CN113672439B - 一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法 - Google Patents

一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体地说，涉及一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法。其包括对外接设备端内传输的数据进行备份步骤、接收备份数据包并存储至备份存储器内步骤、构建虚拟化资源池步骤和建立数据恢复连接步骤。本发明中通过在备份矩阵中选择剩余能量最大的节点作为备份节点进行备份，而且备份的数量取决于簇头节点的剩余能量，从而尽可能多地将数据备份到其他簇中，以解决多个簇中所有节点同时失效而造成的感知数据丢失的问题。

Description

一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法
技术领域
本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体地说，涉及一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法。
背景技术
随着计算机技术的发展，计算机的数据容量越来越大，依靠软盘传递数据的已经不能适应需求，我们大多使用闪存盘（即优盘）和移动硬盘，其中：
移动硬盘是由硬盘和硬盘盒组成，硬盘盒包括了接口和控制电路，常用的是3.5英寸硬盘，它的体积和重量较小，更便于携带，另外移动硬盘一般采用USB接口，数据传输速度快。
另外在预防数据丢失方面，通常会用到数据的备份，可是数据备份过程中，备份节点受到外界的干扰导致收集的数据残缺不全，从而使数据备份的质量大大降低，导致恢复的数据也无法被利用。
又或者在实际使用过程中，尽管移动硬盘或者优盘方便携带，但是很容易受到损伤，例如，USB接口损伤导致移动硬盘或者优盘内的数据不能够及时获取，从而降低了移动硬盘或者优盘的便携性，而且移动硬盘或者优盘在携带的过程中也很容易丢失，从而导致丢失后的数据无法获取的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，包括如下方法步骤：
S1、识取接入的外接设备端；
S2、利用时空冗余清除备份算法对外接设备端内传输的数据进行备份，首先利用数据节点和空间维度上的相关性提取需要备份数据的簇头节点
Figure 628556DEST_PATH_IMAGE001
，其中簇头节点
Figure 299708DEST_PATH_IMAGE001
有两种情况：
情况一、若是簇头节点
Figure 538447DEST_PATH_IMAGE001
的剩余能量
Figure 752391DEST_PATH_IMAGE002
与传输数据能量
Figure 48243DEST_PATH_IMAGE003
之间满足
Figure 472271DEST_PATH_IMAGE004
，则进行备份，直至备份到所有的簇中满足
Figure 511771DEST_PATH_IMAGE005
则停止备份，而后重复对其他簇的簇头节点进行备份，直至其他簇的簇头节点
Figure 580222DEST_PATH_IMAGE001
都选择好了备份节点；
情况二、若是簇头节点
Figure 46975DEST_PATH_IMAGE001
失效，从关联矩阵中选择与簇头节点
Figure 958299DEST_PATH_IMAGE001
关联且剩余能量最大的节点作为备份节点；
备份节点选择后，计算各簇头节点到备份节点之间的距离，存入备份矩阵
Figure 535911DEST_PATH_IMAGE006
，根据备份矩阵
Figure 724447DEST_PATH_IMAGE006
计算各个簇头节点到备份节点最短路径，然后再每隔m个采集周期进行数据采集备份，并生成备份数据包；
S3、接收备份数据包并存储至备份存储器内；
S4、构建虚拟化资源池，并利用虚拟化调度引擎将备份数据包存储至虚拟化资源池内；
S5、建立数据恢复连接，具体为：
姿态一、外接设备端在恢复端附近，则利用物联网进行数据连接，并对备份数据进行恢复；
姿态二、外接设备端丢失，无法利用物联网进行数据连接，则直接进入虚拟化资源池获取存储在虚拟化资源池内的备份数据，并对备份数据进行恢复。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中采用密令识别算法对外接设备端进行识取，其算法步骤如下：
弹出识别密令输入框；
输入预设密令，并进行密令对比，具体的：
获取输入的密令
Figure 362102DEST_PATH_IMAGE007
，然后提取密文
Figure 492213DEST_PATH_IMAGE008
中的
Figure 873516DEST_PATH_IMAGE009
字符，再将密文
Figure 41192DEST_PATH_IMAGE008
中剩余信息的字符长度通过密令
Figure 725114DEST_PATH_IMAGE007
分段成数据符
Figure 345451DEST_PATH_IMAGE010
，其中：
Figure 530445DEST_PATH_IMAGE011
；
根据字符
Figure 552628DEST_PATH_IMAGE012
