r e s e r v e d 曩f u t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 7s p a c e s 图2 - 6h d r i b pf i e i d n a m el c o n t e a t 1 3l a b e li d e a t i f i e r3 h d r 4 l a b e ln u m b e rl2 5 r e c o r df o r m a t1fo f do rs 6 1 0 b l o c kl e n g t h 5 d i g , s 1 l l5r e c o r dl e n g 嘲5 d i g l t s 1 6 5 0 ( r e s e r v e df o ri m p l e m e n t a t i o nu s e ) 3 5 d i g i t s 5 1 5 2 o f f s e tl e n g t h2 d i g i t s 5 3 8 0 ( r e s e r v e df o rf u t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 2 8 s p a c e s 图2 - 7h d r 2 b p 雷i e l d n a m elc o n t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e r 3h d r 4l a b e in u m b e xi d i g i t s3 t o9 5 8 0 ( r e s e r v e df o rh n p l e m e a t a t i o nu s e ) 7 6n o ts p e c i f i e d 1 1 图2 - 8h d r 3 - h d r 9 u s e rf i l eh e a d e r 标签集是可选的( u h l ) ，结构如下： b pf i e l dn a m elc o n t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e f 3u h l 4l a b e ln u m b e rla c h a r a c g o r 5 8 0 ( r e s e r v e df o ra p p l i c a t i o nu s e ) 7 6n o ts p e c i f i 硝 图2 - 9u h l e n do ff i l e 标签集至少2 个至多9 个标签( e o f l - e o f 9 ) ，结构如下 b p f i e l d n a m ele o n t e n t 1 ：3l a b e li d e n t i f i e r 3e o p 4l a b dn u m b e rll 5 0 i f i l ei d e n t i f i “ 1 7 a - c j a a t a e t e r s 2 2 。2 7f i l es e ti d e m i f i 娃6a - c h a r a c t e p s 2 8 3 1f i l es e c t i o nn u m b e r 4 d i g i t s 3 2 - 3 5f i 轴s e q t m a c en 谢豳e r4 d i g i t s 3 6 3 9g e n h q t t i o nn 谳m4d i 凼 4 0 一4 1g e n e r a t i o nv e r s l o an 嵫靼b 竹2 廿i g i l i 4 2 4 7c r c a t i o nd a t e6 s p a c e ，d i g i t s 4 8 5 3 e x p i r a t i o nd a t e 6 s p a c e ，d i 西t s 5 4f i l ea c c e s s i b i t i t yl a - c h a r a c t e r 5 5 6 0b l o c k c o u n t6 d i g i t s 6 1 7 3 i m p l e m e n t a t i o n1 6 e n t i f i e r 1 3 a c h a r 器c 协r s 7 4 8 0r e s e r v e df o r 如t u a - es t a 】a d a r d i z a t i o n ) 7 s p a c e s 图2 1 0e o f l b pf i e l dn a m e lc o n t e n t l 一3l a b e li d e n r f i e r 3e o f 4l a b e ln u m b e r l2 气 r e c o f df o r m a t i fo r do f s 6 1 0b l o c kl e n g t h 5 d i g i t s 1 l 1 5 r e c o r dl e n g t h 5 d i g i t s 1 6 5 0r e s e r v e df o ri m p t c m c m t a f i o nu s e ) 3 5n o ts p e c i f i e d 5 l 一5 2o f f s e tl e n g t h 2 d i g i t s 5 3 8 0f r e s c r v e df o rf u s es t a n d a r d i z a t i o n ) 2 8s p a c e s 图2 1 1e o f 2 b pf i e l dn a m elc o n t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e r 3e o f 4l a b e ln u m b e r l d i g i t s3 t o9 5 8 0 ( r e s e n - e df o ri m p l e m e n t a t i o nu s e ) 7 6n ms p e c i f i e d 图2 1 2e o f 3 一e o f 9 e n do fv o l u m e 标签集至少2 个至多9 个标签( e o v l 一e o v 2 ) ，结构如下 扛pf i e l dn a m e lc n h 纽1 1 3 | 1 _ 3l a b e li d t i f i ” 3e o v 4l a b e ln u m b e r l1 5 - 2 lf i l ei d e n t i f i e f 1 7a c h a r a c t e r s 2 2 2 7 f j l es e ti d e n t i 五c f6a - c h a r a c t e r s 2 8 3 1f i l es e c t i o nn u n l b o r 4 d 远如 3 2 3 5f l | cs e q u e n c en u m b e r 4 d i g i t s 3 6 3 9g e n e r a t i o nn u m b e r 4 d i g i t s 4 0 4 tg e x l e r a t i o nv e r s i o nn u m b e f 2 d i 舀担 4 2 4 7c t e a t i o nd a t e 6 s p a c e ，d 迎i t s 4 8 5 3 e x p i r a t i o nd a t e 6 s p a c e ，d i 垂t s 5 4f i l ea c c e s s i b i l i t y l a c h a r a c t e r 5 5 6 0b l o c kc o t i n t 6 d i g i t s 6 1 7 3 i m p l e m e n t a t i o ni d e n t i f i e r 1 3a c h a r a c t e r s 7 4 。