- 相關(guān)推薦
云存儲(chǔ)原理及發(fā)展趨勢(shì)_系統(tǒng)構(gòu)架
0前言作為近幾年興起的“云計(jì)算(CloudComputing)”的一大重要組成部分，“云存儲(chǔ)(CloudStorage)”承擔(dān)著最底層以服務(wù)形式收集、存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的任務(wù)，并在此基礎(chǔ)上展開(kāi)上層的云平臺(tái)、云服務(wù)等業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備相比，云存儲(chǔ)不僅僅是一個(gè)硬件，而是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問(wèn)接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個(gè)部分組成的系統(tǒng)。
云存儲(chǔ)提供的是存儲(chǔ)服務(wù)，存儲(chǔ)服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將本地?cái)?shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)服務(wù)提供商(SSP)提供的在線存儲(chǔ)空間。需要存儲(chǔ)服務(wù)的用戶不再需要建立自己的數(shù)據(jù)中心，只需向SSP申請(qǐng)存儲(chǔ)服務(wù)，從而避免了存儲(chǔ)平臺(tái)的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約了昂貴的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施投資。
1云存儲(chǔ)技術(shù)
云存儲(chǔ)系統(tǒng)與傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)相比，具有如下不同：第一，從功能需求來(lái)看，云存儲(chǔ)系統(tǒng)面向多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)在線存儲(chǔ)服務(wù)，而傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)則面向如高性能計(jì)算、事務(wù)處理等應(yīng)用；第二，從性能需求來(lái)看，云存儲(chǔ)服務(wù)首先需要考慮的是數(shù)據(jù)的安全、可靠、效率等指標(biāo)，而且由于用戶規(guī)模大、服務(wù)范圍廣、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的云存儲(chǔ)服務(wù)必將面臨更大的技術(shù)挑戰(zhàn)；第三，從數(shù)據(jù)管理來(lái)看，云存儲(chǔ)系統(tǒng)不僅要提供類(lèi)似于POSIX的傳統(tǒng)文件訪問(wèn)，還要能夠支持海量數(shù)據(jù)管理并提供公共服務(wù)支撐功能，以方便云存儲(chǔ)系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)的維護(hù)。
基于上述特點(diǎn)，云存儲(chǔ)平臺(tái)整體架構(gòu)可劃分為4個(gè)層次，自底向上依次是：存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層以及訪問(wèn)層。云存儲(chǔ)平臺(tái)整體架構(gòu)如圖1所示。
圖1云存儲(chǔ)框架
(1)存儲(chǔ)層
云存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)外提供多種不同的存儲(chǔ)服務(wù)，各種服務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，形成一個(gè)海量數(shù)據(jù)池。從大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)后臺(tái)數(shù)據(jù)組織方式來(lái)看，傳統(tǒng)基于單服務(wù)器的數(shù)據(jù)組織難以滿足廣域網(wǎng)多用戶條件下的吞吐性能和存儲(chǔ)容量需求；基于P2P架構(gòu)的數(shù)據(jù)組織需要龐大的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和復(fù)雜編碼算法保證數(shù)據(jù)可靠性。相比而言，基于多存儲(chǔ)服務(wù)器的數(shù)據(jù)組織方法能夠更好滿足在線存儲(chǔ)服務(wù)的應(yīng)用需求，在用戶規(guī)模較大時(shí)，構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)中心能夠?yàn)椴煌乩韰^(qū)域的用戶提供更好的服務(wù)質(zhì)量。
云存儲(chǔ)的存儲(chǔ)層將不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備互連起來(lái)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的集中管理、狀態(tài)監(jiān)控以及容量的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，實(shí)質(zhì)是一種面向服務(wù)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。
(2)基礎(chǔ)管理層
云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)中的基礎(chǔ)管理層為上層提供不同服務(wù)間公共管理的統(tǒng)一視圖。通過(guò)設(shè)計(jì)統(tǒng)一的用戶管理、安全管理、副本管理及策略管理等公共數(shù)據(jù)管理功能，將底層存儲(chǔ)與上層應(yīng)用無(wú)縫銜接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作，以更好的性能對(duì)外提供多種服務(wù)。
(3)應(yīng)用接口層
