（计算机软件与理论专业论文）面向备份的卷格式差异、转化模型及实现.pdf

中山大学硕士学位论文 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 专业：计算机软件与理论 硕士生：任师可 指导老师：倪德明副教授 摘要 数据格式是一个需要关心的问题。就像磁盘有不同的文件系统格式一样，磁 带的组织也有不同韵格式。一般备份软件会支持若干种磁带格式，以保证自己的 开放性和兼容性。但使用通用磁带格式也会损失一部分性能，所以大型备份软件 一般还是偏爱某些具有高容量、高备份性能优势的特殊格式。中山大学软件研究 所与广州威腾网络科技有限公司在合作研发n e t b u n k e r 数据备份容灾系统中根 据情况自行定义了一种符合自身软件需求的卷文件格式。 尽管我们采用自己定义的磁带格式，极大的提高了备份和恢复过程中的效 率，简化和方便了用户对磁带的管理使用，但也同时引入一些客观不利影响：如 有些客户用了我们的产品，却不能恢复别的产品之前已备份的数据。鉴于此，分 析其他主流卷格式特点，实现自定义描述格式与其他主流卷格式的相互转化成了 当务之急，这是本文的出发点。 本文的主要内容是分析当前存储市场出现的各种卷文件的格式特点和差异， 提出了它们之间相互转化的数学模型，并对该转化模型进行了抽象分析，给出了 转化系统设计，最后制做了一个格式转化工具验证了上述理论模型的正确性。 关键词：卷格式，自定义，备份，转化模型 中山大学碗士学位论文 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 t h ed i f f e r e n c eo f b a c k u p - o r i e n t e dv o l u m ef o r m a t 、t r a n s f o r m a t i o n m o d e ia n dr e a l i z a t i o n 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 ：r e ns h i k e s u p e r v i s o r n id e m i n g a b s t r a c t t h ep r o b l e mc a u s e db yt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nd a t af o r m a t sr e q u i r e so u r a t t e n t i o n t h eo r g a n i z a t i o no f t h em a 弘c t i ct a p eh a sd i f f e r e n tf o r m s , a st h ef l o p p yd i s k h a sd i f f a e n tf i l es y s t e m s i no r d e rt og u a r a n t e ei t so w no p e n n e s sa n dc o m p a t i b i l i t y , t h eb a c k u ps y s t e ms h o u l dh a v et h ea b i l i t yt os u p l o ns o m ck i n d so fm a g n e t i ct a p e f o r m a t s h o w e v e r , t h eu s eo ft h eg e n e r a lm a g n e t i ct a p ef o r m a t a l s oh a ss o m e d r a w b a c k s t h e r e f o r e , t h eb i gb a c k u ps o f t w a r ec o m p a n yu s u a l l yh a sp 枷a l i 锣f o rt h e s p e c i a lf o r m a tw h i c hh a st h eh i g hc a p a c i t ya n dp e r f o r m a n c e t h e s 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 ya n dt h ev i t o nn e t w o r ks c i e n c ea n dt h n o l o g yl i m i t e dc o m p a n y o f g u a n g z j ：l o uw o r kt o g e t h e rt od e v e l o pt h en e t b u n k e r , as y s t e mf o rd a t ab a c k u p , a n d i nt h ed i s a s t e rs y s t e mi tc o u l dv o l u n t a r i l yt od e f i n eav o l u m ef o r m a tt h a ts e i v i e st