1、云计算环境下的分布存储关键技术研究 杨静 河南机电职业学院 摘 要： 目前, 云计算无论是在科研领域还是在商业发展中, 都开始展现出其先进的技术优势, 成为了当下应用最为广泛的一项信息技术。云计算的核心技术就是数据中心, 而数据存储作为数据中心的一项关键技术, 其发展和优化一直是服务供应商和用户关心的焦点。如今, 云计算的数据容量经升级后已超过了 EB 级, 随之而来的难题便是如何保障大量数据的安全性。本文主要对云计算环境下分布存储的体系结构及关键技术展开探讨, 希望能够为云计算的发展提供一定的支持和参考。关键词： 云计算; 分布存储; 体系结构; 关键技术; 作者简介：杨静 (1983) ,
2、 女, 江苏溧阳人, 本科, 毕业于天津理工大学, 讲师, 研究方向:计算机、信息化。收稿日期：2017-10-11Cloud Computing Environment of Key Techniques of Distributed StorageYang Jing Henan Electromechanical Vocational College; Abstract： At present, cloud computing in both scientific research and in business development, are starting to show its
3、advanced technological advantages, has become one of the most widely used information technology. Core technology of cloud computing is data center, and data storage as a key technology of data centers, the development and optimization has been is the focus of the service providers and users care ab
4、out. Today, cloud computing data capacity of the upgraded, exceeded the EB level, followed by a difficult problem is how to guarantee the safety of the large amounts of data. This article mainly to the cloud computing environment system structure and key technology of distributed storage, hoping to
5、provide some support for the development of cloud computing and reference.Keyword： cloud computing; Distributed storage; Architecture; The key technology; Received： 2017-10-11在国内信息技术不断发展的大背景下, 云计算作为一项先进的网络技术, 其在各领域的应用越来越广泛, 对居民的日常生活和工作都产生着较为重要的影响。但正是由于云计算的数据存储量和处理量都比较大, 因此在实际运行过程中难免会出现数据丢失、泄露、损毁等等问题
6、, 这在一定程度上阻碍了云计算技术的推广和使用。数据分布存储对于提升云计算数据的安全性、节能性方面有着极为重要作用, 所以说我们对其展开探讨具有重要的现实意义和研究价值。1 云计算环境下分布储存的概述云计算是现阶段通信技术飞速发展而所产生的一种可以共享平台内基本资源的网络服务模式, 其能够满足当前大量数据信息需要存储与计算的要求, 可以说是当前网络信息技术发展的一个里程碑。云计算以互联网为依托, 摒弃了最初以计算机中心的传统方式, 建立起了以大量个人计算机和网络设备相连为基础的非常庞大的数据中心, 这一数据中心用来存储整个系统的数据信息, 同时为用户提供软件服务、计算服务等, 大大提升了网络信
7、息数据存储、计算和应用的便利性、及时性1。然而, 如何对存储在云计算系统中的大量数据进行组织、管理和存储, 是这个庞大数据中心能够为上一层用户提供可靠、安全、有效以及可拓展等等数据存储服务的根源所在, 这就需要用到分布存储技术, 当然这项技术还需要一个稳定的网络环境和健全的硬件设施来共同支撑。2 云计算环境下分布存储技术的主要结构分析数据中心是保障云计算正常运行的核心基础, 其主要包括硬件和软件两大部分。云计算环境下, 硬件具体是指那些支撑数据中心的基础设备设施, 而软件则是指为数据中心运行和提供服务所安装的程序。从结构层面上来看, 无论是云计算想要可靠的数据, 还是想要有高效、安全的存储能力
8、, 都是和数据中心的节点结构紧密相连的。因此, 根据数据中心路由转发功能相对应的节点类型不同, 大体上可以将云计算环境下分布存储技术的体系结构分为以下三类2:2.1 以服务器为中心的结构这一结构的工作原理是利用网线, 将服务器中设置的多个网卡进行互联, 并且这种连接方式不能够影响交换机、路由器的正常运行, 仅可通过服务器便能完成数据任务的转发。在这种结构内, 服务器不仅需要对数据进行存储和处理, 同时还要完全负责数据包的转发功能。这种服务器结构最为明显的优势就是, 结构组成及线路连接相对比较简单, 不需要交换机这类硬件设备, 更有利于使服务器与底层网络更好地进行交互, 开发高效实用的路由算法相
