CN115793986A - 面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统，该数据交换系统的硬件部分包括机箱壳体、A端控制器、B端控制器、轮盘控制器及轮盘盘架；首先A端给出数据交换信号，光盘轮盘将多张可用盘片旋转到多个刻录光驱，A端控制器进行数据切割、并发刻录后，将光盘送回至轮盘，依次转至B端控制器的只读光驱进行数据读取，完毕后光盘归位至轮盘，完成A网到B网的数据交换。本系统以多光驱并发有效提升了数据写入和读取速度，节约了光盘加载时间，将数据交换速度提升两倍，同时采用轮盘方式，降低了机械臂抓取光盘的精度要求，大幅提升了系统的硬件可靠性，便于维护降低系统运行成本。

Description

面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统

技术领域

本发明涉及信息安全隔离传输技术领域，尤其涉及一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统。

背景技术

有保密需求的行业，如企业单位保护商业秘密或客户隐私，常见的安全手段是将涉密网络和公共网络（如互联网）之间进行物理隔离，要求内部网络与互联网进行物理隔离，物理隔离的定义是指两个网络之间不能有任何物理器件进行连接。近期，大数据、云计算、人工智能等技术蓬勃发展，底层网络基础设施的隔离，使得多网系数据汇聚成为这些技术应用的瓶颈，如何合规、自动的完成隔离网络间的数据传输成为大数据等技术应用落地的关键。目前信息安全认证部门已经对光盘摆渡机、二维码摆渡机等设备认可，并颁发物理隔离传输设备的销售许可。

二维码摆渡机，受限于二维码编码信息含量，带宽小，传输延迟短，只需要两秒，适合于进行实时性要求高、数据量小的应用场景。光盘摆渡机，采用光盘作为媒介，在两张物理隔离网络之间进行数据传输，特点是数据传输带宽大，虽然传输延迟高达两分钟，可以基本满足大数据量传输的场景。但是，现有光盘摆渡机也存在诸多缺陷：首先光盘摆渡机目前基本是单线程工作，数据传输有较大提升空间；其次，目前在售的光盘摆渡机存在的显著问题是可靠性差，机械臂掉盘等情况会导致系统整体停摆，需要人工介入才能够恢复运行，这种设备又被部署在机房，上机架，可靠性低维护困难成为应用的主要瓶颈；最后，光盘库由于采用机械臂，机械手抓盘放盘这种方式，对加工精度要求非常高，使得整体解决方案成本居高不下，价格因素也是导致得不到广泛应用的原因之一。

针对上述缺陷，我们设计出了一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统来解决以上问题。

发明内容

针对物理隔离网络之间的海量数据单向传输需求，提升单位时间数据传输效率，增加光盘摆渡的可靠性，降低光盘摆渡生产成本，而提出的一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统，以多光驱并发有效提升了数据写入和读取速度，也通过光盘轮盘的方式节约了光盘加载时间，采用吸入式光驱减少了多光驱加载的空间干涉问题，将数据交换速度与现有方法提升两倍，同时采用轮盘方式，降低了机械臂抓取光盘的精度要求，大幅提升了系统的硬件可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，应用于在物理隔离的网络间进行海量数据的多路并发光盘数据单向传输，该方法包括以下步骤：

101步骤：A端控制器监控到待传输数据，按照策略进行数据切割，根据切割情况进行刻录，并发送信号给轮盘控制器；

102步骤：轮盘控制器根据刻录光驱中是否存在光盘的记录，来调度光盘放入刻录光驱；

103步骤：A端控制器进行数据刻录，刻录完毕后通知轮盘控制器旋转轮盘到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘；

104步骤：轮盘控制器根据B端的只读光驱的状态，等待空闲，将光盘推入只读光驱；

105步骤：B端控制器进行数据读取动作，读取完毕后通知轮盘控制器旋转轮盘到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘；

