CN110659162B - 一种tpsfs文件***的数据恢复方法、装置、***及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TPSFS文件***的数据恢复方法、装置、***及存储介质，获取所述TPSFS文件***的日志数据；基于所述日志数据得到扇区区间列表集合；根据所述扇区区间列表集合获取并解析历史节点信息；过滤所述历史节点信息得到删除节点信息；基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。根据本发明的方法、装置、***及存储介质，通过提取文件***日志块中记录的历史节点信息重新构建恢复出文件***的目录结构进而恢复出删除文件，实现删除数据的完全恢复，极大提高了计算机数据的取证安全性。

Description

一种TPSFS文件***的数据恢复方法、装置、***及存储介质
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，更具体地涉及TPSFS文件***恢复的处理。
背景技术
TPSFS文件***是一种掉电安全文件***，支持EB级别文件长度的掉电安全，广泛应用于嵌入式设备，主要应用于车载轨道交通，新能源等领域。随着目前物联网技术的发展与普及，TPSFS文件***作为SylixOS内建文件***,其删除文件的恢复技术在智能设备安全等领域也备受重视。但是，目前基于TPSFS文件***的数据恢复技术的研究较少，不能很好的实现删除文件的数据恢复，对计算机数据取证安全性造成不利的影响。
因此，现有技术中TPSFS文件***存在数据删除后无法恢复或恢复效果不好的问题，不能满足计算机数据的取证安全性要求。
发明内容
考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种TPSFS文件***恢复方法、装置、***及计算机存储介质，以解决TPSFS文件***存在数据删除后无法恢复或恢复效果不好的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种TPSFS文件***的数据恢复方法，包括：
获取所述TPSFS文件***的日志数据；
基于所述日志数据得到扇区区间列表集合；
根据所述扇区区间列表集合获取并解析历史节点信息；
过滤所述历史节点信息得到删除节点信息；
基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
根据本发明的第二方面，提供了一种TPSFS文件***的数据恢复装置，包括：
获取模块，用于获取所述TPSFS文件***的日志数据；
列表模块，用于基于所述日志数据得到扇区区间列表集合；
解析模块，用于根据所述扇区区间列表集合获取并解析历史节点信息；
过滤模块，用于过滤所述历史节点信息得到删除节点信息；
恢复模块，用于基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
根据本发明的第三方面，提供了一种TPSFS文件***的数据恢复***，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述方法的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被计算机执行时实现第一方面所述方法的步骤。
根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法、装置、***及计算机存储介质，利用TPSFS文件***使用事务提交的机制的特点，通过提取文件***日志块中记录的历史节点信息重新构建恢复出文件***的目录结构进而恢复出删除文件，实现删除数据的完全恢复，极大提高了计算机数据的取证安全性。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是一种TPSFS文件***的示例；
图2是一种TPSFS文件***中各节点的示例；
图3是一种TPSFS文件***中日志数据的示例；
图4是根据本发明实施例的TPSFS文件***恢复方法的示意性流程图；
图5是根据本发明实施例的TPSFS文件***恢复方法的示例；
图6是根据本发明实施例的TPSFS文件***恢复装置的示意性框图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
TPSFS文件***是基于事务的B+树文件***，对元数据的修改使用事务提交的机制，保证了文件***的一致性；使用B+树管理磁盘空间和文件空间，使得存储文件数据与定位速度更快、空间管理效率更高。
参见图1，图1示出了一种TPSFS文件***的示例。如图1所示，一种TPSFS文件***的磁盘结构包括：超级块，空间管理Inode块、根目录Inode块，B+树缓冲表、数据块、日志块。其中超级块用来描述一个文件***的基本信息，例如文件***块大小、总块数、文件***在磁盘分区内的整体布局(如数据区、日志区等位置和大小等)、已打开文件链表等等。TPSFS文件***将超级块保存在磁盘分区的第0块内，每一个磁盘分区内只有一个超级块结构体。
