云計算環境下的分布存儲關鍵技術

宋國平 邱 陽

(吉林廣播電視大學，吉林 長春 130022；吉林省計算中心，吉林 長春 130000)

前言：隨著科學技術的進步，計算機技術也得到了較快的發展，也在一定程度上促進了其它行業的發展，同時各行業的發展也給了計算機的發展帶來了一定的動力。云計算是計算機發展的一種新型的計算模式，它的穩定性、可靠性、安全性促進了它的廣泛應用。本文從云計算分布存儲技術的產生背景、結構以及關鍵技術進行分析，希望為促進計算機云計算的發展提供一定的參考價值。

一、云計算的概述和產生背景

1、云計算的概述

云計算指的是可以提供大量數據以及信息的計算與存儲的服務，也是隨著科技的發展形成的一種新型的計算模式，它可以為用戶提供方便、安全、可靠的存儲以及計算等服務。云計算可以結合數據節點和網絡設備，并且建立一個或者多個大型的數據中心，這樣就可以為用戶提供基本的服務，并且可以滿足用戶的要求。云計算是將大量的數據存儲在數據中心的不同節點上，也有的被存儲在不同中心的不同節點上。并且數據信息的存儲位置對于使用用戶提供的服務是共享和透明的，用戶在使用云計算時只需要提供訪問接口，就可以讀取數據中心的數據信息。云計算存儲可以為用戶提供安全可靠的服務，也為用戶提供了更多的方便，也在一定程度上減少了用戶的成本費用，用戶可以根據自身的需求進行數據的存儲。由于云計算所存儲的數據信息大，給存儲技術以及成本費用都具有一定的難度。

2、云計算環境下的分布存儲技術的產生背景

隨著信息時代的快速發展，計算機也廣泛應用到各個行業中，同時存儲的數據量也逐漸增加。但是隨著數據的增加，原有的計算機中的計算模式已經不能滿足社會的需求，云計算的產生正是計算機發展的必然趨勢，也解決了數據計算和存儲等方面的需求。云計算對于數據的分布與存儲技術是根據用戶自身的需求對計算機的存儲系統進行分析，然后用戶根據自身的需求進行購買互聯網上的存儲空間。云計算的存儲，數據被存儲在數據中心的各個節點上，然后數據中心對這些數據進行編排，并通過專門的端口將數據傳達給用戶。并且使用云計算最大的特點就是可以實現資源共享，更加方便了用戶的使用。

二、云計算環境下的分布存儲技術的結構

數據中心是云計算的重要部分，也是保證計算機云計算正常運轉的核心基礎，主要包括兩個方面分別是硬件和軟件。硬件是數據中心的基本設施，主要包括支撐系統和計算機設備，而軟件指的是為數據中心提供的服務以及安裝程序。數據中心節點的結構與數據中心的可靠性和效率有著密切的關聯，這樣可以有效的與數據中心的設備和服務器進行連接，這樣就可以為服務器提供有效的接口，根據數據中心中節點類型的不同，可以將數據中心的結構模式分為以下三種。

1、以交換機為中心的結構

云計算計算模式出現之前，計算機大都使用交換機作為數據中心，也就是將交換機是網絡體系和數據中心的連接紐帶，將交換機和服務器的連接可以使數據進行相互轉發，并且這其中服務器也相當于一個存儲設備，可以作為一個數據中心對信息數據等進行存儲和讀取。而交換機主要采取樹形結構進行數據的存儲，主要包括聚合層、邊緣層以及核心層等三個部分，這樣的結構具有操作簡單、連接以及擴展等特點。但是存儲容量不大，難以滿足計算機用戶的需求，因此在操作過程中的存儲效率以及操作性都有很大的提升空間，交換機的中心網絡架構如圖1所示。