106步骤：B端在一次任务数据读取完毕后，进行数据合并，完成数据从A网到B网的数据交换。

进一步优选的，所述101步骤中，按照策略进行数据切割，所述策略包括交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略，所述交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，所述光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入刻录光驱，能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，所述可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题。

进一步优选的，针对海量数据情况，系统采用所述交换速度优先策略的具体步骤如下：

步骤21：首先获取剩余光盘可用容量top队列，分别为C1,…,Cn，其中n=0,1,…,200；

步骤22：待交换文件总大小为F，根据交换文件大小进行文件切割：

步骤221：F≤20MB，不进行切割，直接转为F1，调度C1刻录；

步骤222：20MB＜F≤(C1+C2)，切割为F1=C2，F2=F-F1，F2调度C1进行刻录，F1调度C2刻录；

步骤223：F＞(C1+C2)，切割F为F1=C1，F2=C1，F’=F-F1-F2，F’为切割后的剩余待交换文件大小，F’再次进入步骤22，继续切割，F1调度C1进行刻录，F2调度C2刻录；

步骤23：剩余待交换为零，切割结束。

进一步优选的，根据切割情况进行并发刻录，并发刻录采用以下步骤：

步骤11：在空闲状态时，保持剩余可用容量最高的两张光盘处于刻录光驱中；

步骤12：根据切割生成的F1、F2分别由A端控制器进行光盘刻录。

一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换系统，所述系统包括：

机箱壳体：采用标准机架尺寸，且机箱壳体能够放入机柜，机箱壳体的高度为6U；

A端控制器：包括相连接的两个刻录光驱、用于发送和接收信号的A端信号器以及独立电源；

轮盘控制器，包括与轮盘控制器相连接的轮盘信号器，用于接收A端控制器和B端控制器信号的轮盘信号器；

B端控制器：包括相连接的两个只读光驱、用于发送和接收信号的B端信号器以及独立电源；

轮盘盘架，包括用于放置光盘的轮盘以及用于驱动轮盘转动的轮盘电机。

进一步优选的，所述A端控制器采用交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略中的任意一种进行数据切割和并发传输，所述交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，所述光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入刻录光驱，能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，所述可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题。

进一步优选的，所述系统采用A端控制器进行光盘刻录。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法及系统，其核心是以多光驱并发有效提升了数据写入和读取速度，通过光盘轮盘的方式节约了光盘加载时间，采用吸入式光驱减少了多光驱加载的空间干涉问题，将数据交换速度在现有方法的基础上提升两倍，同时采用轮盘方式，降低了机械臂抓取光盘的精度要求，大幅提升了系统的硬件可靠性。该物理隔离网络之间的海量数据多路并发光盘单向传输系统，能够在确保符合安全保护要求的情况下，完成海量数据从低密网向高密网自动的可靠数据传输，且本发明可靠性高，便于维护，成本低，有利于广泛应用于市场。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的系统数据切割策略示意图；

图3为本发明的系统状态变迁示意图；

图4为本发明的系统硬件示意图。

图中各标号：41、机箱壳体；42、A端控制器；421、刻录光驱；422、A端信号器；43、轮盘控制器；431、轮盘信号器；44、B端控制器；441、只读光驱；442、B端信号器；45、轮盘盘架；451、轮盘；452、轮盘电机。

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。

实施例一：

本实施例中采用光盘容量为4GB，光盘可用空间排序为4GB、3.8GB、……，需要传输的数据大小为7.2GB，具体分块大小为3.6GB，分两张刻录进行数据交换，由于刻录并发，用时在157秒。

如图1所示，一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，该方法应用于在物理隔离的网络间进行海量数据的多路并发光盘数据单向传输，该方法包括以下步骤：

101步骤：A端控制器42监控到待传输数据，按照策略进行数据切割，切割生成F1、F2，根据切割情况进行并发刻录，并发送信号给轮盘控制器43；

具体的，并发刻录采用以下步骤：步骤11：在空闲状态时，保持剩余可用容量最高的两张光盘处于刻录光驱421中；步骤12：根据切割生成的F1、F2分别由A端控制器42进行光盘刻录；