oi t s d e m a n da c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o n t h eu s eo f t h em a g n e t i ct a p ef o r m a tw h i c hd e f i n e db yo u 瑙c 1 v ，h a se n h a n c e dt h e e f f i e i 锄e yi nt h ep r o c e d u r eo f d a t ab a c k u pa n dr e c o v e r y , a n ds i m p l i f i e da n d f a c i l i t a t e d t h eu s 盯t ou s et h em a g n e t i ct a p e h o w e v e r , $ o m ci m p e r s o n a l i t yd i s a d v a n t a g e so o m o o u t f o re x a m p l e ，s o i n oc u s t o m e r sh a v eu s e do u r p r o d u c t , a c t u a yc o u l d n t r e s t o r et h e b a 咖d a t ep r o d u c e db yo t h e rp r o d u c t t h e r e f o r e ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt oa n a l y z et h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h eo t h e rm a i nv o l u m ef o r m a t sa n dr e a l i z et h em u t u a l l y t r a n s f o r m a t i o n sb c t w o m0 1 2 1 d e f i n i t i o nd e s c r i p f i o i lf o r m a t sa n dt h eo t h e rm a i nv o l u m e f o r m a t s t h i sa r t i c l em a i n l ya n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dd i f f e r e n c e so f k i n & o f v o l u m e f o r m a t so nc u r r e n tm e m o r ym a r k e t , p r o p o s eam a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h em u t u a l t r a n s f o r m a t i o nb o t w o o nt h e m ，c a g r yo nt h ea b s t r a c ta n a l y s i st ot h i st r a n s f o r m i n g n 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异，转化模型及实现 m o d e l ，p r o d u c et h et r a n s f o r m a t i o ns y s t e md e s i g n ，a n df i n a l l ym a n u f a c t u r eaf o r m t r a n s f o r m a t i o nt o o lt oc o n f i r mt h ea c c u r a c yo f t h ea b o v et h e o r e t i c a lm o d e l k e y w o r d s ：v o l u m ef o r m a t ，s e l f - d e f i n i t i o n , b a c k u p ，t r a n s f o r m a t i o nm o d e l i i i 中山大学硬士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 1 1 研究背景 第1 章引言 本课题以中山大学软件研究所与广州威腾公司合作研发n e t b m , k e r 数据备 份容灾系统第二版为研究背景，n e t b t m k 盯是国内一款基于模块化、插件化设计 的跨平台备份和恢复的网络存储备份恢复软件。采用多线程、多任务的存储管理 解决方案，适合异构平台的服务器和客户端的数据集中管理有效备份与恢复 n e t b m l k e f 支持硬盘，支持各种磁带机，磁带库的读写，同时n c t b u n k e r 支 持硬盘和磁带相结合的分级存储模式，也就是采用虚拟磁带技术，先将数据备份 至磁盘后，再将数据迁移至磁带两阶段备份模式 n e t b u n k e r 备份系统组织结构如下图所示，包括图形控制台，备份服务器， 备份客户端，介质服务器四个部分【u 图1 1 ：n e t b u n k e r 2 系统结构图 图形控制台：提供给用户备份与恢复备份客户端可视的界面，可以安装 在任意的客户机上。