云存儲及架構(gòu)

1、xx存儲原理及系統(tǒng)構(gòu)架摘要：云存儲作為一個新興的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，由于其快速部署、低成本、靈活調(diào)整規(guī)模等優(yōu)勢被越來越多的企業(yè)應(yīng)用。基于以上研究云存儲，本文基于云存儲解析內(nèi)容，具體分析了云存儲系統(tǒng)構(gòu)架模式、技術(shù)優(yōu)勢及特點，并與傳統(tǒng)的存儲架構(gòu)模式進行了對比。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(dān)著最底層以服務(wù)形式收集、存儲和處理數(shù)據(jù)的任務(wù)，并在此 基礎(chǔ)上展開上層的云平臺、云服務(wù)等業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)的存儲設(shè)備相比，云存儲不僅僅是一個硬件，而是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個

2、部分組成的系統(tǒng)。云存儲提供的是存儲服務(wù)，存儲服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)將本地數(shù)據(jù)存放在存儲服務(wù)提供商(SSPW供的在線存儲空間。需要存儲服務(wù)的用戶不再需要建立自己的數(shù) 據(jù)中心，只需向SSP申請存儲服務(wù)，從而避免了存儲平臺的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約了 昂貴的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施投資。1xx 存儲技術(shù)云存儲系統(tǒng)與傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)相比，具有如下不同：第一，從功能需求來看，云存儲系統(tǒng)面向多種類型的網(wǎng)絡(luò)在線存儲服務(wù)，而傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)則面向如高性能計算、事務(wù)處理等應(yīng)用；第二，從性能需求來看，云存儲服務(wù)首先需要考慮的是數(shù)據(jù)的安全、可靠、效率等指標(biāo)，而且由于用戶規(guī)模大、服務(wù)范圍廣、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變等特點，實現(xiàn)高質(zhì)量的云存儲服務(wù)必將面臨更大的技術(shù)

3、挑戰(zhàn)；第三，從數(shù)據(jù)管理來看，云存儲系統(tǒng)不僅要提供類似于POSIX勺傳統(tǒng)文件訪問，還要能夠支持海量數(shù)據(jù)管理并提供公共服務(wù)支撐功能，以方便云存儲系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)的維護。基于上述特點，云存儲平臺整體架構(gòu)可劃分為4 個層次，自底向上依次 是：存儲層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層以及訪問層。云存儲平臺整體架構(gòu)如圖1所示。圖 1xx 存儲框架(1)存儲層云存儲系統(tǒng)對外提供多種不同的存儲服務(wù)，各種服務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在云存儲系統(tǒng)中，形成一個海量數(shù)據(jù)池。從大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)后臺數(shù)據(jù)組織方式來看，傳統(tǒng)基于單服務(wù)器的數(shù)據(jù)組織難以滿足廣域網(wǎng)多用戶條件下的吞吐性能和存儲容量需求；基于P2P架構(gòu)的數(shù)據(jù)組織需要龐大的節(jié)點數(shù)量和復(fù)雜編碼算

4、法保證數(shù)據(jù)可靠性。相比而言，基于多存儲服務(wù)器的數(shù)據(jù)組織方法能夠更好滿足在線存儲服務(wù)的應(yīng)用需求，在用戶規(guī)模較大時，構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)中心能夠為不同地理區(qū)域的用戶提供更好的服務(wù)質(zhì)量。云存儲的存儲層將不同類型的存儲設(shè)備互連起來，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時實現(xiàn)對存儲設(shè)備的集中管理、狀態(tài)監(jiān)控以及容量的動態(tài)擴展，實質(zhì)是一種面向服務(wù)的分布式存儲系統(tǒng)。(2)基礎(chǔ)管理層云存儲系統(tǒng)架構(gòu)中的基礎(chǔ)管理層為上層提供不同服務(wù)間公共管理的統(tǒng)一視圖。通過設(shè)計統(tǒng)一的用戶管理、安全管理、副本管理及策略管理等公共數(shù)據(jù)管理功能，將底層存儲與上層應(yīng)用無縫銜接起來，實現(xiàn)多存儲設(shè)備之間的協(xié)同工作，以更好的性能對外提供多種服務(wù)。(3)應(yīng)用接口

5、層應(yīng)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(jù)用戶需求，可以開發(fā)出不同的應(yīng)用接口，提供相應(yīng)的服務(wù)。比如數(shù)據(jù)存儲服務(wù)、空間租賃服務(wù)、公共資源服務(wù)、多用戶數(shù)據(jù)共享服務(wù)、數(shù)據(jù)備份服務(wù)等。(4)訪問層通過訪問層，任何一個授權(quán)用戶都可以在任何地方，使用一臺聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲平臺，享受云存儲服務(wù)。2xx 存儲技術(shù)的優(yōu)勢作為新興的存儲技術(shù)，與傳統(tǒng)的購買存儲設(shè)備和部署存儲軟件相比，云存儲方式存在以下優(yōu)點：(1)成本低、見效快傳統(tǒng)的購買存儲設(shè)備或軟件定制方式下，企業(yè)根據(jù)信息化管理的需求，一次性投入大量資金購置硬件設(shè)備、搭建平臺。軟件開發(fā)則經(jīng)過漫長的可行性分析、

