云存儲(chǔ)及應(yīng)用特點(diǎn)探討

□ 文 肖 飛

隨著云計(jì)算的發(fā)展，IT系統(tǒng)的架構(gòu)從封閉向開放演進(jìn)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備逐漸被云存儲(chǔ)替代，為系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性提供了便利。本文從云存儲(chǔ)的架構(gòu)、特點(diǎn)出發(fā)，介紹了幾種云存儲(chǔ)概念，重點(diǎn)論述特點(diǎn)及適用場景。

1、云存儲(chǔ)

云存儲(chǔ)是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。

云存儲(chǔ)不同于傳統(tǒng)存儲(chǔ)，不是某一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，而是使用整個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來的一種數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，云存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由四層組成。具體模型如圖1所示。

（1）存儲(chǔ)層：是云存儲(chǔ)最基礎(chǔ)的底層。存儲(chǔ)設(shè)備可以使FC-SAN，也可以是NAS或IP-SAN，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備上是一個(gè)統(tǒng)一存儲(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯虛擬化管理、多冗余管理，以及設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和維護(hù)。

（2）基礎(chǔ)層：是云存儲(chǔ)最核心的部分，通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)中多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同，使多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備可以對(duì)外提供同一種服務(wù)，并提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問性能。CDN內(nèi)容分發(fā)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證數(shù)據(jù)不會(huì)被非法訪問，同時(shí)，數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)的安全，防止丟失。

圖1 云存儲(chǔ)模型圖

（3）接口層：具有多種協(xié)議接口，能夠根據(jù)系統(tǒng)靈活適配，開放不同的服務(wù)接口，提供不同的應(yīng)用服務(wù)。

（4）用戶訪問層：任何授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的登錄頁面進(jìn)行訪問，享受服務(wù)。云存儲(chǔ)根據(jù)訪問對(duì)象的不同，提供的訪問類型和訪問手段也不同。

在云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)過程中，為了保證存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性，需要將數(shù)據(jù)復(fù)制多份進(jìn)行災(zāi)備，在數(shù)據(jù)規(guī)模急劇增長時(shí)，需要對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分庫拆分，進(jìn)行線性擴(kuò)展，保證數(shù)據(jù)的安全。云存儲(chǔ)具有以下特點(diǎn)：

（1）高可擴(kuò)展性：云存儲(chǔ)支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，資源可以實(shí)現(xiàn)按需擴(kuò)展；

（2）低成本：相比較傳統(tǒng)磁盤陣列，云存儲(chǔ)更多使用PC服務(wù)器，具有更高的性價(jià)比；

（3）軟硬件分離：相比傳統(tǒng)存儲(chǔ)，云存儲(chǔ)強(qiáng)調(diào)用戶存儲(chǔ)的靈活支持，以多種存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，支持外部隨時(shí)訪問。

2、存儲(chǔ)方式

云存儲(chǔ)根據(jù)技術(shù)分類主要包括：文件存儲(chǔ)、塊存儲(chǔ)和對(duì)象存儲(chǔ)。

（1）文件存儲(chǔ)

文件存儲(chǔ)是提供文件接口（如POSIX協(xié)議）的云存儲(chǔ)系統(tǒng)，以標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)接口形式向應(yīng)用系統(tǒng)提供海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。文件存儲(chǔ)解決存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的問題以及多用戶之間的資源共享問題。

文件存儲(chǔ)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：相比于塊存儲(chǔ)，造價(jià)較低，只需要普通以外網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)，不需要專用的SAN網(wǎng)絡(luò)；文件共享程度高。

文件存儲(chǔ)的主要缺點(diǎn)是讀寫速度低，傳輸速率慢。相比塊存儲(chǔ)，協(xié)議開銷較高，響應(yīng)延遲較長。文件存儲(chǔ)一般用來存儲(chǔ)大量的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，支持文件的在線編輯，支持多用戶的同時(shí)并發(fā)讀寫，適用應(yīng)用系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)耦合程度中等的情況，如桌面云等系統(tǒng)。

（2）塊存儲(chǔ)

塊存儲(chǔ)是提供接口（如ISCSI協(xié)議）的云存儲(chǔ)系統(tǒng)，向應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫或文件系統(tǒng)提供原始?jí)K存儲(chǔ)空間。將大量磁盤設(shè)備通過SCSI/SAS或FC SAN與存儲(chǔ)服務(wù)器連接，服務(wù)器直接通過SCSI/SAS或FC協(xié)議控制和訪問數(shù)據(jù)。

