引言
“云”是當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里最為熱門的一個(gè)關(guān)鍵詞,作為一種互聯(lián)網(wǎng)的比喻,“云”已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)方面。作為當(dāng)今數(shù)字信息技術(shù)的三大基石之一的存儲(chǔ)技術(shù),是現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ),為云計(jì)算等多項(xiàng)技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明,現(xiàn)今全球的信息總量已經(jīng)超過了1000EB,磁盤技術(shù)的發(fā)展,使得硬盤具有更大容量,如今新推出的SATA硬盤已普遍具有了TB級的容量,但對于云計(jì)算這種信息服務(wù)模式,單個(gè)硬盤容量已顯然不足以支持云計(jì)算服務(wù)模式對海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求,從而使得存儲(chǔ)設(shè)備成為了云計(jì)算在性能的擴(kuò)展上的瓶頸。
另外,現(xiàn)今社會(huì)對數(shù)據(jù)及其存儲(chǔ)系統(tǒng)的依賴性越來越強(qiáng),一旦發(fā)生自然或者人為損壞,造成了存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失,對人們的正常工作、生活將產(chǎn)生沉重打擊,因此存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)是當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。云存儲(chǔ)從本質(zhì)上來說是一個(gè)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),它將數(shù)據(jù)保存在多個(gè)遠(yuǎn)端服務(wù)器中,這樣本地存儲(chǔ)設(shè)備或者某個(gè)遠(yuǎn)端服務(wù)器出現(xiàn)故障,存儲(chǔ)信息出現(xiàn)丟失,另外存儲(chǔ)設(shè)備中的備份數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)提到恢復(fù)作用,從而增強(qiáng)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。移動(dòng)辦公是辦公模式的發(fā)展趨勢,傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式只能將數(shù)據(jù)、文本等辦公資料存儲(chǔ)在移動(dòng)介質(zhì)中,這種模式不僅攜帶不便,而且易丟失。云存儲(chǔ)模式下,所有的辦公資料都將存儲(chǔ)在遠(yuǎn)端的服務(wù)器中,不論在室內(nèi)或者室外辦公,所有的資料都將方便獲取,且不需要辦公者自身攜帶,安全保密性也可得到提高。本文將對云存儲(chǔ)這種新式存儲(chǔ)模式進(jìn)行初步探討。
1 云存儲(chǔ)概述
1.1云存儲(chǔ)的定義
云存儲(chǔ)是指通過集群網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類型存儲(chǔ)設(shè)備通過一定方式進(jìn)行集成,共同提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)是云計(jì)算的存儲(chǔ)部分,本質(zhì)上是為大數(shù)據(jù)量運(yùn)算時(shí)提供存儲(chǔ)和管理。關(guān)于云存儲(chǔ),全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)給出的定義是:通過網(wǎng)絡(luò)提供可配置的虛擬化的存儲(chǔ)及相關(guān)數(shù)據(jù)的服務(wù)。云存儲(chǔ)的內(nèi)涵是存儲(chǔ)自動(dòng)化和存儲(chǔ)虛擬化,目標(biāo)是接近100%的使用存儲(chǔ)空間。
圖1云存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖
簡而言之,云存儲(chǔ)就是將數(shù)據(jù)資源放到網(wǎng)絡(luò)上,隨時(shí)供用戶存取的一種新興存儲(chǔ)模式。從用戶角度來說,云存儲(chǔ)不是面對某一個(gè)具體的存儲(chǔ)設(shè)備,而是一種數(shù)據(jù)訪問服務(wù),是面對由各種各樣的存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器構(gòu)成的集合體。用戶可以在任何時(shí)間、地方,透過任意網(wǎng)絡(luò)連接的方式,方便地存取所需要的數(shù)據(jù)。近年來,有多家商業(yè)軟件公司推出了自己的云存儲(chǔ)產(chǎn)品和服務(wù),包括Microsoft的Azure、Google的GFS、Amazon的S3等等。
1.2云存儲(chǔ)的特點(diǎn)
本質(zhì)上,云存儲(chǔ)不在是一種存儲(chǔ),而是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的服務(wù),具有海量存儲(chǔ)、易擴(kuò)容、統(tǒng)一管理、成本低廉、隨意讀取、資源共享等特性。對于用戶來說,云存儲(chǔ)的設(shè)備是完全透明的,通過網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)器連接,用戶就可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問。由于云存儲(chǔ)是基于商業(yè)組件的,用戶只需向存儲(chǔ)服務(wù)提供商提出申請,就可擁有自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,節(jié)約了昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施投資,存儲(chǔ)服務(wù)提供商可按需收費(fèi),而用戶可跨不同應(yīng)用,不受具體地理位置的限制使用存儲(chǔ)資源?偨Y(jié)一下,云存儲(chǔ)具有下列幾個(gè)典型特點(diǎn):
(1)低成本。由存儲(chǔ)服務(wù)提供商為用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù),用戶只需通過網(wǎng)絡(luò)終端連接云服務(wù),即可在任何位置訪問數(shù)據(jù)資源,用戶不需要提供任何存儲(chǔ)介質(zhì),節(jié)省了購買服務(wù)器和維護(hù)人員的開銷。