对各种备份资源的处理都使用统一的g u i ，屏蔽了受管理资 中山大学硕士学位论文 面向各份的卷格式差异、转化模型及实现 源的多样性，降低了管理的复杂性。 备份服务器：是整个系统的数据中心，记录着备份和恢复作业过程中的 相关信息，负责维护客户机、介质服务器、作业、日志、备份集等索引。 客户端：它根据不同客户上的数据源执行相应的动作完成数据准备，私 有数据指令传输通道建立，同时与备份服务器交互接受服务器指令，返回操作信 息及元数据等功能。 介质服务器：管理各种介质，比如磁带库、磁盘阵列。完成目标数据的 存储，恢复数据的查找与恢复，索引卷管理等功能。 目前存储市场有很多磁带格式，如e c m a - 1 3 ，i b m 兼容格式，微软磁带格 式等。中山大学软件研究所与广州威腾公司合作研发n e t b u n k e r 数据备份容灾系 统过程中结合自己产品特点，定义了一种自描述的卷结构( 以下简称自定义格 式) 。 本课题讨论的主要内容是分析位于介质服务器之后的磁带卷的自定义格式 与其它标准组织制定的卷格式的差异，提出了它们之间相互转化的通用的数学模 型并对该转化模型进行了抽象分析，给出了转化系统设计，最后给予了算法实现。 1 2 数据备份 1 2 1 数据备份的概念 从字面上理解，数据备份就是对数据进行的复制。但是，就数据备份作为信 息安全领域的一个重要分支来讲，具有更加丰富的内涵，复杂性远远不至如此。 备份通常用来指对计算机磁盘上的所有文件的周期性所做的一份复制并把它存 放到磁带上或其它可移动的介质上【2 1 。l y o n s 和a l a n 在1 9 9 6 年给出的定义为：数 据备份就是仅仅对数据所作的后备存储，以便公司员工能够去曾经备份过的灾难 发生地点还原文件和应用软件，能够如什么也没发生过一样地继续商业活动【3 】。 o r a c l e 公司在数据库文档【4 l 中给出的定义为：备份就是数据的一份复制，这份 复制可以包括数据库的多个重要部分譬如控制文件和数据文件等，备份是防止未 预料到的数据丢失和应用性错误的安全措施，如果丢失了原来的数据，那么可以 通过备份来重新构建。数据备份专家w c u r t i sp r e s t o n 在其专著( u n i x 备份与恢 2 中山大学硬士学位论文面向备份的卷格式差异、转化揍型及实现 复中提出：备份= 拷贝+ 管理f 5 1 经过对数据备份系统的一段时间的开发研究，我们在综合了研究中遇到的各 类问题和解决方式的基础上提出备份的定义嘲： 备份= 拷贝+ 转换+ 传输+ 存储+ 管理 换句话说，备份就是对各种需要备份的资源使用对应的方式进行拷贝，然后根据 需要对原始数据进行一系列的压缩、加密等数据转换，通过不同层次的网络传输 协议和通道技术传输到介质，最后以适当的存储结构存储在选定的介质上，并且 整个过程以及相关的资源都处于一个备份中心的管理调度之下。 1 2 2 数据备份的必要性 在当今社会环境中，信息技术扮演着越来越重要的角色，计算机更广泛地 被应用于开发、分析和存储公司的数据，这样，可以随时随地快速制定计划，进 行决策在现代，数据已成为财富，这是大家的共识如果公司的数据被破坏并 且没有备份，将会造成巨大的损失，若重新创建这些数据，须花大量的时阃和 成本。据美国国家计算机安全协会的统计，重新创建2 0 m 数据所需的时间和成 本，市场部门和工程部门分别是1 9 个工作日、1 70 0 0 美元和4 2 个工作日、9 8 0 0 0 美元川 信息化的发展步伐日益加快，而数据是信息化的生命线，必然要求对数据实 施有效的保护措施f 8 】在维护公司业务运作的信息安全体系中，核心的部分是数 据，它是信息系统中最重要的资产，系统安全的最终目的就是要保护数据。数据 备份是数据高可用的最后一道防线，无论是采用哪种容灾方案，数据备份还是最 基础的，没有备份的数据，任何容灾方案都没有现实意义【研数据备份在保障公 司信息安全中起着重要作用。通过数据备份将重要的历史数据、日常数据备份到 多种介质上，以便在系统遭遇到像人为误操作、硬件损毁、电脑病毒、断电或是 地震火灾等事件时，能快速、有效地恢复系统数据，保证系统正常运行。从更广 义的角度上讲，数据备份为业务提供了持续增长的保障因此，为了妥善管理和 保护公司运营的任何数据，对信息数据进行备份是十分必要的。 1 2 3 数据备份的分类 按照备份数据的文件组成方式，可分为基于文件的备份和基于设备的备份 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 i s 。基于文件的备份，即通过文件系统来定位文件的页，然后将整个文件直接地 拷贝到备份设备上，这样的备份方法有利于单个文件的恢复。由于存储在磁盘上 的文件页并不一定是连续的，就会造成在文件恢复过程中磁盘不断地定位操作， 增加了磁盘的负载，降低了磁盘的吞吐率。