一、前言
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的今天,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是解決現(xiàn)階段數(shù)據(jù)流失的主要手段,通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)備份可以很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移動(dòng)化。本文針對(duì)現(xiàn)階段的三種主要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行分析研究,確定其技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式,了解實(shí)現(xiàn)原理。使得對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
二、RAID存儲(chǔ)技術(shù)
1、RAID存儲(chǔ)技術(shù)介紹
RAID 是指廉價(jià)(獨(dú)立)磁盤陣列,所謂“磁盤陣列”是指多張磁盤連成一個(gè)陣列上,然后,以某種方式書寫磁盤,這種方式可以在一張或多張磁盤組之間提供數(shù)據(jù)。
從主機(jī)的角度看,控制器使得整個(gè)磁盤組就像一片又快、又大、又可靠的虛擬磁盤。它的初衷主要是為大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供高端的存儲(chǔ)功能和冗余的數(shù)據(jù)安全,在系統(tǒng)中RAID 被看作是一個(gè)邏輯分區(qū),但它是由多個(gè)硬盤組成的,通過在多個(gè)硬盤上同時(shí)儲(chǔ)存和讀取數(shù)據(jù)來大幅度提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。而且在很多RAID 模式中都有較為完備的、相互校驗(yàn)與恢復(fù)的措施,甚至是直接相互的鏡像存儲(chǔ)。當(dāng)數(shù)據(jù)災(zāi)難發(fā)生時(shí)可以自動(dòng)修復(fù),從而大大提高了RAID 系統(tǒng)的容錯(cuò)度,穩(wěn)定了系統(tǒng)的冗余性。
2、RAID技術(shù)規(guī)范
RAID 技術(shù)是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通常將組成磁盤陣列的不同方式分為RAID 級(jí)別。隨著RAID 技術(shù)的不斷發(fā)展。現(xiàn)在已擁有了以RAID 0 到RAID 6 七種基本的級(jí)別。另外,還有一些基本RAID 級(jí)別的組合形式,如RAID 10、RAID 50 等,F(xiàn)將RAID 級(jí)別在應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)作進(jìn)一步的研究。
(一)、RAID 0:是連續(xù)以位或字節(jié)為單位分割數(shù)據(jù),并行讀寫于多個(gè)磁盤上。因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率,但它沒有數(shù)據(jù)冗余。它只是單純地提高性能,而且其中的一個(gè)磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。因此,它不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性高的場(chǎng)合。
(二)、RAID 1:通常被稱為RAID 鏡像,是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余,在成對(duì)的獨(dú)立磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù),即所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行百分之百的備份。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時(shí),可直接從鏡像磁盤上讀寫,而不需要重組失效數(shù)據(jù)。
(三)、RAID0+1:也稱為RAID 10 標(biāo)準(zhǔn),至少需要4 塊硬盤才可以實(shí)現(xiàn),不過它綜合了RAID 0 和RAID 1 的特點(diǎn),將獨(dú)立磁盤配置成RAID 0,兩套完整的RAID 0 互換鏡像。但構(gòu)建RAID 0+1 陣列的成本投入大,數(shù)據(jù)空間利用率只有50%。
(四)、RAID 2:是按位分配數(shù)據(jù)到多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的,在寫入數(shù)據(jù)時(shí)一個(gè)磁盤上保存數(shù)據(jù)的各個(gè)位。同時(shí)把一個(gè)數(shù)據(jù)不同的位運(yùn)算到海明校驗(yàn)碼保存在另一組磁盤上,在數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤的情況下將錯(cuò)誤校正。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存放檢查及恢復(fù)信息,使得RAID 2 技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜、速度最慢,因此在商業(yè)環(huán)境中很少使用,最適合用于諸如圖像之類的應(yīng)用。
(五)、RAID 3:通常是按字節(jié)將數(shù)據(jù)劃分為條紋分配在許多驅(qū)動(dòng)器上,雖然也可按位劃分.但它在陣列時(shí)專用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器保存奇偶校驗(yàn)信息,因此它同RAID2 非常類似,區(qū)別在于它使用簡(jiǎn)單的奇偶校驗(yàn),并用單塊磁盤存放奇偶校驗(yàn)信息。如果一塊磁盤失效,奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù);如果奇偶校驗(yàn)失效,則不影響數(shù)據(jù)使用,但奇偶盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。
(六)、RAID 4:除了按扇區(qū)而不是按字節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)劃分條紋外,RAID 4 與RAID3 相似,同樣也將數(shù)據(jù)條塊化并分布于不同的磁盤上,但條塊單位為塊或記錄。它使用一塊磁盤作為奇偶校驗(yàn)盤,這時(shí)奇偶校驗(yàn)盤會(huì)成為寫操作的瓶頸。因此它在商業(yè)環(huán)境中也很少使用。
(七)、RAID 5:是把數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)到組成RAID 5 的各個(gè)磁盤上,并且奇偶校驗(yàn)信息和相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同磁盤上。它使用一種特殊算法,可以計(jì)算出任何一個(gè)區(qū)域校驗(yàn)塊的存儲(chǔ)位置。這樣就可以確保對(duì)校驗(yàn)塊的任何讀寫操作都會(huì)在所有RAID 磁盤中進(jìn)行均衡,從而消除產(chǎn)生瓶頸的可能。它讀出效率很高,寫入效率一般,塊式的集體訪問效率較佳,但控制器的設(shè)計(jì)也相當(dāng)困難。