8 0 ( r e s e r v e df o rf u t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 7 s p a c e s 图2 - 1 3e o v l b pf i e l dn a m elc o u t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e r3e o v 4l a b e ln u m b e rl2 r e c o f df o r m a t 1 fo f do fs 6 1 0b l o c kl e n g t h5 d i g i t s 1 1 1 5r e c o r dl e n g t h 5 d i g i t s 1 6 ：5 0暇e s e f - e df o ri m p l e m e n t a t i o nu s e )3 ：5n o ts p e c i f i e d 5 l 一5 2o f f s e tl e n g * h2 d i g i t s 5 3 8 0 取e s e g - c e df o rf u t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 2 9 s p a c e s 图2 1 4e 0 v 2 b pf i e l dn a m e l c o n t e n t l - 3 l h e li 由m t i _ 雠t 3e o v 4l 飒冲ln u m b h1 d i g i t s3 t o 5 - 8 0 髓e r e t v e d ：i f o ri m p l e m e z i t a t i o nu 鞯) 7 6n o ts p e e i f , e d 图2 - 1 5e o v 3 - e o v 9 u s e rf i l et r a i l e r 标签集是可选的( u t l ) ，结构如下； b pf i e l dn a m elc o n t e b t i - 3 l a b e li d e n t i f i e r 3u t l 4l a b e ln u m b e rla c h a s a c t e r 5 一g o ( r e s e r v e df o ra p p l i c a t i o nu g e ) 7 6n d ls p e c i f i e d 2 1 3 讨论 图2 - 1 6u t l 这些标签的定义足够清晰，本文不再详细说明。需要注意的是每一个标签只 有8 0 字节，并且标签与文件之间有t a p em a r k 分隔，这样的结构对于备份与恢 复来说效率是低下的。8 0 字节大小的标签，在数据传输时粒度过小，使得系统 的整个i o 效率不高1 1 2 。另一方面。如果标签不是独立的块而是位于块的前8 0 1 4 字节时，分离标签信息又会造成额外的处理时间。 从磁带机的角度来说，作为一个顺序读取设备，在连续读写的时候数据吞吐 量最大h 3 。在读写一个文件时，设备的频繁启停，将会严重的影响访问效率。 而在一个l a b e l l e d s e q u e n c e 内部使用t a p em a r k 分隔b o f ，f i l es e c t i o n 以及e o f 将会使得读或写一个文件时，至少启停两次。这样就严重的影响了磁带机本身的 数据传输率。 2 2i b m 兼容磁带格式嗍 下面的图表及定义均来自参考文献阍，不再另外注明 2 2 1 磁带格式 根据是否有标签以及是采用单f i l e m a r k 还是双f i l e m a r k ，有如下这些磁带 格式( 说明；b 一磁带头部$ 一f i l e m a r k ) ： 图2 - 1 7 单卷单文件 i _ f e e 2 , i ! , e o f ：i t e o f 2i i s i n q 把r a g e 舶矧【：( n 哦即辟l 穗b 嘲 。州“ 图2 - 1 8 单卷多文件 臣工至匦亟亟三 。 图2 - 1 9 单文件多卷 一 一 目口 图2 - 2 0 多卷多文件 本文不讨论无标签的格式，因为正如引言中所说，对于一个备份系统，其备 份数据必须是组织良好的，而无标签的格式很显然达不到这个要求。 对于有标签的格式，从上面的图可以看出，这种卷格式与e c m a 一1 3 本质上是 一样的，只不过这种格式明确定义了如上所说的几种卷类型，这一点，在e c m a - 1 3 中没有明确提出。 2 2 2 标签定义 可以认为这种格式的标签定义是对e c m a - 1 3 的标签定义的简化，只保留了 e c m a - 1 3 中必需的标签，虽然标签的命名及字段定义有所不同，但本质上是一样 的，并且每一个标签的大小仍然是8 0 字节。 各标签的定义如下： 1 7 v o l u m ei d 56耐 o w n e r i d鹪 s t a n d a r d8 0 l e v e l f i l ei d51 7 1 4 l a e q u e n c 朗4螂m畦打 f i l e3 21 4 m 抽r r e q u e n c e c e e a t l o n4 2 6 d a c e e x p i r a t i o n 4 8 6 妇c e b l o c k5 56 e x t e n d e d7 6 b l o c k c k l m e r _ t d 捌 5 缸妇，矗 r e r a n 0 v o l u m e 蚓k fo ff h o 柑d e ；i t 捂o e d 靠e dw i m 雠一vo p t 姗o fc o n t a i n e di nt h ef i l es ! , c i f i e 4 w i t ht t m vo p t i o no ft h et 佃n “1 ) c o m m a n di ti s c h e c k e do no i ll o h 涮l a i r sa n dc 州t t a i n 8u p 吣6 a l p h a n u m e r i cc h a r a c t e r s 、 u a e ri do ft h e 妊o 。o v n o , 矗n s ls t a t ! l c l a x lv e r s b l lr m m b e r 女甜l a b e la n dd a t a f o r m a t s f o rs c lb v 割椰t h ev e 商帆n u r n 橱i s4 f j l ei d 日m t l e i o t ；1 - n h 咖妫1 7 a p h a n u m e d cc h a r a c t e r f i e l d5 p 氏嫡e db vt h e fq p t i o no ft h ec t f m t a ) c c 瞄m l x l ，l f 铺e fo 口h o n sn 填s p e c i f i e d t h e 埘o i d c n f l l i 冒扫协h n f m 她伸t hn 那n e o i t h e po r p q 岫呻o f t t 啪t i t w l 即d o f c h 诎i n g o n t l l ei d 王5 蛔姆h a h 瞰t 卅蝴础 o m 酊o f t i 蛔v 0 1 u m 日i n a m u l t i v o l t m m6 日b i t l s s p 6 c 壤破钾日d 删n u m b 酣n t h r o u g h 删锄t h e oo p 耐n m i h l e d 珀叠f 讯咖n t m n l 硼如t a p e ；i t i s 耳唰脚db y a d e c i m a l 呐妇( im n 眦g t l9 9 9 9 ，o n 时他* qo p t i o no f t f _ m c 磅雄盯r 鹏l h e 印e d 尊酣嘲u o 协p c 械心| l l l e t 柏e 姗l 谊t o 、m d p n 堆e _ r f i l e c m a l i