一种面向服务器运维安全的分布式数据存储异常识别系统的制作方法

本发明涉及分布式存储，具体为一种面向服务器运维安全的分布式数据存储异常识别系统。

背景技术：

1、在分布式数据存储系统的服务器日常运维过程中，存储集群的安全防护手段多集中于网络边界防御与前端业务应用的访问控制。随着存储集群规模的扩展，系统内部漏洞或越权访问引发的违规写入操作，构成破坏数据完整性的内部隐患。

2、针对此类运维层面的内部安全威胁，现有防护方式通常部署日志审计系统或依赖前端流量特征进行监控。此类方式侧重于事后记录分析，当无授权的覆写操作绕过前端校验并直接作用于底层物理空间时，现有系统无法在数据遭到篡改前进行实时识别与阻断。

3、同时，现有防护机制在检测到异常写入时，通常采取直接拦截请求或切断节点网络连接的处理方式。该处理方式会将正常业务的读写请求一并阻断，引发上层应用读写超时，引发存储卷底层数据结构损坏以及跨节点数据同步状态不一致。在单点存储节点遭遇持续的内部写入异常时，现有机制难以在剥离问题节点的同时，调度其他正常副本节点接管业务读写流量，导致存储集群的服务连续性受损。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于，现有分布式数据存储系统在面临服务器内部运维安全威胁时，缺乏针对底层存储写入异常的实时检测与隔离机制。传统的安全防护依赖常规的日志分析或边界流量监控，当无授权的覆写操作绕过前端校验直接作用于存储底层时，难以在数据损坏前进行阻断，且直接拦截策略会导致业务中断或数据一致性受损。

2、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种面向服务器运维安全的分布式数据存储异常识别系统，包括：

4、存储网关节点，用于接收外部客户端写入请求生成授权写入凭证；

5、数据计算节点，用于结合所述授权写入凭证与提取的物理与网络特征数据执行状态计算生成状态隔离信号；响应所述状态隔离信号将无授权覆写操作重定向至影子快照分支并生成隔离同步队列；在对所述隔离同步队列进行安全分析且持续满足安全风险判定条件时向外提交节点隔离事件；

6、集群控制器，用于接收所述节点隔离事件生成节点隔离与服务重定向指令；

7、副本节点，用于响应所述节点隔离与服务重定向指令接管业务数据读写流量。

8、本发明的核心原理为：将前端网关下发的授权凭证与底层存储节点提取的物理和网络特征进行关联核验计算。当底层写入状态与授权情况不匹配时触发状态隔离信号，通过写时复制技术建立影子快照分支。系统将无授权覆写操作重定向至该分支，并在隔离状态下生成队列进行异步安全复核。若复核判定持续满足安全风险判定条件，则通过集群控制器隔离问题节点，并由正常副本接管业务数据读写流量。该机制实现了底层异常写入的识别与环境隔离，同时维持了集群的业务连续运行状态。

9、优选的，所述数据计算节点内部署有探针采集模块、授权账本模块、异常判定模块、快照管理模块、路由调度模块和容错恢复模块；所述数据计算节点通过所述授权账本模块存储所述授权写入凭证，通过所述探针采集模块提取所述物理与网络特征数据，通过所述异常判定模块执行所述状态计算生成所述状态隔离信号，通过所述快照管理模块建立所述影子快照分支，通过所述路由调度模块重定向所述无授权覆写操作并生成所述隔离同步队列，通过所述容错恢复模块进行所述安全分析并向外提交所述节点隔离事件。