基于设备的备份，也叫做物理备份， 它忽略了文件的结构而直接将磁盘上的块拷贝到备份媒介上。因为它不需要通过 文件系统定位文件页，因而可以有效地提高备份的性能。为了保持文件和目录与 存储在备份媒介上数据的对应关系，基于设备的备份需要保存包含这种关系的文 件( 称为元数据文件) 。但是对于单个文件来说，文件页并不是连续地存储在备 份媒介上，造成了恢复比较复杂，速度也很慢。另一个比较复杂的问题是数据的 一致性，即基于设备的备份是将磁盘上的块顺序地拷贝到设备上，而数据的更新 若采用写回的方式，备份的数据有可能与最新的数据不一样 按照备份操作的方式划分，备份可分为完全备份和增量备份，差分备份棚 完全备份是对整个需要备份的系统进行备份，包括服务器操作系统和应用程序生 成的数据。这种备份方式的特点就是备份的数据最全面、最完整。当发生数据丢 失的灾难时，只要用一盘磁带就可以恢复全部的数据。其不足之处在于，由于是 对整个服务器系统进行备份，因此数据量非常大，占用备份的磁带设备比较多， 备份时间比较长如果每天进行这种完全备份，则在备份数据中会有大量内容是 完全重复的，会增加成本。这种备份方式通常只是在备份的最开始一、两天采用。 增量备份是指备份上一次备份后变化的数据。其优点在于：没有重复的备份数据， 节省磁带空间，又缩短了备份时间。缺点在于当发生灾难时，恢复数据比较麻烦。 这种备份方式适用于进行了完全备份后的后续备份。差分备份是指每次备份的数 据是相对于上一次全备份之后新增加的和修改过的数据。差分备份无需每天都做 系统完全备份，因此备份所需时间短，并节省磁带空间，它的灾难恢复也很方便， 系统管理员只需两盘磁带，即系统全备份的磁带与发生灾难前一天的备份磁带， 就可以将系统完全恢复。这种备份方式也适用于进行了完全备份后的后续备份。 按照备份数据对现有应用产生的影响程度，可分为离线备份和在线备份嗍。 线备份( o f f - l i n eb a c k u p ) ，它是在进行备份操作时，服务器不再接受来自用户或 应用对数据的更新离线备份可以很好地解决在备份过程中数据的完整性的问 题，是防止破坏、敌意病毒袭击、应用失误等的有效方式。在线备份( o n 1 i n e 4 中山大学硕士学位论文面向备份的卷捂式差异，转化模型及实现 b a c k u p ) ，就是用户和应用正在更新数据时系统能够进行备份。在线备份最大的 难点是如何保持数据的完整性为了保护数据的完整性，可以采用两种技术：锁 和快照。锁技术就是系统在备份某一文件时拒绝对该文件和目录的任何修改命 令，因而锁技术会对数据可用性产生一定的影响，在应用持续的同时进行备份不 可避免地降低了系统性能。快照是通过内存作为缓冲区( 快照c a c h e ) ，由软件提 供系统磁盘存储的即时数据映像。日前，在线备份大多采用快照技术 根据备份数据所处的位置可分为本地备份和远程备份嘲本地备份，即通过 存储网络将数据备份在局域网范围内的备份。这种方式可利用现有的各种资源和 技术来达到高速的备份它的性能可以很好地满足实际需要，如数据一致性、容 错等要求，而且性能是最高的远程备份在数据高可用性的网络环境中，异地 数据备份是一个必不可少的手段。当本地应用受到灾难性破坏时，通过远程备份 和容灾，来保护和恢复数据，使损失降低到最小。在远程备份过程中，数据传输 要跨越校园网、城域网甚至广域网，这时，网络的传输速度对备份性能的影响是 关键的因素。延迟也是影响远程备份性能的重要因素，特别是广域嬲的数据库备 份，可以通过异步的方式来解决。另外，在远程备份中还要解决数据的完整性和 一致性问题，解决这个问题比较成熟的技术是采用快照和镜像o ”相结合的方法。 5 中山大学硕士学位论文 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 第2 章磁带格式及标签定义 磁带格式有很多种，比如e c m a 一1 3 1 ( i s 0 1 0 0 1 “”与其在技术上等价) ，m 兼容格式“”，微软磁带格式“，自定义格式“”。这几种卷格式都各有其特点，同 时也有一些共同点，下西针对每种卷格式分别介绍。 为了对本文中有关的概念和名词有一个统一的表述，本文所提及的术语解释 如下： 标签( l 如e 1 ) ：指能够分辨和标识卷或卷中文件或文件的一部分的记录块。 标签集( l 8 b e ls e t ) ：指同一类型标签的集合。 2 。1 自定义格式及其标签 自定义格式是在研究了其它磁带格式的基础上而根据备份产品实际需求所 提出的一种卷的结构。 2 1 1 卷文件结构 图2 1 块定义： v h ：卷文件头标签，8 k 字节； f m ：磁带标志f i l e m a r k ，8 k 字节； b p i ：备份片头标签，8 k 字节； e o v ：卷结束标签，8 k 字节； f i l e ：从备份系统的角度讲，一个f i l e 可能是一个备份片或一个备份片的一部分 ( 这里指写到卷尾的情况) 。 