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基于文件过滤驱动的文件监控系统的设计与实现

作　者: 严珍
导　师: 刘明
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 文件过滤驱动文件恢复文件备份文件监控系统
分类号: TP391.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着计算机技术的迅猛发展和电子技术的高速发展，个人电脑的价格也越来越低廉，应用也越来越普及。Windows系列操作系统在个人电脑上有非常高的市场占有率。在Windows上运行的软件不计其数，文件操作非常频繁，所以本文研究了一种文件监控系统，可以监控文件的IO操作。我们不仅可以通过这些IO操作，对文件系统有更深入的学习和研究，还可以利用这些IO操作恢复文件。本文首先介绍了Windows系统的总体框架，研究了一些重要的管理器。然后介绍了Windows驱动开发的工具——WDK。WDK中包含了驱动开发的头文件、库文件、文档和代码。接着分析了文件监控的三种方法：第一种是利用Windows提供的函数。该方法的优势是实现简单，缺点是不能获取IO操作的内容；第二种是利用钩子技术。该方法实现上比前一种方法复杂，但能够获取IO操作的内容。由于文件操作涉及到的函数很多，所以该方法的缺点是工作量大，不易于扩展，容易丢失IO操作；第三种是利用文件过滤驱动，该方法捕捉文件IO操作完整、准确，但是实现难度较大。接着本文深入地研究了文件过滤驱动的原理和实现。最后，本文分析了文件恢复技术的发展以及各种技术之间的优劣。结合上面的理论研究，本文设计并实现了一个基于文件过滤驱动的文件监控系统。该系统首先实现了文件过滤驱动，通过该文件过滤驱动捕捉文件的IO操作。该系统能够远程保存这些IO操作，提供给用户查询和使用。在文件监控系统的应用上，本文利用远程存储的文件IO操作，对丢失的文件进行恢复。由于该系统保存了监控文件的所有写操作，当需要恢复文件的时候，该系统从远程读取需要的写操作的内容，然后组合成恢复文件的内容，最后存入在磁盘中，从而达到恢复文件的目的。该系统在驱动级捕捉IO操作，所以能够完整的、准确的记录IO操作。该系统远程保存IO操作，防止因为灾难等非人为因素损坏或者丢失资料。对于备份和恢复这种文件恢复策略而言，该系统每次只存储的了修改的部分，就减少了带宽的使用，也减少了冗余数据的存储。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题背景与研究意义  10-11
  1.2 国内外研究情况  11-12
  1.3 研究的内容以及目标  12-13
    1.3.1 文件的监控  12-13
    1.3.2 文件的恢复  13
  1.4 章节安排  13-15
第二章相关基础知识的介绍与分析  15-30
  2.1 Windows 系统驱动简介  15-18
    2.1.1 总体框架  15-16
    2.1.2 Windows 驱动的类型  16-17
    2.1.3 重要的内核管理器和库  17-18
  2.2 WDK 简介  18-19
  2.3 文件监控的简介  19-25
    2.3.1 文件监控的理论基础  19-22
    2.3.2 文件监控的应用  22-25
  2.4 文件恢复简介  25-27
    2.4.1 文件恢复原理  25
    2.4.2 常见的文件系统  25-26
    2.4.3 文件的备份与恢复  26-27
  2.5 相似系统的比较  27-28
    2.5.1 三种文件监控系统的比较  27-28
    2.5.2 常见文件恢复技术的比较  28
  2.6 本章小结  28-30
第三章文件监控系统的需求分析和设计  30-37
  3.1 需求分析  30-31
    3.1.1 功能需求  30-31
    3.1.2 性能需求  31
    3.1.3 验证方法  31
  3.2 总体设计  31-32
  3.3 文件过滤子系统的详细设计  32-33
  3.4 文件监控子系统的详细设计  33-36
    3.4.1 MVC 架构  33-34
    3.4.2 文件监控子系统的架构  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章文件监控系统的实现  37-68
  4.1 文件过滤子系统的实现  37-52
    4.1.1 文件过滤驱动的原理与结构  37-39
    4.1.2 文件过滤驱动的初始化  39-41
    4.1.3 文件过滤驱动的过滤模块  41-45
    4.1.4 文件过滤驱动的记录模块  45-51
    4.1.5 文件过滤子系统的通信接口  51-52
  4.2 文件监控子系统的实现  52-67
    4.2.1 文件监控子系统的总体框架  52-53
    4.2.2 重要的类的实现  53-56
    4.2.3 文件监控子系统的初始化  56
    4.2.4 文件监控子系统的模型的实现  56-63
    4.2.5 文件监控子系统的控制器的实现  63-64
    4.2.6 文件监控子系统的视图的实现  64-67
  4.3 本章小结  67-68
第五章文件监控系统的调试和测试  68-80
  5.1 工具简介  68-69
    5.1.1 Visual Studio  68
    5.1.2 WinDbg  68
    5.1.3 VMware Workstation  68-69
    5.1.4 MySQL  69
  5.2 驱动级调试环境搭建  69-73
    5.2.1 Visual Studio 配置  70-71
    5.2.2 VMware Workstation 配置  71-73
  5.3 功能测试  73-77
  5.4 性能测试  77-79
  5.5 本章小结  79-80
第六章总结与展望  80-81
  6.1 文章总结  80
  6.2 问题和不足  80
  6.3 展望  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-85

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