應(yīng)用接口層是云存儲(chǔ)平臺(tái)中可以靈活擴(kuò)展的、直接面向用戶的部分。根據(jù)用戶需求，可以開(kāi)發(fā)出不同的應(yīng)用接口，提供相應(yīng)的服務(wù)。比如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、空間租賃服務(wù)、公共資源服務(wù)、多用戶數(shù)據(jù)共享服務(wù)、數(shù)據(jù)備份服務(wù)等。
(4)訪問(wèn)層
通過(guò)訪問(wèn)層，任何一個(gè)授權(quán)用戶都可以在任何地方，使用一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來(lái)登錄云存儲(chǔ)平臺(tái)，享受云存儲(chǔ)服務(wù)。
2云存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
作為新興的存儲(chǔ)技術(shù)，與傳統(tǒng)的購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備和部署存儲(chǔ)軟件相比，云存儲(chǔ)方式存在以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)成本低、見(jiàn)效快
傳統(tǒng)的購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備或軟件定制方式下，企業(yè)根據(jù)信息化管理的需求，一次性投入大量資金購(gòu)置硬件設(shè)備、搭建平臺(tái)。軟件開(kāi)發(fā)則經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的可行性分析、需求調(diào)研、軟件設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試這一過(guò)程。往往在軟件開(kāi)發(fā)完成以后，業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化，不得不對(duì)軟件進(jìn)行返工，不僅影響質(zhì)量，提高成本，更是延誤了企業(yè)信息化進(jìn)程，同時(shí)造成了企業(yè)之間的低水平重復(fù)投資以及企業(yè)內(nèi)部周期性、高成本的技術(shù)升級(jí)。在云存儲(chǔ)方式下，企業(yè)除了配置必要的終端設(shè)備接收存儲(chǔ)服務(wù)外，不需要投入額外的資金來(lái)搭建平臺(tái)。企業(yè)只需按用戶數(shù)分期租用服務(wù)，規(guī)避了一次性投資的風(fēng)險(xiǎn)，降低了使用成本，而且對(duì)于選定的服務(wù)，可以立即投入使用，既方便又快捷。
(2)易于管理
傳統(tǒng)方式下，企業(yè)需要配備專(zhuān)業(yè)的IT人員進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)，由此帶來(lái)技術(shù)和資金成本。云存儲(chǔ)模式下，維護(hù)工作以及系統(tǒng)的更新升級(jí)都由云存儲(chǔ)服務(wù)提供商完成，企業(yè)能夠以最低的成本享受到最新最專(zhuān)業(yè)的服務(wù)。
(3)方式靈活
傳統(tǒng)的購(gòu)買(mǎi)和定制模式下，一旦完成資金的一次性投入，系統(tǒng)無(wú)法在后續(xù)使用中動(dòng)態(tài)調(diào)整。隨著設(shè)備的更新?lián)Q代，落后的硬件平臺(tái)難以處置；隨著業(yè)務(wù)需求的不斷變化，軟件需要不斷地更新升級(jí)甚至重構(gòu)來(lái)與之相適應(yīng)，導(dǎo)致維護(hù)成本高昂，很容易發(fā)展到不可控的程度。而云存儲(chǔ)方式一般按照客戶數(shù)、使用時(shí)間、服務(wù)項(xiàng)目進(jìn)行收費(fèi)。企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化、人員增減、資金承受能力，隨時(shí)調(diào)整其租用服務(wù)方式，真正做到“按需使用”。
3云存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)
隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，集群技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)的拓展，CDN內(nèi)容分發(fā)、P2P、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的廣泛運(yùn)用，以及存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的完善，云存儲(chǔ)在技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，以“用戶創(chuàng)造內(nèi)容”和“分享”為精神的Web2.0推動(dòng)了全網(wǎng)域用戶對(duì)在線服務(wù)的認(rèn)知。
從未來(lái)云存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，云存儲(chǔ)系統(tǒng)主要還需從安全性、便攜性及數(shù)據(jù)訪問(wèn)等角度進(jìn)行改進(jìn)。
(1)安全性
從云計(jì)算誕生，安全性一直是企業(yè)實(shí)施云計(jì)算首要考慮的問(wèn)題之一。同樣在云存儲(chǔ)方面，安全仍是首要考慮的問(wèn)題，對(duì)于想要進(jìn)行云存儲(chǔ)的客戶來(lái)說(shuō)，安全性通常是首要的商業(yè)考慮和技術(shù)考慮。但是許多用戶對(duì)云存儲(chǔ)的安全要求甚至高于它們自己的架構(gòu)所能提供的安全水平。既便如此，面對(duì)如此高的不現(xiàn)實(shí)的安全要求，許多大型、可信賴的云存儲(chǔ)廠商也在努力滿足它們的要求，構(gòu)建比多數(shù)企業(yè)數(shù)據(jù)中心安全得多的數(shù)據(jù)中心�，F(xiàn)在用戶可以發(fā)現(xiàn)，云存儲(chǔ)具有更少的安全漏洞和更高的安全環(huán)節(jié)，云存儲(chǔ)所能提供的安全性水平要比用戶自己的數(shù)據(jù)中心所能提供的安全水平還要高。
(2)便攜性