本格式有如下一些特点i 5 1 ： 1 每一个卷分为卷头( 7 1 4 ) ，文件区( b p i + f i i e ) ，卷结束块( e ( ) v ) ： 2 每一个文件区( b p i + f i l e ) 分为备份片头部( b p i ) 和数据区( f i l e ) ： 3 没有设置文件结束标签，却设置了卷结束标签； 6 中山大学硬士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 4 每一个卷有且只有一个v i i ，有且只有一个e o v ，每一个备份片有且只有 一个b p i ，一个卷文件中可以包含很多b p i ，每一个b p i 中也包含v h 中 的信息； 5 用f i l e m a r k 分隔头标签和文件，备份片和备份片，而备份片头部和数据区 没有f i l e m a r k 分隔开： 6 块大小均为8 k 字节，留够充足的升级空间，很多情形下适当简化处理； 7 根据备份系统实际需求的特点，引入了卷组的概念； 8 没有明确规定以两个连续的f i l e m a r k 作为卷的结束标志，因为对于 n c l b u n k o r 系统来说，已经定义了卷的结束标签e o v ，可以不需要其他方 法解决卷的结束判断问题。 2 1 2 标签定义 v i i ，b p l ，e o v 的结构相同，通过其中的物理块c o m m o n b l o c k 的类型字段 加以区分。 v h ，b p i ，e o v 的结构如下 图2 - 2 其中各块的定义： v g b l o c k ： 卷组信息快，2 k 大小，其内容是一个v g h l f o ( 定义见后) 结构及填充字符。 v b l o c k ： 卷信息快，2 k 大小，其内容是一个v o l u m e i n f o ( 定义见后) 结构及填充字符。 b p b l o c k ： 备份片信息块，2 k 大小，其内容是一个b a c k u p p i e i n f o ( 定义见后) 结构及 填充字符 c o m m o n b l o c k ： 嗵用块，定义如下： s t r u c tc o m m o n b l o c k c h a r p r i v a t e t a g 1 2 8 ； 7 中山大学硕士学位论文 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 c h a r b a r c o d e 1o 】； e h a r b l o c k t y p e ； c h a r v g m 1 2 s ； c h a r v l d 0 2 s ； c h a r a r c i d 4 0 ： t i m c _ tt i m e s t a m p ； u n s i g n e dl o n gc u r s e q ； u n s i g n e dl o n g o l d s e q ； l o n go f f s e t ； b o o l c o n t ； 变量说明： p r i v a t e t a g ：私有标志，用于判断卷的合法性，如果p r i v a t e t a g 不合法，则不作 处理： b a r c o d e ：条码； b l o e k t y p e ：标明本块是v h 还是b p b ，值为p 表示是b p i ，值为v 表示是v i i ， 设置这一字段的目的是如果卷文件头顺坏，可以通过读取备份片头 恢复卷文件头，。在这种情况下，需要区分是什么类型的头块； v g l d ： 卷组i d ； v 口d： 卷i d ： a r c l o ： 备份片i d ； t i m e s t a m p ：卷文件或者备份片创建的时间戳； c u r s e q ： 卷的当前序列号； o l d s e q ： 卷的旧序列号，本字段与上一字段，都会在重建索引时用到； 6 舔融： 当前备份片的大小，对于真实磁带，本字段为空； c o m：c o n t - - f a l s e 表示当前备份片是一个完整的备份片，c o n t - 枷e 表示当 前备份片是一个备份片的剩余部分。这个字段用于处理备份片跨卷 的情况。 ) ； 8 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 设置c o m m o n b i o c k 的目的可以简化很多的读写操作，很多时候只需要读取 卷头标签的c o m m o n b i o c k 信息，就可以完成大部分操作。 对于卷头v h 中b p b l o c k 块来说应为空，因为初始化卷时还没有存放备份片 及相关的信息，且每一个备份片的信息都会不一样在b p i 中包含v i i 的信息， 可以利用冗余的信息在卷头标签v i i 遭到损坏后及时的恢复v i i 中相关的信息， 以利于灾难恢复【”1 2 1 3 卷组信息结构 v g b l o c k 存放的是卷组相关的信息，这些信息可以用一个v g i n f o 结构来表示， 大小2 k ，定义如下： s t r u c tv g 础o c h a r v g i d 1 2 8 1 ； c h a r h o s t i d 【1 2 8 】： c h a r v g n a m e 1 2 8 ； c h a r v g t y p e ； c h a r p g u s e r 1 2 8 ： c h a