CN109451004A - 基于云网桥的云存储系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云网桥的云存储系统及方法，其中，基于云网桥的云存储系统包括：本地客户端，设有连接到云存储服务器的虚拟盘；云网桥，在存储文件时，生成用于记录文件属性的索引文件、用于记录文件块的大小及其位置的map文件，以及对待存储文件进行分块和去重，将索引文件、map文件和文件块进行存储；在下载文件时，下载并解密需下载文件的索引文件，根据索引文件找到对应的map文件，然后根据map文件找到对应的文件块，并将文件块解密后进行重组得到需下载的文件；云存储服务器，用于存储索引文件、map文件和文件块。本发明对要存储的文件分块后进行去重和加密处理，减少了文件存储的占用空间，提高了文件在云端的安全性。

Description

基于云网桥的云存储系统及方法
技术领域
本发明涉及云存储技术领域，特别是涉及一种基于云网桥的云存储系统及方法。
背景技术
云存储是在云计算概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是一种新兴的网络存储技术，是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统。
当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。简单来说，云存储就是将储存资源放到云上供人存取的一种新兴方案。使用者可以在任何时间、任何地方，透过任何可连网的装置连接到云上方便地存取数据。
目前如果企业想要使用云存储服务，需要和诸如AWS, AWS Glacier, Azure,Google，百度，华为，腾讯以及其他的云存储服务商提供的S3对象存储进行一对一的对接，需要对原有运行良好的系统进行大量改造。此外，企业非常注重数据的安全性，如果只是简单的把重要数据上传到云端，安全性得不到保证。
此外，现在进行云存储时，通常是直接将文件存储在云端，当进行大量文件的存储时，需要巨大的存储空间，对于用户来说需要支付高额的费用，大幅增加了用户的云存储成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于云网桥的云存储系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于云网桥的云存储系统，包括：
本地客户端，设有连接到云存储服务器的虚拟盘；
云网桥，在存储文件时，生成用于记录待存储文件的文件属性的索引文件、用于记录文件块的大小及其在原文件中位置的map文件，以及对待存储文件进行分块和去重，将索引文件加密后保存在虚拟磁盘并上传云存储服务器，将map文件保存在虚拟磁盘并上传云存储服务器，将文件块加密后上传云存储服务器；在下载文件时，下载并解密需下载文件的索引文件，根据索引文件找到对应的map文件，然后根据map文件找到对应的文件块，并将文件块解密后进行重组得到需下载的文件；
云存储服务器，用于存储索引文件、map文件和文件块。
优选的，所述云网桥包括：
索引文件模块，用于获取待存储文件的文件属性，并将所述文件属性组装成索引文件，并将所述索引文件序列化；
map文件模块，用于生成和更新与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录待存储文件的每个文件块的大小及其在原文件中的位置；
文件分割模块，用于将待存储文件的文件流写入缓冲区，同时刷新缓冲区，然后对缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块；
去重模块，用于计算每个文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，否则表示不存在相同的文件块；
加解密模块，用于对索引文件和文件块进行加解密；
数据传输模块，用于实现云网桥与本地客户端和云存储服务器之间的数据传输。
优选的，所述云网桥还包括快照模块，用于对索引文件和map文件进行快照备份，以及用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件。
基于云网桥的云存储方法，包括上传步骤和下载步骤中的至少一种；
所述上传步骤包括：
创建虚拟磁盘：通过虚拟磁盘技术在本地客户端创建一个连接云存储服务器的虚拟磁盘；
获取文件流：云网桥获取待存储文件的文件流；
生成索引文件：云网桥获取待存储文件的文件属性，并根据该文件属性生成索引文件，将所述索引文件加密后保存在虚拟磁盘，并上传到云存储服务器；
生成map文件：云网桥创建与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录每个文件块的大小及其在原文件中的位置；
文件分块：云网桥将待存储文件进行哈希处理，并将待存储文件分割为多个文件块；
文件块去重及存储：云网桥对文件块进行去重处理，并将去重后的文件块进行加密，然后上传至云存储服务器；
map文件更新及存储：更新所述map文件，并将所述map文件保存在虚拟磁盘，并上传到云存储服务器；
所述下载步骤包括：
云网桥下载需下载文件对应的索引文件，并对所述索引文件进行解密；
根据所述索引文件找到对应的map文件；
根据所述map文件找到对应的文件块，然后将文件块进行重组得到需下载的文件。
优选的，所述文件分块包括：云网桥将待存储文件的文件流写入其缓冲区，同时刷新缓冲区，然后将缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块。
优选的，文件块去重包括：云网桥计算各文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，否则表示不存在相同的文件块。
优选的，所述云存储方法还包括快照备份：对索引文件和对应的map文件进行快照备份。