策略包括交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略，交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入刻录光驱421，能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题。

102步骤：轮盘控制器43根据A端的刻录光驱421中是否存在光盘的记录，来调度光盘放入刻录光驱421。

103步骤：A端控制器42进行数据刻录，刻录完毕后通知轮盘控制器43旋转轮盘451到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘451。

104步骤：轮盘控制器43根据B端的只读光驱441的状态，等待空闲，将光盘推入只读光驱441。

S105步骤：B端控制器44进行数据读取动作，读取完毕后通知轮盘控制器43旋转轮盘451到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘451。

106步骤：B端在一次任务数据读取完毕后，进行数据合并，完成数据从A网到B网的数据交换。

实施例二：

在本发明的又一实施例中，针对海量数据情况，如图2所示，对于数据切割算法，系统采用交换速度优先策略的具体步骤如下：

步骤21：首先获取剩余光盘可用容量top队列，分别为C1,…,Cn，其中n=0,1,…,200；

步骤22：待交换文件总大小为F，根据交换文件大小进行文件切割：

步骤221：F≤20MB，不进行切割，直接转为F1，调度C1刻录；

步骤222：20MB＜F≤(C1+C2)，切割为F1=C2，F2=F-F1，F2调度C1进行刻录，F1调度C2刻录；

步骤223：F＞(C1+C2)，切割F为F1=C1，F2=C1，F’=F-F1-F2，F’为切割后的剩余待交换文件大小，F’再次进入步骤22，继续切割，F1调度C1进行刻录，F2调度C2刻录；

步骤23：剩余待交换为零，切割结束。

实施例三：

在本发明另一实施例中，如图3所示，状态变迁示意图，所示状态变迁如下：

设P为四元组，分别表示两个A端的刻录光驱421和B端的只读光驱441，包括四种状态P0(1,1,0,0)、P1(1,0,0,1)、P2(0,1,1,0)和P3(0,0,1,1)：

初始化状态P0(1,1,0,0)，表示两张光盘处于刻录光驱421，准备进行A端数据交换；

P1(1,0,0,1)表示A端的一个刻录光驱421的光盘，在刻录完毕后，已经转移到B端的只读光驱441中；

P2(0,1,1,0)表示A端的另一刻录光驱421的光盘，在刻录完毕后，已经转移到B端的只读光驱441中；

P3(0,0,1,1) 表示A端的刻录光驱421的光盘均刻录完毕，已经都转移到B端的只读光驱441中进行读取。

图中P0在一张盘刻录完毕后，可以转换到P1或P2状态，P1或P2在并行刻录情况下，另一张盘刻录完毕后，会到P3状态；反向，在B端读取数据完毕后，从P3可以转换到P1或P2，或者由P1或P2转化到P0状态。

实施例四：

为本发明又一实施例提出一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换系统，如图4所示，发送A端与接收B端之间无任何物理连接，呈现物理隔离状态，系统根据交换文件进行切割和并发刻录，该系统包括：

机箱壳体41：采用标准机架尺寸，且机箱壳体41能够放入机柜，机箱壳体41的高度为6U；

A端控制器42：包括相连接的两个刻录光驱421、用于发送和接收信号的A端信号器422以及独立电源，A端控制器42按照策略进行数据切割，并通过A端信号器422发送信号给轮盘控制器43策略进行数据切割和并发传输，策略包括交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略，交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入刻录光驱421，能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题；该系统采用A端控制器42，根据切割情况进行光盘刻录；

轮盘控制器43，包括与轮盘控制器43相连接的轮盘信号器431，轮盘信号器431用于接收A端控制器42和B端控制器44的信号（即A、B端的信号）；

B端控制器44：包括相连接的两个只读光驱441、用于发送和接收信号的B端信号器442以及独立电源；

轮盘盘架45，包括用于放置光盘的轮盘451以及用于驱动轮盘451转动的轮盘电机452。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，所述方法应用于在物理隔离的网络间进行海量数据的多路并发光盘数据单向传输，其特征在于，包括以下步骤：