r o e s c r i p t i o n 1 2 8 ； l o n g q u o t a ； l o n gc u r s i z e ； h a t i s c i r c l e ； ) ； 变量说明： v g m , 卷组i d ； h o s t l l ) ：主机i d ； v g n a n e ：卷组名称； v g t y p e ：卷组类型，磁带卷或者是虚拟卷； p g u s e r ：数据库用户； d e s c r i p t i o n ：卷组描述信息； q u o t a ：卷组容量配额，事先指定，可以更改，对于磁带卷，以磁带数目为 9 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异，转化模型及实现 单位，对于虚拟卷，则以字节为单位； c u r s i z e ：卷组当前容量，字节数； l s c i r c l e ：是否循环利用卷。 2 1 4 备份片信息结构 b p b l o c k 存放的是备份片相关的信息，这些信息可以用一个b a e k u p p i e e d n f o 结构表示。 s t r u e t b a e k u p p i e c e l n f o c h a r p g u s e r 1 2 8 ； c h a r b p n ) 1 2 8 ； c h a r v g i d 1 2 8 , c h a r v i d 1 2 8 ； u n s i g n e dl o n gs e q n u m ； c h a r s t a r t v l d 4 0 ： l o n g s t a r t o f f ； c h a r e n d v i o 4 0 ： l o n ge n d o f f ； l o n g s i z e ； ； 变量说明： p g u s e r ：数据库用户； b p i d ：备份片i d ： v g l d ：卷组i d ； v i d ：卷i d ： 。 s v q n u m ：备份片的序列号； s t a r t v l d ：备份片起始卷i d ： e n d v i d ：备份片结束卷i d ； s t a r t o f f ：起始卷上的位置偏移，即备份片头位置偏移； e n d o f f ：结束卷备份片头的位置偏移，而不是备份片数据尾部的偏移； 中山大学硕士学位论文 面向备份的卷格式差异转化摸型及实现 s i z e ： 备份片的大小，对于虚拟卷，可以在事后更新而对磁带卷，这一 项是无法写到磁带上的，但是也不会影响索引的恢复。 2 1 4 卷信息结构 v b l o c k 存放的是卷相关的信息，这些信息可以由一个v o l u m e i n f o 结构表示。 s l r u c t v o l u m e l n f o c h a r p g o s e r 1 2 8 ； c h a r w d 1 2 8 1 ； c h a r v g l d 1 2 8 ； u n s i g n e dl o n g c u r s e q ； u n s i g n e dl o n g o l d s e q ； u n s i g n e dl o n gs l o t n o ； c h a r b a r c o d e 1 2 8 ： l o n gs i z e ； l o n gc u r s i z e ； l o n g f i l e s u m ； ) ； 变量说明： p g u s o r ：数据库用户； v d ：卷口d ； v g l d ：卷组i d ： c u r s e q ：卷的当前序列号； o l d s e q ：卷的旧序列号； s l o t n o ：磁带在磁带库中所在s l o t 的编号； b a r c o d e ：条码： s i z e ：虚拟卷指事先指定的大小，与卷组信息结构中的v o l u m e s i z e 相同，磁带 卷指磁带的标称大小； c u r s i z e ：卷当前所写入的数据的字节数，包括v i i ，b p i 对于虚拟卷，还包 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 括作为f i l e m a r k 的填充块； f i l e s u m ：备份片大小。 2 2e c m a - 1 3 格式及其标签 e c m a q 3 ( f i l es t m s a u a n dl a b e l l i n go fm a g c n e t i et a p e sf o ri n f o r m a t i o n i n t e r c h a n g e ) 标准“”与i s o l 0 0 1 “”在技术上是等价的，它主要用于为信息交换而 对磁带定义的文件结构和磁带加标签的方式。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，也指出了标签的方式。最后，说明了在此之上的一 个操作规范。以下的定义及图表均来自参考资料1 ，以后不再注明。 