6、需求調(diào)研、軟件設(shè)計、編碼、測試這一過程。往往在軟件開發(fā)完成以后，業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化，不得不對軟件進行返工，不僅影響質(zhì)量，提高成本，更是延誤了企業(yè)信息化進程，同時造成了企業(yè)之間的低水平重復(fù)投資以及企業(yè)內(nèi)部周期性、高成本的技術(shù)升級。在云存儲方式下，企業(yè)除了配置必要的終端設(shè)備接收存儲服務(wù)外，不需要投入額外的資金來搭建平臺。企業(yè)只需按用戶數(shù)分期租用服務(wù)，規(guī)避了一次性投資的風(fēng)險，降低了使用成本，而且對于選定的服務(wù)，可以立即投入使用，既方便又快捷。(2)易于管理傳統(tǒng)方式下，企業(yè)需要配備專業(yè)的IT人員進行系統(tǒng)的維護，由此帶來技術(shù) 和資金成本。云存儲模式下，維護工作以及系統(tǒng)的更新升級都由云存儲服務(wù)提供商完成，企

7、業(yè)能夠以最低的成本享受到最新最專業(yè)的服務(wù)。(3)方式靈活傳統(tǒng)的購買和定制模式下，一旦完成資金的一次性投入，系統(tǒng)無法在后續(xù)使用中動態(tài)調(diào)整。隨著設(shè)備的更新?lián)Q代，落后的硬件平臺難以處置；隨著業(yè)務(wù)需求的不斷變化，軟件需要不斷地更新升級甚至重構(gòu)來與之相適應(yīng)，導(dǎo)致維護成本高昂，很容易發(fā)展到不可控的程度。而云存儲方式一般按照客戶數(shù)、使用時間、服務(wù)項目進行收費。企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化、人員增減、資金承受能力，隨時調(diào)整其租用服務(wù)方式，真正做到 “按需使用 ”。3xx 存儲技術(shù)趨勢隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，集群技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)的拓展，CDN內(nèi)容分發(fā)、P2R數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的廣泛運用，以及存儲虛擬化技術(shù)的完善

8、，云存 儲在技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，以 用戶創(chuàng)造內(nèi)容”和分享”為精神的Web2.0推動了 全網(wǎng)域用戶對在線服務(wù)的認知。從未來云存儲的發(fā)展趨勢來看，云存儲系統(tǒng)主要還需從安全性、便攜性及 數(shù)據(jù)訪問等角度進行改進。(1)xx從云計算誕生，安全性一直是企業(yè)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(yè)考慮和技術(shù)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(gòu)所能提供的安全水平。既便如此，面對如此高的不現(xiàn)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(gòu)建比多數(shù)企業(yè)數(shù)據(jù)中心安全得多的數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)在用戶可

9、以發(fā)現(xiàn)，云存儲具有更少的安全漏洞和更高的安全環(huán)節(jié)，云存儲所能提供的安全性 水平要比用戶自己的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的便攜性。一般情況下這是有保證的，一些大型服務(wù)提供商所提供的解決方案承諾其數(shù)據(jù)便攜性可媲美最好的傳統(tǒng)本地存儲。有的云存儲結(jié)合了強大的便攜功能，可以將整個數(shù)據(jù)集傳送到 你所選擇的任何媒介，甚至是專門的存儲設(shè)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(lián)網(wǎng)本身的特性就嚴(yán)重威脅服務(wù)的可用性。最新一代云存儲有突破性的成就，體現(xiàn)在客戶端或本地設(shè)備高速緩存上，將經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)保持在本地，從

10、而有效地緩解互聯(lián)網(wǎng)延遲問題。通過本地高速緩存，即使面臨最嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)中斷，這些設(shè)備也可以緩解延遲性問題。這些設(shè)備還可以讓經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)像本地存儲那樣快速反應(yīng)。通過一個本地NAS網(wǎng)關(guān)，云存儲甚至可以模仿終端 NAS設(shè)備的可用性、性 能和可視性，同時將數(shù)據(jù)予以遠程保護。隨著云存儲技術(shù)的不斷發(fā)展，各廠商仍將繼續(xù)努力實現(xiàn)容量優(yōu)化和 WAN(廣域網(wǎng))優(yōu)化，從而盡量減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难?遲性。(4)數(shù)據(jù)訪問現(xiàn)有對云存儲技術(shù)的疑慮還在于，如果執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)請求或數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，那么云存儲是否可提供足夠的訪問性。在未來的技術(shù)條件下，此點大可不必擔(dān)心，現(xiàn)有的廠商可以將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺魏晤愋偷拿浇椋蓪?shù)據(jù)直接傳送給企業(yè)，且其速