云計算環(huán)境下的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)分析

中興通訊 張玲東

引言

信息技術(shù)的隨著社會的發(fā)展而不斷升級，現(xiàn)階段，我國各個行業(yè)的數(shù)據(jù)存儲量都在增長人們對于數(shù)據(jù)信息的存儲有了更新的要求。云計算作為一種新型的科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)在社會中得到了廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息存儲技術(shù)，它能夠提升信息數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性。但是，在實際的使用中，由于云計算中傳輸和存儲的信息數(shù)據(jù)量過于龐大，導(dǎo)致了諸如容易產(chǎn)生錯誤等問題的發(fā)生，阻礙著云計算在社會上的使用與推廣。所以，本文對云計算環(huán)境下的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)進行分析，為相關(guān)人員進行技術(shù)優(yōu)化提供參考。

1.云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)結(jié)構(gòu)

1.1 交換機為核心的結(jié)構(gòu)

云計算環(huán)境下，以交換機為核心的機構(gòu)的樹形結(jié)構(gòu)主要包括三層內(nèi)容：邊緣層、聚合層、核心層。在邊緣層中，利用機架交換和服務(wù)器對聚合層與核心層記性連接，確保寬帶的匯聚，實現(xiàn)環(huán)境的均衡。聚合層與核心層進行連接能夠保證用戶與外界數(shù)據(jù)進行雙向訪問。交換機為核心的結(jié)構(gòu)也有一定的不足，包括鏈路寬帶容量不足、靈活性較差、資源的浪費等等。

1.2 服務(wù)器為核心的結(jié)構(gòu)

服務(wù)器為核心的結(jié)構(gòu)通過設(shè)置多網(wǎng)卡，保證服務(wù)器之間的互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)。在這種結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)任務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)不需要借助交換機或是路由器就能夠進行。服務(wù)器為核心的結(jié)構(gòu)在進行搭建的過程中并沒有難度，但是該結(jié)構(gòu)中的鏈路冗余情況十分嚴重，所以并不適合使用于交換機中。這種結(jié)構(gòu)也存在著不足，當進行大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)時，會出現(xiàn)服務(wù)器的高強度負載，結(jié)點規(guī)模也會受到限制。

1.3 混合結(jié)構(gòu)

交換機為核心的結(jié)構(gòu)與服務(wù)器為核心的結(jié)構(gòu)在進行單一的使用中都會有一定的局限性，所以將兩者進行結(jié)合使用，構(gòu)成混合機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)取長補短。通過同時采用交換機以及服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，能夠有效控制路由費用，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面以及可擴展向方面均能起到優(yōu)化作用[1]。混合結(jié)構(gòu)對于數(shù)據(jù)包的大量轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的完成，能夠有效避免出現(xiàn)服務(wù)器高強度負載的情況。

2.云計算環(huán)境下的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)與分析

2.1 糾刪碼容錯技術(shù)

糾刪碼容錯技術(shù)是云計算環(huán)境下的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)中數(shù)據(jù)容錯技術(shù)的一種。數(shù)據(jù)容錯技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的可靠性與實用性的提升，并能夠改善數(shù)據(jù)的訪問效率。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)容錯技術(shù)一般是利用數(shù)據(jù)冗余的增加來實現(xiàn)的，但是這樣的方式存在著存儲資源的過多消耗的缺陷。而糾刪碼容錯技術(shù)就能夠有效減少存儲資源過度消耗的情況發(fā)生。

依據(jù)信道傳輸，對于多個數(shù)據(jù)庫的丟失進行容忍，并數(shù)據(jù)信息加入到分布式存儲中時糾刪碼容錯技術(shù)的主要工作方式。該技術(shù)除了能夠大幅度的降低存儲空間過度消耗的情況之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對于多個數(shù)據(jù)進行編碼，并結(jié)合編碼數(shù)據(jù)對象的生成，完成巨大存儲數(shù)據(jù)的完全復(fù)制。

2.2 復(fù)制容錯技術(shù)

復(fù)制容錯技術(shù)也是云計算環(huán)境下分布存儲關(guān)鍵技術(shù)中數(shù)據(jù)容錯技術(shù)的一種，同時由于該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對于數(shù)據(jù)復(fù)制策略和數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)兩個方面進行分析，所以是云計算環(huán)境下較常使用的一種數(shù)據(jù)容錯技術(shù)。

復(fù)制容錯技術(shù)主要是通過依據(jù)某一數(shù)據(jù)對象，進行多個相同模塊的復(fù)制與建立，并將其分配到不同的存儲節(jié)點中，以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的有效存儲。應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在后期數(shù)據(jù)信息有丟失或是存儲失效的情況下，也能利用其它存儲節(jié)點中的有效模塊獲取完整的數(shù)據(jù)信息。該技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠簡單并且高效的進行數(shù)據(jù)信息的讀取工作。

2.3 軟件節(jié)能技術(shù)