10、进一步的，所述探针采集模块用于提取物理与网络特征数据：

11、在固定时间窗口内监听底层物理空间并统计跨网络同步任务生成底层状态指标；

12、调用集群层面的存储策略配置参数并结合所述底层状态指标采用等效冗余计算公式计算得到等效冗余放大系数；

13、将所述底层状态指标封装输出所述物理与网络特征数据，并输出所述等效冗余放大系数。

14、进一步的，所述异常判定模块用于结合授权写入凭证与提取的物理与网络特征数据执行状态计算生成状态隔离信号：

15、结合所述授权写入凭证的聚合授权写入速率与所述物理与网络特征数据采用覆写分配激增率计算式计算得到覆写分配激增率；

16、结合所述物理与网络特征数据与所述等效冗余放大系数采用冗余同步背压差状态方程计算得到冗余同步背压差；

17、当所述覆写分配激增率大于预设的激增安全阈值且所述冗余同步背压差大于预设的背压安全阈值时触发所述状态隔离信号；

18、其中，所述激增安全阈值与所述背压安全阈值为判定数据计算节点存在无授权内部写入异常的阈值条件。

19、进一步的，所述快照管理模块用于响应状态隔离信号建立影子快照分支：

20、响应所述状态隔离信号在受管写入路径设置写入栅栏记录当前冻结纪元；

21、读取底层存储引擎在所述当前冻结纪元的映射结构固化形成受保护的基准根指针；

22、将所述受保护的基准根指针作为基础通过写时复制技术创建所述影子快照分支。

23、进一步的，所述路由调度模块用于将无授权覆写操作重定向至影子快照分支并生成隔离同步队列：

24、对尝试进入主数据卷权威提交路径的写请求执行授权匹配识别出所述无授权覆写操作；

25、将所述无授权覆写操作重定向至所述影子快照分支生成隔离事务标识；

26、根据所述隔离事务标识剥离对应的跨网络同步任务转换形成拦截任务；

27、将所述拦截任务推入所述隔离同步队列。

28、进一步的，所述路由调度模块针对隔离同步队列进一步用于：

29、提取所述隔离同步队列内的所述拦截任务并采用隔离态本地完成延迟公式计算得到本地隔离完成等待时间；

30、在所述本地隔离完成等待时间耗尽后向所述影子快照分支的隔离事务管理器反馈本地隔离完成信号；

31、凭借所述本地隔离完成信号使对应的隔离写事务转入待核验状态。

32、进一步的，所述容错恢复模块用于对隔离同步队列进行安全分析：

33、在预设观察窗口结束后读取所述隔离同步队列中的记录提取待复核拦截记录；

34、将所述待复核拦截记录与更新后的所述授权写入凭证进行二次异步比对生成比对核验参数；

35、基于所述比对核验参数采用置信度核验公式计算生成当前隔离批次的校验置信度分值。

36、进一步的，所述容错恢复模块基于校验置信度分值进一步用于：

37、将所述校验置信度分值与预设判定阈值进行比较输出校验结论；

38、当所述校验结论为满足合并条件时，将所述影子快照分支中通过授权核验的元数据增量合入主数据卷的根指针结构；

39、当所述校验结论为不满足合并条件时，注销所述影子快照分支的入口地址并删除对应的隔离事务索引；

40、其中，所述预设判定阈值用于判定所述当前隔离批次是否满足合并条件。

41、进一步的，在持续满足安全风险判定条件时向外提交节点隔离事件并由副本节点接管业务数据读写流量的模块协同关系如下：

42、所述容错恢复模块在判定持续满足所述安全风险判定条件时向所述集群控制器提交所述节点隔离事件；

43、所述集群控制器接收所述节点隔离事件并根据权威副本状态更新数据分片归属关系生成所述节点隔离与服务重定向指令；

44、所述副本节点响应所述节点隔离与服务重定向指令排除所述隔离同步队列内的非法写事务并接管业务数据读写流量；

45、其中，所述安全风险判定条件包括：连续多个观察窗口内隔离批次不满足合并条件、无授权写入异常持续出现，或者所述数据计算节点的容量状态和网络发送状态持续超过预设风险阈值。

46、本发明提供了一种面向服务器运维安全的分布式数据存储异常识别系统。具备以下有益效果：

47、1、本发明通过将存储网关节点生成的授权写入凭证与数据计算节点提取的物理与网络特征数据进行关联计算，获取覆写分配激增率与冗余同步背压差，从而在底层写入状态与授权情况不符时触发状态隔离信号。该机制改变了传统系统依赖滞后日志分析或边界监控的做法，实现了对绕过前端校验直接作用于底层的无授权覆写操作的实时识别。

48、2、本发明响应状态隔离信号后，基于基准根指针建立影子快照分支，将无授权覆写操作重定向至该分支并生成隔离同步队列以进行异步复核。该方式在不阻断正常业务写入的情况下，将可疑请求与主数据路径隔离，避免了直接拦截策略造成的数据结构损坏或状态不一致，在数据遭到篡改前完成了操作阻断。

49、3、本发明对隔离同步队列进行置信度核验，在判定数据计算节点持续满足安全风险判定条件时向外提交节点隔离事件，由集群控制器调度副本节点接管业务读写流量。该流程在底层存储节点面临内部运维安全威胁时，能够及时将问题节点剥离出权威数据分片归属关系，依靠健康副本节点维持数据访问，保证了存储集群的服务连续性。