[发明专利]一种基于SSD去重技术的数据安全删除方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于SSD去重技术的数据安全删除方法及系统，属于SSD存储控制领域。本发明方法在写数据时对写更新操作先将原映射关系标记为无效，之后基于去重数据写入，同时修改写入数据的元数据；在删除数据时，首先进行数据的安全删除，删除相关物理页PPN数据和映射关系；之后进行元数据的安全删除，彻底消除痕迹。本发明还提供了一种基于SSD去重技术的数据安全删除系统。本发明利用数据去重技术减少安全删除带来的开销，同时通过安全删除元数据来解决该块因被其他文件引用而没有被安全删除的这一问题，确保被删除文件彻底地执行了安全删除。

技术领域

本发明属于SSD存储控制领域，更具体地，涉及一种基于SSD去重技术的数据安全删除方法及系统。

背景技术

随着数据恢复技术的发展，当前计算机操作系统对文件的删除已经变得不再可靠，通过恢复处理存储介质上残留的数据，攻击者可以窃取已删除的机密信息，这已经成为威胁存储系统信息安全的重要隐患。2016年Blancco Technology Group做了一次调查报告，他们从eBay和Craigslist购买了200多块二手硬盘(93％是机械硬盘，剩余是SSD)，发现超过78％的二手硬盘里存在剩余数据，其中67％的硬盘能恢复出个人机密信息，11％的硬盘包含公司敏感数据。另外调查显示，36％的硬盘包含残留数据，即用户进行了删除操作后仍有数据残留；40％的硬盘进行过格式化，但仍然有数据残留在硬盘中；仅仅只有10％的硬盘采取过正确的安全擦除数据手段。这充分说明普通的删除和格式化操作并不能真正的删除数据，用户需要正确的安全删除手段来防止数据泄露。

所谓数据安全删除是指通过各种技术手段，使存储载体中的数据被删除后不可恢复，且设备可二次利用。现在已经针对磁介质提出多种基于复写的安全删除方法，其主要思想是，删除文件时，重写该文件对应的LBA空间，覆盖写存有文件原始数据的物理介质，以此来安全删除文件。但由于闪存异地更新的特点，当重写该文件对应的LBA空间时，存有文件原始数据的物理页将变为无效，覆盖写的数据被写入到新的物理页，无法达到覆盖写文件原始数据的效果。同时，在经过大量读写后，文件的每个数据页都有可能存在若干个副本，这些数据页副本在存储介质里保存的时间是不可预测的，只能在垃圾回收时回收一部分，占用了固态盘空间的同时，泄露了已删除文件中的信息。因此，针对基于闪存的固态盘，需要引进一种新的安全删除技术以改变这种困境。

另一方面，在大数据时代，盲目地增加存储容量并不是解决数据规模激增问题的有效方式。研究人员分析了多种存储系统，发现这些存储设备中广泛存在重复数据。例如，微软的研究人员发现个人电脑中普遍存在40％左右的重复数据；EMC的研究者发现备份存储系统的重复数据高达90％；德国研究者发现数据中心存在15-30％的重复数据。这些重复数据不仅增加了存储成本，且在写入时增加了数据传输量。可以通过减少重复数据的存储来有效提高存储设备的利用率，且对SSD而言，减少重复数据还有着提高SSD使用寿命的作用。

现在数据去重技术在备份系统中已经得到了广泛应用，闪存安全删除技术正在被广泛研究，本专利将数据去重技术和闪存安全删除技术结合起来，利用数据去重技术减少安全删除带来的开销，进一步提升了固态存储设备的性能和安全性。在存储体系中，重删和安全删除结合会带来一些问题，其中一个最重要的问题是无用数据是否真正的被安全删除了。如图1，当没有使用重删技术时，安全删除一个文件A(共有a，b，c，d这4个数据块，注：数据块对应闪存页)需要对这4个数据块依次安全删除；倘若这时使用重删技术，另一个文件B(共有a，b1，c，d1这4个数据块)与文件A有两个数据块a，c是共享的，这样数据安全删除时这两个数据块就不需要进行处理，减少了开销。但是这样又会带来文件A是否真正被安全删除这一问题。

发明内容