MiniBackup - C++ 数据备份

课程设计项目 | 基于 C++17 实现 | 支持加密与打包

1. 项目简介 (Project Overview)

本项目实现了一款具备工业级特性的数据备份软件。采用 C++17 编写核心逻辑，通过 CMake 进行构建，并封装为 动态链接库 (Shared Library) 以支持 Python GUI 调用。

项目特性与任务清单 (Feature To-Do List)

1. 核心基础功能 (已完成)

对应作业基础分 (40分)

• 数据备份：支持递归扫描目录树，完整复制文件数据。
• 数据还原：能够将备份数据恢复到指定路径。
• 备份验证：集成 CRC32 校验算法，支持检测文件损坏与容错处理。(额外算分)
• 底层架构：
  • 核心逻辑封装为动态库 (libcore.so / core.dll)。
  • 实现 C-ABI 接口导出，支持跨语言调用。
  • Docker 环境标准化构建。

2. 已完成的扩展功能 (当前得分项)

对应扩展分 (~30-40分)

• 打包解包 (+10分)：
  • 实现自定义 .pck 二进制文件格式。
  • 支持多文件合并存储。
• 加密解密 (+20分)：
  • RC4 流密码：实现标准流式加密算法。
  • XOR 混淆：实现基础加密算法。
  • 支持解包时自动识别加密模式。
• 特殊文件支持 (+10分 | 不确定，因为只支持了这一个特殊文件，这个不关键)：
  • 软链接 (Symlink)：支持 Linux 符号链接的正确存储与恢复（非复制内容）。

3. 待开发/可选扩展功能 (Pending)

可认领任务，建议优先完成 GUI

🔴 高优先级 (High Priority)

• 图形界面 (GUI) (+10分)：
  • 基于 Python (Tkinter/PyQt) 对接动态库接口。
  • 实现目录选择、一键备份/还原/打包的可视化操作。

🟡 中优先级 (性价比高，建议做)

• 元数据支持 (+10分)：
  • 备份时记录文件权限 (chmod) 和修改时间 (mtime)。
  • 还原时恢复上述元数据。
• 自定义备份 (+18分)：
  • 实现文件筛选器（如：只备份 .cpp，或跳过 .tmp）。

⚪ 低优先级 (视时间充裕度而定)

• 压缩解压 (+10分)：实现 RLE 或 LZ77 算法以减小包体积。
• 定时备份 (+10分)：基于简单的 Timer 实现周期性调用。
• 实时备份 (+15分)：监听文件系统变动 (inotify)。

2. 项目结构 (Structure)

minibackup/
├── include/
│   ├── BackupEngine.h    # 核心引擎接口
│   └── CRC32.h           # CRC 校验工具
├── src/
│   ├── main.cpp          # 命令行入口 (CLI)
│   ├── BackupEngine.cpp  # 业务逻辑实现 (RC4/XOR/Pack都在这里)
│   └── Bridge.cpp        # C-API 接口层 (暴露给 Python 使用)
├── CMakeLists.txt        # 构建脚本 (生成 libcore.so 和 minibackup)
├── Dockerfile            # 标准化编译环境
└── README.md             # 说明文档

3. 开始

 1. 进入项目目录
`cd minibackup`

 2. 创建构建目录
`mkdir build && cd build`

 3. 生成 Makefile
`cmake ..`

 4. 编译
`make`

 编译完成后，build 目录下会生成：
 - minibackup (可执行文件，用于命令行测试)
 - libcore.so (动态库，用于 Python GUI)

1. 基础备份与恢复

备份目录 A 到 B (镜像模式)

./minibackup backup ./source_dir ./backup_dir

恢复数据

./minibackup restore ./backup_dir ./restore_dir

2. 高级打包 (Pack)

支持加密、压缩和过滤器。

语法: pack <pck_file> [options]

示例:

简单打包
`./minibackup pack ./data output.pck`

 加密(RC4) + 压缩(RLE) + 密码
./minibackup pack ./data secret.pck -rc4 -rle -pwd "mypassword"

 [高级筛选]：只打包最近 3 天修改的、小于 10MB 的 .txt 文件
./minibackup pack ./data filter.pck -name ".txt" -max 10485760 -days 3

参数说明:

-rc4 / -xor: 启用加密算法。

-rle: 启用压缩。

-pwd : 设置密码。

-name / -path : 按名称或路径过滤。

-min / -max : 按大小过滤。

-days : 仅备份最近 N 天修改的文件。

3. 高级解包 (Unpack)

语法: unpack <pck_file> <dest_dir> [pwd]

解包 (如有密码需提供)

./minibackup unpack secret.pck ./output_dir -pwd "mypassword"

4. 演示：软连接和元数据之权限

docker run -it --rm --privileged -v "$(pwd):/usr/src/minibackup" minibackup_img /bin/bash

rm -rf build && \
    mkdir build && \
    cd build && \
    cmake .. && \
    make

ls -lR demo_linux_src

./build/minibackup pack demo_linux_src demo_linux.pck -rle

./build/minibackup unpack demo_linux.pck demo_linux_restore

python3 -c "import socket; s = socket.socket(socket.AF_UNIX); s.bind('demo_linux_src/my_socket')"