Archiving module for data backup and storage

Abstract

The paper describes an archiving module that provides data backup and storage describing modeling objects and data about the process of modeling of technically complex objects in real time, without interrupting the modeling complex and rebooting a computer. The backup schedule option is implemented to minimize the human impact on the data safety.

Full Text

В программировании имеет первоочередную ценность сохранность данных. При разработке системы комплексного моделирования на примерах моделирования процессов транспортирования, циркуляции и теплопередачи (ТЦТ) для газовых, жидких и смешанных сред (ГЖСС) в конструкционных элементах технически сложных объектов (ТСО) был разработан модуль архивирования [1], обеспечивающий резервное хранение нформациис описанием объектов моделирования и данных о процессе моделирования (рисунок 1). Резервное копирование обеспечивает возможность быстрого восстановления данных (документов, программ, настроек и т.д.) в случае утери рабочей копии информации по какой-либо причине. Восстановление данных осуществляется в оригинальном или новом месте их расположения в случае их повреждения или разрушения. Модуль архивирования выполняет резервное копирование в режиме реального времени, не прерывая работу программного комплекса моделирования (ПКМ) и без перезагрузки компьютера. Надёжность хранения информации обеспечивается применением отказоустойчивого оборудования систем хранения, дублированием информации и заменой утерянной копии другой в случае уничтожения одной из копий (в том числе как часть отказоустойчивости). Возможность создания резервных копий по расписанию позволяет минимизировать влияние человеческого фактора на сохранность данных. Рисунок 1. Компонентная структура модуля архивирования Модуль архивирования реализован на языке программирования Java версии 1.7 с использованием среды Oracle Java Platform 7, Standard Edition (JavaSE). Одним из основных критериев выбора платформы служит переносимость программы и возможность ее корректного функционирования на любых современных рабочих станциях. В качестве инструмента разработки использован свободно распространяемый пакет компиляторов Java 7 Development Kit (JDK 1.7). Для автоматической сборки проектов исходного кода используется свободно распространяемый сборщик Apache Maven 3 (3.0.3). Функции модуля архивирования реализуются внешним специализированным приложением, сервисы для которого не проектируются. Модуль решает следующие задачи: – управление расписанием резервного копирования; – резервное копирование данных – созданиерезервных копий элементов системы (данных ПКМ) в автоматическом режиме по заданному расписанию, который создается администратором, или в ручном режиме; – архивирование данных; – восстановление элементов системыв оригинальном месте их расположения в случае возникновения сбоев и потери данных. Резервирование предполагает создание следующих видов резервных копий по заданному расписанию: – Полное резервирование (Full backup) – еженедельное, ежемесячное и ежеквартальное резервирование; – Инкрементное резервирование (Incrementalbackup); – Резервирование в виде образа. Для корректной работы программы необходима рабочая станция под управлением операционной системы Microsoft Windows XP (с обновлением ServicePack 2 или выше) или Microsoft Windows 7 или Linux (64-bit с версией ядра 2.6). Для запуска программы на рабочей станции необходима предварительная установка свободно распространяемой среды Java SE JRE версии 1.7.0_03 или выше. Модуль архивирования функционирует на следующих технических средствах: 1) На сервере базы данных с параметрами не хуже: количество процессоров 2, Intel Xeon 2.8 GHz; оперативная память DDR3 16 Гб; контроллер RAID 1, 4 носителя 73 Гб SCSI GigabitEthernet. На сервере приложений с параметрами не хуже: количество процессоров 2, Intel Xeon серий 5500 или 5600, 2.8 Ггц; оперативная память DDR3 от 8 Гб; GigabitEthernet. Сетевой интерфейс Ethernet 100BASE-T для соединения с сервером; На рабочей станции пользователя с параметрами не хуже: процессор IntelCore i3; 2 Гб свободной оперативной памяти для хранения информационных моделей проектов; 100 Мб дискового пространства для установки; графический адаптер с поддержкой OpenGL. При подготовке рабочего места администратора к работе с модулем ожидается, что с рабочего места будет обеспечен доступ к носителю данных, который используется для выполнения операций резервного копирования (магнитная лента стримера, жесткий диск и др.). Модуль