数据量的爆炸式增长对数据的快速可用性及可管理性等提出了严峻的挑战(如24×7的不停机服务、快速准确的数据恢复、容灾、低成本管理等),传统的数据备份方法已经越来越难以应对这些新的挑战。云备份,作为一种新兴的备份方式,以其按需存储、资源共享、绿色环保、低成本等众多优势而日益受到学术界和产业界的关注。目前云备份的研究和应用还处在起步阶段,如何研究和开发满足未来大规模数据增长需要的、实际可行的云备份系统是一个亟待解决的问题。本文以云备份这种新型的备份方式作为研究对象,重点在集群存储、虚拟化、负载均衡和缓存管理等方面展开了研究,以期为相关领域的研究人员提供一种实际可行的云备份系统的研究和开发方法。论文的主要工作包括：(1)采用集群存储技术设计层次化的云备份系统架构；(2)引入虚拟化技术实现全局统一的命名空间和文件管理；(3)运用基于策略的负载均衡机制实现用户备份文件时的静态均衡以及存储服务器之间文件迁移时的动态均衡,从而优化和提升整个系统的性能；(4)设计智能化的缓存管理机制,提高系统对用户数据访问的响应能力；(5)自主研究开发了基于上述设计思想和关键技术的S-Cloud云备份原型系统。测试结果表明,本文研究与开发的S-Cloud(Storage-Cloud)云备份系统达到了预期的功能与目标,所采用的技术和方法可以为相关系统的研发提供有益的参考,具有较好的应用和推广价值。