云計算環境下的分布式存儲

王劍柯

【摘要】 伴隨著科學技術的不斷發展和進步，云計算作為一種新的計算模式，已經越來越成熟，并且逐漸運用到科學計算、商業計算等領域。其中云計算環境下的分布式存儲主要是控制和管理數據中心，分布式存儲是云計算環境下的關鍵設施，然而數據失效現象使得云計算的推廣和應用受到限制，本篇文章對當前分布式存儲技術進行了簡要地闡述，并且指出該技術的優缺之處，對云計算環境下的分布式存儲發展前景進行了設想，希望能夠對云計算環境下的分布式存儲發展提供一定的建議和啟發。

【關鍵詞】 云計算環境 分布式存儲、數據中心

云計算是一種資源共享的商業計算模型，它是以網絡為平臺，構建起一個甚至是多個設備設施相互連接的數據中心，大量的數據信息能夠存儲到數據中心上，從而提供更加安全、有效的信息存儲與計算服務。為了能夠提高數據中心的存儲可擴展性、容錯性，同時降低云計算的成本，下面就對分布式存儲關鍵技術進行分析和研究。

一、數據中心

1、以交換機為中心。以交換機為中心的數據中心網絡構建方式主要被傳統的大型企業所采用，它是通過交換機將多個服務器連接起來，并且承擔數據包的轉發功能，而其他的服務器只需要處理和存儲有關的數據信息。雖然這種結構操作簡單方便，可擴展性比較大，但是靈活性很差，對下層的服務器利用程度很低，造成資源的浪費，甚至無法滿足下層通信的需求。

2、以服務器為中心。以服務器為中心的網絡結構是在所有的服務器上面安裝相應的網卡，數據的轉發功能由服務器來完成，不需要交換機，整個結構和線路連接變得簡單和清晰，實現了服務器和下層網絡的直接交互，并且可以根據下層的需求來研究和開發更加有效的算法，不過這種結構會極大地占用了服務器的計算資源，使其負載壓力過大。

3、兩種結構的混合。顧名思義，這種結構是利用交換機來連接各個服務器，并且給所有的服務器裝上了網卡，構建了更加靈活、適應性高的網絡結構，實現了更好的聚合寬帶，滿足了數據密集型的通信要求。混合結構采取了分布式路由策略，只需要根據服務器與節點之間的關系便可以進行數據的傳遞，根據目的地址自動地確定下一個路徑，而不需要通過查詢服務器中的選擇表。

二、數據容錯技術

1、基于復制的容錯技術。該分布式存儲技術是根據數據對象來創建多個一樣的數據副本，并且將這些創建出來的副本分發到各個存儲的節點上，一旦出現數據失效的情況，那么就可以直接通過訪問其他的副本來獲取相應的數據。這種技術相對簡單，容易操作，支持并行的數據訪問，同時提高了數據的讀取效率，在實際系統中得到推廣和使用。但是對每一個數據對象都創建副本，使得存儲的空間要求很高。為了能夠盡可能地減少副本的創建、縮減數據傳輸的時間，可以將連續的兩個副本放在相同的機架上；將副本放置在離用戶比較近的節點上面，可以使用戶更快地獲得數據，提高數據的訪問效率。

2、基于糾刪碼的容錯技術。該技術是將要存儲的數據對象進行分割，使得一個完整的數據對象變成若干個大小一致的數據塊，將這些數據塊進行編碼，獲得相應的編碼塊，用戶讀取數據時只需要通過多個數據塊就可以得到原有的數據。基于糾刪碼的容錯技術能夠極大地節約存儲空間，但是如果數據塊失效了，便需要下載多個同樣大小的數據塊才能夠使數據有效，這就會占用過多地網絡資源，使得數據中心的寬帶資源變得緊張，甚至造成數據讀取的性能損失。

三、研究前景

1、優化數據中心網絡結構。由于不同的應用具有不同的特性，各種數據的訪問方式也會隨著應用的變化而變化，未來可以根據存儲應用的訪問方式與特性，科學構建一個能夠高效控制和管理數據的數據中心網絡結構，使得鏈路的負載能夠保持均衡，增強系統的吞吐能力。

2、基于糾刪碼的數據放置技術。目前有很多策略，如數據中心相關策略、順序防止策略、機架無關策略等都是針對基于復制的容錯技術，卻沒有對基于糾刪碼的數據放置技術進行研究，不同的放置策略會直接影響該技術的容錯性和數據訪問效率，因此務必要結合數據中心網絡結構的特點和實際應用，對基于糾刪碼的數據放置技術進行分析和研究。

3、分布存儲系統的開發。對基于糾刪碼的數據容錯技術在分布存儲式系統中的運用進行研究，在理論的前提下設計一個分布存儲式系統，并且對系統進行必要的觀察和測試，找出系統運行中的問題，充分挖掘分布存儲系統的運行特點。

四、結束語

云計算是新一代的計算模式，它越來越廣泛地應用在各種領域中，而數據的可擴展性、容錯性等方面成為了亟待解決的重要問題。總的來說，云計算環境下的分布存儲的構建面臨著巨大的挑戰，需要各種關鍵技術的的支持，本文通過對這些技術的研究和分析，指出了這些技術存在的問題，并且對技術的未來研究提供了方向。

參 考 文 獻

[1]譚鵬許.云計算環境下安全分布式存儲架構與容錯技術研究[D].解放軍信息工程大學，2013.

[2]王意潔，孫偉東，周松，裴曉強，李小勇.云計算環境下的分布存儲關鍵技術[J].軟件學報，2012，04：962-986.

[3]田明.云計算環境下的訪問控制技術研究[D].山東師范大學，2014.