和数据符
Figure 407451DEST_PATH_IMAGE010
的首字节开始提取字节数值
Figure 780664DEST_PATH_IMAGE013
，这里
Figure 503769DEST_PATH_IMAGE014
为字符
Figure 383388DEST_PATH_IMAGE012
的提取字节数值、
Figure 674692DEST_PATH_IMAGE015
为数据符
Figure 269621DEST_PATH_IMAGE010
的提取字节数值；
通过
Figure 796418DEST_PATH_IMAGE016
解密出明文，其中，
Figure 262034DEST_PATH_IMAGE017
为传输数据的数据帧，
Figure 583294DEST_PATH_IMAGE018
为总的数据帧数，
Figure 399940DEST_PATH_IMAGE019
为解密出的明文，然后对解密出的明文进行传输。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中虚拟化调度引擎采用卷放置的模型计算备份节点所使用的数量，其模型公式如下：
Figure 464848DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 191496DEST_PATH_IMAGE021
为备份节点所使用的数量；
Figure 949236DEST_PATH_IMAGE022
备份数据集合；
Figure 984670DEST_PATH_IMAGE018
为备份数据总个数。
作为本技术方案的进一步改进，所述虚拟化资源池对备份数据恢复的过程中采用交叉装填算法，其算法步骤如下：
输入备份数据
Figure 118848DEST_PATH_IMAGE023
和卷积请求
Figure 824636DEST_PATH_IMAGE024
，并根据
Figure 363064DEST_PATH_IMAGE020
计算出备份数据
Figure 419882DEST_PATH_IMAGE025
备份节点所使用的数量
Figure 826593DEST_PATH_IMAGE021
；
将卷积请求
Figure 652466DEST_PATH_IMAGE024
按照存储空间需求大小进行非增排序，假设卷积请求
Figure 361796DEST_PATH_IMAGE026
排序后的结果为：
Figure 905910DEST_PATH_IMAGE027
，其中下标1为存储空间的资源；
首先，检测是否有存储节点被使用，其中：
姿态一、若有则首先从已使用存储节点选出满足卷积请求
Figure 116312DEST_PATH_IMAGE024
排序后的第一个请求；
姿态二、若没有则开启一个新的存储节点，若选出备份数据
Figure 534042DEST_PATH_IMAGE022
，则把
Figure 804486DEST_PATH_IMAGE028
放入备份数据
Figure 711263DEST_PATH_IMAGE022
中，然后由卷积请求
Figure 194196DEST_PATH_IMAGE024
最右端开始放置卷积到
Figure 994662DEST_PATH_IMAGE022
中，直到放入卷积层
Figure 170429DEST_PATH_IMAGE029
，若
Figure 298922DEST_PATH_IMAGE030
就会有卷积请求的资源超出存储节点的资源上限，此时，有
Figure 585546DEST_PATH_IMAGE031
，且
Figure 240519DEST_PATH_IMAGE032
，其中，下标2为IOPS资源、
Figure 852766DEST_PATH_IMAGE033
为存储空间的资源大小、
Figure 348117DEST_PATH_IMAGE034
为IOPS资源大小；
重复检测是否有存储节点被使用，直到所有卷积请求都被处理。
作为本技术方案的进一步改进，所述簇头节点的分簇采用分簇聚类算法，其算法步骤如下：
在备份数据包中随机选取
Figure 438433DEST_PATH_IMAGE035
个聚类备份节点；
判断每个传输感知节点所属的簇，具体的，计算传输感知节点到每个聚类备份节点的欧氏距离
Figure 823278DEST_PATH_IMAGE036
，并选取最小距离的欧式距离作为传输感知节点的聚类备份节点，标记为
Figure 606426DEST_PATH_IMAGE037
；
重新计算每个聚类的均值；
重复上述步骤，直至聚类备份节点不再移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明中备份节点可从备份矩阵中选择剩余能量最大的节点作为备份节点进行备份，而且备份的数量取决于簇头节点的剩余能量，从而尽可能多地将数据备份到其他簇中，以解决多个簇中所有节点同时失效而造成的传输感知数据丢失的问题；
另外，通过物联网和虚拟化资源池提取两种方式进行备份数据恢复，通过物联网实现无需USB接口就可以完成数据的传输，通过虚拟化资源池提取实现无需防外接设备端就可以完成数据的传输，从而解决防外接设备端丢失或者USB接口损伤导致移动硬盘或者优盘内的数据不能够及时获取的问题。
附图说明
图1为本发明的整体流程图；
图2为本发明的虚拟化资源池存储步骤流程图；