9、对要便利的多。但这一结构也存在很大的弊端, 比如说链路较为冗余, 服务器所占用的计算资源比较大, 从而大大降低了服务器的整体运算效率, 如此便会大幅度上扬运营成本和性能损失。2.2 以交换机为中心的结构在云计算技术尚未普及之前, 传统的数据存储均是通过交换机来完成的, 而数据存储用户也均采用交换机当做彼此数据存储的中心, 简单点来说, 交换机是用户网络体系与数据中心相互连接的纽带, 数据存储和处理均要通过交换机最终完成。据分析, 这种以交换机为中心结构的数据存储技术, 通常采用的是树形结构, 具体包括聚合层、边缘层以及核心层三大部分。这一结构最明显的优势便是操作简单、连接更为容易且扩展性比较强
10、;但其也存在不少明显的弊端, 那就是存储技术较为落后、存储容量低, 难以满足当前大数据处理和存储的需求。但是我们可以对这种结构进行优化升级, 提升其操作的灵活性以及存储的高效性, 那么这种结构的适用性将会得到大幅度提升。2.3 服务器与交换机混合结构这种混合结构就是将服务器为中心的结构与交换机为中心的结构组合起来, 通过在交换机到服务器上搭建相对应的节点, 同时在服务器中设置部分网卡, 那么数据路由转发便可以在服务器和交换机中被联合完成。这种服务器与交换机的混合结构有助于将两种结构的优势结合在一起, 并弥补各自的不足和劣势, 很好地完成互补, 其具体优势主要体现在以下几点: (1) 同时采用服
11、务器和交换机共同提供数据路由转发功能, 这样的网络组合结构更加灵活与自由。 (2) 由于这种混合结构同时结合了服务器结构和交换机结构的优势, 因此在提供相同性能的服务上更具有成本优势, 大大降低了数据存储、处理的成本。 (3) 这种混合结构能够有效实现服务器对数据包的超大量转发, 大大提升了数据处理能力。3 云计算环境下的分布存储关键技术3.1 数据容错技术随着云计算技术使用频率和范围的越来越大, 人们对云计算数据存储和处理的安全性愈发重视, 而作为保障云计算安全的分布存储技术自然也受到了足够多的重视。数据容错技术主要是指在云计算系统运转的情况下, 即便发生错误激活现象依然能够保证用户数据正确
12、提供的一项技术措施。对数据容错技术进行优化与升级能够有效提升系统的安全稳定性, 同时也可以提升其自身的应用性能, 对于保障数据的访问率具有重要的意义3。数据容错技术的核心是增加数据冗余, 以此实现确保数据丢失或损毁后能被查得到, 但也正因为如此, 会给系统带来太多的数据冗余, 从而增加存储资源的消耗, 为了既保证系统的容错性能同时又节省存储资源、降低运营成本, 目前多选择纠删码容错技术和复制容错技术进行处理。(1) 纠删码容错技术, 这项技术是基于信道传输编码技术发展而来的, 其主要是针对多数据对象所完成的一种编码, 然后通过删除数据的形式, 查找新的对象, 并且能够通过新对象完成完全复制,
13、以此来降低存储量。 (2) 复制容错技术, 其具体指的是对某一个数据对象建造出多个相通的模块, 并将这些模块分布在不同的存储节点上, 即便某个存储模块被损毁、破坏, 用户还可以通过其它尚且保存完整的数据模块来得到全部的数据信息。复制容错技术包括两大方面, 即数据组织结构和复制策略。这项技术的主要优势在于容易实现、简单有效、读取效率较高, 目前深受广大云计算用户的青睐, 应用也颇为广泛。但由于对每个数据都要建立一定数量的数据模块, 因此其对存储空间的要求比较高。3.2 节能技术据有关统计显示, 云计算数据存储系统运行时的能耗约占总能耗的 45%以上。因此, 为了降低系统运营成本, 走绿色、可持续
14、化的信息技术发展道路, 我们必须对其中的节能技术进行深入研究和探讨。其节能技术主要有以下两大方面4:(1) 硬件节能技术, 硬件节能主要还应从硬件的组织结构及硬件自身来进行挖掘, 具体可以分为数据中心方面技术、计算机整体技术这两个方面, 前者是通过替换低性能、高能耗的设备设施来实现节能, 后者则是通过优化或革新设备体系结构来实现节能。 (2) 软件节能技术, 该节能技术主要针对的数据管理和节点管理两个方面, 前者的管理主要包括对静态数据的管理、动态数据的管理以及缓存预取数据的管理等, 旨在通过细分化的管理来降低系统数据的能耗, 提高数据管理效能;而节点管理则是通过分析与评估云计算系统中的节点分
15、布, 根据具体情况自动进入低能耗或关闭的状态, 以此来实现节能。3.3 可拓展性如今, 数据中心的数据存储已经上升到 EB 级, 而与之相对的, 云计算数据中心在存储量和规模上也应当进行升级, 以满足当前信息技术使用与发展的需求。针对当前数据存储日新月异的发展大环境, 我们通过技术升级来满足数据中心日益增长的存储需求, 这也在很大程度上有利于云计算系统实现向完整性方向上的扩展, 目前最有效的方式就是我们对系统中硬件的扩展性应用性能进行优化与改进, 以满足当前日益增长的数据存储与处理需求。4 结语总的来说, 云计算环境下, 数据存储与处理的优化与改进还需要建立在分布存储技术上来实现。因此, 我们
16、对容错性技术、节能技术及扩展性展开探讨, 阐明对它们进行优化与升级对于云计算数据中心发展的重要意义, 这对于促进云计算未来的优化与发展是非常有用的。在此也希望, 有更多的专业人士积极投身到分布存储技术的研讨和革新中来, 为促进信息技术的现代化发展而不懈努力。参考文献1王戬.云计算关键技术及其发展的分析J.科技创新与应用, 2013, (28) :74. 2霍亮, 罗军, 王鑫龙.云存储环境下基于密钥的多级安全访问控制机制研究J.网络安全技术与应用, 2015, (11) :59. 3山德鲁.全球云数据中心网络发展趋势:SDN 实现 IDC 互联J.电脑知识与技术 (经验技巧) , 2015, (11) :114-115. 4李华清.云计算体系架构与关键技术分析J.电子制作, 2014, (4) :170.
