云計(jì)算環(huán)境下的分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)

李 燕

（中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510630）

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云計(jì)算環(huán)境下的分布存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)

李 燕

（中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510630）

摘 要：現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)云儲(chǔ)存技術(shù)的使用給當(dāng)今時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了巨大助力，其更加便于網(wǎng)絡(luò)資源的儲(chǔ)存、調(diào)用與快速傳遞，從而使互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用變得更加普及化，極大地增強(qiáng)了這些技術(shù)在各行業(yè)當(dāng)中的覆蓋范圍。本文結(jié)合自身多年從事該領(lǐng)域研究經(jīng)驗(yàn)，在通過對(duì)大量文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀與研究基礎(chǔ)上，針對(duì)云計(jì)算環(huán)境與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時(shí)代背景下的先進(jìn)儲(chǔ)存技術(shù)進(jìn)行研究，探討分布存儲(chǔ)技術(shù)的種類，并對(duì)其所屬各類技術(shù)進(jìn)行分別展開應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；分布存儲(chǔ)；關(guān)鍵技術(shù)

0. 引言

互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)作為21世紀(jì)最具革命性的技術(shù)，已然走入了千家萬戶。互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)所開發(fā)的現(xiàn)代有線、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與集群，所開發(fā)的移動(dòng)終端設(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備，均成為當(dāng)代國內(nèi)居民智能化生活、現(xiàn)代化體驗(yàn)的重要組成部分，并隨著時(shí)間的推移成為人們生活中不可或缺的重要組成部分。在國家政策的大力扶植下，企業(yè)巧妙地借助互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展契機(jī)與重要資源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的重要?jiǎng)?chuàng)新，并促使我國各行各業(yè)都產(chǎn)生了極大的發(fā)展。

1. 分布儲(chǔ)存關(guān)鍵技術(shù)的研究

云計(jì)算環(huán)境下，分布儲(chǔ)存技術(shù)在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中所扮演的角色愈發(fā)關(guān)鍵。互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)，通常能夠滿足多個(gè)接口數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、對(duì)口與快速傳遞。如果缺乏對(duì)分布儲(chǔ)存關(guān)鍵技術(shù)的研究，將會(huì)給云計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)帶來巨大阻礙，造成較多數(shù)據(jù)丟包、數(shù)據(jù)失效與丟失等問題。

1.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)

數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建能夠滿足數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的硬性與彈性要求，將會(huì)給互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)帶來巨大幫助。為此，對(duì)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架進(jìn)行研究，應(yīng)從硬件與軟件兩個(gè)方面給予努力。針對(duì)數(shù)據(jù)中的硬件系統(tǒng)來說，其通常需要滿足后期管理與使用過程中對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備使用的要求，其中不但應(yīng)包含計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)設(shè)備、局域網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)裝置等，還包括用于支撐各設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控設(shè)備。針對(duì)數(shù)據(jù)中心的軟件要求，通常包含有為該數(shù)據(jù)中心所提供的軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，可通過對(duì)現(xiàn)有軟件服務(wù)及其所使用的各類安裝應(yīng)用程序得以實(shí)現(xiàn)。

另外，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中，還需要注重后期技術(shù)應(yīng)用的模式選擇，根據(jù)實(shí)際需要為其適配更加科學(xué)的構(gòu)架模式，同樣也會(huì)給數(shù)據(jù)中心功能性的發(fā)展帶來重要幫助。當(dāng)前，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中常用的模式包含以下兩個(gè)方面：

第一，建立將交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中心結(jié)構(gòu)的方式。利用該種方式進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建，其所堅(jiān)持的思想是建立在系統(tǒng)思維上的。利用對(duì)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)交換器之間的有效連接，將可促使整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與信息均可實(shí)現(xiàn)相互傳遞與溝通，從而帶來整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效儲(chǔ)存、收發(fā)及傳遞的功能。在上述以交換機(jī)為節(jié)點(diǎn)所構(gòu)建系統(tǒng)的方式中通常又會(huì)細(xì)化為3種結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示。

可以發(fā)現(xiàn)，上述樹型結(jié)構(gòu)當(dāng)中擁有3種結(jié)構(gòu)，即：邊緣層結(jié)構(gòu)；聚合層結(jié)構(gòu)；核心層結(jié)構(gòu)。通過3種結(jié)構(gòu)之間交換機(jī)的有效溝通，將可使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的輻射范圍及信息傳遞效率顯著提升。

第二，建立將服務(wù)器作為數(shù)據(jù)中心主要結(jié)構(gòu)的構(gòu)建模式。這種結(jié)構(gòu)所堅(jiān)持的設(shè)計(jì)理念與第一種之間存在顯著差異，其主要是將服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的重要節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而通過在現(xiàn)有各類數(shù)據(jù)中心服務(wù)連接點(diǎn)中安裝網(wǎng)卡，利用其所具有的數(shù)據(jù)分析與傳遞功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心各區(qū)域之間的網(wǎng)線連接。上述特點(diǎn)就使得該種數(shù)據(jù)中心構(gòu)建不再使用交換機(jī)作為轉(zhuǎn)發(fā)裝置，而是利用網(wǎng)卡及所搭建的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的處理、交換、儲(chǔ)存與傳遞等多種功能。