图3为本发明的密令识别算法步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种技术方案：
本发明提供一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，包括如下方法步骤：
识取接入的外接设备端（外接设备端即：移动硬盘或者优盘）；
利用时空冗余清除备份算法对外接设备端内传输的数据进行备份，首先利用数据节点和空间维度上的相关性提取需要备份数据的簇头节点
Figure 834145DEST_PATH_IMAGE001
，其中簇头节点
Figure 728152DEST_PATH_IMAGE001
有两种情况：
情况一、若是簇头节点
Figure 967503DEST_PATH_IMAGE001
的剩余能量
Figure 655974DEST_PATH_IMAGE002
与传输数据能量
Figure 370989DEST_PATH_IMAGE003
之间满足
Figure 803107DEST_PATH_IMAGE004
，则进行备份，直至备份到所有的簇中满足
Figure 290108DEST_PATH_IMAGE005
则停止备份，而后重复对其他簇的簇头节点
Figure 290425DEST_PATH_IMAGE001
进行备份，直至其他簇的簇头节点
Figure 227157DEST_PATH_IMAGE001
都选择好了备份节点，从而通过簇头节点
Figure 728545DEST_PATH_IMAGE001
的剩余能量
Figure 67123DEST_PATH_IMAGE002
来预测该节点的失效情况，而且与簇头节点
Figure 97396DEST_PATH_IMAGE001
存在关联的节点不需要传送数据，这些节点能节省大部分的能量；
情况二、若是簇头节点
Figure 396790DEST_PATH_IMAGE001
失效，从关联矩阵中选择与簇头节点
Figure 905132DEST_PATH_IMAGE001
关联且剩余能量最大的节点作为备份节点；
备份节点选择后，计算各簇头节点到备份节点之间的距离，存入备份矩阵
Figure 629374DEST_PATH_IMAGE006
，根据备份矩阵
Figure 96127DEST_PATH_IMAGE006
计算各个簇头节点到备份节点最短路径，然后再每隔m个采集周期进行数据采集备份，并生成备份数据包，然后再接收备份数据包并存储至备份存储器内因此备份的节点可从关联节点中选择剩余能量最大的节点作为备份节点进行备份，从而尽肯能多的备份到备份存储器内，以解决多个簇中所有节点同时失效而造成的传输感知数据丢失的问题。
实施例2
为了快速对丢失后或者损坏后的外接储存设备进行数据恢复，本实施例与实施例1不同的是，请参阅图2所示，其中：
在实施例1的基础上增加如下步骤：
构建虚拟化资源池，并利用虚拟化调度引擎将备份数据包存储至虚拟化资源池内；
建立数据恢复连接，具体为：
姿态一、外接设备端在恢复端附近，则利用物联网进行数据连接，并对备份数据进行恢复；
姿态二、外接设备端丢失，无法利用物联网进行数据连接，则直接进入虚拟化资源池获取存储在虚拟化资源池内的备份数据，并对备份数据进行恢复。
具体的，虚拟化调度引擎采用卷放置的模型计算备份节点所使用的数量，其模型公式如下：
Figure 148397DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 723079DEST_PATH_IMAGE021
为备份节点所使用的数量；
Figure 36249DEST_PATH_IMAGE022
备份数据集合；
Figure 80428DEST_PATH_IMAGE018
为备份数据总个数。
本实施例通过物联网和虚拟化资源池提取两种方式进行备份数据恢复，通过物联网实现无需USB接口就可以完成数据的传输，通过虚拟化资源池提取实现无需防外接设备端就可以完成数据的传输，从而解决防外接设备端丢失或者USB接口损伤导致移动硬盘或者优盘内的数据不能够及时获取的问题。
实施例3
进一步的，所述S1中采用密令识别算法对外接设备端进行识取，其算法步骤如下：
弹出识别密令输入框；
输入预设密令，并进行密令对比，具体的：
获取输入的密令
Figure 151152DEST_PATH_IMAGE007
，然后提取密文
Figure 450897DEST_PATH_IMAGE008
中的
Figure 352994DEST_PATH_IMAGE009
字符，再将密文
Figure 895971DEST_PATH_IMAGE008
中剩余信息的字符长度通过密令
Figure 253658DEST_PATH_IMAGE007
分段成数据符
Figure 110756DEST_PATH_IMAGE010
，其中：
Figure 867359DEST_PATH_IMAGE011
；
根据字符
Figure 581237DEST_PATH_IMAGE012
和数据符
Figure 688871DEST_PATH_IMAGE010
的首字节开始提取字节数值
Figure 146397DEST_PATH_IMAGE013
，这里
Figure 695190DEST_PATH_IMAGE014
为字符
Figure 845549DEST_PATH_IMAGE012
的提取字节数值、
