云存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用探討

劉光明　周越　張瑞虹　白瑞俊

摘要：隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，特別是云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，面對(duì)未來海量的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的SAN或NAS在容量和性能的擴(kuò)展上存在瓶頸。在云計(jì)算這種新型的服務(wù)模式下，只有高效、安全的云存儲(chǔ)系統(tǒng)才能滿足未來大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算需求。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模數(shù)據(jù)；云計(jì)算；云存儲(chǔ)

中圖分類號(hào)：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）30-0061-03

1 云存儲(chǔ)概述

云存儲(chǔ)是伴隨著云計(jì)算的興起出現(xiàn)的一種新的存儲(chǔ)形式，它把存儲(chǔ)從計(jì)算機(jī)中抽取出來，作為一種服務(wù)來提供。云存儲(chǔ)一般通過采用先進(jìn)的分布式存儲(chǔ)技術(shù)集中地管理數(shù)據(jù)，通過多種形式提供給用戶使用。因此它實(shí)現(xiàn)了管理的統(tǒng)一性、數(shù)據(jù)保存的唯一性、使用的方便性和更高的安全性。

與云計(jì)算系統(tǒng)相比，云存儲(chǔ)可以認(rèn)為是配置了大容量存儲(chǔ)空間的一個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)。從架構(gòu)模型來看，云存儲(chǔ)系統(tǒng)比云計(jì)算系統(tǒng)多了一個(gè)存儲(chǔ)層，同時(shí)，在基礎(chǔ)管理上也多了很多與數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全有關(guān)的功能，兩者在訪問層和應(yīng)用接口層則是完全相同的。

2 云存儲(chǔ)的應(yīng)用

云存儲(chǔ)是一種存儲(chǔ)服務(wù)體系，需要各種存儲(chǔ)設(shè)備組成一個(gè)共享的存儲(chǔ)池，通過軟件應(yīng)用平臺(tái)對(duì)用戶提供各種不同類型的存儲(chǔ)服務(wù)。云存儲(chǔ)可以面向個(gè)人提供網(wǎng)絡(luò)磁盤、在線文檔編輯、在線視頻點(diǎn)播等服務(wù)，同時(shí)還能面向企業(yè)提供空間租賃服務(wù)和企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)等服務(wù)。隨著云計(jì)算和高性能計(jì)算面向能源、機(jī)械制造、生物技術(shù)及廣大科研機(jī)構(gòu)的服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量也不斷增多，需要大容量的存儲(chǔ)空間作為計(jì)算服務(wù)的重要技術(shù)支撐。

3 云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 云存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

云存儲(chǔ)是通過網(wǎng)絡(luò)開放界面為用戶提供完整的存儲(chǔ)服務(wù)。用戶可以直接使用存儲(chǔ)相關(guān)的在線服務(wù)，比如網(wǎng)絡(luò)磁盤、在線存儲(chǔ)、在線備份或者是在線歸檔等服務(wù)。面向多用戶的環(huán)境提供各種數(shù)據(jù)操作、共享功能以及跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)能力。一般地，數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在本地磁盤上面或者存儲(chǔ)在一個(gè)機(jī)房里。它能提供的共享和傳輸?shù)撵`活性比較差，只能局限于直接相連的設(shè)備。云存儲(chǔ)徹底解決了這一問題，它提供共享服務(wù)，使得相互直接傳輸、分享文件變得更為簡(jiǎn)單，又由于文件是存儲(chǔ)在服務(wù)端，不僅使得任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以獲取文件，就像存取本地磁盤的文件一樣。目前，云存儲(chǔ)系統(tǒng)解決方案主要分為兩種模式。

3.2.2 方案Ⅱ。方案Ⅱ系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。在方案Ⅱ的系統(tǒng)架構(gòu)中，云存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用軟件部署在前端存儲(chǔ)服務(wù)器中，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和磁盤陣列進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用以存儲(chǔ)用戶信息、文件位置、權(quán)限等數(shù)據(jù)，磁盤陣列用以存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)文件，如果數(shù)據(jù)量增多，只需在磁盤陣列中增加磁盤進(jìn)行擴(kuò)容。前端服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)外提供文件的上傳/下載、共享、歸檔等功能的云存儲(chǔ)服務(wù)。方案Ⅰ與方案Ⅱ結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