参见图2，图2示出了一种TPSFS文件***中各节点的示例。TPSFS文件***采用B+树管理，所以其所采用的相关索引主要由如图2所示的三种组成。如图2所示，TPSFS文件***中INODE主要由Magic、版本号、本节点物理块号、文件长度、属性块长度及时间信息等组成；BTREE_NODE主要由Magic、节点类型、条目数、运行最大条目数、本节点所属物理块号以及下一个块区域列表等组成；FILE/DIR_NODE主要记录文件目录名或者文件名以及本节点相关INODE的物理块号。
参见图3，图3示出了一种TPSFS文件***中日志数据的示例。如图3所示，日志块的结构，其主要包括提交事务数据块和记录历史节点的数据块。节点事务提交状态的标记主要包括一系列的Magic、序列号、事务类型以及指向历史节点记录的扇区号(DataSecNum)等组成，而记录历史节点的数据块主要由一系列包括删除和未删除的历史节点记录(如图2所示)及扇区区间列表组成，其中扇区区间列表记录历史节点记录数据块的区间大小及其在区间中偏移位置等信息。
下面，将参照图4描述根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法4。如图4所示，一种TPSFS文件***的数据恢复方法4，包括：
步骤S4-1,获取所述TPSFS文件***的日志数据；
步骤S4-2，基于所述日志数据得到扇区区间列表集合；
步骤S4-3，根据所述扇区区间列表集合获取并解析历史节点信息；
步骤S4-4，过滤所述历史节点信息得到删除节点信息；
步骤S4-5，基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
其中，通过分析TPSFS文件***的磁盘结构可以得到磁盘的尾部记录着一系列包括删除和未删除的历史节点记录。通过读取超级块中的日志数据块起始位置信息获得日志区的位置，然后从日志区的节点事务提交状态的标记块定位到历史节点记录的最尾部然后结合扇区区间列表扫描并提取出历史节点信息，最终过滤出删除节点的信息重构出目录结构最终达到删除恢复的目的。实现了删除数据的快速有效的恢复，弥补了TPSFS文件***的删除数据无法恢复的不足，极大提高了计算机数据的取证安全性，适合广泛应用于需要进行TPSFS文件***的数据恢复的场合，不仅数据恢复快速有效，还节省了大量的时间和人力成本。
可选地，根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法可以在具有存储器和处理器的设备、装置或者***中实现。
根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法，通过提取文件***日志块中记录的历史节点信息重新构建恢复出文件***的目录结构进而恢复出删除文件，实现删除数据的完全恢复，极大提高了计算机数据的取证安全性。
根据本发明实施例，在步骤S4-1中，所述获取所述TPSFS文件***的日志数据可以进一步包括：
获取所述TPSFS文件***的中超级块的数据获取所述日志数据的起始位置信息；
根据所述日志数据的起始位置信息获取所述日志数据。
可选地，获取所述TPSFS文件***的中超级块的数据获取所述日志数据的起始位置信息可以包括：读取超级块中的日志数据块起始位置信息获得日志数据的位置。
可选地，根据所述日志数据的起始位置信息获取所述日志数据可以包括：读取所示日志数据的位置中所存储的数据。
根据本发明实施例，在步骤S4-2中，所述基于所述日志数据得到扇区区间列表集合包括：
基于所述日志数据的节点事务提交状态标记数据定位到历史节点记录数据的最尾部得到所述扇区区间列表集合。
其中，假设SCM＝{M1,M2,M3,...,MN}表示所述历史节点记录数据的扇区区间列表集合，其中每个元素Mi代表一个扇区区间列表，对于每个节点Mi其结构大体分为：区间起始扇区,扇区数据在事务数据中的偏移,扇区数量。
根据本发明实施例，在步骤S4-3中，所述历史节点信息包括：INODE节点信息、BTREE_NODE节点信息和FILE/DIR_NODE节点信息。
可选地，所述解析INODE节点信息包括：至少获取INODE节点的属性信息如文件或者目录的创建、修改、访问时间及文件长度。
其中，假设MIO＝{IO1,IO2,IO3,...,ION}表示INODE集合，其每个元素IOi代表一个INODE节点，对于每个节点IOi其结构大体分为：Magic、版本号、本节点物理块号、文件长度、属性块长度及时间信息等。
可选地，所述解析BTREE_NODE节点信息包括：至少获取BTREE_NODE节点的扇区物理位置信息。
其中，假设BMI＝{I1,I2,I3,...,IN}表示BTREE_NODE集合，其每个元素Ii代表一个BTREE_NODE节点，对于每个节点Ii其结构大体分为：Magic、节点类型、条目数、运行最大条目数、本节点所属物理块号以及下一个块区域列表等。
可选地，所述解析FILE/DIR_NODE节点信息包括：至少获取FILE/DIR_NODE节点的文件目录名或者文件名。
其中，假设TDE＝{E1,E2,E3,...,EN}表示DENT NODE集合。其中每个元素Ei代表一个FILE/DIR_NODE节点，对于每个节点Ei其结构为：当前文件名或者目录名长度，本节点相关INODE的物理块号，文件目录名或者文件名。
根据本发明实施例，在步骤S4-4中，所述过滤所述历史节点信息得到删除节点信息可以包括：选取解析后的历史节点信息中的删除节点信息。