Figure 174899DEST_PATH_IMAGE015
为数据符
Figure 108220DEST_PATH_IMAGE010
的提取字节数值；
通过
Figure 839415DEST_PATH_IMAGE016
解密出明文，其中，
Figure 892166DEST_PATH_IMAGE017
为传输数据的数据帧，
Figure 974392DEST_PATH_IMAGE018
为总的数据帧数，
Figure 180245DEST_PATH_IMAGE019
为解密出的明文，然后对解密出的明文进行传输，从而通过密令识别的方式大大提高外接储存设备的安全性，降低外接储存设备丢失后内部数据被盗取的可能性。
实施例4
此外，所述虚拟化资源池对备份数据恢复的过程中采用交叉装填算法，其算法步骤如下：
输入备份数据
Figure 31527DEST_PATH_IMAGE023
和卷积请求
Figure 789267DEST_PATH_IMAGE024
，并根据
Figure 234155DEST_PATH_IMAGE020
计算出备份数据
Figure 837174DEST_PATH_IMAGE023
备份节点所使用的数量
Figure 542962DEST_PATH_IMAGE021
；
将卷积请求
Figure 471604DEST_PATH_IMAGE024
按照存储空间需求大小进行非增排序，假设卷积请求
Figure 262842DEST_PATH_IMAGE038
排序后的结果为：
Figure 810498DEST_PATH_IMAGE039
，其中下标1为存储空间的资源；
首先，检测是否有存储节点被使用，其中：
姿态一、若有则首先从已使用存储节点选出满足卷积请求
Figure 639302DEST_PATH_IMAGE024
排序后的第一个请求；
姿态二、若没有则开启一个新的存储节点，若选出备份数据
Figure 473266DEST_PATH_IMAGE022
，则把
Figure 751800DEST_PATH_IMAGE040
放入备份数据
Figure 962202DEST_PATH_IMAGE022
中，然后由卷积请求
Figure 517948DEST_PATH_IMAGE024
最右端开始放置卷积到
Figure 522813DEST_PATH_IMAGE022
中，直到放入卷积层
Figure 23064DEST_PATH_IMAGE041
，若
Figure 37157DEST_PATH_IMAGE030
就会有卷积请求的资源超出存储节点的资源上限，此时，有
Figure 572043DEST_PATH_IMAGE031
，且
Figure 888755DEST_PATH_IMAGE032
，其中，下标2为IOPS资源、
Figure 162390DEST_PATH_IMAGE042
为存储空间的资源大小、
Figure 449015DEST_PATH_IMAGE043
为IOPS资源大小；
重复检测是否有存储节点被使用，直到所有卷积请求都被处理，从而通过交叉装填算法最大程度的处理卷积请求，并最小化存储节点的数量，大大的提高多维度调度的效率和质量。
实施例5
除此之外，所述簇头节点的分簇采用分簇聚类算法，其算法步骤如下：
在备份数据包中随机选取
Figure 103987DEST_PATH_IMAGE035
个聚类备份节点；
判断每个传输感知节点所属的簇，具体的，计算传输感知节点到每个聚类备份节点的欧氏距离
Figure 716234DEST_PATH_IMAGE036
，并选取最小距离的欧式距离作为传输感知节点的聚类备份节点，标记为
Figure 66444DEST_PATH_IMAGE037
；
重新计算每个聚类的均值；
重复上述步骤，直至聚类备份节点不再移动，从而通过将传输数据传送给簇头，再由簇头传输给基站的方式进行中转，进而解决大量的传输节点直接将感知数据传送给sink节点，造成节点能量消耗过大的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，其特征在于，包括如下方法步骤：
S1、识取接入的外接设备端；
S2、利用时空冗余清除备份算法对外接设备端内传输的数据进行备份，首先利用数据节点和空间维度上的相关性提取需要备份数据的簇头节点
Figure 785656DEST_PATH_IMAGE001
，其中簇头节点
Figure 765113DEST_PATH_IMAGE001
有两种情况：
情况一、若是簇头节点
Figure 279271DEST_PATH_IMAGE001
的剩余能量
Figure 736798DEST_PATH_IMAGE002
与传输数据能量
Figure 613487DEST_PATH_IMAGE003
之间满足
Figure 232687DEST_PATH_IMAGE004
，则进行备份，直至备份到所有的簇中满足
Figure 358775DEST_PATH_IMAGE005
则停止备份，而后重复对其他簇的簇头节点
Figure 357342DEST_PATH_IMAGE001
进行备份，直至其他簇的簇头节点
Figure 760642DEST_PATH_IMAGE001
都选择好了备份节点；
情况二、若是簇头节点
Figure 816322DEST_PATH_IMAGE001
失效，从关联矩阵中选择与簇头节点
