自美国“9.11”事件以来，世界各国政府越来越重视提升信息系统的服务应急响应能力，许多关键行业和领域（例如银行、保险等）也相应建立了服务应急响应/灾难恢复机制。在服务应急响应体系中，对核心业务数据的保护是其中的关键环节，在很大程度上关系到整个服务应急响应过程的成败。传统的数据保护技术难以满足服务应急响应高可靠、高可用、高实时的需求。本文针对面向服务应急响应的数据保护设计中面临的诸多挑战，以为服务应急响应提供高可靠、接近实时的数据保护能力、保障服务应用的高可用性为目标，对多版本数据保护模型、文件系统层次和块层次数据保护机制、重复数据删除机制等关键技术进行了广泛而深入的研究，取得的主要研究成果包括：1.提出了一种面向服务应急响应的多版本数据保护模型。通过分析影响多版本数据保护效率和时空开销的数据复制频率、版本恢复时间、存储开销和数据冗余等关键因素，从数据版本生成、版本管理和版本恢复三个方面对多版本数据保护机制进行了数学描述，建立了面向服务应急响应的多版本数据保护模型，并基于联机事务处理系统的trace信息对模型的相关特性进行了模拟实验。该模型可以指导文件系统层次和块层次多版本数据保护的优化设计，在多因素全面均衡的基础上较大改进数据恢复的RPO和RTO指标。2.提出了一种高效文件系统多版本数据保护机制（VerFS）。针对传统直接磁盘拷贝实现数据恢复存在效率低的问题，通过文件系统层次的逻辑块重新链接技术实现文件数据的快速恢复，并结合磁盘写操作性能优化方法进一步减少数据恢复的时间开销。该机制与传统的文件粒度的多版本数据保护机制COW相比，其存储开销约为23%～51%，但其数据恢复的RPO指标可以达到分钟级别、RTO指标可以达到秒级。3.提出了一种高效可靠块级多版本连续数据保护机制（VerCDP）。针对传统TRAP机制数据校验日志链过长，导致恢复时性能不高、并可能产生失效的问题，通过动态插入数据块的当前快照，并基于该快照在后续动态时间间隔内压缩存储变更的数据，在额外增加一定备份存储空间的基础上获取数据恢复时间的高效。分析表明：该机制的日志存储量为TRAP-4的0.83倍～2倍，为COW的12%～42%；但其数据恢复的可靠性较大增强，数据恢复时间减少到ST-CDP恢复时间的10%。4.提出了一种面向VerFS的重复数据删除机制（DeDupVerFS）。利用VerFS层次化的数据组织管理模式和VerFS中元数据常驻内存的特性，设计层次化相同数据检测机制；基于该机制，进一步研究了基于hash指纹前缀的相同数据检测优化技术，将相同数据检测的时间复杂性降低到O(1)量级。实验结果表明，DeDupVerFS能够在不对系统平均I/O响应时间产生显著影响的同时，节省6.8%～18.6%的数据存储开销，提高存储空间的利用率。5.以面向服务应急响应的多版本数据保护模型为指导，综合应用上述关键技术研究成果，设计并实现了面向服务应急响应的数据保护原型系统。该原型系统不仅验证了本文提出的数据保护关键技术的正确性和有效性，而且可以直接应用于具有应急响应需求的数据服务系统。上述研究成果以面向服务应急响应的多版本数据保护模型为理论指导，始终围绕改进数据恢复能力的RPO和RTO指标，在增加用户可接受的存储开销前提下，研究高效、可靠的面向服务应急响应的数据保护机制。相关理论分析和实验结果表明，本文的方法具有一定的理论意义和应用价值。