优选的，所述云存储方法还包括快照恢复：用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件，然后进行文件块的下载和重组。
优选的，所述云存储方法还包括：将加密后的文件块保存在虚拟磁盘，当虚拟磁盘超过最大限制时，新存储的数据覆盖虚拟磁盘中使用频率最低的文件块。
优选的，所述下载步骤中，若虚拟磁盘中存储有所需的文件块，则优先从虚拟磁盘中获取相应的文件块。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中通过生成相应的索引文件、map文件，并对文件进行分块，然后将数据加密后再存储，即使从云端拿到这些数据，没有对应的秘钥也无法解开加密后的文件块，而且也无法对索引文件等进行解密，更无法重组文件，提高了文件存储的安全性；
（2）通过对文件进行分块，然后对文件块进行去重，减小了文件存储时的占用空间，降低了用户进行云存储的成本；
（3）通过将常使用的文件块等数据缓存在本地客户端的虚拟磁盘中，在需要使用这些数据时，无需去云存储服务器请求数据，提高了数据加载的速度；
（4）通过对索引文件和map文件进行快照备份，当原数据被破坏时，可以利用快照备份的数据进行修复，提高了数据的安全性，而且只是对索引文件和map文件进行备份，备份文件所需占用的空间非常小。
附图说明
图1为基于云网桥的云存储系统的示意框图；
图2为基于云网桥的云存储方法中上传步骤的流程示意图；
图3为基于云网桥的云存储方法中下载步骤的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-3，本发明提供一种基于云网桥的云存储系统及方法：
实施例一
如图1所示，基于云网桥的云存储系统，包括本地客户端、云网桥和云存储服务器。
所述本地客户端设有连接到云存储服务器的虚拟盘。
所述云网桥包括索引文件模块、map文件模块、文件分割模块、去重模块、加解密模块、快照模块和数据传输模块。
所述数据传输模块用于实现云网桥与本地客户端和云存储服务器之间的数据传输，例如在存储文件是，通过操作系统文件API获取待存储文件的文件流，以及将索引文件、map文件和文件块等发送至云存储服务器和虚拟磁盘进行存储等；在下载文件时，从云存储服务器和虚拟磁盘获取索引文件、map文件和文件块等。
所述索引文件模块用于根据待存储文件的文件流获取待存储文件的文件属性，所述文件属性包括文件大小、修改日期和文件权限等，然后将所述文件属性组装成一个索引文件，然后通过java序列化的方式将索引文件序列化；以及在下载文件时对索引文件进行反序列化等操作。
所述map文件模块，用于生成和更新与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录待存储文件的每个文件块的大小及其在原文件中的位置。
所述文件分割模块用于将待存储文件的文件流写入缓冲区，同时刷新缓冲区，然后对缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块。
所述去重模块用于计算每个文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，否则表示不存在相同的文件块。通过对相同的文件块进行去重，可以减小存储文件时占用的存储空间。
所述加解密模块用于对索引文件和文件块进行加解密，例如，在存储文件时对索引文件和文件块进行加密，在下载文件时对索引文件和文件块进行解密。通过对数据进行加密，提高了存储在云端的数据的安全性。
所述快照模块用于对索引文件和map文件进行快照备份，以及用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件。当原数据被破坏时，可以利用快照备份的数据进行修复，提高了数据的安全性。
所述云存储服务器用于存储索引文件、map文件和文件块。
实施例二
基于云网桥的云存储方法，包括上传步骤和下载步骤中的至少一种。
如图2所示，所述上传步骤包括：
S1. 创建虚拟磁盘：通过虚拟磁盘技术在本地客户端创建一个连接云存储服务器的虚拟磁盘。
S2.获取文件流：云网桥通过调用操作系统文件API获取待存储文件的文件流。
S3. 生成索引文件：云网桥获取待存储文件的文件属性，将所述文件属性组装成一个索引文件，然后将索引文件序列化，然后将所述索引文件加密后保存在虚拟磁盘，对接云存储接口比如S3服务接口，将索引文件上传到云存储服务器。
所述文件属性包括文件大小、修改日期和文件权限等；所述索引文件的序列化采用java序列化的方式实现；所述索引文件的加密采用AES算法实现。
S4. 生成map文件：云网桥创建与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录每个文件块的大小及其在原文件中的位置。
所述map文件主要包括：一个散列（16字节）-哈希值，用于区分这个文件块是不是唯一的；通过8个字节记录数据所在的位置；用4个字节记录文件块的长度；用4个字节记录缓冲区的位置；用4个字节记录偏移量。
S5. 文件分块：云网桥将待存储文件进行哈希处理，并将待存储文件分割为多个文件块。
所述文件分块的具体实现方式为：云网桥将待存储文件的文件流写入云网桥的缓冲区，同时刷新缓冲区，然后将缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块。
S6. 文件块去重及存储：云网桥对文件块进行去重处理，将去重后的文件块进行加密，然后通过调用云存储接口比如S3服务接口，将文件块上传至云存储服务器。
文件块去重的具体实现方式为：云网桥计算各文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，保留相同文件块中的一个，否则表示不存在相同的文件块。
文件块的加密同样采用AES算法。
S7. map文件更新及存储：更新所述map文件，并将所述map文件保存在虚拟磁盘，并上传到云存储服务器。