一些用戶在托管存儲(chǔ)的時(shí)候還要考慮數(shù)據(jù)的便攜性。一般情況下這是有保證的，一些大型服務(wù)提供商所提供的解決方案承諾其數(shù)據(jù)便攜性可媲美最好的傳統(tǒng)本地存儲(chǔ)。有的云存儲(chǔ)結(jié)合了強(qiáng)大的便攜功能，可以將整個(gè)數(shù)據(jù)集傳送到你所選擇的任何媒介，甚至是專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)設(shè)備。
(3)性能和可用性
過(guò)去的一些托管存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)總是存在著延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。同樣地，互聯(lián)網(wǎng)本身的特性就嚴(yán)重威脅服務(wù)的可用性。最新一代云存儲(chǔ)有突破性的成就，體現(xiàn)在客戶端或本地設(shè)備高速緩存上，將經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)保持在本地，從而有效地緩解互聯(lián)網(wǎng)延遲問(wèn)題。通過(guò)本地高速緩存，即使面臨最嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)中斷，這些設(shè)備也可以緩解延遲性問(wèn)題。這些設(shè)備還可以讓經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)像本地存儲(chǔ)那樣快速反應(yīng)。通過(guò)一個(gè)本地NAS網(wǎng)關(guān)，云存儲(chǔ)甚至可以模仿終端NAS設(shè)備的可用性、性能和可視性，同時(shí)將數(shù)據(jù)予以遠(yuǎn)程保護(hù)。隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，各廠商仍將繼續(xù)努力實(shí)現(xiàn)容量?jī)?yōu)化和WAN(廣域網(wǎng))優(yōu)化，從而盡量減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t性。
(4)數(shù)據(jù)訪問(wèn)
現(xiàn)有對(duì)云存儲(chǔ)技術(shù)的疑慮還在于，如果執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)請(qǐng)求或數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，那么云存儲(chǔ)是否可提供足夠的訪問(wèn)性。在未來(lái)的技術(shù)條件下，此點(diǎn)大可不必?fù)?dān)心，現(xiàn)有的廠商可以將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺魏晤?lèi)型的媒介，可將數(shù)據(jù)直接傳送給企業(yè)，且其速度之快相當(dāng)于復(fù)制、粘貼操作。另外，云存儲(chǔ)廠商還可以提供一套組件，在完全本地化的系統(tǒng)上模仿云地址，讓本地NAS網(wǎng)關(guān)設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行而無(wú)需重新設(shè)置。未來(lái)，如果大型廠商構(gòu)建了更多的地區(qū)性設(shè)施，那么數(shù)據(jù)傳輸將更加迅捷。如此一來(lái)，即便是客戶本地?cái)?shù)據(jù)發(fā)生了災(zāi)難性的損失，云存儲(chǔ)廠商也可以將數(shù)據(jù)重新快速傳輸給客戶數(shù)據(jù)中心。
參考文獻(xiàn)
1 Hayes B. Cloud Computing [J].Communications of the ACM, 2008, 51(7):9-11.
2 Schmuck F B,Haskin R L.GPFS:A shared-disk file system for large computing clusters[C]//Proceedings of the Conference on File and StorageTechnologies,January 28-30,2002:231-244.
3 Namjoshi J,Gupte A.Service oriented architecture for cloud based travel reservation software as a service[C]//Proceedings of the 2009IEEE International Conference on Cloud Computing(CLOUD’09),Bangalore,India,Sep 21-25,2009.Los Alamitos,CA,USA:IEEE Computer Society,2009:147-150.
4 ZHU B, LI K, PATTERSON H. Avoiding the Disk Bottleneck in the Data Domain File System [C]//Proceedings ofthe 6th USENIX Conference on File and Storage Technologies (FAST’08), Feb26-29, 2008, San Jose, CA, USA. Berkeley, CA, USA: USENIX Association,2008:269-282.
5 PAMIES-JUAREZ L, GARCIA-LOPEZ P, SANCHEZ-ARTIGAS M. Rewarding Stability in Peer-to-Peer BackupSystems [C]// Proceedings of 16th IEEE International Conference on Networks(ICON’08), Dec 12-14, 2008, New Delhi, India. Piscataway, NJ,USA: IEEE, 2008: 6p.
【云存儲(chǔ)原理及發(fā)展趨勢(shì)_系統(tǒng)構(gòu)架】相關(guān)文章：
基于MATLAB 的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)04-10
分類(lèi)加法計(jì)數(shù)原理與分步乘法計(jì)數(shù)原理的應(yīng)用08-20
有關(guān)哲學(xué)原理06-06
抽屜原理教學(xué)反思08-24
《抽屜原理》教學(xué)反思02-19
抽屜原理教學(xué)反思02-14
抽屜原理的教學(xué)反思03-29