[發明專利]面向類Linux操作系統的磁盤數據保護方法

有效

• 申請號: 201210121227.2
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102646079A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 汪黎;王開宇;梁鎮;吳慶波;戴華東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F12/16
• 分類號: G06F12/16
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 郭敏

1.一種面向類Linux操作系統的磁盤數據保護方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，修改Loop設備的loop_nit，lo_receive，lo_send以及loop_exit函數，將經過修改的Loop設備驅動程序統稱為數據安全保護模塊即DSP模塊，修改方法是：

在loop_nit函數開始處加入函數DSP_nit()，由DSP_nit初始化DSP模塊的初始數據；

在lo_receive函數開始處加入函數DSP_receive()，由DSP_receive()根據需要修改lo_receive的參數pos，使pos指向重定向后的數據所在位置；

在lo_send函數開始處加入函數DSP_send()，由DSP_send()根據需要修改lo_send的參數pos，使pos指向未使用的磁盤空間；

在loop_exit函數開始處加入函數DSP_exit()，由DSP_exit()釋放DSP模塊初始化和程序運行中產生的內存資源；

第二步，將修改后的loop_nit，lo_receive，lo_send以及loop_exit函數編譯鏈接，生成新的Loop設備驅動模塊loop.ko；

第三步，加載Loop設備驅動模塊loop.ko，調用初始化函數loop_nit，該函數調用DSP_nit()進行如下初始化：

3.1構建一個線性鏈表blocklist，blocklist中每個元素存儲一個二元組(old_block_num，new_block_num)，old_block_num用于記錄初始磁盤請求的塊號，new_block_num用于記錄重定向后的新塊號，DSP_nit()將blocklist初始化為空表；

3.2讀取磁盤分區中文件系統的超級塊、組描述符表，將它們緩存在內存中，根據緩存的超級塊和組描述符表信息，獲得以下數據：

3.2.1從組描述符表獲得1-N號塊組中空閑塊的數目，將1-N號塊組中空閑塊的數目存貯在數組free_block_count[]中，free_block_count[m]存貯第m個塊組中空閑塊的數目，1≤m≤N，N為正整數；

3.2.2從超級塊獲得每個塊組的塊數block_count，各個塊組的塊數相等；

3.2.3從組描述符表獲得1-N號塊組的塊位圖的起始塊號block_bitmap_start[]，block_bitmap_start[m]存儲第m個塊組中塊位圖的起始塊號；

3.2.4從組描述符表獲得1-N號塊組的i節點表的起始塊號inode_table_start[]，inode_table_start[m]存儲第m個塊組中i節點表的起始塊號；

3.2.5從超級塊獲得1-N號塊組的塊大小block_size，單位為字節；

3.2.6從超級塊獲得每個塊組所含i節點數inode_count；

3.2.7從組描述符表獲得1-N號塊組的i節點位圖的起始塊號inode_bitmap_start[]，inode_bitmap_start[m]存儲第m個塊組中i節點位圖的起始塊號；

3.2.8從超級塊獲得文件系統總塊數total_block_count；

3.3計算1-N號塊組的塊位圖的大小、i節點表的大小、塊組的個數：

3.3.1第m個塊組的塊位圖的大小：

block_bitmap_size[m]＝(inode_bitmap_start[m]-block_bitmap_start[m])×block_size，inode_bitmap_start[m]為第m個塊組的i節點位圖的起始塊號，block_bitmap_start[m]是第m個塊組的塊位圖的起始塊號，block_size為塊大小，單位為字節；

3.3.2塊組的i節點表的大小inode_table_size：

inode_table_size＝inode_count×128/block_size，符號“/”表示除法，128為每個i節點大小，單位為字節；

3.3.3塊組的個數：group_count＝total_block_count/block_count；

3.4根據1-N號塊組的塊位圖起始塊號block_bitmap_start[]，及塊位圖的大小block_bitmap_size[]從磁盤上讀取1-N號塊組的塊位圖block_bitmap[]；

3.5loop_nit[]函數初始化設備；

第四步，等待用戶的數據訪問請求，如果數據訪問請求為讀取磁盤數據，執行第五步；如果用戶請求為寫入磁盤數據，執行第六步；如果用戶請求為退出磁盤保護模塊，執行第七步；

第五步，lo_receive啟動，調用DSP_receive()對lo_receive的參數pos即本次數據訪問請求的磁盤位置進行修改，方法是：

5.1計算要讀取的磁盤塊號：request_block_num＝表示對x下取整。

5.2用request_block_num查詢鏈表blocklist，如果blocklist所有的二元組中的old_block_num均不與request_block_num相等，則表明該塊沒有被重定向，不需要修改pos，執行5.3；如果存在(old_block_num，new_block_num)，使得old_block_num等于request_block_num，則將當前要讀取的磁盤位置pos修改為new_block_num×block_size+pos％block_size，其中％為取余運算；

5.3lo_recive函數將從磁盤中pos所指位置讀取的數據填充到bio描述的本次數據訪問請求中內存中存放數據的緩沖區，所述bio是lo_recive函數的一個參數，類Linux系統內核啟動lo_recive函數時給bio賦值，轉第四步；

第六步，lo_send啟動，調用DSP_send()對lo_send的參數pos，即本次數據訪問請求的磁盤位置進行修改，方法是：

6.1計算要寫入的磁盤塊號：request_block_num＝

6.2用request_block_num查詢鏈表blocklist，如果blocklist表中存在二元組(old_block_num，new_block_num)，使得old_block_num等于request_block_num，則將當前要寫入的磁盤位置pos修改為new_block_num×block_size+pos％block_size，轉6.7；如果blocklist表中所有二元組中的old_block_num均不與request_block_num相等，則執行6.3；

6.3判斷request_block_num對應的數據塊是否位于數據區；

6.4如果request_block_num對應的數據塊位于數據區，轉6.6；如果request_block_num對應的數據塊不位于數據區，轉6.5；

6.5將request_block_num對應的數據塊的寫操作透明重定向到一個未用的數據塊，方法為：尋找一個空閑塊new_block_num，如果當前已無空閑塊可用，令lo_send函數出錯退出，不再進行后續寫入操作，轉第四步，否則轉6.7；

6.6查詢request_block_num所在塊組的塊位圖blockbitmap[group_num]，如果該塊為未占用塊，則修改block_bitmap[group_num]中對應該塊的比特位的值為1，并將free_block_count[group_num]的值減1，令new_block_num＝request_block_num，轉6.7；如果該塊為已占用塊，則尋找一個空閑塊new_block_num，如果當前已無空閑塊可用，令lo_send函數出錯退出，不再進行后續寫入操作，轉第四步，如果找到了空閑塊，轉6.7；

6.7將(request_block_num，new_block_num)加入到鏈表blocklist中，將當前要寫入的磁盤位置pos修改為new_block_num×block_size+pos％block_size；

6.8lo_send函數將bio描述的內存緩沖區中的數據寫入磁盤中pos所指的位置，轉第四步，所述bio是lo_send函數的一個參數，類Linux系統內核啟動lo_send函數時給bio賦值，；

第七步，loop_exit啟動卸載模塊，調用DSP_exit()對模塊進行如下操作：

7.1DSP_exit()函數釋放DSP模塊初始化和程序運行中產生的內存空間；

7.2繼續執行loop_exit函數，對Loop設備卸載。