Figure 164127DEST_PATH_IMAGE001
关联且剩余能量最大的节点作为备份节点；
备份节点选择后，计算各簇头节点到备份节点之间的距离，存入备份矩阵
Figure 697877DEST_PATH_IMAGE006
，根据备份矩阵
Figure 283579DEST_PATH_IMAGE006
计算各个簇头节点到备份节点最短路径，然后再每隔m个采集周期进行数据采集备份，并生成备份数据包；
S3、接收备份数据包并存储至备份存储器内；
S4、构建虚拟化资源池，并利用虚拟化调度引擎将备份数据包存储至虚拟化资源池内；
S5、建立数据恢复连接，具体为：
姿态一、外接设备端在恢复端附近，则利用物联网进行数据连接，并对备份数据进行恢复；
姿态二、外接设备端丢失，无法利用物联网进行数据连接，则直接进入虚拟化资源池获取存储在虚拟化资源池内的备份数据，并对备份数据进行恢复；
所述S1中采用密令识别算法对外接设备端进行识取，其算法步骤如下：
弹出识别密令输入框；
获取输入的密令
Figure 182265DEST_PATH_IMAGE007
，然后提取密文
Figure 282945DEST_PATH_IMAGE008
中的
Figure 620385DEST_PATH_IMAGE009
字符，再将密文
Figure 60594DEST_PATH_IMAGE008
中剩余信息的字符长度通过密令
Figure 130181DEST_PATH_IMAGE007
分段成数据符
Figure 652911DEST_PATH_IMAGE010
，其中：
Figure 794042DEST_PATH_IMAGE011
；
根据字符
Figure 151074DEST_PATH_IMAGE012
和数据符
Figure 719458DEST_PATH_IMAGE010
的首字节开始提取字节数值
Figure 404518DEST_PATH_IMAGE013
，这里
Figure 83761DEST_PATH_IMAGE014
为字符
Figure 498562DEST_PATH_IMAGE012
的提取字节数值、
Figure 34585DEST_PATH_IMAGE015
为数据符
Figure 206940DEST_PATH_IMAGE010
的提取字节数值；
通过
Figure 424295DEST_PATH_IMAGE016
解密出明文，其中，
Figure 758849DEST_PATH_IMAGE017
为传输数据的数据帧，
Figure 934615DEST_PATH_IMAGE018
为总的数据帧数，
Figure 922163DEST_PATH_IMAGE019
为解密出的明文，然后对解密出的明文进行传输。
2.根据权利要求1所述的外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，其特征在于：所述S4中虚拟化调度引擎采用卷放置的模型计算备份节点所使用的数量，其模型公式如下：
Figure 943209DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 739126DEST_PATH_IMAGE021
为备份节点所使用的数量；
Figure 820215DEST_PATH_IMAGE022
备份数据集合；
Figure 91796DEST_PATH_IMAGE018
为备份数据总个数。
3.根据权利要求2所述的外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，其特征在于：所述虚拟化资源池对备份数据恢复的过程中采用交叉装填算法，其算法步骤如下：
输入备份数据
Figure 916533DEST_PATH_IMAGE023
和卷积请求
Figure 160432DEST_PATH_IMAGE024
，并根据
Figure 818947DEST_PATH_IMAGE020
计算出备份数据
Figure 778157DEST_PATH_IMAGE023
备份节点所使用的数量
Figure 203322DEST_PATH_IMAGE021
；
将卷积请求
Figure 301728DEST_PATH_IMAGE024
按照存储空间需求大小进行非增排序；
首先，检测是否有存储节点被使用，其中：
姿态一、若有则首先从已使用存储节点选出满足卷积请求
Figure 396723DEST_PATH_IMAGE025
排序后的第一个请求；
姿态二、若没有则开启一个新的存储节点；
重复检测是否有存储节点被使用，直到所有卷积请求都被处理。
4.根据权利要求1所述的外接储存设备防丢失预备份处理式数据存储方法，其特征在于：所述簇头节点的分簇采用分簇聚类算法，其算法步骤如下：
在备份数据包中随机选取
Figure 580580DEST_PATH_IMAGE026
个聚类备份节点；
判断每个传输感知节点所属的簇，具体的，计算传输感知节点到每个聚类备份节点的欧氏距离
Figure 809436DEST_PATH_IMAGE027
，并选取最小距离的欧式距离作为传输感知节点的聚类备份节点，标记为
Figure 496769DEST_PATH_IMAGE028
；
重新计算每个聚类的均值；
重复上述步骤，直至聚类备份节点不再移动。
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