2 2 1 卷的结构 这个标准定义了如下的卷结构： 图2 - 1 卷结构 l a b e l l s e q u e n c e 是一系列的记录块和磁带标志： 图2 - 2l a b e l l - s e q u e n c e 注： 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 em a r k 也是一种磁带标志； f il es e c t i o n ：一个文件，或者一个文件的一部分，视文件大小而定； 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 。 这里，v o l u m eh e a d e r ，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 都是卷标签。 从以上文件记录格式特点可以看出，每一个卷文件都分为v o l u m eh e a d e r 1 2 中山大学硬士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型厦实现 和l a b e l l e d s e q u e n c e 两部分，并以t a p em a r k 作为卷的结束标志。v o l u m e h e a d e r 和l a b e l l e d - s e q u e n c e 之间没有t a p em a r k 分隔，但是在 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 之问分别有t a p em a r k 分 隔，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 也就是说每一个 l a b e l l e d - s e q u e n c e 之问都会有t a p em a r k 分隔，当连续读到两个t a p em a r k 时 就意味着读到了卷尾，就是到了卷结束的位置。 2 2 2 标签定义 该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 f v o l u m e e n d o f f i l e ? u s e rf i l et r a i l e r 以上类型的标签可以称为标签集( l a b e ls 眈) 。标签集是指一个或多个连续的 同一类型的物理块，除u s e rf i l eh e a d e r 和u s e rf i l et r a i l e r 外，其它的标签集都 会有连续的标以从“1 ”开始的的几个标签。 标准还规定每一个标签大小总是8 0 字节，必须位于块的前8 0 字节，或是独 占一块。 下面是各种类型标签的详细定义说明： v o l u m eh e a d e r 标签集是由至少一个至多9 个v o l u m eh e a d e rl a b e l 构成， 编号从v o l i 到v o l 9 ，其中v o l l 是必须的，v o l 2 一v o l 9 是可选的。结构如下： 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异，转化模型及实现 b pf i e l dx a m elc o n t e n t 1 3l a b e li d e n t i f i e f3v o l 4l a b e ln u m b e r 1l 5 1 0v o l u m ei d e n t i 丘e f 6 a c h a r a c t e r s 1 1v o l u m ea c c e s s i b i l i t yla c h a r a c t e r s 1 2 一1 4 ( r e s e r v e df o rf i t t u r es t a n d a r d i z a t i o n ) 1 3s 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 1 3a - c h a r a c t e r s 3 8 ，5 l o w n e ri d e n t i f i e r1 4 a c h a r a c t e r s 5 2 7 9 ( 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 8s p a c e g ol a b e ls t a n d a r dv “s i o n 14 图2 3v o l l 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 珂3v o l 4l a b e ln u m b e rl d i g i t s2 t o9 5 8 0 ( r e s e n r e df o ：i m p l e m e n t a t i o nu s e ) 7 6n o ts p e c i f i e d 图2 4v o l 2 一v o l 9 上面的b p 是指l a b e l 内的b y t ep o s i t i o n ，下同。