方案Ⅰ架構(gòu)簡(jiǎn)單、易于部署，但是不具有大量數(shù)據(jù)的吞吐能力，隨著數(shù)據(jù)量的增多會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載增加，影響存儲(chǔ)效率。另外，方案Ⅰ不易進(jìn)行存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展，而且將文件數(shù)據(jù)和用戶信息數(shù)據(jù)部署到一臺(tái)服務(wù)器中會(huì)影響云存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性。

方案Ⅱ具有海量存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展能力，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)層設(shè)備的即插即用，方便擴(kuò)容。另外，分布式架構(gòu)將數(shù)據(jù)信息、用戶信息、Web應(yīng)用服務(wù)分別存放有效保障了系統(tǒng)的吞吐能力和安全性，可以根據(jù)實(shí)際需求建設(shè)大、中型面向服務(wù)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)。

4 云存儲(chǔ)的主要技術(shù)特點(diǎn)

4.1 集中存儲(chǔ)

將分散在各種終端設(shè)備中的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在云存儲(chǔ)服務(wù)器中，部門或項(xiàng)目?jī)?nèi)部、部門與部門之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，可以避免數(shù)據(jù)不必要的流失，免受病毒感染和黑客攻擊，并且能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地訪問數(shù)據(jù)。

4.2 統(tǒng)一管理

云存儲(chǔ)提供子賬戶功能，子賬戶權(quán)限管理靈活，可以針對(duì)網(wǎng)盤中任意目錄對(duì)子賬戶指定權(quán)限，包括預(yù)覽、上傳、下載、上傳/下載、全部。二級(jí)管理員功能可以輕松實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理。

4.3 安全可靠

后臺(tái)采用分布式文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、部署級(jí)一體的多級(jí)容災(zāi)機(jī)制。帶有入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能使在入侵攻擊對(duì)系統(tǒng)發(fā)生危害前，監(jiān)測(cè)到入侵攻擊，并利用防護(hù)系統(tǒng)驅(qū)逐入侵攻擊，并且可以支持網(wǎng)絡(luò)銀行SSL加密技術(shù)、文件加密存儲(chǔ)和傳輸。

4.4 同步技術(shù)

通過客戶端+云端的工作模式，會(huì)將客戶端本地文件自動(dòng)或手動(dòng)實(shí)時(shí)同步到云端服務(wù)器中，提供多設(shè)備之間的文件同步訪問能力，省去利用U盤、數(shù)據(jù)線等方式傳遞文件的麻煩，真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。

4.5 文件協(xié)助與共享

通過建立群組，進(jìn)行協(xié)同辦公，可以對(duì)該群組空間增加用戶并授予文件操作權(quán)限，群組空間的用戶可對(duì)同一文檔進(jìn)行編輯、系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行版本管理，有效解決多人的編輯與沖突，當(dāng)有最新版本更新時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)更新并提醒相關(guān)用戶，并且群組文檔修訂歷史可進(jìn)行追溯，用戶可找回歷史版本，人員調(diào)崗、離職時(shí)，個(gè)人工作空間與群組工作空間的數(shù)據(jù)可一鍵遷移或合并。

4.6 在線編輯

通過在線編輯功能省去了編輯文檔需要下載到本地再上傳的過程，實(shí)現(xiàn)了Office文檔在線編輯、視頻/音樂在線點(diǎn)播功能。

4.7 多終端訪問

支持iOS、Android系統(tǒng)的各種Phone和PAD設(shè)備，讓用戶可以更加快捷地訪問到數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。

5 云存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

云存儲(chǔ)是以服務(wù)為中心的，利用云存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)虛擬化的資源管理方式對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)虛擬化的管理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)資源的合理動(dòng)態(tài)配置，有效地利用資源，避免資源的浪費(fèi)。未來的存儲(chǔ)系統(tǒng)需要滿足一個(gè)更高規(guī)模的存儲(chǔ)需求，因此，一個(gè)易管理、可擴(kuò)展、高效安全的云存儲(chǔ)系統(tǒng)是未來云存儲(chǔ)的研究和發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉光明（1974-），男，甘肅天水人，甘肅省計(jì)算中心副研究員，在讀工程碩士，研究方向：高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）