1.2 數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫中龐大的信息與數(shù)據(jù)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞、儲(chǔ)存與交互過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信息丟失與數(shù)據(jù)交錯(cuò)等問題出現(xiàn)。特別是對(duì)當(dāng)前云計(jì)算環(huán)境而言，其能夠發(fā)揮云計(jì)算所帶來的重要作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳播數(shù)量、速度與質(zhì)量本質(zhì)上的革命，將直接關(guān)系到今后數(shù)據(jù)信息時(shí)代的發(fā)展。數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)是有效解決上述問題出現(xiàn)的重要分布儲(chǔ)存關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)擁有能夠在數(shù)據(jù)中心中出現(xiàn)上述問題之后，依然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)之后調(diào)用數(shù)據(jù)的穩(wěn)步推送與調(diào)用，從而促使整個(gè)數(shù)據(jù)中心能夠保持持續(xù)的運(yùn)作。利用數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有云計(jì)算環(huán)境進(jìn)行有效調(diào)控，將可在充分保證當(dāng)前系統(tǒng)中信息傳輸與儲(chǔ)存可靠性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境更加廣闊的應(yīng)用，更加能夠有利于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中用戶對(duì)各類數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的訪問效率，大大增強(qiáng)了互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于缺乏數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)的信息傳輸方式而言，其會(huì)造成系統(tǒng)的癱瘓或者整體儲(chǔ)存成本的提升。為此，針對(duì)數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)開展應(yīng)用研究十分有效。當(dāng)前科學(xué)界對(duì)該類技術(shù)的使用主要可分為以下兩種：

第一，糾刪碼容錯(cuò)技術(shù)。對(duì)容錯(cuò)技術(shù)而言，其通常是指在對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行有效編碼基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一組有序排列數(shù)據(jù)對(duì)象的技術(shù)，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心中長(zhǎng)度不一信息的有效簡(jiǎn)化，使信息與數(shù)據(jù)在傳遞過程當(dāng)中有效簡(jiǎn)化信息傳遞、儲(chǔ)存與交互操作。而糾刪碼的容錯(cuò)技術(shù)正是建立在上述技術(shù)原理之上的，其在數(shù)據(jù)傳遞過程中構(gòu)建虛擬傳遞通道，從而可避免對(duì)個(gè)別丟失信息的過于依賴。在整體通道穩(wěn)步推進(jìn)基礎(chǔ)上，大大弱化了各個(gè)信息板塊所占有的地位，以系統(tǒng)觀思想實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效傳遞。另外，利用糾刪碼容錯(cuò)技術(shù)還可有效降低由于錯(cuò)誤所帶來的系統(tǒng)查找時(shí)間，與系統(tǒng)對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存空間，從而便于整體調(diào)用效率的提升。然而，糾刪碼技術(shù)也具有一定的缺陷，其忽略數(shù)據(jù)的方式往往會(huì)造成調(diào)用數(shù)據(jù)的總量大于目標(biāo)數(shù)據(jù)容量，從而帶來了更多數(shù)據(jù)篩選成本。

第二，復(fù)制容錯(cuò)技術(shù)。該種容錯(cuò)技術(shù)與糾刪碼技術(shù)恰恰相反，其更加易于保證整體數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，與此同時(shí)也使其具有了一定低效率的缺陷。復(fù)制容錯(cuò)技術(shù)通過在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)存信息基礎(chǔ)上，通過利用復(fù)制與歸類，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了人為模塊的劃定，并對(duì)其儲(chǔ)存的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效調(diào)整。這就使得當(dāng)數(shù)據(jù)中心中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可短時(shí)間內(nèi)利用數(shù)據(jù)模塊到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的有效修復(fù)，帶來信息更高質(zhì)量的調(diào)用與交互。但是，就如上文所提及的，該中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將會(huì)造成數(shù)據(jù)中心信息儲(chǔ)存成本增加，也會(huì)大大降低整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的效率。

1.3 節(jié)能技術(shù)

節(jié)能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)代各行業(yè)中的熱門議題。對(duì)云計(jì)算時(shí)代而言同樣如此，作為時(shí)代中扮演重要角色的分布儲(chǔ)存關(guān)鍵技術(shù)而言，其龐大數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行將會(huì)帶來整體的巨大增加。相較于傳統(tǒng)信息儲(chǔ)存技術(shù)而言，在不斷提升云計(jì)算環(huán)境的功能性特點(diǎn)基礎(chǔ)上，有效降低其所消耗的能源，將成為今后研究的重要方向。對(duì)于當(dāng)前該環(huán)境下儲(chǔ)存技術(shù)的節(jié)能技術(shù)而言，通常包括硬件與軟件兩個(gè)部分。針對(duì)硬件部分，其主要是通過節(jié)能體系與結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。對(duì)于軟件部分而言，其通常是使用節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)運(yùn)作的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的有效節(jié)約。

結(jié)論

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用的關(guān)鍵所在，不單單在于其信息傳輸速度，更在于其信息的存儲(chǔ)功能。信息儲(chǔ)存功能的存在與發(fā)展是信息傳遞速度、質(zhì)量的重要基礎(chǔ)性保障。為此，作者在本文中以互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算環(huán)境及國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)當(dāng)前國內(nèi)較為經(jīng)常得以廣泛應(yīng)用的幾種關(guān)鍵儲(chǔ)存技術(shù)開展了理論與應(yīng)用研究。通過上文的研究，作者以此希望能夠?yàn)樵擃I(lǐng)域的研究提供數(shù)據(jù)參考，也希望通過本文的研究為各大從事互聯(lián)網(wǎng)及周邊領(lǐng)域開發(fā)企業(yè)提供技術(shù)指引，從而給國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)朝著更加廣闊與完善的方向發(fā)展平添助力。

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中圖分類號(hào)：TP393

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