(2)高可靠性。一般而言,存儲(chǔ)服務(wù)提供商都具掌握專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,通過數(shù)據(jù)快照、鏡像存儲(chǔ)鏡像以及數(shù)據(jù)自動(dòng)同步等措施來保障存儲(chǔ)服務(wù)的高可靠性,避免用戶數(shù)據(jù)丟失,另外存儲(chǔ)服務(wù)提供商有嚴(yán)格管理機(jī)制,利用數(shù)字加密等技術(shù)防止數(shù)據(jù)被篡改和被攻擊,還配置了專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理,從某種意義上說,云存儲(chǔ)比本地存儲(chǔ)更可靠。
(3)可訂購性。服務(wù)提供商是面對所有類型的用戶提供多種不同的云存儲(chǔ)服務(wù),用戶可以根據(jù)自身需求進(jìn)行定制云服務(wù),并按照不同服務(wù)內(nèi)容付費(fèi)。
(4)高容量性。存儲(chǔ)服務(wù)提供商都擁有規(guī)模巨大的服務(wù)器,如Google擁有100多萬臺(tái)服務(wù)器,微軟、IBM也擁有十多萬臺(tái),一些企業(yè)內(nèi)部私有的云存儲(chǔ)也有數(shù)百臺(tái)服務(wù)器,這些數(shù)量眾多的服務(wù)器提供了海量的容量空間,用戶不用擔(dān)心存儲(chǔ)空間不足,避免了因數(shù)據(jù)增長不得不刪除數(shù)據(jù),可以說用戶可獲得無限存儲(chǔ)空間,無需擔(dān)心存儲(chǔ)資源枯竭。
(5)易于集中管理。云存儲(chǔ)將散在各地的信息集中起來存儲(chǔ),避免數(shù)據(jù)重復(fù),可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)查重,便于管理,只要經(jīng)過授權(quán),用戶可在任何時(shí)間地點(diǎn)隨時(shí)取用數(shù)據(jù),無需專門配置人員維護(hù)數(shù)據(jù),減少了管理難度。
2 云存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)
云存儲(chǔ)系統(tǒng)通?蓜澐譃4層:存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層、訪問層。結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。
2.1存儲(chǔ)層
存儲(chǔ)層是一種分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),本質(zhì)上是一種服務(wù),是云存儲(chǔ)基礎(chǔ)。存儲(chǔ)層有多種選擇,如FC光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備、NAS、iSCS、等。存儲(chǔ)層中的存儲(chǔ)設(shè)備分布于不同地域且數(shù)量龐大,彼此通過光纖連接在一起。存儲(chǔ)層主要功能是連接融合不同存儲(chǔ)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)設(shè)備及其數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)邏輯虛擬化、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。
2.2基礎(chǔ)管理層
基礎(chǔ)管理層是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn),是存儲(chǔ)的核心部分;A(chǔ)管理層通過網(wǎng)格計(jì)算、分布式文件系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的協(xié)同工作,對外提供統(tǒng)一存儲(chǔ)服務(wù)。在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí),云存儲(chǔ)分布式文件系統(tǒng)將文件按照一定大小分割成數(shù)據(jù)塊,并為每個(gè)數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建副本,一個(gè)節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)失效時(shí),可通過自動(dòng)復(fù)制副本來恢復(fù)數(shù)據(jù),保證了數(shù)據(jù)的安全。
基礎(chǔ)管理層還可以加入數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理等管理技術(shù),以防止惡意攻擊,保證云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)正確的用戶訪問權(quán)限,保證云存儲(chǔ)的穩(wěn)定和安全。
2.3應(yīng)用接口層
應(yīng)用接口層為實(shí)際應(yīng)用與云存儲(chǔ)的基礎(chǔ)服務(wù)層之間提供交互功能。根據(jù)實(shí)際需求,云存儲(chǔ)服務(wù)商可以根據(jù)用戶的不同需求,提供不同的應(yīng)用服務(wù),具體來說就是開發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口。常見接口比如IPTV服務(wù)、在線備份服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)硬盤服務(wù)等。同時(shí)在這一層也可實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證和對訪問的控制。
2.4訪問層
用戶應(yīng)用公用接口登陸云存儲(chǔ)系統(tǒng),登錄時(shí)需經(jīng)過授權(quán),授權(quán)之后的用戶才能使用服務(wù),根據(jù)用戶需求的不同,云存儲(chǔ)服務(wù)提供的訪問類型會(huì)有所不同。以谷歌成熟的云存儲(chǔ)系統(tǒng)GFS(GoogleFileSystem)為例,說明上述的云存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。GFS系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖2所示。
圖2 GFS系統(tǒng)構(gòu)架圖