архивирования информирует администратора о том, что место на носителе закончилось, но не обеспечивает автоматическую замену носителя. Рисунок 2. Схема взаимодействия модуля архивирования с другими модулями Восстановление данных при сбоях происходит до момента выполнения последней резервной копии (полной или инкрементальной). Глубина потери данных определяется расписанием резервного копирования. Общие функциональные ограничения описаны в [2]. Загрузка и вызов функций модуля осуществляется после запуска сервиса архивации. Место модуля архивирования в структуре ПКМ и схема его взаимодействия с другими программными модулями приведена на рисунке 2. Для выполнения операций архивации на вход сервису архивации передаются следующие данные: Перечень объектов, подлежащих резервному копированию; Расписание выполнения резервного копирования; Путь, по которому доступен носитель для хранения создаваемых копий; Выходные данные модуля архивации включают: Резервные копии; Журнал (лог) сервиса архивации. Рисунок 3. Алгоритм архивации Описание логическойструктуры модуля На этапе начальной настройки ПКМ администратором задается регламент резервирования, который обеспечивает выполнение резервирования данных в автоматическом режиме. Регламент резервирования в дальнейшем может корректироваться. Возможен вариант ручного запуска операций архивации и восстановления. При работе с модулем Администратор выбирает один из следующих возможных вариантов сценариев работы: архивация (вручную или по расписанию); восстановление данных (в ручном режиме). Сценарий архивации Сценарий архивации данных предназначен для создания резервных копий элементов системы вручную и по плану резервирования (рисунок 3), который создается администратором, а также для восстановления элементов системы при возникновении такой необходимости. Данный сценарий включает операцию настройки параметров резервирования. Алгоритм основного хода событий архивации по плану резервирования: Шаг 1. Администратор проверяет, что сервис архивации запущен и при необходимости запускает его. Данный шаг повторяется при каждом перезапуске системы. Шаг 2. Администратор выполняет настройку или корректировку параметров резервирования, включая расписание и объекты резервирования (для каких элементов системы, с какой периодичностью осуществляется резервное копирование). Шаг 3. Система сохраняет изменения в параметрах резервирования. Шаг 4. Администратор выбирает выполнение резервного копирования в автоматическом режиме. Шаг 5. Система выполняет резервное копирование. Полные и инкрементальные копии создаются в соответствии с заданным расписанием. Шаг 6. Администратор проверяет работоспособность резервных копий (с определенной периодичностью). Шаг 7. Ход событий заканчивается. Для архивации в ручном режиме на шаге 4 Администратор может выбрать выполнение резервного копирования в ручном режиме (рисунок 3). Сценарий продолжается с шага 6. Сценарий восстановления данных Сценарий восстановления данныхпредназначен для восстановления элементов системы при возникновении такой необходимости. Данный сценарий включает операцию настройки параметров резервирования. Основной ход событий: 1) Администратор проверяет, что сервис архивации запущен и при необходимости запускает его. Данный шаг повторяется при каждом перезапуске системы. 1) Администратор выбирает выполнение восстановления данных и указывает точку восстановления (дату и время, на которую нужно восстановить данные). 2) Система выполняет восстановление данных. 3) Администратор проверяет работоспособность резервных копий. 4) Ход событий заканчивается. Таким образом, наличие модуля архивирования с описанными функциональными возможностями в структуре системыпрограммного комплекса моделирования ТСО ТЦТ ГЖССподтверждаетвысокую надежность хранения информации в разработанном ПКМ. Список сокращений ГЖСС Газы, жидкие и cмешанные cреды КЭ Конструкционный элемент ОГД Оптимизация газовой динамики ПКМ Программный комплекс моделирования ТСО Технически сложный объект ТЦТ Транспортирование, циркуляция и теплопередача ESB Enterprise Service Bus, сервиснаяшина UML Unified Modeling Language – унифицированный язык моделирования Работа проводится по заказу Минобрнауки Российской Федерации в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы». ГК № 07.524.12.4013 от 28.10.2011 по теме: «Развитие методик и создание системы комплексного моделирования на примерах моделирования процессов транспортирования, циркуляции и теплопередачи для газовых, жидких и смешанных сред в конструкционных элементах ТСО»