如图3所示，所述下载步骤包括：
T1.云网桥下载需下载文件对应的索引文件，并对所述索引文件进行解密和反序列化操作，通过虚拟磁盘技术将文件信息反馈给操作系统，操作系统进行文件属性的显示。
T2.根据所述索引文件找到对应的map文件。
T3.云网桥根据所述map文件找到对应的文件块，然后将文件块进行重组得到需下载的文件。获取文件块时，若虚拟磁盘内缓存有相应的文件块时，优选从虚拟磁盘中获取文件块，这样可以提高处理速度。
所述云存储方法还包括快照备份和快照恢复：对索引文件和对应的map文件进行快照备份，当现有的索引文件和map文件损坏时，用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件，然后进行文件块的下载和重组。
所述云存储方法还包括：将加密后的文件块保存在虚拟磁盘，当虚拟磁盘超过最大限制时，新存储的数据覆盖虚拟磁盘中使用频率最低的文件块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.基于云网桥的云存储系统，其特征在于，包括：
本地客户端，设有连接到云存储服务器的虚拟盘；
云网桥，在存储文件时，生成用于记录待存储文件的文件属性的索引文件、用于记录文件块的大小及其在原文件中位置的map文件，以及对待存储文件进行分块和去重，将索引文件加密后保存在虚拟磁盘并上传云存储服务器，将map文件保存在虚拟磁盘并上传云存储服务器，将文件块加密后上传云存储服务器；在下载文件时，下载并解密需下载文件的索引文件，根据索引文件找到对应的map文件，然后根据map文件找到对应的文件块，并将文件块解密后进行重组得到需下载的文件；
云存储服务器，用于存储索引文件、map文件和文件块。
2.根据权利要求1所述的基于云网桥的云存储系统，其特征在于，所述云网桥包括：
索引文件模块，用于获取待存储文件的文件属性，并将所述文件属性组装成索引文件，并将所述索引文件序列化；
map文件模块，用于生成和更新与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录待存储文件的每个文件块的大小及其在原文件中的位置；
文件分割模块，用于将待存储文件的文件流写入缓冲区，同时刷新缓冲区，然后对缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块；
去重模块，用于计算每个文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，否则表示不存在相同的文件块；
加解密模块，用于对索引文件和文件块进行加解密；
数据传输模块，用于实现云网桥与本地客户端和云存储服务器之间的数据传输。
3.根据权利要求2所述的基于云网桥的云存储系统，其特征在于，所述云网桥还包括快照模块，用于对索引文件和map文件进行快照备份，以及用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件。
4.基于云网桥的云存储方法，其特征在于，包括上传步骤和下载步骤中的至少一种；
所述上传步骤包括：
创建虚拟磁盘：通过虚拟磁盘技术在本地客户端创建一个连接云存储服务器的虚拟磁盘；
获取文件流：云网桥获取待存储文件的文件流；
生成索引文件：云网桥获取待存储文件的文件属性，并根据该文件属性生成索引文件，将所述索引文件加密后保存在虚拟磁盘，并上传到云存储服务器；
生成map文件：云网桥创建与所述索引文件关联的map文件，所述map文件用于记录每个文件块的大小及其在原文件中的位置；
文件分块：云网桥将待存储文件进行哈希处理，并将待存储文件分割为多个文件块；
文件块去重及存储：云网桥对文件块进行去重处理，并将去重后的文件块进行加密，然后上传至云存储服务器；
map文件更新及存储：更新所述map文件，并将所述map文件保存在虚拟磁盘，并上传到云存储服务器；
所述下载步骤包括：
云网桥下载需下载文件对应的索引文件，并对所述索引文件进行解密；
根据所述索引文件找到对应的map文件；
根据所述map文件找到对应的文件块，然后将文件块进行重组得到需下载的文件。
5.根据权利要求4所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，所述文件分块包括：云网桥将待存储文件的文件流写入其缓冲区，同时刷新缓冲区，然后将缓冲区进行哈希处理，并将缓冲区分解得到多个文件块。
6.根据权利要求4所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，文件块去重包括：云网桥计算各文件块的MD5值，将文件块的名称命名为该文件块的MD5值，并将文件块发送到哈希表中进行比较，若哈希表中存在相同的MD5值，则表示已存在相同的文件块，否则表示不存在相同的文件块。
7.根据权利要求4所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，所述云存储方法还包括快照备份：对索引文件和对应的map文件进行快照备份。
8.根据权利要求7所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，所述云存储方法还包括快照恢复：用快照备份的索引文件和map文件替换现有的索引文件和map文件，然后进行文件块的下载和重组。
9.根据权利要求4所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，所述云存储方法还包括：将加密后的文件块保存在虚拟磁盘，当虚拟磁盘超过最大限制时，新存储的数据覆盖虚拟磁盘中使用频率最低的文件块。
10.根据权利要求4所述的基于云网桥的云存储方法，其特征在于，所述下载步骤中，若虚拟磁盘中存储有所需的文件块，则优先从虚拟磁盘中获取相应的文件块。
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