需要说明的是，根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法不受基于删除节点信息构建文件结构的构建方法的限制，不论是已有的构建方法还是将来开发的构建方法，均可以用于本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法，在此不做限制。
参见图5，图5示出了根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法的示例。如图5所示，所述TPSFS文件***的数据恢复方法包括：
首先，从超级块中获取日志数据块起始位置信息以及根节点物理块号；
然后，根据日志数据块起始位置信息定位到日志数据区，通过日志数据区的节点事务提交状态标记块定位到历史节点记录的最尾部扇区区间列表并记为SCM；SCM＝{M1,M2,M3,...,MN}表示所述历史节点记录数据的扇区区间列表集合，其中每个元素Mi代表一个扇区区间列表，对于每个节点Mi其结构大体分为：区间起始扇区,扇区数据在事务数据中的偏移,扇区数量；
接着，根据所述SCM和所述根节点物理块号分别获取并解析IINODE节点、FILE/DIR_NODE节点以及BTREE_NODE节点的节点信息；具体包括：
获取FILE/DIR_NODE节点的文件目录名或者文件名记为TDE；TDE＝{E1,E2,E3,...,EN}表示DENT NODE集合，其中每个元素Ei代表一个FILE/DIR_NODE节点，对于每个节点Ei其结构为：当前文件名或者目录名长度，本节点相关INODE的物理块号，文件目录名或者文件名；
获取IINODE节点的属性信息如文件或者目录的创建、修改、访问时间及文件长度等信息记为MIO；MIO＝{IO1,IO2,IO3,...,ION}表示INODE集合，其每个元素IOi代表一个INODE节点，对于每个节点IOi其结构大体分为：Magic、版本号、本节点物理块号、文件长度、属性块长度及时间信息等；
获取BTREE_NODE节点的扇区物理位置信息记为BMI；BMI＝{I1,I2,I3,...,IN}表示BTREE_NODE集合，其每个元素Ii代表一个BTREE_NODE节点，对于每个节点Ii其结构大体分为：Magic、节点类型、条目数、运行最大条目数、本节点所属物理块号以及下一个块区域列表等组成；
接着，判断是否对所有的日志数据中历史节点信息解析完毕，如果未解析完毕则继续上述步骤进行解析，如果结束继续下一个步骤；
接着，根据TDE，MIO和BMI过滤出删除节点信息；
最后，根据删除的TDE，MIO和BMI信息构建文件结构。
此外，根据本发明实施例的方法进行实验，包括：制作一个TPSFS文件***的镜像；在WINDOWS环境下使用格式化软件格式化一个TPSFS文件***，往设备中加入、删除、修改文件然后导出镜像；采用本方案解析该镜像。最终，说明根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法，可以快速有效的恢复删除数据。用TPSFS文件***掉电安全文件的特性，根据日志块中记录的历史节点信息恢复出删除节点信息从而达到数据删除恢复的目的。同时，本发明实施例的方法可以作为TPSFS文件***正常解析的补充，能够恢复出有效的数据信息，为进一步的数据分析提供基础。
图6示出了根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复装置的示意性框图。以下仅对所述TPSFS文件***的数据恢复装置的各部件的主要功能进行描述，而省略以上已经描述过的细节内容。如图6所示，根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复装置6包括：
获取模块6-1，用于获取所述TPSFS文件***的日志数据；
列表模块6-2，用于基于所述日志数据得到扇区区间列表集合；
解析模块6-3，用于根据所述扇区区间列表集合获取并解析历史节点信息；
过滤模块6-4，用于过滤所述历史节点信息得到删除节点信息；
恢复模块6-5，用于基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
其中，通过分析TPSFS文件***的磁盘结构可以得到磁盘的尾部记录着一系列包括删除和未删除的历史节点记录。通过读取超级块中的日志数据块起始位置信息获得日志区的位置，然后从日志区的节点事务提交状态的标记块定位到历史节点记录的最尾部然后结合扇区区间列表扫描并提取出历史节点信息，最终过滤出删除节点的信息重构出目录结构最终达到删除恢复的目的。实现了删除数据的快速有效的恢复，弥补了TPSFS文件***的删除数据无法恢复的不足，极大提高了计算机数据的取证安全性，适合广泛应用于需要进行TPSFS文件***的数据恢复的场合，不仅数据恢复快速有效，还节省了大量的时间和人力成本。
由此可知，根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复装置，通过提取文件***日志块中记录的历史节点信息重新构建恢复出文件***的目录结构进而恢复出删除文件，实现删除数据的完全恢复，极大提高了计算机数据的取证安全性。