軟件節(jié)能技術(shù)主要是通過在維持網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的良好運行的條件下，對于數(shù)據(jù)信息存儲的耗能進行有效的控制和降低。軟件節(jié)能技術(shù)的使用區(qū)域主要為在存儲節(jié)點，同時對于信息數(shù)據(jù)的管理方面進行操作行為的控制，達到整個的服務(wù)系統(tǒng)軟件節(jié)能的作用。在云計算環(huán)境下，軟件節(jié)能技術(shù)的使用能夠降低能源的浪費。

軟件節(jié)能技術(shù)中最重要的一項就是節(jié)點管理技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)云計算環(huán)境下，對于數(shù)據(jù)信息的存儲節(jié)點的分布進行分析，通過自動轉(zhuǎn)入低耗能或關(guān)閉狀態(tài)，實現(xiàn)能源損耗的降低。數(shù)據(jù)管理技術(shù)也是軟件節(jié)能技術(shù)的一種，主要對動態(tài)及靜態(tài)數(shù)據(jù)進行管理，并對緩存預(yù)讀進行管理[2]。

2.4 硬件節(jié)能技術(shù)

硬件節(jié)能技術(shù)依照建設(shè)層次進行劃分，能夠劃分為兩種技術(shù)，包括計算機整體技術(shù)和數(shù)據(jù)中心技術(shù)。計算機整體技術(shù)就是通過新型體系結(jié)構(gòu)的使用，實現(xiàn)存儲系統(tǒng)中整體設(shè)備能耗的降低。而數(shù)據(jù)中心技術(shù)就是結(jié)合系統(tǒng)中硬件設(shè)備的能耗分析，將高耗能的硬件進行替換，實現(xiàn)系統(tǒng)能耗的降低。硬件節(jié)能技術(shù)可以說是運計算環(huán)境下分布存儲關(guān)鍵技術(shù)的節(jié)能技術(shù)中最為直接的一項技術(shù)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)

在云計算環(huán)境下，多數(shù)企業(yè)會選擇利用成本投入的提升來保證數(shù)據(jù)信息存儲的可靠性與安全性。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲關(guān)鍵技術(shù)中，一般會通過磁盤空間的預(yù)留來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息存儲的擴展性，降低數(shù)據(jù)信息存儲空間的損耗。但是，這樣的方式只能夠滿足小規(guī)模的數(shù)據(jù)信息存儲需求，對于云計算環(huán)境下的大規(guī)模數(shù)據(jù)信息存儲需求并不能夠?qū)崿F(xiàn)需求的滿足。通過利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，也就是組網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)τ诖笠?guī)模的數(shù)據(jù)信息傳輸與存儲提供更好的保護服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)有兩種組網(wǎng)形式，分別是以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)和ATM局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。這其中，以太網(wǎng)組網(wǎng)是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)，具有較好的靈活性與簡便性。它可使用多種物理介質(zhì)，以不同拓撲結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，是現(xiàn)代主流的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。以太網(wǎng)按其傳輸速率有三種：10Mb/s、100Mb/s和1000Mb/s。細纜以太網(wǎng)10 BASE-2，采用IEEE802.3標準，是一種典型的總線型結(jié)構(gòu)。采用細纜為傳輸介質(zhì)，通過T型接頭與網(wǎng)卡上的BNC接口相連的總線型網(wǎng)絡(luò)。

2.6 云計算的可擴展性

在云計算的環(huán)境下，數(shù)據(jù)信息存儲中心的數(shù)據(jù)保存量已經(jīng)升級為EB級。在這樣的條件下，云計算的技術(shù)以及硬件條件都隨之提升。例如，某企業(yè)用戶在全球的計算機網(wǎng)絡(luò)中有40個數(shù)據(jù)信息存儲中心，那么這就只需要一個數(shù)據(jù)存儲節(jié)點就能夠媲美20世紀數(shù)百萬的數(shù)據(jù)信息中心。在這樣的條件下，數(shù)據(jù)信息的需求量增加，能夠?qū)崿F(xiàn)云計算環(huán)境的拓展性實現(xiàn)與提升。只有通過對數(shù)據(jù)信息中心硬件系統(tǒng)進行改進，提升其可拓展性，才能使云計算環(huán)境更加完善。

3.總結(jié)

綜上所述，云計算環(huán)境下，數(shù)據(jù)信息的存儲量有了大幅的提升，相應(yīng)的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)也需要進行優(yōu)化與發(fā)展。通過分析云計算環(huán)境下的分布存儲技術(shù)結(jié)構(gòu)，并對糾刪碼容錯技術(shù)、復(fù)制容錯技術(shù)、軟件節(jié)能技術(shù)、硬件節(jié)能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)、云計算的可擴展性進行了探討，為相關(guān)技術(shù)人員展開實際的工作提供參考，也以此促進云計算環(huán)境下分布存儲關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。

[1]顧永仁.云計算環(huán)境下分布存儲關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國新通信,2018,20(2):58.

[2]查楊.分析云計算環(huán)境下的分布存儲關(guān)鍵技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(2):190.