近幾年，云存儲(chǔ)技術(shù)快速發(fā)展，塊存儲(chǔ)逐步向分布式發(fā)展，在保證性能的前提下，降低了成本。DAS和SAN是兩種典型的傳統(tǒng)塊存儲(chǔ)，分布式塊存儲(chǔ)代表有EMC ScaleIO和中國移動(dòng)的BC-EBS存儲(chǔ)。傳統(tǒng)塊存儲(chǔ)和分布式塊存儲(chǔ)對(duì)比如表1所示。

目前，分布式塊存儲(chǔ)剛剛起步，技術(shù)還不成熟，支持的廠家較少，目前主流產(chǎn)品如EMC的ScaleIO、蘇州研究院的彈性存儲(chǔ)BC-EBS，由于產(chǎn)品較少，造成分布式塊存儲(chǔ)應(yīng)用不夠廣泛，存儲(chǔ)靈活擴(kuò)展的特性還不能充分發(fā)揮。

表1 傳統(tǒng)與分布式塊存儲(chǔ)比較表

塊存儲(chǔ)適用于應(yīng)用系統(tǒng)跟存儲(chǔ)系統(tǒng)耦合程度緊密的情況，如計(jì)費(fèi)維護(hù)庫可采用分布式塊存儲(chǔ)，計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)庫、經(jīng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫、CRM數(shù)據(jù)庫等。

（3）對(duì)象存儲(chǔ)

對(duì)象存儲(chǔ)提供對(duì)象接口（如HTTP協(xié)議）的云存儲(chǔ)系統(tǒng)，向應(yīng)用系統(tǒng)提供海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)目標(biāo)是提供面向Internet的簡單存儲(chǔ)服務(wù)，訪問接口簡單。

對(duì)象存儲(chǔ)主要是將多臺(tái)服務(wù)器內(nèi)置大容量硬盤，再裝上對(duì)象存儲(chǔ)管理軟件，管理其它服務(wù)器并提供讀寫訪問的功能。對(duì)象存儲(chǔ)的核心是將數(shù)據(jù)通路和控制通路分離，并且基于對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備構(gòu)建存儲(chǔ)系統(tǒng)，每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備具有一定的智能，能夠自動(dòng)管理其上的數(shù)據(jù)分布。

對(duì)象存儲(chǔ)兼顧了塊存儲(chǔ)的高讀寫特性和文件存儲(chǔ)的共享性，協(xié)議開銷高，響應(yīng)延遲文件存儲(chǔ)長，但訪問的范圍更廣，一般用來存儲(chǔ)長期的靜態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)象數(shù)據(jù)不支持在線修改和擴(kuò)展，多為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)與存儲(chǔ)系統(tǒng)耦合程度也比較松散。對(duì)象存儲(chǔ)目前多應(yīng)用于公有云的視頻類業(yè)務(wù)。

3、具體應(yīng)用

目前，在某省業(yè)務(wù)系統(tǒng)云化過程中，以上幾種存儲(chǔ)方式建議應(yīng)用場景如表2所示。

目前，某省BOSS系統(tǒng)云化改造已經(jīng)完成，計(jì)費(fèi)維護(hù)庫采用分布式架構(gòu)，業(yè)務(wù)已經(jīng)上線，運(yùn)行穩(wěn)定。綜述，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫仍為關(guān)系型時(shí)，存儲(chǔ)方式基本采用塊存儲(chǔ)進(jìn)行存儲(chǔ)，針對(duì)某些數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性要求較低的情況，可以考慮分布式塊存儲(chǔ)。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，對(duì)象存儲(chǔ)和文件存儲(chǔ)將應(yīng)用越來越廣泛。

表2 云存儲(chǔ)應(yīng)用場景表

4、結(jié)論

隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的成熟和應(yīng)用的廣泛，云存儲(chǔ)將會(huì)變得更加安全和可靠，成本將會(huì)降低，對(duì)比傳統(tǒng)存儲(chǔ)具有很大的優(yōu)勢，后續(xù)還需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)研究，采用“冷-溫-熱”策略進(jìn)行數(shù)據(jù)分級(jí)，研究混合存儲(chǔ)應(yīng)用場景?！?/p>