圖1 典型的分層樹形數據中心網絡結構

2、以服務器的核心結構

與服務器為核心結構與傳統的分層樹形數據中心網絡結構不同，用戶可以將計算機服務器連接到互聯網設備上。服務器的主要任務就是將互聯網上的數據進行有效的轉發，這種方式的存儲結構具有簡單操作的特點，但是這種方式對于數據存儲空間具有一定的要求，增加了數據存儲的困難，且占用的服務器的資源較大，也增加了服務器的負載壓力，也因此降低了服務器的計算效率，以服務器為中心的網絡結構如圖2所示。

圖2 以服務器為中心的網絡結構

3、混合結構

混合結構指的是以交換機為中心和以服務器為中心的兩種結構的混合，這種混合結構主要利用了服務器網絡結構的連接節點，并且利用服務器安裝了多個網卡，從而保證服務器可以參與到數據的轉發功能中，這種混合結構能夠更加自由靈活，也更適用于特定的網絡結構，這樣也降低了網絡存儲的成本。

三、云計算計算下的分布存儲的關鍵技術

1、數據容錯技術

云計算環境中分布存儲的關鍵技術之一便是數據容錯技術，數據容錯技術指的是在系統運行過程中出現錯誤時仍能繼續提供數據服務，利用數據的容錯技術可以提升系統的應用和可靠性，并且也增加了數據的訪問次數。目前常用的數據容錯技術主要包括兩種容錯技術，分別是糾刪碼容錯技術和復制容錯技術。

（1）糾刪碼容錯技術

編碼容錯技術指的是將多個數據對象進行編碼，形成編碼數據對象，從而實現存儲空間的降低。而糾刪碼容錯技術是一類編碼技術，主要用于信道傳輸，并且可以允許數據塊的丟失，同時也在存儲領域得到廣泛應用，從而使糾刪碼容錯技術成為最常用的容錯技術。糾刪碼容錯技術可以將數據塊信息進行信息冗余，這樣可以有效的減少數據的存儲空間，但是這項技術也存在一定的缺點，在數據存儲方面大于失效數據的大小，這樣就增加了一定的成本。

（2）復制容錯技術

復制容錯技術指的在一個數據對象中創建多個模塊，并將信息分布到多個存儲節點。在數據對象失效后，可以利用其它數據塊獲得同樣的數據，這樣保證了數據存儲的安全性，對于復制容錯技術主要包括兩個方面，分別是數據復制策略和數據組織結構。同時復制容錯技術具有簡單直觀的特點，增加了數據的讀取速度，這也推動了云計算在各個領域中的廣泛應用。但是這樣的復制容錯技術對于數據的存儲空間的要求較高，增加了存儲的困難。

2、節能技術

在云計算中，數據存儲是計算機中重要的組成部分，也是計算機的提供計算和服務的基礎。但是存儲系統的消耗占到數據中心的40%以上，因此對于存儲技術的節能技術的研究具有重要意義。對于節能技術可以分為硬件節能和軟件節能兩類，本文將對這兩類節能技術機型進行簡單概述。

（1）硬件節能技術

硬件節能技術主要包括兩種主要技術，一種是利用低性能和低能耗的設備代替高性能和高能耗的硬件設備，這主要是從數據中心這一方面考慮的；另一種是從計算機的整體部件方面考慮，采用一種新型的體系結構，從而實現計算機數據存儲能耗的降低。

（2）軟件節能技術

軟件節能技術是要在不降低系統性能的基礎上，降低存儲數據中心的消耗。節點管理和數據管理是軟件節能技術的兩個重點方面。節點管理是指利用存儲中心的節點和磁盤進行選擇性應用，進而關閉剩余節點和磁盤，減少存儲空間的消耗；數據管理技術主要包括動態數據的管理、靜態數據的管理以及緩存預取等管理技術。

四、總結

云計算環境下的計算模式是一種新型的計算模式，更能滿足當今用戶的要求，云計算將數據和計算機設備進行了有效的結合，建立了龐大的數據中心，為用戶提供方便、快捷、安全、可靠的服務，這些特點也促進了云計算環境下的分布存儲在各個行業的廣泛應用。本文從云計算產生的背景、云計算分布存儲的網絡結構以及關鍵技術等方面進行概述，以期為云計算的發展提供參考性價值。

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