另一方面，根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复***，包括：存储装置、以及处理器；存储装置存储用于实现根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法中的相应步骤的程序代码；处理器用于运行所述存储装置中存储的程序代码，以执行根据本发明实施例的TPSFS文件***恢复方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复装置。
此外，根据本发明实施例，还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，在所述程序指令被计算机或处理器运行时用于执行本发明实施例的TPSFS文件***恢复方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的TPSFS文件***恢复装置中的相应模块。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。所述计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合，例如一个计算机可读存储介质包含用于随机地生成动作指令序列的计算机可读的程序代码，另一个计算机可读存储介质包含用于进行TPSFS文件***恢复的计算机可读的程序代码。
在一个实施例中，所述计算机程序指令在被计算机运行时可以实现根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复装置的各个功能模块，并且/或者可以执行根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法。
根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复***中的各模块可以通过根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复的电子设备的处理器运行在存储器中存储的计算机程序指令来实现，或者可以在根据本发明实施例的计算机程序产品的计算机可读存储介质中存储的计算机指令被计算机运行时实现。
根据本发明实施例的TPSFS文件***的数据恢复方法、装置、***以及存储介质，通过提取文件***日志块中记录的历史节点信息重新构建恢复出文件***的目录结构进而恢复出删除文件，实现删除数据的完全恢复，极大提高了计算机数据的取证安全性。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
应了解，本发明实施例所揭露的方法和装置可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种TPSFS文件***的数据恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述TPSFS文件***的中超级块的数据获取日志数据的起始位置信息；
根据所述日志数据的起始位置信息获取所述日志数据；
基于所述日志数据的节点事务提交状态标记数据定位到历史节点记录数据的最尾部得到扇区区间列表集合；
根据所述扇区区间列表集合获取并解析INODE节点信息、BTREE_NODE节点信息和FILE/DIR_NODE节点信息，包括：
获取INODE节点的属性信息，所述属性信息包括文件或者目录的创建、修改和访问时间，以及文件长度；
获取BTREE_NODE节点的扇区物理位置信息；
获取FILE/DIR_NODE节点的文件目录名或者文件名；
过滤所述INODE节点信息、所述BTREE_NODE节点信息和所述FILE/DIR_NODE节点信息得到删除节点信息；
基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
2.一种TPSFS文件***的数据恢复装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述TPSFS文件***的中超级块的数据获取日志数据的起始位置信息；以及根据所述日志数据的起始位置信息获取所述日志数据；
列表模块，用于基于所述日志数据的节点事务提交状态标记数据定位到历史节点记录数据的最尾部得到扇区区间列表集合；
解析模块，用于根据所述扇区区间列表集合获取并解析INODE节点信息、BTREE_NODE节点信息和FILE/DIR_NODE节点信息，包括：
获取INODE节点的属性信息，所述属性信息包括文件或者目录的创建、修改和访问时间，以及文件长度；
获取BTREE_NODE节点的扇区物理位置信息；
获取FILE/DIR_NODE节点的文件目录名或者文件名；
过滤模块，用于过滤所述INODE节点信息、所述BTREE_NODE节点信息和所述FILE/DIR_NODE节点信息得到删除节点信息；
恢复模块，用于基于所述删除节点信息构建文件结构以进行数据恢复。
3.一种TPSFS文件***的数据恢复***，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述方法的步骤。
4.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被计算机执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
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