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云存儲原理及發展趨勢_系統構架

時間：2022-08-18 09:06:55 計算機論文我要投稿

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云存儲原理及發展趨勢_系統構架

0前言

　　作為近幾年興起的“云計算(CloudComputing)”的一大重要組成部分，“云存儲(CloudStorage)”承擔著最底層以服務形式收集、存儲和處理數據的任務，并在此基礎上展開上層的云平臺、云服務等業務。與傳統的存儲設備相比，云存儲不僅僅是一個硬件，而是一個網絡設備、存儲設備、服務器、應用軟件、公用訪問接口、接入網和客戶端程序等多個部分組成的系統。

　　云存儲提供的是存儲服務，存儲服務通過網絡將本地數據存放在存儲服務提供商(SSP)提供的在線存儲空間。需要存儲服務的用戶不再需要建立自己的數據中心，只需向SSP申請存儲服務，從而避免了存儲平臺的重復建設，節約了昂貴的軟硬件基礎設施投資。

　　1云存儲技術

　　云存儲系統與傳統存儲系統相比，具有如下不同：第一，從功能需求來看，云存儲系統面向多種類型的網絡在線存儲服務，而傳統存儲系統則面向如高性能計算、事務處理等應用；第二，從性能需求來看，云存儲服務首先需要考慮的是數據的安全、可靠、效率等指標，而且由于用戶規模大、服務范圍廣、網絡環境復雜多變等特點，實現高質量的云存儲服務必將面臨更大的技術挑戰；第三，從數據管理來看，云存儲系統不僅要提供類似于POSIX的傳統文件訪問，還要能夠支持海量數據管理并提供公共服務支撐功能，以方便云存儲系統后臺數據的維護。

　　基于上述特點，云存儲平臺整體架構可劃分為4個層次，自底向上依次是：存儲層、基礎管理層、應用接口層以及訪問層。云存儲平臺整體架構如圖1所示。

　　圖1云存儲框架

　　(1)存儲層

　　云存儲系統對外提供多種不同的存儲服務，各種服務的數據統一存放在云存儲系統中，形成一個海量數據池。從大多數網絡服務后臺數據組織方式來看，傳統基于單服務器的數據組織難以滿足廣域網多用戶條件下的吞吐性能和存儲容量需求；基于P2P架構的數據組織需要龐大的節點數量和復雜編碼算法保證數據可靠性。相比而言，基于多存儲服務器的數據組織方法能夠更好滿足在線存儲服務的應用需求，在用戶規模較大時，構建分布式數據中心能夠為不同地理區域的用戶提供更好的服務質量。

　　云存儲的存儲層將不同類型的存儲設備互連起來，實現海量數據的統一管理，同時實現對存儲設備的集中管理、狀態監控以及容量的動態擴展，實質是一種面向服務的分布式存儲系統。

　　(2)基礎管理層

　　云存儲系統架構中的基礎管理層為上層提供不同服務間公共管理的統一視圖。通過設計統一的用戶管理、安全管理、副本管理及策略管理等公共數據管理功能，將底層存儲與上層應用無縫銜接起來，實現多存儲設備之間的協同工作，以更好的性能對外提供多種服務。

　　(3)應用接口層

　　應用接口層是云存儲平臺中可以靈活擴展的、直接面向用戶的部分。根據用戶需求，可以開發出不同的應用接口，提供相應的服務。比如數據存儲服務、空間租賃服務、公共資源服務、多用戶數據共享服務、數據備份服務等。

　　(4)訪問層

　　通過訪問層，任何一個授權用戶都可以在任何地方，使用一臺聯網的終端設備，按照標準的公用應用接口來登錄云存儲平臺，享受云存儲服務。

　　2云存儲技術的優勢

　　作為新興的存儲技術，與傳統的購買存儲設備和部署存儲軟件相比，云存儲方式存在以下優點：

　　(1)成本低、見效快

　　傳統的購買存儲設備或軟件定制方式下，企業根據信息化管理的需求，一次性投入大量資金購置硬件設備、搭建平臺。軟件開發則經過漫長的可行性分析、需求調研、軟件設計、編碼、測試這一過程。往往在軟件開發完成以后，業務需求發生變化，不得不對軟件進行返工，不僅影響質量，提高成本，更是延誤了企業信息化進程，同時造成了企業之間的低水平重復投資以及企業內部周期性、高成本的技術升級。在云存儲方式下，企業除了配置必要的終端設備接收存儲服務外，不需要投入額外的資金來搭建平臺。企業只需按用戶數分期租用服務，規避了一次性投資的風險，降低了使用成本，而且對于選定的服務，可以立即投入使用，既方便又快捷。