以后不再说明。 i n s t a l l a t i o nv o l u m e 标签集是可选的，这里还是有必要介绍一下的，尽管在后 面的实现中没有引入i n s t a l l a t i o nv o l u m e 等可选的标签只是为了简化实现的步 骤和方法。如果要选择的话，它至少有一个至多9 个标签组成，标号u v l i u v l 9 。 9 个标签的结构都完全一样。结构定义如下： b p f i e l dn a m elc o n t e n t 1 3 l a b e li d e n t i 蠡e f3u v l 4l a b e ln u m b e rl d i g i t s1t o9 5 8 0 ( r e s e r v e df o ri n s t a u a u o au s e ) 7 6n o ts p e c i f i e d 图2 5u v l l 一u v l 9 1 4 中山大学硕士学位论文面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 f i l eh e a d e r 标签集在有至少两个至多9 个标签构成，标以h d r i i - i d r 9 表示 结构定义： 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 c f3h d r 4l a b e ln u m b e rll 5 2 l f l ei d e a t i f i h 1 7a - c h a r a c t e n 2 2 2 7f i l es e ti d e a t i f i e r6a - c h a r a c t e r s 2 8 3 lf i l cs e c t i o nn u m b e r4 d i g i t s 3 2 3 5f i ks e q u e n c en a m b e r4 m g i t s 3 6 3 9g e a e r a t i o nn u m b e r i d i g i 协 4 0 - 4 1g e n e r a f i o av e r s i o nn u m b e r2 d i g i t s 4 2 4 7c r e a t i 0 1 1d 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 k c o u n t6z e r o 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 g o ( 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 ) 7s p a c e s 图2 6 h d r i b p f i e l dn a 耻lc o n t e n t i 3 l a b e li d e n t i f i e r3h d r 4 l a b e ln u m b e rl2 5r c c o r d f o r m a tlf w d o 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 h5 d i 垂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 昏拓 s 1 5 2o f f 辨tl e n g t h 2 d i 画t s 5 3 - 8 0( r e s e “, e df o rf u t u r es t a n d a r d i z a t i o n )2 8s p a c e s 图2 7 h d i u 1 5 中山大学硕士学位论文 面向备份的卷格式差异、转化模型及实现 b pf i e l dn a m el c o n t e n t l 一3l a b e li d e n t f i e f3h d r 4l a b e ln u m b e rl d i g i t s3g o9 5 8 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 ) 7 6n o ts p e c i f i e d 图2 8h d r 3 h d r 9 u s e rf i l eh e a d e r 标签集也是可选的( u h l ) ，只有一个标签，结构如下： b p f i e l dn a m e l c o n t e n t l 一3l a b e li d e n t i f i e r3u h l 4 l a b e ln u m b e r1a - c h a r a c t e 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 e d 图2 9u 札 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 pf i e l dn l i m elc o n t e n t 1 3l a b e li d e n