101步骤：A端控制器（42）监控到待传输数据，按照策略进行数据切割，根据切割情况进行并发刻录，并发送信号给轮盘控制器（43）；

102步骤：轮盘控制器（43）根据刻录光驱（421）中是否存在光盘的记录，来调度光盘放入刻录光驱（421）；

103步骤：A端控制器（42）进行数据刻录，刻录完毕后通知轮盘控制器（43）旋转轮盘（451）到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘（451）；

104步骤：轮盘控制器（43）根据B端的只读光驱（441）的状态，等待空闲，将光盘推入只读光驱（441）；

105步骤：B端控制器（44）进行数据读取动作，读取完毕后通知轮盘控制器（43）旋转轮盘（451）到盘片原位，并弹出写有数据的光盘，进入轮盘（451）；

106步骤：B端控制器（44）在一次任务数据读取完毕后，进行数据合并，完成数据从A网到B网的数据交换。

2.根据权利要求1所述的一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，其特征在于，所述101步骤中，按照策略进行数据切割，所述策略包括交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略，所述交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，所述光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入刻录光驱（421），能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，所述可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题。

3.根据权利要求2所述的一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，其特征在于，针对海量数据情况，系统采用所述交换速度优先策略的步骤如下：

步骤21：首先获取剩余光盘可用容量top队列，分别为C1,…,Cn，其中n=0,1,…,200；

步骤22：待交换文件总大小为F，根据交换文件大小进行文件切割；

步骤221：F≤20MB，不进行切割，直接转为F1，调度C1刻录；

步骤222：20MB＜F≤(C1+C2)，切割为F1=C2，F2=F-F1，F2调度C1进行刻录，F1调度C2刻录；

步骤223：F＞(C1+C2)， 将F切割为F1=C1，F2=C1，F’=F-F1-F2，F’为F切割后的剩余待交换文件大小，F’再次进入步骤22，继续切割，F1调度C1进行刻录，F2调度C2刻录；

步骤23：剩余待交换为零，切割结束。

4.根据权利要求3所述的一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法，其特征在于，所述101步骤中，根据切割情况进行并发刻录，并发刻录采用以下方法步骤：

步骤11：在空闲状态时，保持剩余可用容量最高的两张光盘处于刻录光驱（421）中；

步骤12：根据切割生成的F1、F2分别由A端控制器（42）进行光盘刻录。

5.一种应用于权利要求1-4任意一项所述一种面向海量数据传输的多路并发光盘数据交换方法的系统，其特征在于，所述系统包括：

机箱壳体（41）：采用标准机架尺寸，且机箱壳体（41）能够放入机柜；

A端控制器（42）：包括相连接的两个刻录光驱（421）、用于发送和接收信号的A端信号器（422）以及独立电源；

轮盘控制器（43），包括与轮盘控制器（43）相连接的轮盘信号器（431），轮盘信号器（431）用于接收A端控制器（42）和B端控制器（44）的信号；

B端控制器（44）：包括相连接的两个只读光驱（441）、用于发送和接收信号的B端信号器（442）以及独立电源；

轮盘盘架（45），包括用于放置光盘的轮盘（451）以及用于驱动轮盘（451）转动的轮盘电机（452）。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述A端控制器（42）采用交换速度优先策略、光盘利用率优先策略和可靠率优先策略中的任意一种进行数据切割和并发传输，所述交换速度优先策略指将任务分为平均的两块，并且数据镜像文件的大小小于目前存在的光盘可用容量值，所述光盘利用率优先策略是指将剩余可用光盘容量最接近待交换数据的光盘放入所述刻录光驱（421），能够尽快将光盘用完，确保存储空间使用率最高，所述可靠率优先策略是指光盘使用次数最少的数据写入成功率最高，调用光盘使用次数最少的光盘进行刻录，忽略空间利用率问题。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统采用所述A端控制器（42）进行光盘刻录。

Images