　　(2)易于管理

　　傳統方式下，企業需要配備專業的IT人員進行系統的維護，由此帶來技術和資金成本。云存儲模式下，維護工作以及系統的更新升級都由云存儲服務提供商完成，企業能夠以最低的成本享受到最新最專業的服務。

　　(3)方式靈活

　　傳統的購買和定制模式下，一旦完成資金的一次性投入，系統無法在后續使用中動態調整。隨著設備的更新換代，落后的硬件平臺難以處置；隨著業務需求的不斷變化，軟件需要不斷地更新升級甚至重構來與之相適應，導致維護成本高昂，很容易發展到不可控的程度。而云存儲方式一般按照客戶數、使用時間、服務項目進行收費。企業可以根據業務需求變化、人員增減、資金承受能力，隨時調整其租用服務方式，真正做到“按需使用”。

　　3云存儲技術趨勢

　　隨著寬帶網絡的發展，集群技術、網格技術和分布式文件系統的拓展，CDN內容分發、P2P、數據壓縮技術的廣泛運用，以及存儲虛擬化技術的完善，云存儲在技術上已經趨于成熟，以“用戶創造內容”和“分享”為精神的Web2.0推動了全網域用戶對在線服務的認知。

　　從未來云存儲的發展趨勢來看，云存儲系統主要還需從安全性、便攜性及數據訪問等角度進行改進。

　　(1)安全性

　　從云計算誕生，安全性一直是企業實施云計算首要考慮的問題之一。同樣在云存儲方面，安全仍是首要考慮的問題，對于想要進行云存儲的客戶來說，安全性通常是首要的商業考慮和技術考慮。但是許多用戶對云存儲的安全要求甚至高于它們自己的架構所能提供的安全水平。既便如此，面對如此高的不現實的安全要求，許多大型、可信賴的云存儲廠商也在努力滿足它們的要求，構建比多數企業數據中心安全得多的數據中心�，F在用戶可以發現，云存儲具有更少的安全漏洞和更高的安全環節，云存儲所能提供的安全性水平要比用戶自己的數據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的時候還要考慮數據的便攜性。一般情況下這是有保證的，一些大型服務提供商所提供的解決方案承諾其數據便攜性可媲美最好的傳統本地存儲。有的云存儲結合了強大的便攜功能，可以將整個數據集傳送到你所選擇的任何媒介，甚至是專門的存儲設備。

　　(3)性能和可用性

　　過去的一些托管存儲和遠程存儲總是存在著延遲時間過長的問題。同樣地，互聯網本身的特性就嚴重威脅服務的可用性。最新一代云存儲有突破性的成就，體現在客戶端或本地設備高速緩存上，將經常使用的數據保持在本地，從而有效地緩解互聯網延遲問題。通過本地高速緩存，即使面臨最嚴重的網絡中斷，這些設備也可以緩解延遲性問題。這些設備還可以讓經常使用的數據像本地存儲那樣快速反應。通過一個本地NAS網關，云存儲甚至可以模仿終端NAS設備的可用性、性能和可視性，同時將數據予以遠程保護。隨著云存儲技術的不斷發展，各廠商仍將繼續努力實現容量優化和WAN(廣域網)優化，從而盡量減少數據傳輸的延遲性。

　　(4)數據訪問

　　現有對云存儲技術的疑慮還在于，如果執行大規模數據請求或數據恢復操作，那么云存儲是否可提供足夠的訪問性。在未來的技術條件下，此點大可不必擔心，現有的廠商可以將大量數據傳輸到任何類型的媒介，可將數據直接傳送給企業，且其速度之快相當于復制、粘貼操作。另外，云存儲廠商還可以提供一套組件，在完全本地化的系統上模仿云地址，讓本地NAS網關設備繼續正常運行而無需重新設置。未來，如果大型廠商構建了更多的地區性設施，那么數據傳輸將更加迅捷。如此一來，即便是客戶本地數據發生了災難性的損失，云存儲廠商也可以將數據重新快速傳輸給客戶數據中心。

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