[发明专利]物联网感知层的数据增量备份方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络，具体涉及物联网感知层的数据增量备份方法及系统。

背景技术

无线传感器网络作为物联网感知层的核心，承担着数据检测、采集和传输的重任。由于无线传感器网络的特殊性，在实际应用中，经常会遇到以下各种风险的危害：

自然风险—例如洪涝、雨雪等；

人为风险—例如环境污染、人为破坏等；

技术风险—例如硬件失效、软件错误、供电失败等。

上面这些人为或自然的原因，会造成无线传感器网络的瘫痪或单个传感器的运行故障，使得具有重要科研价值及经济价值的检测数据丢失，并对整个物联网的正常工作带来严重影响。因此对无线传感器网络实施一种有效的数据备份策略，是非常有必要的。

无线传感器网络作为一种小型嵌入式系统，目前所采用的数据备份策略一般可分为两种：

（1）完全备份。

所谓完全备份，是指对无线传感器网络的全部数据文件执行一个完整的物理拷贝。其优点在于：实现机制最为简单，对无线传感器网络的软件及硬件要求都很低。但是，由于在备份过程中可能有新的数据插入，为了保证备份数据的完整性，在执行备份操作之前，需要关闭数据录入服务，在对数据文件进行了完整的物理拷贝后，再启用数据录入。因此，这种方案存在以下缺点：每次备份前需要关闭数据录入服务，对于大多数需要连续运行的物联网应用而言，这种长时间的停机操作是不允许的。

（2）增量备份。

增量备份是指在上一次备份的基础上，只对后续更新的数据进行备份，依赖数据库系统实现。在目前广泛应用的嵌入式数据库系统中（如MySQL），增量备份的策略通常是通过二进制日志来实现的，即在每次有数据插入或修改操作时，数据库系统会把相应的DDL（数据定义）语句和DML（数据操作）语句以事务（transaction）的形式，连同执行该SQL事务的时间戳（timestamp）等信息一起保存在二进制日志中，通过重做指定时间点之后的事务实现。由于增量备份的执行时间及所需的存储空间都仅为完全备份的几分之一，因此，同完全备份相比，增量备份的优势非常明显。但基于二进制日志实现增量备份也存在以下缺点：

（1）需要使用嵌入式数据库系统，对无线传感器网络的软件及硬件要求都很高，提高了无线传感器网络的成本；

（2）二进制日志文件内容的编码、文件格式均依赖于特定的数据库系统，不具备可读性，物联网应用的数据迁移和移植较为困难。

由此可见，现有物联网感知层的数据备份策略中：完全备份方案需要关闭数据录入服务，难以满足物联网应用连续运行的需求；而基于二进制日志的增量备份方案又需要依赖于特定的数据库系统，导致备份系统成本提高、备份数据可移植性差。因此，需要对现有的物联网感知层数据备份策略进行优化设计，以改善物联网感知层的数据备份能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决如何改善物联网感知层的数据备份能力的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种物联网感知层的数据增量备份方法，包括以下步骤：

为每一个传感器分配一个唯一的节点聚集索引Node_ID，每一条传感器检测数据生成时自动分配一个唯一的数据聚集索引Index_ID；

以所述节点聚集索引Node_ID为键查找增量日志索引树获得相应传感器在所述增量日志索引树上的节点，根据每个所述节点最近两条检测数据标识是否不同更新增量日志索引树的相应节点，所述增量日志索引树为AVL树结构，每一个传感器唯一对应于所述AVL树中的一个节点，所述节点保存有该传感器与所述每一条检测数据相对应的数据聚集索引Index_ID；

以相应的数据聚集索引Index_ID为键查找数据日志索引树获得相应传感器在所述数据日志索引树上的节点，并将相应检测数据的写入数据日志文件中，所述数据日志索引树为B+树结构。

在上述方法中，所述增量日志索引树的节点包括五个成员，分别对应于节点聚集索引Node_ID、传感器所关联的节点增量日志文件名、上一次备份检测数据的标识、最近一次插入检测数据的标识以及传感器所关联的增量日志链表的头指针，所述增量日志链表中保存了传感器所发送出的全部检测数据的数据聚集索引Index_ID；

通过最近一次插入检测数据的标识与上一次备份检测数据的标识是否相同判断是否需要更新增量日志索引树的相应节点。