(八)、RAID 6:與RAID 5 相比,它增加了第二個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)信息塊。兩個(gè)獨(dú)立的奇偶校驗(yàn)系統(tǒng)使用不同的算法,數(shù)據(jù)的可靠性非常高,即使兩塊磁盤同時(shí)失效也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的使用。相對(duì)于RAID 5 有更大的寫“損失”,因此“寫性能”非常差。
(九)、RAID 7:這是一種新RAID 標(biāo)準(zhǔn),其自身帶有智能化實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和用于存儲(chǔ)管理的軟件工具,可完全獨(dú)立于主機(jī)運(yùn)行,不占用主機(jī)CPU 資源。它采用優(yōu)化的高速數(shù)據(jù)傳送磁盤結(jié)構(gòu),所有的I/O 傳送均是同步進(jìn)行的,可以分別控制,這樣提高了系統(tǒng)的并行性和系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)的速度;每個(gè)磁盤都帶有高速緩沖存儲(chǔ)器,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以使用任何操作芯片,達(dá)到不同實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要。當(dāng)多用戶訪問系統(tǒng)時(shí)?梢赃B續(xù)多臺(tái)主機(jī),訪問時(shí)間幾乎接近于零。
三、IP存儲(chǔ)技術(shù)
IP存儲(chǔ)技術(shù)作為新興的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,越來越多的企業(yè)選擇了IP存儲(chǔ)作為存儲(chǔ)解決方案。另一方面,隨著信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已成為各企事業(yè)單位的基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)成為關(guān)系到企業(yè)生存的重要資源,是企業(yè)賴以生存的命脈,其價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備的價(jià)值。然而,病毒木馬、軟件故障、及人為誤操作等不確定因素時(shí)刻威脅著數(shù)據(jù)的安全,數(shù)據(jù)安全性問題愈來愈突出。
各個(gè)層次的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的使用者也積極關(guān)注自己系統(tǒng)的安全問題,對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全更加重視,備份系統(tǒng)成為保障數(shù)據(jù)安全的重要系統(tǒng)。數(shù)據(jù)備份是一種數(shù)據(jù)安全策略,是保護(hù)數(shù)據(jù)安全的有力措施,已成為信息安全領(lǐng)域一個(gè)備受矚目的研究方向。IP 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶自身業(yè)務(wù)的需要設(shè)計(jì)備份方案。分別由備份服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、備份代理實(shí)現(xiàn)三方交互協(xié)議。物理上各子系統(tǒng)獨(dú)立安裝運(yùn)行,邏輯上備份服務(wù)器主導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,備份代理和存儲(chǔ)服務(wù)器接受備份服務(wù)器發(fā)送的命令運(yùn)行任務(wù),用戶從Web界面發(fā)出命令并發(fā)送給備份服務(wù)器處理。
四、無限傳感存儲(chǔ)技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是準(zhǔn)確、高效地提取環(huán)境中有價(jià)值的信息發(fā)送給用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),無論其應(yīng)用場(chǎng)景和底層硬件部署如何,應(yīng)用層用戶最為關(guān)心的問題是如何將各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)感知的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸和存儲(chǔ),從而保證后期高效、可靠、實(shí)時(shí)的訪問。因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)算法根據(jù)存儲(chǔ)策略的不同主要分為本地存儲(chǔ)、外部存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)為中心存儲(chǔ)三種。
地理信息路由是數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)中應(yīng)用最廣泛的一種經(jīng)典路由,周界轉(zhuǎn)遞模式在尋找存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)時(shí)存在著轉(zhuǎn)遞次數(shù)過多引起的能量浪費(fèi),提出了一種可以減少周界轉(zhuǎn)遞的位置逼近算法。該算法的思想是:在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)遞中,當(dāng)節(jié)點(diǎn)距離目的位置足夠近時(shí),則修剪掉后面的周界轉(zhuǎn)遞過程。地理位置逼近算法可以有效減少周界轉(zhuǎn)遞造成的能量消耗,從而提高網(wǎng)絡(luò)能量利用率。
基于網(wǎng)格的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配算法GBMT,使事件數(shù)據(jù)更加均勻的存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)上。該算法主要思想是:把事件映射到一個(gè)網(wǎng)格中,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前的存儲(chǔ)空間和能量,該網(wǎng)格動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)該事件的節(jié)點(diǎn)。通過設(shè)置閾值和虛擬坐標(biāo)兩個(gè)機(jī)制,防止某個(gè)節(jié)點(diǎn)過多的擔(dān)任存儲(chǔ)的任務(wù),避免熱點(diǎn)問題。該算法使數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)存儲(chǔ)分布更加均勻,進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)使用壽命。
五、結(jié)束語
通過對(duì)現(xiàn)階段已有的三種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行深入研究可以清楚的知道,現(xiàn)階段的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)已經(jīng)可以通過這三種方式實(shí)現(xiàn),針對(duì)數(shù)據(jù)的安全等方面也做了相應(yīng)的研究,保障用戶的數(shù)據(jù)安全是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最關(guān)鍵的一步。相信通過不斷的研究,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)必將開啟新的篇章。
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