在GFS系統(tǒng)中,使用文件在服務(wù)器上的存放路徑作為標(biāo)識(shí),文件按照一定層次組織在系統(tǒng)中存儲(chǔ)。GFS系統(tǒng)的整體構(gòu)架由主服務(wù)器和相配套的塊服務(wù)器構(gòu)成,其中主服務(wù)器作為文件元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì),包括文件名、塊名、文件到塊的映射,以及塊副本位置。主服務(wù)器還管理副本塊的分配與回收以及塊的移動(dòng)等。
客戶端利用Google提供的API接口對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問:讀數(shù)據(jù)時(shí),首先通過主服務(wù)器的元數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)塊的位置,在從塊服務(wù)器上讀取數(shù)據(jù)。這樣避免了因大量讀操作對主服務(wù)器帶來的擁擠;寫數(shù)據(jù)時(shí),客戶端向主服務(wù)器請求塊服務(wù)器,主服務(wù)器向客戶端回復(fù)塊的標(biāo)識(shí)符和副本的位置,客戶機(jī)得到主服務(wù)器授權(quán)后將數(shù)據(jù)推送所有的副本上。
3云存儲(chǔ)的應(yīng)用
3.1云存儲(chǔ)產(chǎn)品介紹
根據(jù)面向用戶的不同以及云存儲(chǔ)服務(wù)商提供服務(wù)類型不同,云存儲(chǔ)服務(wù)的應(yīng)用模式可分為企業(yè)應(yīng)用模式和個(gè)人應(yīng)用模式。
3.1.1企業(yè)云存儲(chǔ)
(1)空間租賃服務(wù):企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量巨大,且數(shù)據(jù)在不斷增長,企業(yè)自身可以通過投入資金購買硬件設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù),這種方式不僅花費(fèi)大,且需要投入人力成本對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。云存儲(chǔ)服務(wù)商可為各企業(yè)提供功能強(qiáng)大且便捷的空間租賃服務(wù),通過高性能大容量云存儲(chǔ)系統(tǒng),以滿足企業(yè)對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。
(2)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份:企業(yè)往往需要充足的空間用來存儲(chǔ)企業(yè)自身的數(shù)據(jù),由于這些數(shù)據(jù)十分寶貴,極具價(jià)值,在存儲(chǔ)的同時(shí)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,以便數(shù)據(jù)恢復(fù),企業(yè)不斷增加數(shù)據(jù)量,對數(shù)據(jù)安全性提出了更高要求。企業(yè)可通過云存儲(chǔ)服務(wù)對已備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù),在企業(yè)數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的時(shí)候,就可保證數(shù)據(jù)的安全。
(3)視頻監(jiān)控系統(tǒng):這一系統(tǒng)主要是通過云存儲(chǔ)的服務(wù),實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能,具體來說就是在遍布全國的云存儲(chǔ)系統(tǒng)中,嵌入視頻監(jiān)控,并將視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中,在通過相應(yīng)的監(jiān)控軟件調(diào)用和管理視頻數(shù)據(jù)。
3.1.2個(gè)人云存儲(chǔ)
(1)網(wǎng)絡(luò)磁盤:主要實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份的網(wǎng)絡(luò)化,用戶可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在在線云存儲(chǔ)系統(tǒng)中,并通過網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
(2)在線編輯:主要為個(gè)人用戶在線文檔編輯服務(wù),個(gè)人通過網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)文檔的編輯,在個(gè)人終端無需安裝編輯軟件,編輯的文檔存儲(chǔ)在云系統(tǒng)的個(gè)人空間中,通過網(wǎng)絡(luò)用戶即可實(shí)現(xiàn)文檔的傳輸與共享功能,對文檔進(jìn)行修改和管理。
(3)在線游戲:為用戶提供在線游戲服務(wù),通過云存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)龐大的超能游戲服務(wù)器群,所有玩家在一個(gè)游戲服務(wù)器組之下集中管理,實(shí)現(xiàn)更多的功能,最大限度提升性能,使其具有更好的游戲體驗(yàn)。
4 結(jié)束語
隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的用戶開始享受云存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)能夠使用戶享受強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問服務(wù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨意讀取、統(tǒng)一管理、實(shí)時(shí)擴(kuò)容、超強(qiáng)安全及海量存儲(chǔ)功能。云存儲(chǔ)服務(wù)提供商在保證了用戶數(shù)據(jù)的高安全可靠性的同時(shí),讓用戶感受到便捷服務(wù)的。作為一種先進(jìn)的服務(wù)技術(shù),云存儲(chǔ)有著無可比擬的優(yōu)勢。但現(xiàn)在云存儲(chǔ)系統(tǒng)資源的利用率不高,管理較復(fù)雜,且云存儲(chǔ)的應(yīng)用依賴于網(wǎng)絡(luò)通訊的性能,并且可靠性、安全性依然存在若干問題,這些問題及未完全解決的技術(shù)將是云存儲(chǔ)下一步發(fā)展的研究重點(diǎn)。
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本文標(biāo)題:基于網(wǎng)絡(luò)的云存儲(chǔ)模式的分析探討
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